CN105054474A - 一种吸湿透气智能调温鞋材 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有兼具吸湿透气和智能调温功能的鞋材。所述鞋材为泡孔结构，并且孔为连孔。通过本发明所述的制造工艺，可将相变材料分布在鞋材聚合物网络结构中，即使鞋材破坏，也不会导致相变材料的泄漏，从而保证了其调温效果。同时，鞋材优良的吸湿透气性，强化了鞋内空气流动，促进了鞋材中相变材料的换热，有利于人体脚部皮肤与相变材料的热量交换。本发明鞋材在夏季使用，可产生独特的持续凉感效果。本发明所述鞋材的应用范围包括鞋垫、鞋床、鞋帮、鞋底、床上用品、文胸、护具的生产制造。

Description

一种吸湿透气智能调温鞋材

技术领域

本发明涉及鞋材、鞋具及其制造，具体涉及一种吸湿透气，具有智能调温功能的鞋材及其制造方法。

背景技术

科技的进步和经济的发展，给人们追求高品质的生活提供了条件。在衣食住行方面，各类产品的研究开发都趋于智能化。人们越来越关注脚部的健康卫生和舒适度。脚部的温度就是一项重要内容。过高的鞋内温度，容易引发异味，滋生细菌；过低的温度，则可能损伤脚部神经，甚至造成冻疮等严重后果。足部的调节温度很重要！

目前已有研究机构或公司提出了智能调温的可穿戴品概念，并进一步将这一理念延伸到了鞋材、鞋品的研发制造等环节。世面上已经有电暖鞋等产品问世，解决了在固定场所，如家庭、办公室等电源比较方便的场所，但受限于电池，在移动、户外场所的使用效果较差，而且不太方便，甚至有漏电危险。

基于上述原因，足部调温和鞋子的研发，转移到了相变材料的研究和应用。这是因为，相变材料是指在一定温度下发生“固体-液体”转变的材料，具有在高温下吸热，在低温下放热的特性，同时是一种可靠安全的“移动式”热源。人们可采用各种方式将相变材料与鞋子等加工成一体。

比如，实用新型专利(CN90215579.2)防寒保暖鞋垫和鞋，提出在鞋底等部位预留80-300cm³的空间，然后将相变材料填充到预留空间中，就可利用相变材料吸热或者放热来调节温度。但这个方法加工不易，需要制造特定的模具，增加了制造工序。而且一旦某些部位被破坏，很容易造成相变材料的泄漏，导致功能性下降。

又如，发明专利(CN02822457.4)，提供了一种具有可逆热性质的多组分纤维及其制造方法，该纤维可用于制造智能调温面料，利用该面料可制成鞋垫等材料。但是用这种方法面料、鞋垫中的相变材料有效含量很低，往往不到1g，甚至更少。因此，调温作用很不明显。由于相变材料含量很少，吸热能力有限，往往是在面料接触皮肤的瞬间，该方法面料的吸热能力就达到了最大值，无法再吸热，也就失去了进一步调温的功能。

此外还有研究者将相变材料微胶囊化，将相变微胶囊涂敷于面料上，然后再利用该面料来加工鞋子。但同样面临相变材料有效含量过低，调温时间短，调温能力差等问题。

发明内容

由此可见，要想实现真正意义上的智能调温，必须增大热容，即增加相变材料的有效含量。另一个延长调温时间的有效途径，是改善相变材料的吸热放热速率，也就是增加对流，传到或辐射，以达到增强导热的目的，使得相变材料与人体、外环境三者之间的合理互动。

此外，脚所处的环境——鞋子，是相对封闭的。这个环境的湿度，即脚出汗的程度，对舒适性有较大的影响。同等温度下，如果鞋内的湿度不同，舒适感差别迥异。

针对上述问题，本发明提供一种具有吸湿透气功能的智能调温鞋材，及其制造方法。本发明将相变材料与鞋材填料一步共混，使相变材料分布在鞋材中。同时采用发泡工艺，制造鞋材的多孔结构，使其富有弹性和透气性。并利用多孔结构达到吸湿透气的作用，控制鞋内环境湿度；利用透气增强对流换热，使相变材料与人体、外环境的互动更加敏感，达到持续的调温效果。

为实现上述目的，本发明至少采取如下技术方案：

一种吸湿透气智能调温鞋材，为多孔结构，并含有相变材料。

所述的吸湿透气智能调温鞋材，所述相变材料优选为干粉形式，包括相变微胶囊干粉和/或相变材料微球粉末。相变材料干粉，优选采用本专利权人的系列发明专利申请“微胶囊储能组合物及其制备方法”(申请号：201410401132.5)、发明专利申请“一种相变储能复合微球及其制备方法”(申请号：201410405815.8)中涉及的相变材料干粉。

所述相变材料干粉所占鞋材质量百分比为5-50％。

所述的吸湿透气智能调温鞋材，其特征在于，所述鞋材多孔结构为全部连孔或绝大部分连孔。鞋材泡孔结构为全部连孔或绝大部分连孔，具有优良的吸湿透气效果；即使鞋材被破坏，也不会有相变材料泄漏。

所述的吸湿透气智能调温鞋材，一种可能的制备方法为：将相变材料干粉和鞋材聚合物混合，经过熟成、发泡，注入模具，使其固化，冷却脱模，干燥裁剪即得吸湿透气智能调温鞋材。

其中所述鞋材聚合物，包括乳胶、硅胶、PU预聚物、EVA中的至少一种或其两种以上的任意组。其中所述熟成时间为10分钟到72小时。其中所述发泡包括机械发泡、真空发泡、化学发泡中的至少一种。其中所述将相变材料和鞋材混合物混合是向鞋材混合物中直接加入相变材料干粉；相变材料被包裹在鞋材聚合物形成的多孔结构中，而不是裸露在鞋材表面。

更优选的，所述的吸湿透气智能调温鞋材，制备方法为：

1)配料，将相变材料干粉和鞋材聚合物混合；

2)一定温度下熟成10分钟到72小时；

3)发泡，优选机械发泡或真空发泡；

4)注模，将上一步骤凝胶引入到模具中；

5)加热使其固化；

6)冷却脱模，水洗；

7)干燥后，裁剪；即得本发明所述鞋材。

本发明的吸湿透气智能调温鞋材，相变材料干粉在鞋材中分布在鞋材聚合物形成的网络结构，使相变材料干粉与其结合为一体。兼具吸湿透气效果和调温效果，吸湿透气促进相变材料换热效率提高，仿佛能够呼吸一般。尤其适合用于鞋底、鞋面、鞋床、鞋垫、枕头、床垫、座垫、文胸、护垫、护膝、护肘、护肩中。

本发明的优点和取得的技术效果是：

1.与传统的电加热方法相比，加入相变材料更加安全方便；

2.传统的相变材料加入方法，是在鞋材中制造空腔，将相变材料直接填入，需要特定的模具，增加工序，增加成本，一旦发生破损，容易造成相变材料泄漏。本发明则将相变材料干粉与鞋材预聚物直接共混，方法简单经济，固化后相变材料分布于聚合物网络中，不会发生泄漏。

3.另一种传统相变材料加入方法，是利用相变材料纺丝或面料整理，但相变材料有效含量低，无法持续起到调温效果。本发明相变材料含量可达5％-50％。

4.本发明采用发泡工艺，制造鞋材的多孔结构，使其富有弹性和透气性。并利用多孔结构达到吸湿透气的作用，控制鞋内环境湿度；利用透气增强对流换热，使相变材料与人体、外环境的互动更加敏感，达到持续的调温效果，堪称会呼吸的智能调温鞋材。

5.本发明构造了多孔结构鞋材，在实际穿着中，由于脚对鞋材的挤压，提高了吸湿透气率，强化了鞋内的空气流动，帮助了相变材料进行换热，可产生持续的凉感。

附图说明

图1是实施例1中鞋垫对比测试效果；

图2是实施例1中样品温差曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。

实施例1

1)配料，将相变材料干粉和乳胶液，其中相变材料干粉的质量百分比为5-15％，本实施例中相变材料干粉，相变温度31℃，制备方法参考本专利权人系列发明“微胶囊储能组合物及其制备方法”(申请号：201410401132.5)；

2)熟成24小时；

3)发泡，将步骤1中混合好的物料连续打入起泡机内，并压入空气，在机头的高速搅拌和剪切作用下起泡；

4)凝胶，向发泡物料中加入迟缓凝胶剂，使泡沫缓慢凝胶；

5)注模，将上一步骤凝胶引入到模具中；

6)硫化，加热使其固化；

7)冷却脱模，水洗；

8)干燥后，裁剪；

9)方法粘接各模具鞋材组件，加工成型。

即得本发明所述一种吸湿透气智能调温乳胶鞋材。利用该鞋材制成鞋垫，进行穿着测试。在气温30℃的夏季，试穿者一脚穿着本实施例智能鞋垫样品，一脚穿着对比样品，鞋中置入温度探头，测试实际穿着过程中温度变化。测试结果如附图1所示。

从图1测试两只鞋垫的温度变化曲线可知，本发明的智能调温鞋垫，于夏季穿着具有明显的凉爽感，始终比对比鞋垫温度低，两者最大温差达到了2.4℃。其温差曲线见图2，图中数据为智能调温鞋垫温度减去对比鞋垫。可见本发明的鞋材具有十分明显的智能调温效果。

实施例2

1)配料，将相变材料干粉和PU树脂预聚物，其中相变材料干粉的质量百分比为5-20％，本实施例中相变材料干粉制备方法参考本专利权人系列发明“一种相变储能复合微球及其制备方法”(申请号：201410405815.8)；

2)熟成36小时；

3)发泡，将步骤1中混合好的物料连续打入起泡机内，并压入空气，在机头的高速搅拌和剪切作用下起泡；

4)凝胶，向发泡物料中加入热敏凝胶剂，稍稍加热使泡沫凝胶；

5)注模，将上一步骤凝胶引入到模具中；

6)硫化，加热使其固化；

7)冷却脱模，水洗；

8)干燥后，裁剪；

9)方法粘接各模具鞋材组件，加工成型。

即得本发明所述一种吸湿透气智能调温PU鞋材。利用该工艺所得鞋材，根据实际需求可进一步加工为鞋底、鞋面、鞋床、鞋垫。

实施例3

1)配料，将相变材料干粉和硅胶，其中相变材料干粉的质量百分比为15-50％，本实施例中相变材料干粉制备方法：将5g去离子水中加入2g三水醋酸钠和将5g去离子水中加入4g间苯二酚和6g甲醛分别形成水相溶液，将水相溶液缓慢加入到溶有8g的span80到90ml石油醚中，搅拌形成反相乳液，升温加热到70℃，反应210min，过滤干燥后制得；

2)熟成30分钟；

3)发泡，将步骤1中混合好的物料连续打入起泡机内；

4)凝胶，向发泡物料中加入迟缓凝胶剂，使泡沫缓慢凝胶；

5)机械打泡到3-4倍后计量注入密闭模型中，抽真空，模内的低倍数泡沫膨胀而充满模型，当泡沫与模型上的透气垫相接触时停止抽真空；

6)硫化，加热使其固化；

7)冷却脱模，水洗；

8)干燥后，裁剪；

9)方法粘接各模具鞋材组件，加工成型。

即得本发明所述一种吸湿透气智能调温硅胶鞋材。本例中将硅胶鞋材加工为圆形小片，粘合在鞋底或者鞋垫上的特定位置，起到局部调温，即调节足部关键位置温度，并起到按摩作用。

实施例4

1)混料，将EVA树脂和相变材料干粉、发泡剂混合均匀，其中相变材料干粉的质量百分比为5-30％，本实施例中相变材料干粉制备方法参考本专利权人系列发明“微胶囊储能组合物及其制备方法”(申请号：201410401132.5)；

2)混炼，将混合均匀的物料用混炼机进行混炼，温度120-150℃；

3)混炼物料注入到模具中；

4)硫化，模压发泡，使原料固化，固化温度120-160℃；

5)冷却定型后，脱模水洗；

6)冲孔，以改善鞋材透气性；

7)裁剪、粘贴、加工即得本发明所述的一种EVA吸湿透气智能调温鞋材。

实施例5

根据实施例1和实施例4分别制造鞋材，用粘合剂将两种鞋材粘合后，即制成一种本发明所述的吸湿透气智能调温复合鞋材。

实施例6

1)配料，将相变材料干粉和乳胶液，其中相变材料干粉的质量百分比为5-15％，本实施例中相变材料干粉，相变温度26℃，制备方法参考本专利权人系列发明“微胶囊储能组合物及其制备方法”(申请号：201410401132.5)；

2)熟成24小时；

3)发泡，将步骤1中混合好的物料连续打入起泡机内，并压入空气，在机头的高速搅拌和剪切作用下起泡；

4)凝胶，向发泡物料中加入迟缓凝胶剂，使泡沫缓慢凝胶；

5)注模，将上一步骤凝胶引入到模具中；

6)硫化，加热使其固化；

7)冷却脱模，水洗；

8)干燥后，裁剪；

本实施例中模具采用枕芯、座椅、床垫模具，故此裁剪加工后，可作为吸湿透气同时兼具调温功能的枕头、座垫、床垫、文胸、护垫、护膝、护肘、护肩等产品。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，如除鞋材外，仅通过简单改变形状，加工为枕芯、座垫、床垫，均应视为本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种吸湿透气智能调温鞋材，其特征在于，所述鞋材为多孔结构，并含有相变材料。

2.根据权利要求1所述的吸湿透气智能调温鞋材，其特征在于，所述相变材料为干粉形式，包括相变微胶囊干粉和/或相变材料微球粉末。

3.根据权利要求2所述的吸湿透气智能调温鞋材，其特征在于，所述相变材料干粉所占鞋材质量百分比为5-50％。

4.根据权利要求1所述的吸湿透气智能调温鞋材，其特征在于，所述鞋材多孔结构为全部连孔或绝大部分连孔。

5.根据权利要求1所述的吸湿透气智能调温鞋材，其特征在于，制备方法为：将相变材料干粉和鞋材聚合物混合，经过熟成、发泡，注入模具，使其固化，冷却脱模，干燥裁剪即得吸湿透气智能调温鞋材。

6.根据权利要求5所述的吸湿透气智能调温鞋材，其特征在于，所述鞋材聚合物，包括乳胶、硅胶、PU预聚物、EVA中的至少一种或其两种以上的任意组合。

7.根据权利要求5所述的吸湿透气智能调温鞋材，其特征在于，所述熟成时间为10分钟到72小时。

8.根据权利要求5所述的吸湿透气智能调温鞋材，其特征在于，所述发泡包括机械发泡、真空发泡、化学发泡中的至少一种。

9.根据权利要求5所述的吸湿透气智能调温鞋材，其特征在于，所述将相变材料和鞋材混合物混合是向鞋材混合物中直接加入相变材料干粉；相变材料被包裹在鞋材聚合物形成的多孔结构中，而不是裸露在鞋材表面。

10.权利要求1-9任一项所述的吸湿透气智能调温鞋材在包括鞋底、鞋面、鞋床、鞋垫、枕头、床垫、座垫、文胸、护垫、护膝、护肘、护肩中的应用。