CN1925764A - 透气防水鞋底 - Google Patents

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A·费拉雷西
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Abstract

一种防水透气鞋底(10)，该鞋底的至少部分范围包括至少两个结构层，一个是提供了支承结构以形成踏面的下层(14)，一个是可渗透水蒸气的上层(15，215)。所述下层(14)具有向所述上层(15，215)敞开的部分(14a，114a)。所述上层上提供有通过等离子沉积处理形成的防水涂层(21，221)。通过该方法形成了一种具有结构功能、可防破损、同时具有防水性和透气性的层。

Description

透气防水鞋底
技术领域
本发明涉及透气防水鞋底。
背景技术
本发明还涉及使用所述鞋底制造的鞋。
已知鞋类市场在持续地发展，以寻找和确定能够为鞋的最终用户提供最佳舒适度的技术方案。
众所周知的是，鞋的舒适度不仅取决于适当地符合人体解剖学，而且还取决于适当地向外排出鞋内由于排汗而产生的水蒸气，以避免所谓的″出脚汗″现象。
然而，这种水蒸气渗透必须不会影响鞋的防水性，因此已经研究了解决方案将渗透作用托付给鞋面或鞋底来完成。
大部分脚汗出现在脚底和鞋底之间的界面，很明显在此处形成的汗液是无法蒸发的，因此会聚集在脚所踩的鞋内底上。只有极少部分的汗液通过鞋面蒸发。
在具有塑料鞋底的鞋中这一问题特别重要；在这些情况下，通过鞋底的渗透被完全阻碍了(对于皮革鞋底的情况，是具有少量的渗透)。
通过采用透气防水鞋底可以解决该问题，这种鞋底可以使脚底产生的汗液得以渗透。
US-5,044,096和EP-0382904中揭示了其中一种解决方案，该方案包括将塑料鞋底分为具有通孔的两层，在其中插入防水透气膜(例如由Gore-Tee等材料制造的防水透气膜)，该防水透气膜与两个层沿周边密封地连接，从而不会渗透水。
该解决方案确保鞋内环境和外部环境之间热量和水蒸气适当地渗透和有效地交换，同时确保必要的对外部湿气和水的不渗透性。
这些具有防水透气膜的多孔鞋底相对于之前的鞋底无疑具有显著的创新。
然而，仍然有可以改进的方面，特别是关于孔所占的面积方面。
很显然，孔的总面积越大，透气性越强；然而，另一方面，必须限制踏面(tread)中孔的数量及其直径，以免尖锐的异物通过孔进入并刺入甚至破坏或穿透脆弱的膜，实际上所述防水透气膜是一层薄膜，缺乏足够的结构性能。
这种膜实际上持续受到脚所施加的压力，因此即使并非特别锐利的物体刺入某个孔中，也会很容易造成破坏。
采用的一种解决方案是在踏面和膜之间使用毡材之类的透气性保护层。
另外，污垢，尘土和砾石会楔入踏面的孔内，堵塞这些孔从而限制透气性。
US 6,508,015揭示了一种关于使用缺乏结构性能的防水透气膜的不同解决方案。
该专利揭示了一种具有双层结构的鞋底，这两层分别是弹性上层和下层，其中弹性上层可渗透水蒸气，下层覆盖着少于70％的上层，作为支承体和踏面。
通过上层的微孔结构和下层的形状确保鞋底的渗透行为。
上层的微孔结构是通过例如烧结的塑料或者由合成材料制造的织造或非织造结构所提供的。
然而，该层不具有严密的防水性能；出于该目的，该专利提到了通过例如在高分子量或超高分子量条件下处理烧结的聚乙烯，使该层变为疏水性的可能。
该专利中揭示的另一种防水的可能是在上层上添加由防水膜形成的附加层。
尽管所述解决方案解决了增大鞋底透气性区域的问题，但是并不足以满足所述鞋底防水的要求。
实际上已经发现，尤其是在大量水的情况下，对烧结的材料进行疏水处理无法使上层具有充分的防水性。
另外，在内层接合不渗透膜的想法本身无法充分确保完全隔离水，这是由于水可以沿上层的周边渗透。
这种鞋底的另一问题在于，在任何情况下，上层都容易吸收大量的水(″海绵效应″)，这些水会随时间的流逝而释放出来，导致明显污染使用者所走过的地面。
随着材料孔径的增加，这一问题变得更为明显。
污水(脏水或肥皂水)会透过大于5微米的孔径：在此情况下，表面张力小于水的通常值(73毫牛/毫米)。
发明内容
本发明的目的是提供透气防水鞋底，以解决已知鞋底中所注意到的问题。
带着这个目的，本发明的目标是提供一种透气防水鞋底，该鞋底使用防水透气性结构层，同时确保高于已知的鞋的透气性。
本发明的另一目标是提供透气防水鞋底，该鞋底是耐磨防破损的。
本发明的另一目标是提供透气防水鞋底，该鞋底组成部分的数量少于已知的鞋底。
本发明的另一目标是提供透气防水鞋底，该鞋底可通过已知的系统和技术制造。
该目的和这些目标以及其他目标在下文中将更为清楚，它们通过防水透气鞋底达成，该鞋底的至少部分范围包括至少两个结构层，下层提供支承结构，以形成踏面，微孔结构的上层可渗透水蒸气，所述下层具有向所述上层敞开的部分，所述鞋底的特征是，所述上层两个表面中的至少一个具有通过等离子沉积处理获得的防水涂层。
附图简述
结合附图，以非限制性实施方式的形式，通过对一些优选但非排他性实施方式的描述，可以更清楚地理解本发明的其他特征和优点，在附图中：
图1是具有本发明鞋底的鞋的部分横截面图；
图2是图1鞋底的详细横截面图；
图3是图1所示鞋底变体的详图；
图4是图1鞋底的平面图；
图5是图1鞋底另一变体的平面图；
图6是供上图中实施方式备选的本发明鞋某一实施方式的部分横截面图；
图7具有本发明鞋底的鞋的透视图；
图8是供上图中的鞋备选的本发明另一种鞋的部分横截面图；
图9是供上图中的鞋备选的本发明另一种鞋的部分横截面图。
发明实施方式
在图中，本发明鞋底的第一实施方式通常用数字10表示。
图1是关于鞋底10区域的鞋的横截面图；此图清楚地显示，在此实施方式中，鞋底10包括两个层，它们分别构成下层14和可渗透水蒸气的上层15。
层14和15都是结构化的，因此具有支承功能；具体来说，下层14具有支承结构，从而形成鞋底10的踏面，上层15形成支承脚的底基，具有弹性和挠性。
为使上层15具有透气性，下层14具有向上层15敞开的部分14a，使其直接暴露于外部环境；下文中将更详细描述该敞开部分14a。
上层是微孔性的，是由例如烧结的塑料制成的。
所用的塑料宜为聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚酯中的任一种。
上层15可任选地由合成材料制成的毡材、绒头织物、织物或网状物中的任一种构成。
为确保对水蒸气有充分的渗透性，而且允许对上层15进行随后的表面处理(将在下文中提到)，孔的平均宽度为3-250微米。
较佳的是，平均宽度可为3-5微米。
下层14由聚氨酯之类的塑料制成。
下层14由构成鞋底外缘的周边环缘(perimetric skirt)16和作为上层15的支承体的触地单元(ground contact element)17(否则上层便会塌陷入周边环缘以内)组成。
各触地单元17之间以及触地单元与环缘16之间的下层14的空间形成了部分14a。
在此实施方式中，周边环缘16中的侧向部分18包围上层15的周边轮廓(perimetric contour)19，从而在层14和15之间形成相互接触周边区域20。
在此侧向部分18中，上层15和下层14沿其周边密封连接以免渗水。
较佳的是，通过将下层14重叠注塑(overmolding)在上层15上以使层14和15之间发生接合；在此情况下，由重叠注塑提供的完美粘合确保了完全密封的接合。
或者也可使用其他制造方法，例如粘接法；然而在此情况下，上层15与下层14的接合在相互接触周边区域20提供了密封。
在所述实施方式中，触地单元17与环缘16分开，通过例如直接重叠注塑在上层15的下表面15a上来提供，从而实际形成支承上层15且确保鞋底10夹紧(grip)的突头(stud)17a。
这些触地单元的变体在图5中用数字117表示，它们提供了例如与环缘116形成整体的连续横向单元(continuous transverse element)117a。
在横向连续单元117a和环缘116之间形成部分114a。
为了能进行适当地渗透，重要的是下层覆盖上层的最小可能范围。
例如，下层宜覆盖上层的30-70％。
上层15的上表面15b上具有通过等离子沉积处理得到的、使其具有防水性(同时保持透气性)的涂层21。
或者如图3所示，可以通过等离子沉积处理、在下层215的下表面215a上提供涂层，该涂层由221表示。
可任选地在下层15，215的两个表面上提供这种涂层。
通过等离子沉积进行涂敷的想法来自于以下的令人惊讶的实验发现，即：可以在室温下的高真空条件下，通过“冷等离子体”聚合，使用硅氧烷有机化合物的蒸气在微孔支承材料上形成超薄的层，在不会改变支承材料的一般性能、特别是透气性的条件下提供防水性。
实际上可通过例如基于硅氧烷的单体的等离子聚合，在微孔支承材料(由例如聚乙烯或聚苯乙烯制得)上沉积聚合物(聚硅氧烷)层，从而形成防水透气膜。
也可使用例如防油和防水含氟聚合物(例如DuPont生产的注册商标为Zonyl的聚合物)进行沉积。
等离子体根据其所达到的温度被分为热等离子体和冷等离子体；等离子体还被分为常压等离子体和真空等离子体。
在制备本发明涂层的等离子法中，在极低的压力(在真空条件下)将气态或蒸气化的前体化合物引入反应室中。
通过在反应室内产生电场激发前体来产生等离子条件。
结果是在被置入反应室的任何基材的整个表面上沉积了聚合物的超薄结合层。
等离子聚合过程通过电场开始和进行，从而使反应室内沉积层的前体分解(breakdown)。
一旦发生分解，便会形成离子和活性物质，它们开始发生和促进原子反应和分子反应，从而形成薄膜。
通过等离子聚合形成的层可采用各种电场结构和不同的反应参数。
通过选择可聚合的起始材料和反应条件来控制层的厚度，所述反应条件是例如单体沉积时间，处理时间，进行反应时的电流频率和所用的功率。
在本发明中，等离子聚合在真空中进行。
通常压力的范围为10-1至10-5毫巴。
前体通常以纯相形式反应，反应时使用不可聚合的惰性气体，例如氩气；该惰性气体同时用作惰性稀释剂和促进前体聚合的载气。
其它可用的气体为氧气，氦气，氮气，氖气，氙气和氨气。
前体必须具有足以在中等程度的真空中蒸发的蒸气压。
反应顺序通常是首先将需要涂敷的支承材料置入反应室内，然后使反应室达到所需的真空压力。
然后施加产生等离子体的放电，将气化的前体单体注入反应室内。
由等离子体的离子和电子撞击单体使单体聚合。
所得的聚合物沉积在室内的暴露表面上。
薄膜的性质不仅是单体结构的函数，而且还是放电频率，所用功率，单体的流速和压力的函数。
孔隙率，表面形态和渗透性可根据反应条件变化。
等离子聚合反应中一个重要的变量是聚合物沉积速率，该沉积速率可根据单体流速改变。
在达到所需沉积材料厚度时结束沉积过程。
幸好上层15是由绝缘材料(例如聚乙烯是一种已知的最高度绝缘的材料)制成的，为了保持等离子体条件，需要将射频发生器用于该过程，因此处理中的电场以13.56兆赫左右的频率振荡，施加的电场功率为50-700瓦，真空度为10-1至10-5毫巴。
微孔上层15的平均孔宽度必须为3-250微米。
关于处理的持续时间，已经通过研究发现，对于硅氧烷单体之类的前体，最佳时间基本为160-600秒；具体来说，最佳持续时间基本为420秒。
除等离子沉积处理以外，还可通过例如在高分子量或超高分子量条件下处理烧结的聚乙烯，使上层15疏水化。
图6是具有另一实施方式的鞋底的鞋的部分视图，该鞋底一般地用数字300表示，该鞋底使用防水膜321。
实际上，与前文的情况相同，鞋底300包括具有支承结构的下部结构层314以形成踏面，还包括可渗透水蒸气的上部微孔结构层315：下层14具有向上层315敞开的部分314a以提供透气性。
防水膜321在上方区域中与上部结构层315接合。
上层315具有支承脚的结构功能和保护防水膜321的功能。
然而，在此情况下，上层315和防水膜321必须沿它们的周边密封地结合以免渗水。
已经知道，防水膜321可任选地与由合成材料制成的支承网状物(由于是已知单元，所以图中未显示)结合(从而在不影响透气性的前提下承受水解作用)。
可通过例如将膜321直接层压到上层315上，或者可以随后通过已知的方法用粘合点固定，将膜321固定到上层315上。
与上文相同，优选通过将下层314重叠注塑到由上层315和膜321构成的组件上，在下层314和其上接合有膜321的上层315之间形成接合；在此情况下，通过重叠注塑提供的完美粘合确保了密封接合。
或者可使用其他制造方法，例如粘接技术；然而，在此情况下，沿膜与直接覆盖层接触的周边提供密封剂。
图7显示由之前一个实施例描述的鞋底10,300，鞋面12和鞋内底13构成的鞋。
图8显示透气防水鞋411，该鞋包括围绕在脚插入区域周围的袋状的组件401，该组件由透气性鞋面412组成，在鞋面的下方区域(downward region)具有防水膜421。
在该组件401的下面连接有鞋底400，该鞋底400与前述的鞋底实施例类似，具有两个组成层，分别为下层414和上层415，上层是微孔性的可渗透水蒸气的。
所述层414和415都是结构化的，因此具有支承功能；具体来说，下层414具有支承结构以形成鞋底400的踏面，而下层415形成支承脚的基底，具有弹性和挠性。
为使上层415具有透气性，下层414的部分414a向所述上层415敞开，使其直接暴露于外部环境。
在此实施方式中，组件401由鞋面412和透气性或多孔性鞋内底413组成，鞋内底413根据称作″士多宝(strobel)″或″理想滚边(ideal welt)″的结构通过缝合针脚402与所述鞋面412的边缘连接，形成袋(pouch)。
在此实施方式中，防水膜421仅粘着在鞋内底413上，可以例如在缝合到鞋面412上之前通过直接层压到鞋内底上的方法，或者可随后通过例如点胶合的方法，来施用该防水膜。
为避免渗水问题，在组件401中，沿防水膜421的周边具有密封区域421a，该密封区域421a跨越了缝合接缝402和所述膜421，达到上层415。
在图9中描述了鞋411的另一种实施方式，其一般地以数字511表示。
与鞋411的实施方式的区别基本上仅涉及关于组件的部分(在这里用数字501表示)，该组件以袋状形式围绕着脚插入区域，其中鞋底500在其下方区域连接，该鞋底如上文所述由下层514和上层515构成。
根据已知技术密封该袋并使其具有防水性。
组件501由鞋面512组成，鞋面512通过其下部边缘512a与鞋底500外部接合，与防水膜521内部接合，它形成用于容纳脚插入部分的袋。
防水膜521通过例如点胶合固定在鞋面512上，以免影响通过所述鞋面的透气性。
内部织物片材521a以朝向鞋内部的方式与防水膜521接合，它与所述防水膜一起形成鞋的内衬。
在此情况下，还可通过众所周知的技术将组件501与鞋底500接合，例如直接重叠注塑鞋底，粘合等。
较佳的是，在所述的所有实施方式中(除了由于结构原因明显需要另一种材料的情况以外)，可渗透水蒸气的微孔上层(15，215，315，415，515)可由皮革制成。
实际上已经观察到，所述的本发明解决了已知种类鞋底中被注意到的问题；具体来说，本发明提供了一种具有结构单元即所述上层的透气防水鞋底，该上层除了可起到支承脚的功能以外，由于其直接暴露于外部环境，因此还可确保透气性和防水性。
通过等离子处理获得的上层的涂层确保了防水性。
通过此方法，使具有透气性的鞋底结构单元(所述上层)具有了防水性。
上层的结构性质和强度可防止外界的尖锐物刺入造成破坏或穿刺，从而造成防水性几乎失效。
通过该方法，可确保鞋底的较大表面(未被下层覆盖的那部分上层)具有透气性，以显著地降低鞋内水蒸气聚集的可能性。
通过等离子沉积，解决了薄膜与支承体的一致性和粘着性的问题，这是由于聚合物粘着在支承体上的时间比常规涂敷的粘着时间长(目前使用的防水膜通常单独制得，然后通过点胶合或层叠或直接涂敷在支承体上)。
通过该等离子沉积，可以在支承材料上形成极薄(甚至约100埃)的沉积层。
另外，通过选择用于所述上层的烧结的塑料，使鞋底具有必需的挠性，从而能以最佳的方式重叠注塑踏面。
在一所述的实施方式中，优选在上部透气层上接合防水膜而不是通过等离子沉积进行涂敷。
在此情况下，本发明通过将防水膜与上部透气层沿周边密封地结合起来，解决了采用这种鞋底结构的已知鞋的问题。
在所述的最后三个实施方式中，本发明有益地结合了一种支承鞋底结构，该结构具有朝向地面的、较大面积的渗透蒸气区域，其中的组件形成了供脚插入的袋，该组件是完全透气性(在侧面和下方区域)的，而且至少在鞋底方向是不渗水的；具体来说，在用数字500和600表示的鞋中，供脚插入的袋是完全透气性和不渗水的。
在所有具有上述膜的实施方式中，上层同样具有结构支承功能和膜保护功能。
如此构想的本发明可能具有许多改变和变体，所有这些改变和变体均在所附权利要求书的范围之内；所有这些细节可被其他技术上等价的元素所替代。
实际上，只要能够符合具体应用，所用的材料及其尺寸根据需要可以是任意的，也可以采用现有技术的材料和尺寸。
本申请要求其优先权的意大利专利申请第PD2003A000312号的内容参考结合入本文。

Claims (30)

1.一种防水透气鞋底，该鞋底的至少部分范围包括至少两个结构层，一个是提供了支承结构以形成踏面的下层(14)，一个是可渗透水蒸气的微孔上层(15，215)，所述下层(14)具有向所述上层(15，215)敞开的部分(14a，114a)，所述鞋底的特征在于，所述上层(15，215)的两个表面(15a，15b)中的至少一个具有通过等离子沉积处理形成的防水涂层(21，221)。
2.如权利要求1所述的鞋底，其特征在于，在所述上层(15，215)的上表面(15b)上提供所述涂层(21，221)。
3.如权利要求1所述的鞋底，其特征在于，在所述上层(15，215)的下表面(15a，215a)上提供所述涂层(21，221)。
4.如权利要求1所述的鞋底，其特征在于，在所述上层(15，215)的下表面(15a，215a)和上表面(15b)上都提供所述涂层(21，221)。
5.如前述权利要求中任一项所述的鞋底，其特征在于，所述上层(15，215)和所述下层(14)沿它们的周边密封结合以免渗水。
6.如前述权利要求中任一项所述的鞋底，其特征在于，所述上层(15，215)由烧结的塑料制成。
7.如权利要求6所述的鞋底，其特征在于，所述烧结的塑料是聚乙烯，聚丙烯，聚苯乙烯或聚酯。
8.如权利要求1所述的鞋底，其特征在于，所述上层(15，215)选自由合成材料制成的毡材、绒头织物、织物或网状物中的任一种。
9.如权利要求1所述的鞋底，其特征在于，所述上层(15，215)的平均孔宽度为3-250微米。
10.如权利要求1所述的鞋底，其特征在于，使所述上层(15，215)为疏水性。
11.如前述权利要求中任一项所述的鞋底，其特征在于，所述下层(14)由周边环缘(16)和触地单元(17)组成，所述周边环缘(16)形成所述鞋底(10)的外缘，所述触地单元(17)被用来支承所述上层(15，215)，所述各触地单元(17)之间，以及所述触地单元(17)和所述环缘(16)之间的所述下层(14)的空间形成了所述部分(14a，114a)。
12.如前述权利要求中任一项所述的鞋底，其特征在于，所述等离子沉积处理在高真空冷等离子体条件下操作进行。
13.如前述权利要求中任一项所述的鞋底，其特征在于，所述等离子沉积处理使用射频发生器进行，使得处理中的电场以大约13-14兆赫的频率振荡。
14.如前述权利要求中任一项所述的鞋底，其特征在于，所述等离子沉积处理使用射频发生器进行，使得处理中的电场优选以大约13.56兆赫的频率振荡。
15.如前述权利要求中任一项所述的鞋底，其特征在于，进行所述等离子沉积处理时，所施加电场的功率约为50-700瓦。
16.如前述权利要求中任一项所述的鞋底，其特征在于，用基于硅氧烷的单体进行所述等离子沉积处理的持续时间为160-600秒。
17.如权利要求16所述的鞋底，其特征在于，用基于硅氧烷的单体进行所述等离子沉积处理的持续时间约为420秒。
18.如前述权利要求中任一项所述的鞋底，其特征在于，所述等离子沉积处理中的真空度约为10-1至10-5毫巴。
19.如权利要求1-11中任一项所述的鞋底，其特征在于，所述等离子沉积处理在高真空冷等离子体条件下操作进行，使用射频发生器，处理中的电场以大约13.56兆赫的频率振荡，所施加电场的功率等于50-700瓦，真空度为10-1至10-5毫巴。
20.如前述权利要求中任一项所述的鞋底，其特征在于，所述等离子沉积的前体材料是基于硅氧烷的单体。
21.如前述权利要求中任一项所述的鞋底，其特征在于，所述等离子沉积的前体材料是防油防水的含氟聚合物。
22.如权利要求1所述的鞋底，其特征在于，所述涂层(21，221)的材料是聚硅氧烷。
23.如权利要求1所述的鞋底，其特征在于，所述涂层(21，221)的材料是防油防水的含氟聚合物。
24.如权利要求23所述的鞋底，其特征在于，所述含氟聚合物的商品名为Zonyl，由DuPont制造。
25.一种透气防水的鞋底，该鞋底的至少部分范围包括至少两个结构层(314，315)，一个是具有支承结构以形成踏面的下层(314)，一个是可渗透水蒸气的微孔上层(315)，在所述上层(315)上提供有防水膜(321)，所述下层(314)具有向所述上层(315)敞开的部分(314a)，所述鞋底(300)的特征在于，将所述上层(315)和所述防水膜(321)沿其周边密封结合以免渗水。
26.一种防水透气鞋，其特征在于，这种鞋包括如前述权利要求中任一项所述的鞋底。
27.一种防水透气鞋，其特征在于，这种鞋包括以下单元的组合：
-组件(401，501)，该组件以袋状形式包围脚插入区，其包括透气性鞋面(412，512)，该鞋面至少在下方区域与防水膜(421，521)连接，
-鞋底(400，500)，该鞋底在下方与所述组件(401，501)连接，沿其至少部分范围包括至少两个结构层(414，514，415，515)，一个是具有支承结构以形成踏面的下层(414，514)，一个是可渗透水蒸气的微孔上层(415，515)，所述下层(414，514)具有向所述上层(415，515)敞开的部分(414a，514a)。
28.如权利要求27所述的鞋，其特征在于，所述组件(401)由鞋面(412)和透气性或多孔性的鞋内底(413)组成，鞋内底根据称作″士多宝″或″理想滚边″的结构通过缝合针脚(402)与所述鞋面(412)的边缘连接形成袋，所述防水膜(421)与所述透气性或多孔性鞋内底(413)粘合，所述组件(401)沿所述防水膜(421)的周边包括跨越了所述缝合接缝(402)和所述防水膜(421)的密封区域(421a)。
29.如权利要求27所述的鞋，其特征在于，所述组件(501)由一鞋面(512)组成，该鞋面通过其下部边缘(512a)与所述鞋底(500)外部接合，与防水膜(521)内部接合，形成用来容纳脚插入部分的袋。
30.如前述权利要求中任一项所述的鞋，其特征在于，所述可渗透水蒸气的微孔上层(15，215，315，415，515)由皮革制成。
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