CN1436124A - 导电层状鞋内底和硬衬 - Google Patents

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Abstract

一种适合用于鞋内底、鞋垫层或鞋硬衬的层状材料，包括含有导电材料的热塑性可挤压层，该层上连接有含导电材料的纤维织物层。

Description

导电层状鞋内底和硬衬
本发明涉及一种适用于制造鞋子中使用的层状材料，还涉及这种层状材料以及包括这种层状材料的鞋子构件(尤其是鞋内底)的制造方法。本发明的层状材料可适用于制造鞋子硬衬(stiffener)材料，例如脚尖硬衬和鞋后跟。
此处使用的“鞋”应当理解为通常外面穿的鞋，可以是准备穿的或生产过程中的鞋。
为了在特定类型的环境中使用，例如安全鞋(包括安全的、保护性的和职业性的工作鞋)，希望鞋内底能够导电并且防水。导电性是特别重要的，因为这样能够制造既导电又抗静电的安全鞋，在需要这种性能的特定工业环境中，这种性能是很理想的。因此，一般认为“导电”鞋的电阻高达约100kΩ，而“抗静电”鞋的电阻一般为100kΩ-1000MΩ。为了获得适当的导电性，必须使得鞋子的内底适当地导电。
制造包括无纺针刺纤维织物的鞋内底是人们所熟知的；例如可以由本公司提供注册商标为“Texon”的这种材料。无纺纤维织物材料可以用作该层状材料的一个或多个层。
制造层状鞋内底是人们所熟知的，该鞋内底包括例如可挤压的热塑材料的中央芯层，该层层压在两个无纺织物层之间。这种鞋内底也由本公司制造。
制造用于鞋内底和硬衬中的无纺织物是人们所熟知的，该纤维中包括例如不锈钢纤维的导电纤维。
由包括浸渍了湿润剂的材料的无纺织物制造鞋内底材料是人们所熟知的。所浸渍的湿润剂保持了织物中的湿度，因此有利于其导电性。但是这种材料的问题在于所提供的导电性较低，并且实际上这种材料不能在非常干燥的环境中有效地起作用。
本发明的优点之一是提供有效的鞋内底。另一个优点是提供减震鞋内底。
本发明的其它优点是提供一种导电鞋内底。本发明的再一个目的是提供一种导电鞋内底，其中其导电性与相对湿度无关。
再一个优点是提供减震鞋内底(Insock)。
本发明的另一个优点是提供导电鞋内底，它具有显著的耐水性，可以用于制造导电和/或抗静电安全鞋。
本发明的优点还在于提供一种导电鞋内底，它具有理想的强度(stiffness)。
因此，根据本发明的第一方面，提供一种适合于作为鞋内底、鞋垫层(footbed)或鞋硬衬的层状材料，它包括含导电材料的热塑性可挤压的层，层状材料上连接有含另一种导电材料的织物层。
在一个特别优选的实施方案中，层状材料具有含导电材料的热塑性可挤压的层，该层层压在两层(不必是一样的)含导电材料的织物层中。
优选的是，热塑性可挤压层包括聚丙烯，当然其他的热塑性可挤压聚合物也是适合的，例如聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯、PVC、尼龙或聚碳酸酯。适合的热塑性可挤压材料必须不能是易碎的，必须具有适当的柔性，还必须是耐水的。
本发明的优选方面是如上所述的三个层的层状物，当然可以有其他的层(例如四层)用于例如改善舒适度和/或美观，只要接下来的层满足其他层的导电性要求即可。
热塑性可挤压层中包括的导电材料可以是任何适合的导电材料，从而为热塑性可挤压层提供适当的低电阻，例如100/Ωcm2或以下。优选的导电材料是导电碳粉，例如炭黑，当其用量占热塑性可挤压层重量的40-60％左右时能够提供有效的导电性(同时保持适当的整体性和可挤压性)。为可挤压层提供必须导电性的适合材料是ECP110(聚丙烯/碳混合物)，可以从TBA Electroconductive Product购买。
纤维织物层或是纺织的或无纺的层，优选是无纺的。该外层的重要性质是它们必须能够固定(key)到热塑性可挤压层上，理想的是它们必须能够利用现有的技术来增强(例如胶乳浸渍)，它们也必须能够连接至鞋底。适当的无纺织物包括本领域技术人员已知类型的针刺无纺织物。该织物可以主要包括天然或合成纤维。可以使用任何适合的纤维，但是优选的纤维是聚酯纤维。该纤维所具有的分特(decitex)一般是1.4至17，纤维长度是30至80mm。无纺纤维织物在浸渍之前的密度一般是0.01至0.2gcm-3(10至200kgm-3)。特别优选的纤维是1.4至5.0分特的聚酯。适合的纤维的例子包括聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、尼龙、粘胶和聚丙烯纤维。优选的纤维是聚对苯二甲酸乙二酯。
用于纤维织物层中的优选导电材料是不锈钢纤维，当然也可以是以涂有铜或涂有镍的纤维为例的其他导电材料。导电材料存在的量应当足以在纤维织物中提供理想的高导电性(低电阻)，该值理想的是低于约100/Ωcm2。当导电材料是不锈钢纤维时，优选的用量是占纤维织物重量的约1％以上，最好是占纤维织物重量的约2至5％。
热塑性可挤压导电层以及纤维织物层的层压材料可以用胶粘剂粘结在一起，但是如果这样做，那么胶粘剂也必须是导电的，或者必须按照不会损害层压材料导电性的方式来涂布，例如可以按照点或者粉末状来涂布。
优选的是，将层压材料的各层加热层压在一起，也就是在热塑性可挤压层刚刚挤出之后并且还是柔软的时候，将纤维织物层熔融在软的热塑性可挤压层中。这样就不需要用胶粘剂来粘合层压材料的层。
可以使用胶粘剂将鞋的上部与鞋内底连接在一起，或者将鞋内底与鞋底连接在一起，但是应当按照保持鞋内底和鞋底之间的导电通路的方式来进行。用于将鞋底与鞋内底粘在一起的优选胶粘剂是聚氨酯，用于将鞋上部和鞋内底粘在一起的优选胶粘剂是聚酯。
本发明优选的层状材料在一个织物层的远离聚丙烯芯的表面上具有热熔胶涂层。该胶涂层可以用于将层状材料制成的鞋子构件固定在鞋上。或者可以通过缝合将层状材料的层固定在一起。
本发明的纤维织物层可以具有任何适当的厚度，不必具有同样的厚度。
优选用能够改善层状材料强度的物质浸渍本发明的层状材料。适当的增强物质包括胶乳。优选使用高苯乙烯胶乳(high-styrenelatex)。这种增强纺织或无纺纤维织物的技术是该领域已知的，用于控制鞋内底或硬衬的强度以提供适当的强度。适合的增强胶乳包括丁苯橡胶(SBR)胶乳、丁腈橡胶(NBR)胶乳或天然橡胶胶乳，胶乳的用量是使得织物∶干粘合剂(包括例如胶乳加上填料)比例是10∶1至1∶3。
在本发明的一个优选方面，层状材料可以用于形成复合的鞋内底/鞋内衬底/鞋垫层材料，它提供了挨着脚的柔软减震舒适层，连同较硬的下层(例如第三层)使得该材料能够抵抗持久的力。
在这种实施方案中，该舒适层可以是挨着脚的一个层，在热塑层的脚侧，优选包括浸渍了较为柔软的弹性合成橡胶粘合剂的无纺针刺毡(needlefelt)材料的层，该橡胶的Tg通常小于0℃。这种舒适层还包括导电材料，该导电材料可以和在任何其他的纤维织物层中使用的导电材料相同，例如是不锈钢纤维。
在这种实施方案中，与舒适层相比，舒适层下面的例如热塑性层的层优选具有较高的强度。与舒适层相比，热塑性层的鞋底一侧的任何其他的织物层一般也具有较高的强度。
本发明的层状材料特别适合用于制造鞋内底。
在本发明的一个优选实施方案中提供一种层状材料，该材料浸渍了高苯乙烯的SBR胶乳以增加其强度，包括：
(a)聚丙烯芯材料，含有占芯重量大约50％的导电碳的芯；以及
(b)无纺聚酯织物层，含有占被分层至所述芯的每侧的织物重量的2至5％的不锈钢纤维。
本发明层状材料的总体厚度优选不超过8mm，更优选是1至5mm。最优选是1.5至4.5mm。其中所述芯优选的厚度是0.3至3mm，更优选是0.5至1.5mm，最优选是0.7至1.2mm。
本发明的层状材料在1.8KPa下在限流电压发生器(电流限制在50mA)上测量的电阻一般是在10cm2的面积上为约100至约600Ω。
用于加入纤维织物的不锈钢纤维的来源是Bekinox PES 12/50(不锈钢纤维(直径12μ，9.1分特(dtex)，纤维长度是50mm，来自Bekaert)和聚酯纤维(3.3(分特)，纤维长度为75mm)的50∶50的混合物)。用在层状物中的纤维织物的重量可以不同，可单独具有100至500g/m2的重量。
实践中使用的重量比取决于层状材料所需要的性能。例如，当希望鞋内底具有一定的减震性能时，浸渍的增强材料相对于层状材料其他成分的比例应当不会大到损害纤维织物和聚丙烯的固有弹性，或者使该织物过硬而不能有效地作为减震鞋内底。当层状材料要作为结构性的鞋内底时，在鞋子的制造过程中，所赋予的强度必须足以能承受在鞋子制造过程中施加的应力。当层状材料要作为减震鞋内衬垫而在制造完成之后放入鞋内时，其刚性要求较低，较少的增强材料可能是必要的。
在本发明的另一个方面，提供一种制造层状材料的方法，包括如下步骤：
利用模具提供由含导电材料的热塑性可挤压材料制成的挤出片；
在其上连接一个或多个含导电材料的纤维织物层，以形成层制品；以及
将该层制品成型(例如通过切割)以形成鞋内底或硬衬。
适当的是，在热塑性可挤压材料片的两侧分别连接一个纤维织物层。适当的是，在热塑性材料离开挤出机模具之后，优选利用轧辊过程(niproll process)通过热层压而将纤维织物层连接在热塑性可挤压材料上，不用胶粘剂。适当的是，本发明的层状材料采用这种技术制造，从而避免了多个层的后层压(post lamination)。
纤维织物层可以浸渍或涂布有增强材料，可以是在纤维织物层与热塑性可挤压层结合以形成层状材料之前进行，或者在层状材料已经形成之后进行。优选的是，在纤维织物层已经层压到热塑性可挤压层之后进行浸渍或涂布步骤。当不同的层需要不同的强度的时候，可以通过在分开的涂布或浸渍过程中用不同的增强粘合剂处理层状材料的不同纤维层来做到这一点。
适当的浸渍方法是该领域已知的。可以采用任何适当的方法。优选的方法较为简单。将要引入增强材料的材料放在浸渍剂浴中，通常利用某些形式的压力来确保浸渍剂充分地渗透进入材料。实际上，可以通过在湿浸渍材料或涂布材料上的轧辊过程来控制增强或橡胶状粘合剂在织物层中的分布。
更具体的说，将要被浸渍的材料穿过已知结构的浸渍设备，在该设备中要浸渍的材料送过浸渍浴，织物层在所述浴中吸收液体增强材料(浸渍剂)，然后要浸渍的材料穿过一对碾压辊的辊隙，以控制保留在织物层上的液体材料的量，从而方便地施加增强材料。在我们早先公开的专利申请PCT/GB99/02314中披露了控制织物层中保留的材料量及其分布的其他方法。在适当的情况下，在该专利中披露的任何方法可以用于制造本发明的层状材料。PCT/GB99/02314公开的内容引入本发明作为参考。一旦施加和分布湿的粘合剂之后，如果需要可以通过例如热空气来进行干燥和固化。
如果需要，本发明的方法也包括在纤维层的表面上施加胶粘剂组分涂层的步骤，用于例如如上所述将鞋内底连接至鞋底上。
尤其在该层状材料作为带舒适层的鞋内底的情况中，在制造过程中还需要加上一个步骤，即加入例如丁腈橡胶的柔软弹性材料的磨损面的织物层(即层状材料在使用过程中最靠近脚的那一层)。这样改善了磨损面的外观，同时增强了舒适层的柔软性和舒适度，例如可以采用仿皮起绒工艺或在表面上压各种图案来这样做。可以在粘合剂中加入有色颜料，以改善最后的外观。
本发明的优选无纺纤维织物材料是针刺织物，其制造技术是公知的。当纤维织物是无纺的并且含有例如Bekinox PES 12/50不锈钢纤维的时候，该织物纤维可以在梳理(carded)和针刺之前与适当量的Bekinox PES 12/50进行预混合，以按照传统的方式制造无纺织物。
在本发明的一个优选实施方案中，在织物层已经层压到聚丙烯芯之后，将其浸渍增强材料，该纤维层可以在层压至所述芯之前用增强材料浸渍，在层压在芯之前该织物层已经干燥。
以下详细描述体现本发明的层状材料，以及制造该材料的方法和由该材料制成的鞋内底。应当理解，所选择的材料、方法和鞋内底仅是用来通过实施例对本发明进行描述和说明的。
实施例1
利用模具挤出包括聚丙烯和ECP110(碳)的芯热塑性可挤压片，以提供含有50％重量比的碳并且重量为800g/m2的片，从而制造适合用于导电鞋内底的层制品。
在该片的两侧分别层压密度为300g/m2的并且含有3％重量的不锈钢纤维(Bekinox PES 12/50)的无纺聚酯织物。
对该层制品进行滚轧，然后冷却，以提供规格为3.5mm、重量为1400g/m2的层制品。
然后将该层制品浸渍在含有如下成分(克湿(grams wet))的胶乳浴中：
                              份数
Dow X Z 92070(50％固体)       135
Synthomer 7050(5 1％固体)      33
Speswhite粘土填料(60％固体)   281
水                             54
颜料                           12
然后将该层制品干燥，并碾压，以提供重量为2800 g/m2的规格为3.1mm的层制品。
然后将干燥的层制品切割成型，形成本发明的适合的导电层状鞋内底。
实施例2
根据实施例1的方法制造减震层状鞋垫层材料，所挤出的芯具有和实施例1同样的组成，厚度是0.5mm。
制备用于层压在可挤压芯上的两种织物。第一种是要位于磨损侧的，包括30％Moplefan PP(2.5×38mm)、10％的不锈钢与PET的Bekinox混合物、60％的聚酯(1.7×38mm)，其规格为3.7mm，重量为800g/m2。位于芯相对侧上的背面织物包括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)其规格为1.5mm，重量为125gm。
这两种织物在挤出点处同时层压在0.5mm的挤出的芯上。对该层制品进行滚轧然后冷却，其规格约为4.62mm，重量约为1574g/m2。
然后将该无纺层制品用含有颜料的稀(10％的固体)丁腈橡胶浸渍(两个织物同时浸渍)。干燥的粘合剂增加了5％的总体无纺重量。将该粘合剂在120至140℃下干燥和固化。然后在185℃下由加热压花辊压上猪皮图案，以增强材料的磨损表面。材料的背侧还可以涂布有增强胶乳，例如含有60％至80％苯乙烯的苯乙烯丁二烯。
然后将干燥的层制品切割成型，形成本发明的适合的导电层状鞋内底。

Claims (18)

1.一种适合于用作鞋内底、鞋垫层或鞋硬衬的层状材料，包括含有导电材料的热塑性可挤压层，该层状材料上连接有含导电材料的纤维织物层。
2.如权利要求1的层状材料，其特征在于，该层状材料具有层压在两个分别含有导电材料的两个纤维织物层之间的热塑性可挤压层。
3.如权利要求1或2的层状材料，其特征在于，所述纤维织物层是无纺织物。
4.如权利要求1或2的层状材料，其特征在于，所述纤维织物层包括聚酯。
5.如前述任一项权利要求的层状材料，其特征在于，纤维织物层中的导电材料包括不锈钢纤维。
6.如前述任一项权利要求的层状材料，其特征在于，纤维织物层用增强材料浸渍。
7.如权利要求6的层状材料，其特征在于，所述增强材料是高苯乙烯丁苯橡胶胶乳。
8.如前述任一项权利要求的层状材料，其特征在于，所述热塑性可挤压层中的导电材料是导电碳。
9.如前述任一项权利要求的层状材料，其特征在于，所述热塑性可挤压层包括聚丙烯。
10.如前述任一项权利要求的层状材料，其特征在于，层状材料中的每个层的电阻是100Ω/cm2或以下。
11.一种包括如权利要求1至10任一项所述的层状材料的鞋内底或鞋垫层或鞋硬衬。
12.如权利要求11的鞋内底或鞋垫层或鞋硬衬，包括舒适层。
13.如权利要求11或12的鞋内底或鞋垫层或鞋硬衬，其特征在于，舒适层的强度小于所述层状材料中的其他层。
14.如权利要求11至13中任一项的鞋内底或鞋垫层或鞋硬衬，其特征在于，所述舒适层包括弹性合成橡胶粘合剂。
15.一种制造层状材料的方法，包括如下步骤：
利用模具提供由含导电材料的热塑性可挤压材料制成的挤出片；
在其上连接一个或多个含导电材料的纤维织物层，以形成层制品；以及
将该层制品成型以形成鞋内底或硬衬。
16.如权利要求15的方法，其特征在于，通过热层压将纤维织物的层连接在热塑性可挤压材料上。
17.如权利要求15或16的方法，其特征在于，在纤维织物层层压到热塑性可挤压材料上之后，用增强材料浸渍或涂布该纤维织物层。
18.如权利要求15至17中任一项的方法，其特征在于，对纤维织物层进行浸渍或涂布，以使之具有不同的强度。
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