專利名稱：導電層狀鞋內(nèi)底和硬襯的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種適用于制造鞋子中使用的層狀材料，還涉及這種層狀材料以及包括這種層狀材料的鞋子構件(尤其是鞋內(nèi)底)的制造方法。本發(fā)明的層狀材料可適用于制造鞋子硬襯(stiffener)材料，例如腳尖硬襯和鞋后跟。
此處使用的“鞋”應當理解為通常外面穿的鞋，可以是準備穿的或生產(chǎn)過程中的鞋。
為了在特定類型的環(huán)境中使用，例如安全鞋(包括安全的、保護性的和職業(yè)性的工作鞋)，希望鞋內(nèi)底能夠導電并且防水。導電性是特別重要的，因為這樣能夠制造既導電又抗靜電的安全鞋，在需要這種性能的特定工業(yè)環(huán)境中，這種性能是很理想的。因此，一般認為“導電”鞋的電阻高達約100kΩ，而“抗靜電”鞋的電阻一般為100kΩ-1000MΩ。為了獲得適當?shù)膶щ娦?，必須使得鞋子的?nèi)底適當?shù)貙щ姟?br> 制造包括無紡針刺纖維織物的鞋內(nèi)底是人們所熟知的；例如可以由本公司提供注冊商標為“Texon”的這種材料。無紡纖維織物材料可以用作該層狀材料的一個或多個層。
制造層狀鞋內(nèi)底是人們所熟知的，該鞋內(nèi)底包括例如可擠壓的熱塑材料的中央芯層，該層層壓在兩個無紡織物層之間。這種鞋內(nèi)底也由本公司制造。
制造用于鞋內(nèi)底和硬襯中的無紡織物是人們所熟知的，該纖維中包括例如不銹鋼纖維的導電纖維。
由包括浸漬了濕潤劑的材料的無紡織物制造鞋內(nèi)底材料是人們所熟知的。所浸漬的濕潤劑保持了織物中的濕度，因此有利于其導電性。但是這種材料的問題在于所提供的導電性較低，并且實際上這種材料不能在非常干燥的環(huán)境中有效地起作用。
本發(fā)明的優(yōu)點之一是提供有效的鞋內(nèi)底。另一個優(yōu)點是提供減震鞋內(nèi)底。
本發(fā)明的其它優(yōu)點是提供一種導電鞋內(nèi)底。本發(fā)明的再一個目的是提供一種導電鞋內(nèi)底，其中其導電性與相對濕度無關。
再一個優(yōu)點是提供減震鞋內(nèi)底(Insock)。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是提供導電鞋內(nèi)底，它具有顯著的耐水性，可以用于制造導電和/或抗靜電安全鞋。
本發(fā)明的優(yōu)點還在于提供一種導電鞋內(nèi)底，它具有理想的強度(stiffness)。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種適合于作為鞋內(nèi)底、鞋墊層(footbed)或鞋硬襯的層狀材料，它包括含導電材料的熱塑性可擠壓的層，層狀材料上連接有含另一種導電材料的織物層。
在一個特別優(yōu)選的實施方案中，層狀材料具有含導電材料的熱塑性可擠壓的層，該層層壓在兩層(不必是一樣的)含導電材料的織物層中。
優(yōu)選的是，熱塑性可擠壓層包括聚丙烯，當然其他的熱塑性可擠壓聚合物也是適合的，例如聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯、PVC、尼龍或聚碳酸酯。適合的熱塑性可擠壓材料必須不能是易碎的，必須具有適當?shù)娜嵝?，還必須是耐水的。
本發(fā)明的優(yōu)選方面是如上所述的三個層的層狀物，當然可以有其他的層(例如四層)用于例如改善舒適度和/或美觀，只要接下來的層滿足其他層的導電性要求即可。
熱塑性可擠壓層中包括的導電材料可以是任何適合的導電材料，從而為熱塑性可擠壓層提供適當?shù)牡碗娮瑁?00/Ωcm2或以下。優(yōu)選的導電材料是導電碳粉，例如炭黑，當其用量占熱塑性可擠壓層重量的40-60％左右時能夠提供有效的導電性(同時保持適當?shù)恼w性和可擠壓性)。為可擠壓層提供必須導電性的適合材料是ECP110(聚丙烯/碳混合物)，可以從TBA Electroconductive Product購買。
纖維織物層或是紡織的或無紡的層，優(yōu)選是無紡的。該外層的重要性質是它們必須能夠固定(key)到熱塑性可擠壓層上，理想的是它們必須能夠利用現(xiàn)有的技術來增強(例如膠乳浸漬)，它們也必須能夠連接至鞋底。適當?shù)臒o紡織物包括本領域技術人員已知類型的針刺無紡織物。該織物可以主要包括天然或合成纖維?？梢允褂萌魏芜m合的纖維，但是優(yōu)選的纖維是聚酯纖維。該纖維所具有的分特(decitex)一般是1.4至17，纖維長度是30至80mm。無紡纖維織物在浸漬之前的密度一般是0.01至0.2gcm-3(10至200kgm-3)。特別優(yōu)選的纖維是1.4至5.0分特的聚酯。適合的纖維的例子包括聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、尼龍、粘膠和聚丙烯纖維。優(yōu)選的纖維是聚對苯二甲酸乙二酯。
用于纖維織物層中的優(yōu)選導電材料是不銹鋼纖維，當然也可以是以涂有銅或涂有鎳的纖維為例的其他導電材料。導電材料存在的量應當足以在纖維織物中提供理想的高導電性(低電阻)，該值理想的是低于約100/Ωcm2。當導電材料是不銹鋼纖維時，優(yōu)選的用量是占纖維織物重量的約1％以上，最好是占纖維織物重量的約2至5％。
熱塑性可擠壓導電層以及纖維織物層的層壓材料可以用膠粘劑粘結在一起，但是如果這樣做，那么膠粘劑也必須是導電的，或者必須按照不會損害層壓材料導電性的方式來涂布，例如可以按照點或者粉末狀來涂布。
優(yōu)選的是，將層壓材料的各層加熱層壓在一起，也就是在熱塑性可擠壓層剛剛擠出之后并且還是柔軟的時候，將纖維織物層熔融在軟的熱塑性可擠壓層中。這樣就不需要用膠粘劑來粘合層壓材料的層。
可以使用膠粘劑將鞋的上部與鞋內(nèi)底連接在一起，或者將鞋內(nèi)底與鞋底連接在一起，但是應當按照保持鞋內(nèi)底和鞋底之間的導電通路的方式來進行。用于將鞋底與鞋內(nèi)底粘在一起的優(yōu)選膠粘劑是聚氨酯，用于將鞋上部和鞋內(nèi)底粘在一起的優(yōu)選膠粘劑是聚酯。
本發(fā)明優(yōu)選的層狀材料在一個織物層的遠離聚丙烯芯的表面上具有熱熔膠涂層。該膠涂層可以用于將層狀材料制成的鞋子構件固定在鞋上?；蛘呖梢酝ㄟ^縫合將層狀材料的層固定在一起。
本發(fā)明的纖維織物層可以具有任何適當?shù)暮穸龋槐鼐哂型瑯拥暮穸取?br> 優(yōu)選用能夠改善層狀材料強度的物質浸漬本發(fā)明的層狀材料。適當?shù)脑鰪娢镔|包括膠乳。優(yōu)選使用高苯乙烯膠乳(high-styrenelatex)。這種增強紡織或無紡纖維織物的技術是該領域已知的，用于控制鞋內(nèi)底或硬襯的強度以提供適當?shù)膹姸?。適合的增強膠乳包括丁苯橡膠(SBR)膠乳、丁腈橡膠(NBR)膠乳或天然橡膠膠乳，膠乳的用量是使得織物∶干粘合劑(包括例如膠乳加上填料)比例是10∶1至1∶3。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，層狀材料可以用于形成復合的鞋內(nèi)底/鞋內(nèi)襯底/鞋墊層材料，它提供了挨著腳的柔軟減震舒適層，連同較硬的下層(例如第三層)使得該材料能夠抵抗持久的力。
在這種實施方案中，該舒適層可以是挨著腳的一個層，在熱塑層的腳側，優(yōu)選包括浸漬了較為柔軟的彈性合成橡膠粘合劑的無紡針刺氈(needlefelt)材料的層，該橡膠的Tg通常小于0℃。這種舒適層還包括導電材料，該導電材料可以和在任何其他的纖維織物層中使用的導電材料相同，例如是不銹鋼纖維。
在這種實施方案中，與舒適層相比，舒適層下面的例如熱塑性層的層優(yōu)選具有較高的強度。與舒適層相比，熱塑性層的鞋底一側的任何其他的織物層一般也具有較高的強度。
本發(fā)明的層狀材料特別適合用于制造鞋內(nèi)底。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中提供一種層狀材料，該材料浸漬了高苯乙烯的SBR膠乳以增加其強度，包括(a)聚丙烯芯材料，含有占芯重量大約50％的導電碳的芯；以及(b)無紡聚酯織物層，含有占被分層至所述芯的每側的織物重量的2至5％的不銹鋼纖維。
本發(fā)明層狀材料的總體厚度優(yōu)選不超過8mm，更優(yōu)選是1至5mm。最優(yōu)選是1.5至4.5mm。其中所述芯優(yōu)選的厚度是0.3至3mm，更優(yōu)選是0.5至1.5mm，最優(yōu)選是0.7至1.2mm。
本發(fā)明的層狀材料在1.8KPa下在限流電壓發(fā)生器(電流限制在50mA)上測量的電阻一般是在10cm2的面積上為約100至約600Ω。
用于加入纖維織物的不銹鋼纖維的來源是Bekinox PES 12/50(不銹鋼纖維(直徑12μ，9.1分特(dtex)，纖維長度是50mm，來自Bekaert)和聚酯纖維(3.3(分特)，纖維長度為75mm)的50∶50的混合物)。用在層狀物中的纖維織物的重量可以不同，可單獨具有100至500g/m2的重量。
實踐中使用的重量比取決于層狀材料所需要的性能。例如，當希望鞋內(nèi)底具有一定的減震性能時，浸漬的增強材料相對于層狀材料其他成分的比例應當不會大到損害纖維織物和聚丙烯的固有彈性，或者使該織物過硬而不能有效地作為減震鞋內(nèi)底。當層狀材料要作為結構性的鞋內(nèi)底時，在鞋子的制造過程中，所賦予的強度必須足以能承受在鞋子制造過程中施加的應力。當層狀材料要作為減震鞋內(nèi)襯墊而在制造完成之后放入鞋內(nèi)時，其剛性要求較低，較少的增強材料可能是必要的。
在本發(fā)明的另一個方面，提供一種制造層狀材料的方法，包括如下步驟利用模具提供由含導電材料的熱塑性可擠壓材料制成的擠出片；在其上連接一個或多個含導電材料的纖維織物層，以形成層制品；以及將該層制品成型(例如通過切割)以形成鞋內(nèi)底或硬襯。
適當?shù)氖?，在熱塑性可擠壓材料片的兩側分別連接一個纖維織物層。適當?shù)氖牵跓崴苄圆牧想x開擠出機模具之后，優(yōu)選利用軋輥過程(niproll process)通過熱層壓而將纖維織物層連接在熱塑性可擠壓材料上，不用膠粘劑。適當?shù)氖?，本發(fā)明的層狀材料采用這種技術制造，從而避免了多個層的后層壓(post lamination)。
纖維織物層可以浸漬或涂布有增強材料，可以是在纖維織物層與熱塑性可擠壓層結合以形成層狀材料之前進行，或者在層狀材料已經(jīng)形成之后進行。優(yōu)選的是，在纖維織物層已經(jīng)層壓到熱塑性可擠壓層之后進行浸漬或涂布步驟。當不同的層需要不同的強度的時候，可以通過在分開的涂布或浸漬過程中用不同的增強粘合劑處理層狀材料的不同纖維層來做到這一點。
適當?shù)慕n方法是該領域已知的?？梢圆捎萌魏芜m當?shù)姆椒?。?yōu)選的方法較為簡單。將要引入增強材料的材料放在浸漬劑浴中，通常利用某些形式的壓力來確保浸漬劑充分地滲透進入材料。實際上，可以通過在濕浸漬材料或涂布材料上的軋輥過程來控制增強或橡膠狀粘合劑在織物層中的分布。
更具體的說，將要被浸漬的材料穿過已知結構的浸漬設備，在該設備中要浸漬的材料送過浸漬浴，織物層在所述浴中吸收液體增強材料(浸漬劑)，然后要浸漬的材料穿過一對碾壓輥的輥隙，以控制保留在織物層上的液體材料的量，從而方便地施加增強材料。在我們早先公開的專利申請PCT/GB99/02314中披露了控制織物層中保留的材料量及其分布的其他方法。在適當?shù)那闆r下，在該專利中披露的任何方法可以用于制造本發(fā)明的層狀材料。PCT/GB99/02314公開的內(nèi)容引入本發(fā)明作為參考。一旦施加和分布濕的粘合劑之后，如果需要可以通過例如熱空氣來進行干燥和固化。
如果需要，本發(fā)明的方法也包括在纖維層的表面上施加膠粘劑組分涂層的步驟，用于例如如上所述將鞋內(nèi)底連接至鞋底上。
尤其在該層狀材料作為帶舒適層的鞋內(nèi)底的情況中，在制造過程中還需要加上一個步驟，即加入例如丁腈橡膠的柔軟彈性材料的磨損面的織物層(即層狀材料在使用過程中最靠近腳的那一層)。這樣改善了磨損面的外觀，同時增強了舒適層的柔軟性和舒適度，例如可以采用仿皮起絨工藝或在表面上壓各種圖案來這樣做。可以在粘合劑中加入有色顏料，以改善最后的外觀。
本發(fā)明的優(yōu)選無紡纖維織物材料是針刺織物，其制造技術是公知的。當纖維織物是無紡的并且含有例如Bekinox PES 12/50不銹鋼纖維的時候，該織物纖維可以在梳理(carded)和針刺之前與適當量的Bekinox PES 12/50進行預混合，以按照傳統(tǒng)的方式制造無紡織物。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，在織物層已經(jīng)層壓到聚丙烯芯之后，將其浸漬增強材料，該纖維層可以在層壓至所述芯之前用增強材料浸漬，在層壓在芯之前該織物層已經(jīng)干燥。
以下詳細描述體現(xiàn)本發(fā)明的層狀材料，以及制造該材料的方法和由該材料制成的鞋內(nèi)底。應當理解，所選擇的材料、方法和鞋內(nèi)底僅是用來通過實施例對本發(fā)明進行描述和說明的。
實施例1利用模具擠出包括聚丙烯和ECP110(碳)的芯熱塑性可擠壓片，以提供含有50％重量比的碳并且重量為800g/m2的片，從而制造適合用于導電鞋內(nèi)底的層制品。
在該片的兩側分別層壓密度為300g/m2的并且含有3％重量的不銹鋼纖維(Bekinox PES 12/50)的無紡聚酯織物。
對該層制品進行滾軋，然后冷卻，以提供規(guī)格為3.5mm、重量為1400g/m2的層制品。
然后將該層制品浸漬在含有如下成分(克濕(grams wet))的膠乳浴中份數(shù)Dow X Z 92070(50％固體) 135Synthomer 7050(5 1％固體) 33Speswhite粘土填料(60％固體) 281水 54顏料 12然后將該層制品干燥，并碾壓，以提供重量為2800 g/m2的規(guī)格為3.1mm的層制品。
然后將干燥的層制品切割成型，形成本發(fā)明的適合的導電層狀鞋內(nèi)底。
實施例2根據(jù)實施例1的方法制造減震層狀鞋墊層材料，所擠出的芯具有和實施例1同樣的組成，厚度是0.5mm。
制備用于層壓在可擠壓芯上的兩種織物。第一種是要位于磨損側的，包括30％Moplefan PP(2.5×38mm)、10％的不銹鋼與PET的Bekinox混合物、60％的聚酯(1.7×38mm)，其規(guī)格為3.7mm，重量為800g/m2。位于芯相對側上的背面織物包括10％的前述Bekinox混合物、30％的聚酯(3.3×60mm)、30％的聚酯(50×60mm)和30％的聚酯(1.7×60mm)其規(guī)格為1.5mm，重量為125gm。
這兩種織物在擠出點處同時層壓在0.5mm的擠出的芯上。對該層制品進行滾軋然后冷卻，其規(guī)格約為4.62mm，重量約為1574g/m2。
然后將該無紡層制品用含有顏料的稀(10％的固體)丁腈橡膠浸漬(兩個織物同時浸漬)。干燥的粘合劑增加了5％的總體無紡重量。將該粘合劑在120至140℃下干燥和固化。然后在185℃下由加熱壓花輥壓上豬皮圖案，以增強材料的磨損表面。材料的背側還可以涂布有增強膠乳，例如含有60％至80％苯乙烯的苯乙烯丁二烯。
然后將干燥的層制品切割成型，形成本發(fā)明的適合的導電層狀鞋內(nèi)底。
權利要求
1.一種適合于用作鞋內(nèi)底、鞋墊層或鞋硬襯的層狀材料，包括含有導電材料的熱塑性可擠壓層，該層狀材料上連接有含導電材料的纖維織物層。
2.如權利要求1的層狀材料，其特征在于，該層狀材料具有層壓在兩個分別含有導電材料的兩個纖維織物層之間的熱塑性可擠壓層。
3.如權利要求1或2的層狀材料，其特征在于，所述纖維織物層是無紡織物。
4.如權利要求1或2的層狀材料，其特征在于，所述纖維織物層包括聚酯。
5.如前述任一項權利要求的層狀材料，其特征在于，纖維織物層中的導電材料包括不銹鋼纖維。
6.如前述任一項權利要求的層狀材料，其特征在于，纖維織物層用增強材料浸漬。
7.如權利要求6的層狀材料，其特征在于，所述增強材料是高苯乙烯丁苯橡膠膠乳。
8.如前述任一項權利要求的層狀材料，其特征在于，所述熱塑性可擠壓層中的導電材料是導電碳。
9.如前述任一項權利要求的層狀材料，其特征在于，所述熱塑性可擠壓層包括聚丙烯。
10.如前述任一項權利要求的層狀材料，其特征在于，層狀材料中的每個層的電阻是100Ω/cm2或以下。
11.一種包括如權利要求1至10任一項所述的層狀材料的鞋內(nèi)底或鞋墊層或鞋硬襯。
12.如權利要求11的鞋內(nèi)底或鞋墊層或鞋硬襯，包括舒適層。
13.如權利要求11或12的鞋內(nèi)底或鞋墊層或鞋硬襯，其特征在于，舒適層的強度小于所述層狀材料中的其他層。
14.如權利要求11至13中任一項的鞋內(nèi)底或鞋墊層或鞋硬襯，其特征在于，所述舒適層包括彈性合成橡膠粘合劑。
15.一種制造層狀材料的方法，包括如下步驟利用模具提供由含導電材料的熱塑性可擠壓材料制成的擠出片；在其上連接一個或多個含導電材料的纖維織物層，以形成層制品；以及將該層制品成型以形成鞋內(nèi)底或硬襯。
16.如權利要求15的方法，其特征在于，通過熱層壓將纖維織物的層連接在熱塑性可擠壓材料上。
17.如權利要求15或16的方法，其特征在于，在纖維織物層層壓到熱塑性可擠壓材料上之后，用增強材料浸漬或涂布該纖維織物層。
18.如權利要求15至17中任一項的方法，其特征在于，對纖維織物層進行浸漬或涂布，以使之具有不同的強度。
全文摘要
一種適合用于鞋內(nèi)底、鞋墊層或鞋硬襯的層狀材料，包括含有導電材料的熱塑性可擠壓層，該層上連接有含導電材料的纖維織物層。
文檔編號A43B13/12GK1436124SQ01811260
公開日2003年8月13日 申請日期2001年6月13日 優(yōu)先權日2000年6月16日
發(fā)明者蘇珊·G·約翰遜, 蘇珊·C·克羅斯 申請人:德信英國有限公司