CN1709690A - 具有按摩透气效果的弹性复合材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有按摩透气效果的弹性复合材料，包含：一由断裂伸长率介于50－500％且拉力强度不小于4kg/cm2的发泡橡胶材制成的弹性基层，及一粘结在弹性基层外表面上的外布层，上述弹性基层具有一外表面、一内表面、多数贯穿该等表面的透气孔，以及多数自内表面突起的突状部，每一透气孔都具有一内开口，以及一外开口，其中内开口的面积与外开口的面积比值介于1.2－5.0，且所有透气孔的内开口的面积总和不大于该弹性基层的内表面面积的30％，而该等突状部突起的高度为0.5－6mm、截面积不大于25mm2。
Description
技术领域
本发明涉及一种弹性复合材料，特别是涉及一种适合应用在与人体、动物接触的各式护具及鞋子上，并可在柔软、弹性、保暖的前提下兼具按摩及透气等功效的弹性复合材料。
背景技术
在以往的技艺中，为了让橡胶具有良好的弹性，通常会在工艺中加入发泡物质以及各式添加剂，以便在橡胶生成时形成封闭的气泡，使用时只要在橡胶弹性体的表面粘结例如：布料等贴合品，就可以运用在例如：鞋子、弹性衣物、弹性垫等物品上，但是由于封闭的气泡无法产生透气效果，因此，这类型的弹性复合材料在运用上会受到一些限制。
为了使一些运用在运动或医疗上的护具能具有较佳的透气性，有些弹性复合材料会在橡胶弹性体上设置透孔，并在橡胶弹性体的表面贴合具有透气效果的贴合品，这种以往的弹性复合材料虽然可以提高透气性，但是在透孔的设计上往往无法兼顾透气及保温性，也就是说，当透孔孔径过大时，保温性会降低，而当透孔的孔径过小时，无法提供良好的透气性。此外，以往具有透气效果的弹性复合材料不具有按摩的功效，在贴合品的结合上，也容易产生贴合不良(delamination)或者材料僵硬等缺失，影响到使用的舒适性。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有柔软、弹性及保暖等特性，同时兼具有透气及按摩等功效的弹性复合材料。
为达到上述目的，本发明的弹性复合材料包含：一弹性基层、一披覆在该弹性基层上的外布层，以及一将该外布层固定地结合在弹性基层上的外粘着层。
本发明中由发泡橡胶材所制成的弹性基层的断裂伸长率介于50％-500％，且拉力强度不小于4kg/cm2，当断裂延伸率低于50％时，表示弹性复合材料的延展性不佳，制造成运动或医疗用的产品时，容易产生穿脱不易、舒适性差的缺失，而当其弹性基层的断裂延伸率大于500％时，表示弹性复合材料的延展性好，穿脱时容易，但是容易造成弹性复合材料制成产品时的无束缚感及易脱落感。所述断裂伸长率(Elongation Rate)及拉力强度(Tensile Strength)是依照ASTM D412(American Society for Testing andMaterials D412)的方法测定。所述弹性基层可以选自至少一种：苯乙烯-丁二烯橡胶(Styrene Butadiene rubber，简称SBR)、天然橡胶(NaturalRubber，简称NR)、氯丁橡胶(Chloroprene rubber，简称CR)、三元乙丙橡胶(Ethylene Propylene rubber，简称EPDM)或乙烯醋酸乙烯酯塑胶(Ethylene Vinyl Acetate，简称EVA)。
本发明所述的弹性基层具有一外表面、一与外表面间隔的内表面、多数贯穿该等内、外表面的透气孔，及多数自该内表面一体延伸突起的突状部。为了达到透气的目的，所述透气孔的截面并不一定为圆形，也就是说，透气孔的截面可以是椭圆形、矩形、三角形等任何的几何形状。本发明为达到加速透气扩散的目的，除增加透气孔的数目外，还可增大所述透气孔内开口的面积，优选为1-7mm2，而该内开口的面积和外开口的面积的比值优选为1.2-5.0。根据实际测试，当内、外开口的面积比值落在以上范围内时，可以让透气孔形成锥形圆柱，该锥形的设计不仅兼顾了透气的功能，也可将人体产生的热气暂时地储存在透气孔内部，而达到保温的目的。当面积比值大于5.0时，在穿戴时人体的皮肤会太压迫锥形的透气孔，该弹性基层容易变形，遭到拉伸时破裂，导致其形状及效用被破坏。前述各透气孔的内开口面积总和以不大于内表面的面积的30％为优选方案，而两两相邻的透气孔内开口距离在2mm以上，优选为6-18mm。
本发明的突状部优选以圆形突起或者截面为十字形两种形式以上掺插的分布在用以接触人体的内表面，试验结果显示，所述突状部的高度优选为0.5-4mm，每一突状部的截面积不大于25mm2。凭借这些突状部以柔软突起的方式分散在内表面上，可使弹性复合材料在穿戴时，藉由突状部的突起，内表面可以被架离穿戴者的皮肤，使内部空气可以流通不闷热、干燥快速，同时定点突起的突状部也可以对穿戴者的皮肤进行按摩。而在突状部的设计上，两两相邻的突状部底部间的距离优选为0.1-5cm，其数量及排列方式并没有特别的限制，这些突状部是以不规则的方式排列，及与透气孔错开，且前述突状部面积的总和与内表面的面积间的比值介于10-80％。
而所述披覆在弹性基层上用于邻接外界的外布层，是一种弹性针织布，其弹性针织布经向与纬向的断裂伸长率优选介于50-500％间。为了增加弹性复合材料的透湿气效果，前述外布层的拨水度以不高于80级(rating)为优选方案，本发明所谓的拨水度(Spray Test)是按照AATCC 22(AmericanAssociation of Textile Chemists and Colorists 22)方法测试，该拨水度的定义是指：材料的表面张力是否大于水的表面张力，拨水度的数值越大表示布材表面对于外界的排水性越强，但透热气(湿气)的能力较弱；相反的，拨水度值越小，表示布材表面对外界的排水性越弱，但透热气的能力较佳。就一般布料而言，拨水度在80级以下的，属于低拨水处理或未拨水处理的一般布种，这种布种的表面容易受到水及湿气的附着，而拨水度在90级以上的布种，是经过特殊较佳拨水度处理的，当水泼洒在这种布种表面时，水会形成珠状不易被吸附，本发明则是选用拨水度不高于80级的弹性针织布来制作所述外布层，以利透湿(热)气的传导速率快速。
本发明的外粘着层是用来将外布层粘结在弹性基层的外表面上，该粘着剂中的固形物成分(固成分，Nonvolatile Content of Adhesives)是选用氯丁橡胶系的粘剂，或者聚氨基甲酸酯类的粘剂，该外粘着层的固形物成分优选为25-50重量％(依照ASTM D1582方法)。当外粘着层的固形物成分以大于50重量％时，将会对透气孔造成阻塞，失去其原有的功能，而当固形物成分含量低于25重量％时，易产生接着不牢(Delamination)的缺失。
本发明另外一项技术特征是在上述弹性复合材料附有突状部的内表面上，以粘着剂将其弹性针织布作为接触人体的内布层，形成一种具有透气及按摩效果的弹性复合材料。
综上所述，本发明的具有按摩透气效果的弹性复合材料，其包括：
一弹性基层，具有一外表面，一和外表面间隔的内表面，多数贯穿该内、外表面的透气孔，多数自内表面突起的突状部；所述每一透气孔都具有一位于内表面上的内开口及一位于外表面的外开口，而所述突状部和这些透气孔的内开口呈错开方式不规则地排列；
一披覆在弹性基层的外表面上的外布层；及
一将所述外布层粘结在弹性基层上的外粘着层，
其中，所述外布层的拨水度不大于80级，而所述外粘着层的固形物成分介于25-50重量％；所述弹性基层是由断裂伸长率介于50-500％、且拉力强度不小于4kg/cm2的封闭式发泡橡胶材制成；所述透气孔的内开口的面积和外开口面积的比值介于1.2-5.0，且所有透气孔的内开口面积总和不大于所述弹性基层的内表面面积的30％，而所述突状部的突起高度是0.5-6mm、截面积不大于25mm2。
并且，本发明的弹性复合材料更可进一步包含：一披覆在弹性基层的内表面上的内布层，以及一将该内布层粘结在弹性基层上的内粘着层，其中所述内布层的拨水度不大于80级，而所述内粘着层的固形物成分介于25-50重量％。
总之，本发明的弹性复合材料可藉由所述弹性基层上透气孔的形状及突状部的配合，具有柔软、弹性及保暖等特性，且可达到透气按摩的功效。
附图说明
图1是本发明弹性复合材料的第一优选实施例的内表面平面示意图；
图2是本发明第一优选实施例的一组合剖视示意图；
图3是本发明第一优选实施例的一制造流程示意图；
图4是本发明弹性复合材料的第二优选实施例的一组合剖视示意图；
图5是本发明第二优选实施例的一制造流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：
参阅图1、图2所示，本发明第一优选实施例的弹性复合材料包含：附有突状部14及透气孔13的弹性基层1、披覆在弹性基层1上用以邻接外界的外布层2，及将外布层2固定地结合在弹性基层1上的外粘着层3。
请配合参阅图3所示的第一优选实施例的制造流程，本发明的弹性基层1是选自：苯乙烯-丁二烯橡胶(Styrene Butadiene Rubber，简称SBR)及天然橡胶(Natural Rubber，简称NR)等多种成分混合混练，其后采用二段式模压发泡而成一发泡体，再进行劈片作业成4mm厚的弹性基层1雏形，该弹性基层1经测试后的数值如下表1所示，该弹性基层1的断裂伸长率为316％、拉力强度为5.4kg/cm2，并具有一作为邻接外界的外表面11、一与外表面11相对应并作为接触人体的内表面12。
然后对弹性基层1施以具锥形模具穿孔机的透气孔制造加工，产生多数贯穿所述内、外表面12、11的透气孔13。在本发明第一优选实施例的透气孔13是圆锥状，为了达到加速透气扩散的目的，这些透气孔13的内开口132的面积经计算约为3.47mm2，而该内开口132的面积和外开口131的面积的比值约为2.82，两两相邻的透气孔13的内开口132的距离约为6mm，内开口132的总面积约为内表面12总面积的2.91％。
再将外粘着层3涂布在所述弹性基层1的外表面11上，该外粘着层3中的固形物成分(Nonvolatile Content of Adhesives)是选用聚氨基甲酸酯(Polyurethane)系的粘剂，且该外粘着层3的固形物成分为27重量％，按照ASTM D1582方法测试。
其次将外布层2披覆在外粘着层3上，然后进行滚轮烘干、静置冷却步骤，外布层2是采用聚酯(Polyester)与棉(cotton)混纺而成的弹性针织布，其弹性针织布的经向及纬向依ASTM D5035方法测试后，其断裂伸长率分别为93％及367％。为了不减低弹性基层1的透气效果及增加透湿气的功能，外布层2的拨水度(Spray Test)依AATCC 22方法测试其级数(rating)为60级。
最后在已贴有外布层2的弹性基层1的内表面12进行以具按摩凸粒模具的热压纹工艺，以形成所述具有按摩效果的突状部14，本实施例的突状部14为圆形突起(也可有部分截面为十字形)，其高度为0.5mm，每一突状部14的俯视截面积为19.63mm2，两两相邻的突状部14间的距离为6mm，其数量及排列方式不作特别的限制，只让突状部14与透气孔13错开，并以不规则的方式排列，本实施例中突状部14面积的总和与内表面12的面积间的比值为29.4％。
表1
| 测试内容 | 第一实施例 | 测试方法 | |
| 弹性基层1的断裂伸长率(Elongation Rate) | 316％ | ASTM D412 | |
| 弹性基层1的拉力强度(Tensile Strength) | 5.4kg/cm2 | ASTM D412 | |
| 外粘着层2的固形物成分(Nonvolatile Content of Adhesives) | 27Wt％ | ASTM D1582 | |
| 外布层2的断裂伸长率(Elongation Rate) | 经向(warp) | 93％ | ASTM D5035 |
| 纬向(weft) | 367％ | ASTM D5035 | |
| 外布层2的拨水度(Spray test) | 60级(rating) | AATCC 22 | |
参阅图4、图5所示，本发明第二优选实施例的弹性复合材料包含：一附有突状部14及透气孔13的弹性基层1，一披覆在该弹性基层1上用以邻接外界的外布层2及一用以接触人体的内布层4，一将该外布层2固定地结合在弹性基层1上的外粘着层3及一将内布层4结合在弹性基层1上的内粘着层5。
配合图5本发明第二优选实施例的制造流程示意图，本实施例的弹性基层1是选自氯丁橡胶(Chloroprene Rubber，简称CR)、苯乙烯-丁二烯橡胶(Styrene Butadiene Rubber，简称SBR)等多种成分混合混练，其后采用二段式模压发泡而成一发泡体，再进行劈片作业成4mm厚的弹性基层1雏形，该弹性基层1经测试后的数值如下表2所示，该弹性基层1的断裂伸长率为423％、拉力强度为6.7kg/cm2，并具有一作为邻接外界的外表面11、一与外表面11相对应并作为接触人体的内表面12。
在弹性基层1上施以具锥形模具穿孔机的透气孔加工，产生多数贯穿内、外表面12、11的透气孔13。在本发明第二优选实施例中所述透气孔13是圆锥状，为了达到加速透气扩散的目的，这些透气孔13的内开口132的面积经计算为1.77mm2，而该内开口132的面积和外开口131的面积的比值为1.44，两两相邻的透气孔13的内开口132距离为4mm，内开口132的总面积为内表面12总面积的6.20％。
在弹性基层1的外表面11涂布以氯丁橡胶系(Chloroprene Adhesives)为粘着主剂的外粘着层3，且该外粘着层3的固形物成分(NonvolatileContent of Adhesives)为30重量％，依ASTM D1582方法测试；披覆采用尼龙(Nylon)强力纱(也就是聚酰胺，Polyamide)与聚氨基甲酸乙酯(PU，Polyurethane)弹性纱(也就是含有85％以上的聚氨基甲酸乙酯的长链聚合体纤维)所混纺的外布层2(该外布层2的断裂伸长率、拉力强度及拨水度，参照表2)固定在外粘着层3上，进行一次滚轮烘干及一次静置冷却，再以氯丁橡胶系(Chloroprene Adhesives)为粘着主剂的内粘着层5涂布于弹性基层1的内表面12，该内粘着层5的固形物成分(Nonvolatile Content ofAdhesives)为30重量％，依ASTM D1582方法测试；披覆采用尼龙(Nylon，Polyamide)的内布层4(该内布层4的断裂伸长率、拉力强度及拨水度，参照表2)固定在内粘着层5上，经过第二次滚轮烘干及第二次静置冷却。
最后于贴有内布层4的弹性基层1的内表面12，施以具按摩凸粒模具的热压纹工艺，以形成具有按摩效果的突状部14，就可以形成如图4所示的弹性复合材料。本实施例的突状部14为圆形突起，其高度为0.5mm，每一突状部14的俯视截面积为18.49mm2，两两相邻的突状部14间的距离为2mm，其数量及排列方式不作特别的限制，只让突状部14与透气孔13错开，并以不规则的方式排列，本实施例中突状部14面积的总和与内表面12的面积间的比值为48.53％。
表2
| 测试内容 | 第二实施例 | 测试方法 | |
| 弹性基层1的断裂伸长率(Elongation Rate) | 423％ | ASTM D412 | |
| 弹性基层1的拉力强度(Tensile Strength) | 6.7kg/cm2 | ASTM D412 | |
| 粘着层的固形物成分(Nonvolatile Content of Adhesives) | 30wt％ | ASTM D1582 | |
| 外布层2的断裂伸长率(Elongation Rate) | 经向(warp) | 189％ | ASTM D5035 |
| 纬向(weft) | 421％ | ASTM D5035 | |
| 外布层2的拨水度(Spray test) | 60级 | AATCC 22 | |
| 内布层4的断裂伸长率(Elongation Rate) | 经向(warp) | 210％ | ASTM D5035 |
| 纬向(weft) | 416％ | ASTM D5035 | |
| 内布层4的拨水度(Spray test) | 50级 | AATCC 22 | |
由以上说明可知，本发明的弹性复合材料在设计上不仅可因各材料层物性的限定，而具有柔软、弹性的功效，其中所述锥形透气孔13的设计，透气孔13面积、面积比值，以及突状部14间的配合，更可以使本发明的弹性复合材料具有按摩、透气、不闷热等效果。
Claims (9)
1、一种具有按摩透气效果的弹性复合材料，其特征在于：包含：
一弹性基层，具有一外表面，一和外表面间隔的内表面，多数贯穿该内、外表面的透气孔，多数自内表面突起的突状部；所述每一透气孔都具有一位于内表面上的内开口及一位于外表面的外开口，而所述突状部和这些透气孔的内开口呈错开方式不规则地排列；
一披覆在弹性基层的外表面上的外布层；及
一将所述外布层粘结在弹性基层上的外粘着层，
其中，所述外布层的拨水度不大于80级，而所述外粘着层的固形物成分介于25-50重量％；所述弹性基层是由断裂伸长率介于50-500％、且拉力强度不小于4kg/cm2的封闭式发泡橡胶材制成；所述透气孔的内开口的面积和外开口面积的比值介于1.2-5.0，且所有透气孔的内开口面积总和不大于所述弹性基层的内表面面积的30％，而所述突状部的突起高度是0.5-6mm、截面积不大于25mm2。
2、如权利要求1所述的具有按摩透气效果的弹性复合材料，其特征在于：所述突状部的截面积的总和占所述弹性基层的内表面面积的10-80％。
3、如权利要求1所述的具有按摩透气效果的弹性复合材料，其特征在于：两两相邻的突状部间的距离介于0.1-5cm。
4、如权利要求1所述的具有按摩透气效果的弹性复合材料，其特征在于：所述弹性基层的两两相邻透气孔的内开口距离在2mm以上。
5、如权利要求1所述的具有按摩透气效果的弹性复合材料，其特征在于：所述弹性基层是选自苯乙烯-丁二烯橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、三元乙丙橡胶或乙烯醋酸乙烯酯塑胶。
6、如权利要求1所述的具有按摩透气效果的弹性复合材料，其特征在于：该弹性复合材料更包含：一披覆在弹性基层的内表面上的内布层，以及一将该内布层粘结在弹性基层上的内粘着层，其中所述内布层的拨水度不大于80级，而所述内粘着层的固形物成分介于25-50重量％。
7、如权利要求1或6所述的具有按摩透气效果的弹性复合材料，其特征在于：所述粘着层的固形物成分是氯丁橡胶系粘剂或聚氨基甲酸酯类粘剂。
8、如权利要求1或6所述的具有按摩透气效果的弹性复合材料，其特征在于：所述布层的经向/纬向断裂伸长率介于50-500％。
9、如权利要求1或6所述的具有按摩透气效果的弹性复合材料，其特征在于：所述突状部的截面是圆形和/或十字形。
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