CN113273767A - 非牛顿流体气囊、鞋垫及鞋垫的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明的非牛顿流体气囊包括弹性的气囊主体，气囊主体设有密封腔体，密封腔体内容纳有非牛顿流体材料，该结构没有进行化学发泡，保留了非牛顿流体材料的原有结构和物性，同时气囊主体在防止内部非牛顿流体材料外泄的同时还能过作为介质实现非牛顿流体材料粘合固定在其他结构上，应用更加广泛。本发明还提供了鞋垫，包括鞋材主体，鞋材主体设有如上所述的非牛顿流体气囊。通过增设鞋材主体浇筑形成与人体脚部相同的形状，同时内部的非牛顿流体气囊能够对不同的受力情况提供柔软或反弹的智能应变，使用户能够更加舒适的脚感以及更具支撑稳定性的减震效果。本发明还提供了上述鞋垫的生产方法，通过该方法能够生产出对受力提供智能应变的鞋垫。

Description

非牛顿流体气囊、鞋垫及鞋垫的生产方法

技术领域

本发明属于鞋底技术领域，尤其涉及非牛顿流体气囊、鞋垫及鞋垫的生产方法。

背景技术

非牛顿流体，是指不满足牛顿黏性实验定律的流体，即其剪应力与剪切应变率之间不是线性关系的流体。通过对非牛顿流体的研究，市场上对应研制了许多非牛顿流体的材料，该类材料是一种对环境感知、响应、具发现能力的材料，在常态下和慢冲击下保持松驰、柔软状态、具减震效果。一旦遇到剧烈快冲击时，分子之间立即互相锁定、迅速收紧变硬和具极强的弹性(减震与弹性是两种效果，前者是较软吸收能量，后者较硬能够反弹能量)，且当外力消失后能恢复为柔软的状态。

国内运动鞋也将其应用到鞋中底上。由于非牛顿流体材料与任何材料无法粘合、而且是会流动的凝胶是无法固定和独立成型的，因此采用的方案为在PU或EVA的高温熔液中混合10％非牛顿流体材料之后再发泡，最后将非牛顿流体材料与传统的EVA或PU材料结合在一起。该种鞋底虽然也具有较好的回弹性，但是由于其鞋底成型后，其中的非牛顿流体材料被分散并经过复合发泡后也没有原来非牛顿流体的状态，导致物性散失(非牛顿流体需要在流体状态下才能显现其物性)，无法起到最佳的减震和保护效果。同时市面上也有把非牛顿流体填入又硬又厚的鞋底容纳腔内然后再胶水贴合作为鞋底使用。虽然可以作固定流体勉强使用。但缺点是外壁必须很厚且具有支撑力，内部具有直线向上的支撑骨架(技术上无可避免)，所以又硬又厚。让流体失去作用，只能装饰。更由于其工艺复杂无法规模化生产，形状单一，无法按不同需要生产出不同形状产品，而且结构不牢固。同时其采用胶水手工粘合的生产方式不仅会造成污染，多个模具多次生产也存在耗能不环保的问题。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种保留非牛顿流体原有物性非牛顿流体气囊、一种能够减震和提供较好弹性的鞋垫以及该鞋垫的生产方法。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

非牛顿流体气囊，包括弹性的气囊主体，所述气囊主体内设有密封腔体，密封腔体内容纳有非牛顿流体材料。

进一步地，所述密封腔体内还容纳有气体和/或发泡颗粒和/或气凝胶。

进一步地，所述气囊主体为TPU材质。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

鞋垫，其特征在于：包括鞋材主体，所述鞋材主体上设有如上所述的非牛顿流体气囊。

进一步地，所述鞋材主体包裹在所述非牛顿流体气囊外。

进一步地，所述鞋材主体上设有多个所述非牛顿流体气囊。

进一步地，所述鞋材主体与所述气囊主体材质相容。

进一步地，所述鞋材主体上还设有发泡颗粒和/或发泡条子和/或中空气囊。

进一步地，所述鞋材主体的外部包覆有保护膜。

进一步地，所述鞋材主体的底部粘接固定有耐磨层。

本发明的目的之三采用如下技术方案实现：

如上所述鞋垫的生产方法，包括以下步骤：

S1、在鞋垫模具中放入非牛顿流体气囊；

S2、在鞋垫模具中浇筑入液态鞋材主体，并使所述鞋材主体渗透并填充满各个所述非牛顿流体气囊之间的间隙；

S3、闭合鞋垫模具的上盖并施加压力直至排出空气以及多余的液态鞋材主体；

S4、等待液体鞋材主体凝固成型后取出修除边角料。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的非牛顿流体气囊包括弹性的气囊主体，气囊主体内容纳有非牛顿流体材料，该结构没有进行化学发泡，也没有混合稀释，保留了非牛顿流体材料的原有物性和流体结构，同时气囊主体在防止内部非牛顿流体材料外泄的同时还能过作为介质实现非牛顿流体材料粘合固定在其他结构上，应用更加广泛。本发明还提供了鞋垫，包括鞋材主体和上述的非牛顿流体气囊。通过增设鞋材主体使其形成具体的鞋垫形状，当鞋垫受力时，非牛顿流体气囊能够对不同的受力情况提供柔软或反弹的智能应变。使用户能够更加舒适的脚感以及更具支撑稳定性的减震效果。本发明还提供了上述鞋垫的生产方法，通过该方法能够生产出对受力提供智能应变的鞋垫。

附图说明

图1是本发明非牛顿流体气囊优选实施方式的截面示意图；

图2是本发明鞋垫优选实施方式的结构示意图；

图3是本发明鞋垫优选实施方式的侧视图。

图中：

11、气囊主体；12、非牛顿流体材料；21、鞋材主体；22、耐磨层。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本发明非牛顿流体气囊参照图1所示，包括弹性的气囊主体11，气囊主体11内设有密封腔体，密封腔体内容纳有非牛顿流体材料12。本方案采用物理的直接包裹，没有进行化学发泡，最后成型的非牛顿流体气囊具有质量轻，且保留了非牛顿流体材料12的原有物性(在受到较为缓和的压力时，非牛顿流体材料12能够呈现较为柔软的状态，而当受到快速的冲击时，非牛顿流体材料12能够收紧变硬呈现具有弹性的状态)，同时气囊主体11在防止内部非牛顿流体材料12外泄的同时还能过作为介质实现非牛顿流体材料12粘合固定在其他结构上，应用更加广泛。并且能把大量流体气囊粘结并形成网络骨架，不但增强整体物性，而且能按鞋垫任何形状粘结成型。(流体气囊是无法做到的)。

本质上非牛顿流体气囊是把非牛顿流体封存在气囊内，解决非牛顿流体无法固定，会流动的难题，也解决流体无法粘合的难题。

而把若干流体气囊再浇注主体材料，流体气囊像琥珀一样封存在主体材料内部，并在流体气囊之间形成主体网络骨架。不但把气囊粘结成型，而且主体能填充流体气囊之间窄小空间(气囊到达不了的空间)形成精细花纹和结构。并且能增强气囊厚度和保护，大大地增强了物性，再者主体网络骨架能起到进一步固定气囊作用，让结构更牢固，不易变形(流体气囊是会变形的)。解决了流体气囊物性差，会变型，无法按鞋底形状生产出精细形状和花纹的产品。本实施例中的非牛顿流体材料12并不完全填充满整个密封腔体，在密封腔体内除了非牛顿流体材料12之外还容纳有气体和/或发泡颗粒和/或气凝胶颗粒通过气体和非牛顿流体材料12的混合，不仅可以减少非牛顿流体材料12的使用量，减轻了气囊自身的重量，同时还当气囊受到压力时还能够将压力传导给非牛顿流体材料12，让非牛顿流体材料12产生应变反应。同时，内部的气体还能够由其他粉状材料、发泡颗粒、气凝胶颗粒其中一种或者是任意几种的组合来代替。可以进一步地改变非牛顿流体的物性。

本实施例中所述气囊主体11采用弹性材料制成，优选采用TPU材料，能有效增加气囊外壁厚度和保护强度，并且气密性好，防水，结构牢固不变形，可以任何材质粘合，耐用性好，物性好，轻量优点。TPU材料不仅具有高张力、高拉力、强韧和耐老化等特性，同时还是一种成熟的环保材料，在经过长期使用后还可以再次回收利用。

本实施例中气囊主体11的形状为圆球状，该形状不仅加工成型方便，同时能够提供较大程度的形变，在受到压力时能够将力直接传递到内部的非牛顿流体材料12，快速呈现对力的智能应变。在其他实施例中，气囊主体11还可为方形、多边形或不规则图形、长条形或任意形状或气囊形状也可以是有一个或若干穿孔(镂空)气囊，即气囊内部带有通孔的(主体浇注时可以穿过通孔锁紧气囊)，类似救生圈或筛子穿孔形状，也可以是直或弯曲的气管形状，而大小可以按需要设置，可以大也可以小。

本发明还提供一种鞋垫参照图2-图3所示，包括鞋材主体21，鞋材主体21上设有如上所述的非牛顿流体气囊，鞋材主体21的强度和耐磨度均大于气囊主体11。本实施例通过上述设计，将鞋材主体21与非牛顿流体气囊的结合，鞋材主体21能够提供比气囊主体11更高强度以及耐磨度，能够确保非牛顿流体气囊不会容易受到过大的外力挤压或磨损而被破坏，而非牛顿流体气囊则是能够对不同的受力情况提供柔软或反弹的智能应变，两者形成一种将互相优点和缺点互补的鞋垫。非牛顿流体气囊是会随着内部流体流动而变形的。鞋材主体21浇注若干非牛顿流体气囊并与之粘结，形成包裹非牛顿流体气囊的网络骨架，不但可以增强物性，而且起到支撑、固定、填充保护非牛顿流体气囊作用，让结构更牢固，不易变形，形状更精细。

本技术相对于鞋底容纳腔体内填充非牛顿流体再贴合作鞋底使用工艺分别是：前者具有直线向上的又硬又厚支撑骨架，且需要胶水人工贴合。而本技术又软又薄又牢固的网络弧形骨架包裹流体气囊一体成型结构，而这种网络支撑骨架是弯曲弧形的。(因为气囊是圆形的)互相连通、紧扣、锁定，形成牢固网状结构，而且既薄又柔软。比现有直线向上支撑骨架更具柔软和弹性，且结构更牢固，具支撑力的同时保留非牛顿流体物性。且不使用胶水，不耗能(化学发热硬化成型)，无须人工贴合的一体成型。工艺简单、环保、节能。

本鞋垫相对于传统的EVA材料混合非牛顿流体材料12发泡成型的结构具以下优点：不破坏非牛顿流体材料12的结构，保留非牛顿流体材料12的物性。同时传统的复合发泡成型法中非牛顿流体材料12的含量小(只能混合10％左右，添加过多就不能成型)，且由于是在高温液态下与EVA材料混合，非牛顿流体材料12已经被稀释、分散、断离，无法保持流体的状态。因此物性散失(非牛顿流体特有物性，要在流体状态方能显现)。而本实施例可以任意增加和减小调整非牛顿流体材料12使用量而且不破坏其流体结构，达到更好的效果，而且具有防水结构。

本实施例鞋材主体21包裹在非牛顿流体气囊外部，并与非牛顿流体气囊外壁一体成型，通过上述设计，鞋材主体21成型在非牛顿流体气囊的外表面并形成保护层，可使得非牛顿流体气囊不直接与外部接触，不容易被破坏，同时当鞋垫受力时，压力经过鞋材主体21传递至内部的非牛顿流体气囊，非牛顿流体气囊同样能够保持很好的智能应变，对应的使鞋垫呈现柔软或反弹状态。在其他实施例中，非牛顿流体气囊还直接可嵌套设置在鞋材上。

本实施例中的鞋材主体21上设有多个非牛顿流体气囊，结合上述情况，多个非牛顿流体气囊均被包裹在鞋材主体21内，在其他实施例中，非牛顿流体气囊也可以嵌套在鞋材主体21上或其他的方式固定。通过设置多个非牛顿流体气囊，再浇筑液态的鞋材主体21，使其渗透到每个非牛顿流体气囊之间的间隙，由此包裹形成了一个网络骨架，由此改变非牛顿流体气囊外周结构，形成高强度、气密、防水结构。本鞋垫同时具备高强度、防水、气密性好、物性好、耐用性好、牢固、易塑形而不易变形的优点，还具有对外力感知应变智能的能力。在其他实施例中也可在鞋材主体21中只设置一个非牛顿流体气囊。

按上述多个非牛顿流体气囊成型的鞋垫不仅结构稳定牢固，且内部的非牛顿流体气囊也不会发生位移或晃动，能够在固定位置提供对受力稳定的智能应变。同时，通过增加非牛顿流体气囊的数量能够在鞋垫受力时，分摊压力以此来减小单个气囊所受到的压力，使气囊不会出现受力过大而破损。值得一提的是，本实施例即使其中一个或多个其气囊受损破坏时，其他的没破损的气囊同样能够提供受力的智能应变，确保鞋垫不会轻易失去作用。

本实施例中，多个非牛顿流体气囊外表形状和尺寸大小均一致，优选为圆球状，形状相同的非牛顿流体气囊不仅便于生产加工，同时由鞋材主体21包裹后形成的鞋垫结构更加稳定紧密，每个非牛顿流体气囊的受力也更加均匀，以此也使得鞋垫的每个部位受力后反应更加一致，用户的体验更加好。在其他实施例中，同一个鞋垫上的非牛顿流体气囊其形状和尺寸大小可不一致。该种成型方式可将不同批次的非牛顿流体气囊收集后在浇筑鞋材主体21成型，其中较小的非牛顿流体气囊可用于填充鞋垫边角的部分，使鞋材的填充更加紧凑，同时该种方式也能够节省物料。

本实施例中的鞋材主体21的材料与气囊主体11的材料具有相容性，该设计使得液态鞋材主体21在浇筑到非牛顿流体气囊上后，两种材料能够很好的相容进而形成均相体系，使其无须胶水而一体粘结成型，成型后的鞋垫稳定性更高更牢固。(结合上述例子说明，气囊主体11采用的材料为TPU材料，对应的鞋材主体21的材料便选用与之相容性高的PU材料制成)。在其他实施例中，鞋材主体21与气囊主体11也可选用两种不具有相容性的材料。

其中，鞋材主体21的材料可分为发泡材料和不发泡材料两大类，发泡材料如：PU发泡等。而当鞋材主体21是不发泡材料时，可为不发泡PU、DPU、RB、硅胶、PVC、GEL、TPR、TPU、SEBS、TPE或胶水任一种。还有，鞋材优选为透明材料，通过透明的鞋材主体21包裹非牛顿流体气囊一体成型，不仅可以看到主体内部气囊结构和颜色，该情况下只要改变气囊颜色和外观结构，即可改变整个鞋垫的颜色和外观，取代喷色工艺，更省钱既环保。同时当鞋被摒弃后，阳光可透过透明的鞋材主体21进入鞋垫内部，加快鞋垫的光化解体，回收处理更加方便。

本实施例中鞋材主体21内还设有发泡颗粒和/或发泡条子和/或中空气囊或是三种混合一起添加，该种方式可以进一步地减小非牛顿流体气囊的使用量进而减小成本，同时发泡颗粒和中空气囊还可以填充到非牛顿流体气囊到达不了的窄小空间。且由于发泡颗粒和中空气囊在同体积下自身重量均比非牛顿流体气囊，通过在鞋垫边缘处中加入发泡颗粒和中空气囊后能够极大的减轻鞋垫的质量，同时在鞋垫的中部(即是主要与人体脚掌接触的部分)主要由非牛顿流体气囊进行填充，以此保证成型后的鞋垫质量更轻同时仍然具有对压力的智能应变能力。

本实施例中鞋材主体21的外部包覆有保护膜，保护膜能够有效加强鞋垫的耐老化和力学性能，使其更加耐用性，同时也加强加厚了对流体气囊的保护，防止流体气囊损坏和漏气。其中保护膜可选用TPU膜，该材料既保证能够提供更好的气密性，同时也使得保护膜和鞋材主体21更好的粘合相容，使成型后的鞋垫本体更加稳固。其他实施例中，保护膜也可采用其他材料制成。

本实例中，鞋材主体21的底部粘接固定有耐磨层22，通过将耐磨层22通过热熔或粘合的方式固定到鞋材主体21的下方，减少了现有技术组合鞋垫需要生产橡胶底片和贴合生产线加工等不环保工序，既节能、省钱、又环保。选用的耐磨层22其材料强度应不低于鞋材主体21，优选可采用现有的鞋底配件等。

本实施例中的鞋垫是由高强度的鞋材主体21将多个非牛顿流体气囊包裹粘结而成。解决流体不可贴合，没有固定形状难题，可以塑造出任意形状且牢固不变形的鞋垫。同时当鞋底受慢行冲击时，非牛顿流体气囊能够对应产生既柔软也具减震效果和舒适脚感。当鞋底受跑步快冲击时，非牛顿流体气囊能够马上应变收紧变硬，并和鞋材主体21一起提供弹性力，使鞋垫具有支撑稳定性和弹性，实现慢走柔软舒适，快跑提供弹性和支撑稳定性的智能应变。而且相对现有技术鞋垫的质量更轻，效果更好。

本发明还提供一种对上述鞋垫的生产方法，包括以下步骤：

S1、在鞋垫模具中放入非牛顿流体气囊，此时可仅放入一个较大的非牛顿流体气囊或者放入多个非牛顿流体气囊；

S2、在鞋垫模具中浇筑入液态鞋材主体21，并使所述鞋材主体21渗透并填充满各个所述非牛顿流体气囊之间的间隙，同时使鞋材主体21将非牛顿流体气囊包裹起来；

S3、闭合鞋垫模具的上盖并施加压力直至排出空气以及多余的液态鞋材主体21；

S4、等待液体鞋材主体21凝固成型后取出修除边角料。

其中在S1步骤中，除了放入非牛顿流体气囊之外，还可以按需放入发泡颗粒和/或发泡条子和/或中空气囊。通过上述步骤成型的鞋垫，保留了非牛顿流体材料12的原有物性(在受到较为缓和的压力时，非牛顿流体材料12能够呈现较为柔软的状态，而当受到快速的冲击时，非牛顿流体材料12能够收紧变硬呈现具有弹性的状态)，同时气囊主体11在防止内部非牛顿流体材料12外泄的同时还能过作为介质实现非牛顿流体材料12粘合固定在其他结构上，应用更加广泛。并且能把大量流体气囊粘结并形成网络骨架，不但增强整体物性，而且能按鞋垫任何形状粘结成型。

本实施方案产品可以是鞋垫、鞋底、鞋底配件、中底、鞋底减震器以及体育用品、护垫、防撞头盔等……

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (11)

1.非牛顿流体气囊，其特征在于：包括弹性的气囊主体(11)，所述气囊主体(11)内设有密封腔体，所述密封腔体内容纳有非牛顿流体材料(12)。

2.如权利要求1所述的非牛顿流体气囊，其特征在于：所述密封腔体内还容纳有气体和/或发泡颗粒和/或气凝胶。

3.如权利要求1所述的非牛顿流体气囊，其特征在于：所述气囊主体(11)为TPU材质。

4.鞋垫，其特征在于：包括鞋材主体(21)，所述鞋材主体(21)上设有如权利要求1-3任一所述的非牛顿流体气囊。

5.如权利要求4所述的鞋垫，其特征在于：所述鞋材主体(21)包裹在所述非牛顿流体气囊外。

6.如权利要求4所述的鞋垫，其特征在于：所述鞋材主体(21)上设有多个所述非牛顿流体气囊。

7.如权利要求4所述的鞋垫，其特征在于：所述鞋材主体(21)与所述气囊主体(11)材质相容。

8.如权利要求4所述的鞋垫，其特征在于：所述鞋材主体(21)上还设有发泡颗粒和/或发泡条子和/或中空气囊。

9.如权利要求4所述的鞋垫，其特征在于：所述鞋材主体(21)的外部包覆有保护膜。

10.如权利要求4所述的鞋垫，其特征在于：所述鞋材主体(21)的底部粘接固定有耐磨层(22)。

11.如权利要求4-10任一所述鞋垫的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在鞋垫模具中放入非牛顿流体气囊；S2、在鞋垫模具中浇筑入液态鞋材主体(21)，并使所述鞋材主体(21)渗透并填充满各个所述非牛顿流体气囊之间的间隙；

S3、闭合鞋垫模具的上盖并施加压力直至排出空气以及多余的液态鞋材主体(21)；

S4、等待液体鞋材主体(21)凝固成型后取出修除边角料。

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