鞋子中的多層化紡織品材料的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于鞋子，特別是鞋面中的材料，其具有非常低的重量和改進的 拉伸強度。
【背景技術(shù)】
[0002] 多年以來，需要開發(fā)更輕和更結(jié)實的材料，來改進許多工業(yè)領域中的品質(zhì)、安全和 效率，包括但不限于航天、汽車、航海、服裝、體育用品、光纖、工業(yè)安全裝置、軍事和法律行 動、和電子產(chǎn)品。
[0003] 從二十世紀五十年代以來，在開發(fā)高性能纖維中已經(jīng)取得了眾多的突破，該纖 維在一定的重量分數(shù)時具有數(shù)倍于鋼的強度。這樣的高性能纖維的例子包括但不限于 聚酯纖維（例如在商品名Dacron?下銷售的產(chǎn)品），尼龍纖維，芳酰胺纖維（例如在商 品名Kevlar?, Techora?和Twaron?下銷售的產(chǎn)品），碳纖維，超高分子量聚乙稀 ("UHMWPE"）（例如在商品名Ceran?, Dyneema?和Spectra?下銷售的產(chǎn)品），液晶聚合 物（"LCP"）（例如在商品名Vectran?下銷售的產(chǎn)品）和（聚（對亞苯基-2,6-苯并雙噁 唑））（"PB0"）（例如在商品名Zylon?下銷售的產(chǎn)品）和聚萘二甲酸乙二醇酯pen纖維 (例如在商品名Pentex?下銷售的產(chǎn)品）。多年以來，這些高性能纖維已經(jīng)被用于織造和 非織造排列（woven and non-woven arrangements)中，來形成多層化復合材料和層合的結(jié) 構(gòu)。
[0004] 例如W02012/018959描述了在織造構(gòu)造中使用高性能纖維的問題。具體的，該織 造方法導致了纖維中的褶皺，其引起應力集中和磨損點，這明顯降低了織物的強度和長期 性能。
[0005] US5333568也描述了織造構(gòu)造的褶皺問題，同時還描述了增強的非織造層合體，其 使用了單向擠出的纖維的增強片，在其中該增強片形成了層合到聚酯膜外層上的一個或多 個的單帶（uni-tape)。該纖維經(jīng)由彈性聚合物基質(zhì)均勻的植入到所述單帶中。該高性能纖 維的低彈性確保了層合體在纖維定向的方向上所施加的負荷下不發(fā)生拉伸。雖然耐拉伸性 對于應用例如航行來說是一個關(guān)鍵的參數(shù)，在這里層合體必須是撓性的（flexible)，在負 荷下不變形，但是當該層合體用于需要一些材料變形來形成三維物體的方法中時，這樣的 耐拉伸性是有問題的。
[0006] 在許多情況中，US5333568中所述的材料是用夾入到兩個聚酯外層之間的兩層或 者四層UHMWPE纖維來制造的，其中該纖維是以不同的重量在非偏斜（0° /90° )和偏斜 (0° /90° /+45° /-45° )構(gòu)造中成層的。已經(jīng)與UHMWPE纖維層一起使用的其他外層材 料包括彈性熱固性聚合物（例如氨基甲酸酯和有機硅），熱塑性體（例如尼龍），低密度聚 乙烯，聚丙烯，熱塑性聚氨酯和熱熔粘結(jié)劑（例如聚烯烴和聚酰胺）。
[0007] 雖然具有非常低的重量和高拉伸強度，但是這些材料具有起皺、噪音、令人不快的 紋理和缺乏彈性和柔軟性的問題。簡言之，該材料具有起皺塑料袋的外觀和感覺。此外，在 使用中，該材料經(jīng)常缺乏接縫強度，縫合剪切強度，細絲強度，耐UV性和可拉伸性。例如圖I 和2顯示了由US5333568中所述的材料形成的鞋子28。如這些圖中所示，當將US5333568 中所述的材料置于鞋楦頭上來形成三維鞋面26時，所述材料不能在鞋楦頭上拉伸來產(chǎn)生 三維鞋面形狀。此外，該材料必須多處切割和縫紉，來形成鞋面26所需的圓形形狀。
[0008] US5935678描述了一種處于片形的層合體結(jié)構(gòu)，具有第一和第二陣列（first and second arrays)的高性能、單向定向的纖維束。該第二陣列的纖維束是相對于第一陣列的 纖維束以一定角度交叉布層的。聚合物膜位于第一和第二交叉布層陣列的纖維束中，來將 該第一和第二陣列的纖維束結(jié)合在一起。這種設計提供了一種剛性結(jié)構(gòu)，用作彈道層合體 結(jié)構(gòu)（a ballistic laminate structure)，但是當該層合體用于需要一些材料變形來形成 三維物體的方法中時，是有問題的。
[0009] US2013/0219600描述了一種多層非織造織物材料，其包含芳酰胺/聚乙烯纖維 的兩個或者四個非織造纖維片，用樹脂和/或填料浸漬，并且以不同的角度定向，其用于制 造防護服。這種成層的非織造織物層沒有粘合或者膠合在一起，作為提供用于防護服的撓 性材料的一種方式。雖然這種設計提供了用于防護服所必需的撓性，但是這種設計類似于 US5333568中所教導的撓性設計，和因此當層合體用于需要一些材料變形來形成三維物體 的方法中時，也不提供所必需的彈性。此外，因為該織物層沒有粘合或者膠合在一起，因此 該材料具有最小的（如果有的話）分層強度。
[0010] 因此，期望提供一種非織造多層化復合材料和/或?qū)雍辖Y(jié)構(gòu)，其中每個層包含單 向的高性能纖維，其提供了非常低重量的材料，具有高拉伸強度和一些彈性，以使得該結(jié)構(gòu) 可以用于需要一些材料變形來形成三維物體的方法中。還期望將這樣的多層化材料混入鞋 子中，和特別是混入鞋面中的策略性位置（strategic locations)上，來利用這樣的材料的 高強度和低重量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本專利中所用的術(shù)語"發(fā)明"、"該發(fā)明"、"這個本發(fā)明"和"本發(fā)明"目的是寬泛的 指代本專利和下面的專利權(quán)利要求的全部主題。含有這些術(shù)語的表述應當理解為不限于這 里所述的主題或者不用于限制下面的專利權(quán)利要求的含義或者范圍。本專利所覆蓋的本發(fā) 明的實施方案是通過下面的權(quán)利要求來定義的，而非本
【發(fā)明內(nèi)容】
。本
【發(fā)明內(nèi)容】
是本發(fā)明不 同的方面的高度概述，并且介紹了一些概念，其進一步描述在下面的【具體實施方式】中。本發(fā) 明內(nèi)容不打算確定所要求保護的主題的關(guān)鍵的或者本質(zhì)的特征，也不打算孤立的用于確定 所要求保護的主題的范圍。該主題應當通過參考本專利的整個申請文件適當?shù)牟糠?、任?或者全部的附圖和每個權(quán)利要求來理解。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的某些實施方案，一種鞋面包含由多層化材料形成的至少一部分，該 多層化材料包含至少三個非織造纖維層，每個纖維層包含多個單向定向的纖維，其中該至 少三個非織造纖維層的第一層中的纖維相對于該至少三個非織造纖維層的另一層中的纖 維形成了-25°到-65°的角度，和該至少三個非織造纖維層的第二層中的纖維相對于該 至少三個非織造纖維層的另一層中的纖維形成了+25°到+65°的角度，和基質(zhì)材料，其中 該多層化材料包含彈性性能，其允許當在三維模具上拉伸時，使得該多層化材料變形。
[0013] 在一些實施方案中，該鞋面包含由透氣材料形成的第一部分，和由多層化材料形 成的第二部分。
[0014] 在一些實施方案中，該基質(zhì)材料包含第一外層，其粘附到至少三個非織造纖維層 中一層的側(cè)面上，和第二外層，其粘附到至少三個非織造纖維層的另一層的側(cè)面上。該第 一外層和該第二外層可以由選自下面的材料形成的：熱塑性聚氨酯、其他聚氨酯、有機硅 (silicone)、乙稀丙稀二稀、聚氯乙稀、熱塑性彈性體、聚乳酸、聚酰胺和聚乙稀。該第一外 層和該第二外層中至少一層可以由熱塑性聚氨酯形成的，并且包含絲網(wǎng)印刷體。
[0015] 在一些實施方案中，該至少三個非織造纖維層的第一層中的纖維相對于該至少三 個