JPH0333523A - 履物又は頭、肩、ひざ等身体の一部を防御する製品に使用されるクッション装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、荷重支持緩衝装置に関し、特に、改良された
障壁材料を利用する改良された膨張緩衝装置に関し、こ
の障壁材料は、窒素の拡散を選択的に制御すると共に、
スーパーガスの拡散を防止しつつ、空気に含まれている
その他のガスの調節された拡１１ｋを許す。

（関連出願） 本願は、「加圧可能な外被及び方法」（Ｐｒｅｓｓｕｒ
ｉｚａｂｌｅ　Ｂｎｖｅｌｏｐｅ　ａｎｄ　Ｍｅｔｈｏ
ｄ）について１９８８年２月５日に出願された米国特許
出願第０７／１４７．１３１号と、これと同日に出願さ
れた第　号とに関するものであり、その内容全部を本書
の一部とする。

この出願は、１９８９年１月１９日に出願された出願第
０７／２９８．８９９号の継続出願である。

（従来技術とその問題点） 本出願は、１９８３年１月１５日に発行された、発明の
名称を「履物の中底構造」とした米国特許第４，１８３
，１５６号と、１９８１年９月１日に発行された、発明
の名称を「生産品及び物体のためのエラストマー緩衝装
置」とした米国特許第４．２８７，２５０号と、１＼９
８２年７月２０日に発行された、発明の名称を「拡散ボ
ンピング装置自己膨張装置Ｊとした米国特許第４，３４
０，６２６号とを含む私の先の米国特許の改良である。

米国特許°１５６は、製造時に好ましくは熱密封され永
久的に膨張・加圧させられるエラストマーフィルム外囲
から成る、履物用の緩衝装置を開示している。特許２５
０はもっと一般的で、他の種類の緩衝製品、即ち、ショ
ック・アブソーバ、包装ライナー、ヘルメット、ドアシ
ール及び窓シール、体操用マット、マツトレス、保護用
パッド、等の緩衝製品に適用される。これらの先の製品
は、開示されている物理的性質を持った可塑性エラスト
マーフィルムを使用し、開示されている新規な膨張用ガ
ス、即ち、「スーパーガス」で膨張させられて、長期間
高圧を保つ。製品の使用寿命の開本質的に永久的な膨張
を達成するこの方法は、私の先の米国特許“６２６号に
詳しく記載されている拡散ボンピングという新規な方法
を使用する。

永久的膨張と、そのための技術の成る形とは、履物に使
用される膨張製品又はエアークツションの商粟的容認に
関して重要である。例えば、 （１）全てのバルブシステムには、たとえ新しくてもあ
る程度の漏れがあり、汚れがあるときには甚だしい漏れ
がある。膨張する部分の容積は小さいので、僅かの漏れ
でも圧力を容認できないほど低下させ、同時に緩衝作用
、弾力性及び支持作用を低下させることがある。

（２）適切な緩衝作用を行わせるには、エアークツショ
ン又は膨張製品の加圧レベルを相当厳密に維持すること
、即ち、所望の圧力から数ポンドの範囲内に保つことが
必要である。

（３）普通、ユーザーは、気短であり、装置内の膨張圧
力を適切に維持する時間や手間を取らない。

（４〉　バルブシステムを有するエアークツション又は
製品のコストは高くなりがちである。バルブのコストが
あるだけではなくて、ユーザーはポンプと圧力計とを備
えなくてはならず、その両方に費用がかかる。

（５）ユーザーがエアークツションに圧力をかけすぎて
傷めたり破壊したりすることがしばしばある。

（６）加圧が不適切又は不十分であれば、ユーザーが負
傷する可能性がある。

（７）ユーザーが必要とするときにポンプや圧力計を使
用できないことがある。

（８）履物用の緩衝部材等の、容積の小さな緩衝装置で
は、容積が小さくて圧力が高いので、典型的なブルドン
管圧力計で圧力を測定すると圧力が２ないしボンド低下
する。よって、ユーザーは、測定をする前に２ないし５
ボンド余計に膨張させるようにしなければならない。こ
れは、特に子供には手際のいる作業である。内部にある
種の障壁層を有する多層フィルムサンドイッチから成る
ガス障壁外被を作る努力は、溶接箇所に隣接して、或い
は曲げ応力の大きな領域で層剥離が生じるので、常に失
敗する。

これらの装置では、拡散ボンピングを使用することが重
要である。その理由は、実用的な長期間加圧クツション
を作るために、例えば良好な加工性、良好なヒートシー
ル特性、割合に高い臨界荷重を繰り返し加えた際の優れ
た疲労抵抗、等の特別の物理的特性を有すると共に、適
当な引張り強さ、バンク抵抗力、引き裂き強さ、及び弾
性を持っている熱可塑性エラストマー外被フィルムを使
用する必要があったからである。これらの実用上の考慮
事項は、フィルムの障壁特性（膨張ガスの外方への拡散
に対する抵抗力）より優先するものであるので、スーパ
ーガスで膨張させ、内部圧力を設計範囲に維持するため
に空気により拡散ボンピングを使用する必要があった。

膨張圧力を保つには良好な障壁材料が望ましいであろう
が、その用な材料は必然的に結晶質の構造を有するので
、特にヒートシール性、疲労抵抗性及び弾性について非
常に悪くて容認することのできない物理的性質を持って
いる。従って、そういう材料をこのような用途に使うこ
とは出来ない。換言すると、障壁材料を選択する際の考
慮事項の一つは、スーパーガス等の割合に大きな分子直
径の膨張ガスを膨張剤として使用したこと、及び、フィ
ルム材料は、スーパーガスを保留するけれども空気中に
存在するガス等のより小さな分子直径のガス拡散を許す
材料であったことである。空気の組成は、窒素（７８％
）、酸素（２０，９％）、二酸化炭素（０１０３３％）
、アルゴン（０，９３４％）、及び、全体として外気の
約百万分の三十を成す他のガス（ネオン、ヘリウム、ク
リプトン、キセノン、水素、メタン、及び亜酸化窒素）
である。

拡散ボンピングは私の先の米国特許°６２６に次のよう
に記載されている。一対の選択的に透過性のエラストマ
ー・シートを溶接線に沿って、所望の間隔で相互に密封
して１個以上のチャンバを形威し、後に該チャンバをガ
ス又はガスの混合物で大気圧以上の所定圧力に膨張させ
る。選択されたガスの、チャンバの外部への該透過性シ
ートを通しての拡散速度は非常に低く、外気の窒素、酸
素、及びアルゴンの該シートを通しての該チャンバ内へ
の拡散速度は割合に高いので、空気の窒素、酸素及びア
ルゴンの分圧の、該チャンバ中のガスの分圧への加算で
ある拡散ボンピングからチャンバ内の全圧（ポテンシャ
ルエネルギーレベル）が増大する結果となる。

膨張剤としてのスーパーガスでの拡散ボンピングは、空
気のガス成分の外被中への拡散に依存するので、安定状
態屋内に達するまでに成る時間を要する。例えば、酸素
ガスは外被内へ割合に速やかに普通は約数週間で、拡散
する。

その効果は、内圧の約２．５ｐｓｉの上昇である。次の
数カ月に渡って、窒素ガスが外被内へ拡散し、その結果
として圧力が約１２ｐｓｉだけ次第に上昇する。

該フィルムのエラストマーとしての性質の故に、第２の
効果が現れる。それは引張弛緩、所謂クリープである。

安定状態の外形に達する前に、斬新的圧力増大により外
被の容積が元の容積から２０％増大する。正味の効果は
、成る期間にわたって内圧が約４　ｐｓｉ上昇し、外被
の容積が膨張によって変化することである。実際問題と
して、この様なジオメトリ−の変化は、実際の製品を製
造する管理された製造技術により補正されてきた。それ
にもかかわらず、この様なジオメトリ−の変化は、ジオ
メトリ−が厳密に調節されなければならない膨張製品の
設計に荷重を課すものであった。

前記の特許において言及されている他の利点に加えてク
ツシヨン感覚を与える膨張製品を提供することが目的で
あったことを考えると、膨張過多により、クツションよ
りは寧ろ固い製品となりがちであった。後の内圧上昇を
補償するために膨張過少とした場合には、クツションと
して作用せずにｒ底をつくＪ製品となった。

数カ月にわたって圧力が上昇する結果として、膨張過多
でない製品を提供するために、最初にスーパーガスと空
気との混合物を外被に満たし、斯くして最初に所望のク
ツション感覚を与えることとなった。しかし、これによ
って、引張弛緩による容積増大を解消することは出来な
かった。クツション感覚を与えるために所定量のスーパ
ーガスと空気とを混合する必要があるので、製造プロセ
スが複雑となった。

私の先の拡散ボンピング技術の達成された目的は、大気
を構成する膨張ガスの分圧エネルギーを抽出する非常に
丈夫で、信頼性が高く、疲労耐性があり、寿命の長い手
段を間発し、完成させ、このポテンシャルエネルギーを
色々な製品おいて有用な仕事に使い或は変換することで
あった。

スーパーガスと、エラストマーから成る非結晶質フィル
ム材料とを使用する拡散ボンピングは満足に機能したけ
れども、もっと良い製品が望まれる。例えば、数百百足
の履物が過去１０年間に米国及び世界中でナイキシュー
カンパニー　（Ｎ１ｋｅ　５ｂｏｅ　Ｃｏｍｐａｎｙ）
によりＦＡＩＲＳ。

ＬＥＪその他の商標で販売された。ナイキシューカンパ
ニーのこれらの製品は、前記特許のうちの一件又は数件
に従って作られており、競合する履物製品に比べて実用
的な長所を持ったガス充填の長寿命部品の利点を持った
上質の履物であると広く認められている。偶発的パンク
を含むあらゆる原因による故障率は０．００１％より低
いと考えられている。それでも、後述する様に、上記特
許発明の現在商業的に利用されている形には改良の余地
がある。

酸素又は２酸化炭素に対して木質的に不透過性のある種
のプラスチックを使用することも知られている。代表的
には、該プラスチックは、飲料産業のプラスチックボト
ルに使われるポリカーボネート材料又は５ＡＲＡＮ又は
ＰＶＡＣ又はポリエチレンテレフタレー）−（ＰＥＴ）
である。ポリカーボネートや、これと類似した完全に不
透過性のプラスチックの難点は、耐疲労性が割合に低く
、高周波溶接を形成し難いこととである。例えば、これ
らの材料から成る製品を膨張させ加圧して強い曲げ疲労
を加えると、その部分は数分ないし数時間の使用後に破
損する。かかる材料を密封するためには、対面している
プラスチックを融点まで過熱しである程度流動させるこ
とが一般に必要である。その結果として、これらの材料
では、所定のジオメトリ−を保ち、熱溶融により丈夫で
良好な溶接点を得ることは、不可能ではないとしても、
困難である。これらの材料は、分極性ではないので、一
般にはうまく高周波溶接することが出来ない。

耐疲労性が非常に高く、容易に溶接可能でヒートシール
可能であり、且つ加硫可能なエラストマー材料を使用し
、加圧ガスとして空気その他のガス、例えば窒素、二酸
化炭素、アルゴン、キセノン、普通のフレオン冷媒ガス
を使用すると、該加圧ガスは該材料中を速やかに拡散す
る。この問題は、大気から部品中への酸素及び窒素ガス
の逆拡散という利点を持っている先の拡散ボンピング技
術と、ｒスーパーガス」の使用とにより解決された。成
る期間にわたって、エラストマー障壁材料の引張弛緩特
性から生じる部品の容積増大が殆ど完全に補償された。

シカシ、ｒ実用履物−とは対照的に、ｒファッション履
物−の場合の様に部品を割合に低い膨張圧力に加圧する
と、外気の拡散ボンピングの結果として製品の寿命初期
の圧力変動（増大）が容認できない程大きくなった。こ
の問題及びその他の問題は、本発明により解決される。

（発明の概要） 従って、本発明の目的は、設計内圧でより長い耐用寿命
を有し、安定状態内圧及びジオメトリ−の両方を正確に
制御することの出来る膨張弛緩装置を提供することであ
る。

本発明の他の目的は、外囲フィルムの引張弛緩特性をガ
スの外方への流れと緊密に調和させることにより製品の
耐用寿命にわたって一定の膨張剤圧力を保てる様にする
ことである。

他の目的は、拡散ボンピングの初期段階（６ないし２４
箇月）での外気の内方への流れを遅らせることにより、
ある種の装置を過度に加圧する傾向や漸新的で有害なジ
オメトリ−変化を生じさせる傾向を減少させることであ
る。

本発明の他の目的は、捕獲ガスとして作用する、入手の
容易な、軽量の、安価なガスを使うことである。

本発明の他の目的は、成る目的に優れていて且つ／又は
安価な、選択された外囲フィルムの使用を可能にするこ
とである。

更に他の目的は、空気又は窒素、或いはその組合せで加
圧することが出来、該Ｍ街装置が反復使用される耐用寿
命の全期間にわたって膨張特性を維持する実用的膨張緩
衝装置を提供することである。

従って、本発明は、所要の物理的性質を有すると共に、
窒素ガス及びスーパーガスに関して優れた障壁特性を有
する熱可塑性エラストマーフィルムの新規な外囲を持っ
た荷重支持緩衝装置（空圧外囲）に関する。これらのフ
ィルムは、窒素及びスーパーガス等のある種の捕獲ガス
の、該外囲を通しての外方への拡散速度と、他のガス（
即ち、空気中に存在する酸素、二酸化炭素、及びその他
の前述のガス等の可動ガス）の、該加圧装置内への拡散
ボンピングとを選択的に制御するために組織立てられて
いる。

代表的には、本発明に従って使用することの出来る障壁
材料は、好ましくは熱可塑性、エラストマー性で且つ極
性を有し、後述する色々なジオメトリ−の製品を形成す
るために加工可能である。本発明の障壁材料は、割合に
長い使用可能寿命（例えば２年以上）にわたって外囲内
に捕獲ガスを内包することが出来なければならない。例
えば２年以上にわたって、最初の膨張ガス圧の約２０％
以上を失ってはならない。このことは、実際上、最初に
２０ないし２２　ｐｓｉｇの安定状態圧力に膨張された
製品は約１６ないし１８ｐｓｉｇの範囲の圧力を保持す
べきことを意味する。

また、障壁材料は可撓性で、割合に柔軟で且つしなやか
であると共に、疲労耐性を有し、更に、普通は高周波溶
接により本質的に分子間橋掛は結合により実効的シール
を形成することが出来なければならない。特に重要なの
は、障壁フィルム材料が特に約５ミルないし約５０ミル
の間のフィルム厚で故障せずに高い臨界荷重に耐える能
力を持つことである。結晶質のフィルム材料は疲労耐性
を持たない傾向があるが、障壁としての質は一般に極め
て良い。障壁フィルム材料の他の重要な性質は、大量生
産に使用される技術により色々な形状に加工することが
出来なければならないことである。業界において知られ
ている技術の中には、数例をあげるだけでも、ブロー成
形、射出成形、流し込み成形、真空成形、回転成形、ト
ランスファー成形、及び圧力成形がある。これらの加工
法は、壁が木質的にフィルムの性質を持っていて、製品
の色々な部分で異なる断面寸法を有し全体として木質的
にフィルムの性質を持った製品を作る。

外囲を成す障壁材料の実際の使用に重要な上記の性質に
加えて、該フィルムを通しての可動ガスの拡散が制御さ
れること、及び外囲内に捕獲ガスが保留されることとい
う最高に重要な性質がある。本発明により、障壁の性質
が改善されるので、スーパーガスを捕獲ガスとして使用
し得るだけでなく、窒素ガスも捕獲ガスとして使うこと
が出来る。主要な可動ガスは、障壁中を割合に速く拡散
する酸素と、空気中に存在する窒素以外のガスとである
。窒素ガスが捕獲ガスとなる様な障壁材料を設けること
の実用上の効果は重要である。

例えば、窒素ガス又は窒素ガスと１ｆＩＩＩ類以上のス
ーパーガスとの混合ガス又は空気で最初に外囲を膨張さ
せることが出来る。窒素又は窒素と１種類以上のスーパ
ーガスとの混合物を満たした場合には、捕獲ガスは木質
的に外囲内に保留されるので、圧力増大は、主として酸
素ガスの割合に速い外囲内への拡散による。この結果と
しての、初期膨張圧力からの圧力増加分は２．５ｐｓｉ
以下であり、外囲の容積増大は割合に穏当な量で、初期
圧力に応じて１ないし５％である。

膨張ガスとして空気を使った場合には、酸素は外囲外へ
拡散してゆき、窒素は捕獲ガスとして残留する。この場
合、酸素が外囲外へ拡散してゆき、捕獲ガスが残留する
のて、初期膨張圧力から圧力が低下して安定状態圧力と
なる。例えば、最初に空気で２６　ｐｓｉｇの圧力まて
膨張された場合には、障壁外囲の両側での酸素カスの分
圧を釣り合わせるために圧力か約４　ｐｓｊｇ低下する
。この圧力低下により引張弛緩即ち、クリープに関して
初期安定状態が達成され、内圧の増大が最早ないのでク
リープが減少又は除去される。

よって、本発明を実施するにあたっては、前述したのと
実際上向し望ましい性質を持っているが、窒素ガスに対
して障壁となる障壁材料を設けることが重要である。前
記した様に、酸素に対して障壁として作用するプラスチ
ック材料、又は積層され、或いは一緒に押し出された複
数のプラスチック材料の組合せは本質的に結晶質である
ことが多く、本発明に係る、長期間にわたって割合に大
きな繰り返し荷重を受ける製品に必要な疲労耐性を欠い
ていることが多い。

所望の障壁性と、本発明に必要とされる他の性質とを有
する障壁材料は、基本的にエラストマー性で極性を有し
、割合に柔軟で高い疲労耐性を持っていると同時に、外
囲を通しての窒素ガス及びスーパーガスの拡散を防止す
る充分な結晶としての性質を持っているものである。こ
の結晶としての性質は、捕獲ガスの拡散を制止する機械
的結晶質障壁又は分子結晶質障壁を含む幾種類かの方法
のいずれによっても与えることが出来、数種類のその様
なフィルム及びその他の種類の材料について詳しく説明
する。

よって、本発明は従来技術及び前記特許に比べて幾つか
の利点を持っている。

本発明は他の利点及び他の目的を多数持っており、それ
らは色々な実施例を考慮することから明らかとなろう。

実施例は添付図面に示されており本明細書の一部を形成
する。外実施例について、本発明の一般原理を説明する
ために詳しく記述するが、その詳細な記述は限定的意味
に解されるべきてない。

（実施例） 上気したものを除いて本発明の好適な形を示す図面を参
照する。第１図は本発明の、膨張させられた回当て物１
０を示す。図示されている様に、該回当て物は、膨張捕
獲ガスを内包する密封された外囲の形を持っている。外
囲壁は、該壁を通しての可動ガスの拡散を許すが捕獲ガ
スの拡散を実際上阻止する障壁フィルム材料から成る。

この形では、圧力内方外囲を成す極性を持った熱可塑性
エラストマーフィルム親材料に埋設された結晶質障壁材
料により強化された障壁の質が得られている。内圧は、
数ｐｓｉｇから３０　ｐｓｉｇ以上までの広い範囲にわ
たる。この回当て物は、履物の発泡中敷中に完全に又は
部分的に包埋され、中敷中の予備成形された空洞内の定
位値にセメントで固定され、或いは履物の中底に完全に
又は部分的に包埋される。もちろん、履物業界で知られ
ているように、履物の当て物その他のクツション部材の
他の場所及び配置を使用することが出来る。

第１図に示されているジオメトリ−の相当数（実際上数
百百足）の回当て物が商業的に使用され、前記従来特許
に従って製造された。しかし、これらの従来の当て物は
、空気ガスに対して障壁として作用しない１００％エラ
ストマー材料で製造され、捕獲ガスは１種類以上のスー
パーガスであった。代表的には、従来の装置、スーパー
ガス膨張製品、の外囲として使用することの出来る材料
は、ポリウレタンエラストマー材料、ポリエステルエラ
ストマー、フルオロエラストマー、ポリ塩化ビニルエラ
ストマー等を含んでいた。ポリウレタンエラストマー材
料は、ヒートシール特性が優れており、曲げ疲労強度が
良く、適当な弾性率を有し、引張強さ及び引き裂き強さ
が良好で、耐摩耗性が良いので、商業用材料として好ま
れた。勿論、これらの性質は、本発明の改良された障壁
材料にもある。他の材料としては、ポリエヂレンテレフ
タレートグリコール（ＰＥＴ９）、ダクロン５６等があ
る。

従来技術のスーパーガス膨張製品の外囲材料とは対照的
に、本発明の外囲材料は相当量の結晶質材料を包含して
おり、従来技術の外囲材料と比べると流体及びガスの透
過率力Ｓ相当量い。

この結晶質材料は、種類及び混入方法に関わらず、膨張
ガスがフィルム中を外方へ移動する流動経路の大部分を
実際上遮断する。使用することの出来る高度に結晶質の
材料は、ポリエステル材料、ナイロン材料、ポリプロピ
レン材料、グラファイト、ガラス、ケブラー（Ｋｅｖｌ
ａｒ）、金属及び実際上全ての結晶質材料である。この
種の材料は、本発明の製品に利用することの出来るいろ
いろな形で入手出来る。例えば、糸状繊維、フィラメン
ト、切断された繊維、スクリム及びメツシュ、或いは均
一に分散された微粒子状又は小板状結晶質材料、いろい
ろな種類の編んだ布、織った布、不織布、伸縮性の織物
、ホイスカー等の形で入手することが出来る。使用可能
な他の材料は、非晶質グラファイトの布、フィラメント
又はホイスカー；マイカ；アラミド又はケブラーの布、
フィラメント又はホイスカー；例えば鋼又はアルミニウ
ムなどの金属の布、フィラメント又はホイスカー；ナイ
ロン又はポリエステル又はガラス又はＰＥＴの布、フィ
ラメント又はホイスカーである。色々な金属及び合金を
フィラメント、粉末、小板、布、ビード、微小球体等の
形で使用することが出来る。かかる材料は、他の用途に
ついて強化プラスチック産業において周知されている。

しかし、使用可能な材料の多くと材料の形とはフィルム
強度にさほど貢献しないので、結晶質材料を使用する主
な目的は本発明による強化ではない。

第２図及び第３図の回当て物１２．１４は各々順次によ
り多数の結晶質材料を含んでいる点を除いて、第１図の
踊当て物と同様である。障壁材料の間隔の効果は第４図
、第４Ａ図、第５図及び第５Ａ図により明確に示されて
おり、それらの図において、糸状障壁１５が親熱可塑性
エラストマーフィルム１７に埋設されて略図示されてい
る。図示されているように、材料１５はフィルムの両面
１９．２０間に配置されている。この構成により、表面
は主として且つ完全に親エラストマー材料であり、従っ
てこれを高周波溶接等により容易にヒートシールして、
密封された外囲を形成することが出来る。若し糸状障壁
材料が表面に存在すると、予備成形されたシートから成
る外囲をシールするのが困難となろう。

第５図の障壁材料は、第４図の障壁材料（５５パーセン
ト結晶質）に比べると、フィルム１７内の繊維１５の間
隔がより狭く、従って流動を阻止する能力かより高い（
７０パーセント結晶質繊維）。従って、可動ガスの拡散
速度と拡散ボンピングとは、第４図の形の場合より第５
図の形の場合の方が低い。拡散速度を調節するために、
繊維の直径と断面ジオメトリ−とを変えることも出来る
。また、設計のために選択される障壁材料の種類は拡散
ボンピングの速度な左右することがある。例えば、拡散
はグラファイトスクリムではポリエステルスクリムの場
合より遅い。第４図、第４Ａ図、第５図及び第５Ａ図の
断面図から分かるように、エラストマー材料のなるべく
大きな部分を表面に位置させることにより最善のヒート
シール接合点又は溶接点をフィルムのシート同士の間に
作るために、結晶質材料をフィルムの外面の付近の、該
フィルム面より下方の位置に置くのが有益である。

結晶質繊維を１面のみから部分的に突出させることによ
り木質的に２面のフィルムを提供することが出来ること
が分る。その場合、繊維が延び出していない方の面の間
にシールを設けなければならない。本発明においては、
障壁材料は片側だけの材料であること、即ち、結晶質材
料は完全にフィルムに埋設されることが好ましい。これ
により、初めにシート材料から外囲を形成する時にフィ
ルム材料の適切な面同士が確実に面接するように保証す
る必要がなくなる。

エラストマー材料で結晶質材料を充分に包囲させること
により両者を密接に結合させ、これにより、これらの材
料の、使用時の分離を防止することも重要である。かか
る分離は、この発明の開発計画の初期には実際に起こっ
た。その場合、２種類のプラスチックを一緒に押出し又
は積層する方法を使って結晶質障壁材料をエラストマー
材料と合併させる試みがなされた。第６Ａ図及び第６Ｂ
図は、本発明の実施例又は形を表すものではない′ｈＳ
、不首尾に終ったその試みの結果を示す。加圧ガスの一
部はエラストマーフィルム２５の内方の層を通して外方
に拡散し、障壁フィルムの外側層２６により阻止された
。外側層２６に加わる圧力により二つの層は第６Ｂ図に
示されている様に分離し、障壁層２８で示したように外
方に膨らんで、破裂により、或いは大きな瘤を形成して
、役に立たなくなった。

従って、結晶質材料を親エラストマー層中に深く沈め或
いは埋設する事により前記方法を改良することが必要と
なった。最初に、熱可塑性材料を、基本的に解放型のメ
ツシュである１０×１０粗織ナイロンメツシユ（各方向
について１インチ当たりストランド１０本）上に押し出
すことにより、ＭＰ−１７９０ＡＥウレタン（ユニロイ
ヤル社（Ｕｎｉｒｏｙａｌ、　Ｉｎｃ、）のＸＰＲ−３
９６）として商業的に知られているウレタン材料中にス
クリムを埋設した。結果は極めて良好であった。しかし
、スクリムの弾性率は親材料のそれより大きすぎた、即
ち、該プラスチックフィルムはスクリムより大きく伸び
た。その結果として、ヒートシール及び膨張時に複合フ
ィルムに皺がより、歪んだ。この歪みにより、膨張した
外囲にストレスの集中が生じ、該部品の曲げ疲労寿命が
減少した。最も大きなストレスのかかった部分、即ち、
ヒートシールされた溶接点の付近に疲労破裂が生じた。

本発明の、布、スクリム又はメツシュを使う膨張クツシ
ョン製品については、１）結晶質繊維の物理的性質（特
に弾性率、応カー歪みの関係の勾配、及び降伏応力）、
２）結晶質素子自体のジオメトリ−及び密度、　３）エ
ラストマー材料内での繊維の配置（間隔及び方向）が、
設計内圧レベル（応力レベル）において最大応力領域の
結晶質素子にその降伏点を越える応力がかかっている様
になっていることが重要である。

この様な（弾性域を越えた）降伏は、膨張した製品の外
側外囲全体にわたって荷重を分配し、均一化する。繊維
の約２０％に、降伏点を越える応力がかかるべきである
。エラストマー材料は、いずれも、降伏点を越えては働
かない。

前述した初期試験の後に、クツション製品が開発され、
試験に合格し、前記の設計特性の幾つかを達成していた
。この場合、結晶質メツシュは小直径・低デニール１８
１ｆｌｌの、目のつんだ織物であった。設計圧力まで膨
張したとき、メツシュの一部（溶接点周囲の大応力領域
イ」近）は降伏し、ある種の永久的歪みが生した。この
製品は、極めて長い期間（約１０年以上）にわたって所
望の空気圧を保持し、測定できる程度の圧力損失が無か
った。疲労耐性は良好で、該クツションの膨張した形状
は優秀で、外囲の不都合な歪みは無かった。

第７図は本発明の他の形を示し、この場合、エラストマ
ー材料３０は、該エラストマー全体にほぼ均一に分布し
た小板の形の多数の結晶質素子３２を包含する。この実
施例において該小板はエラストマーポリマーと混合され
て該ポリマーと共に押出又はブロー成形されて薄いフィ
ルムないしシートとなる。該シートは０．００５ないし
０．０５０インチの厚み範囲にある。

この処理中に、小板３２は第７Ｂ図に示されている様に
該フィルムの表面と平行に並んで、より効果的に障壁配
置を形成する。

結晶質素子を親フィルムに埋設する技術としては、ｌ）
親材料をスクリム又はメツシュ上に押し出す方法、２）
結晶質繊維から作られた布に親材料を塗布する方法（普
通は両側に塗布する）、３）親フィルムのポリマーをい
ろいろな形の障壁材料（即ち、薄片、糸状繊維、切断し
た繊維、ホイスカー、小板、等）と混合して押出成形又
はブロー成形してフィルム又４Ｊシートにする方法、及
び４）エラストマーポリマーを結晶質材料と親密に混和
又は共重合させる方法がある。これらの方法のうちの幾
つかは既に説明したので、その他について以下に説明す
る。

この点で、本発明の膨張装置についての制御された拡散
の実用的限界を探究することは重要である。この種の実
用的用途を持った製品については、１）促進される拡散
の最低速度と、２）疲労耐性、加工性及びヒートシール
可能性等の物理的性質との適切且つ最適な釣合いが重要
である。この様な釣合いを取る必要があるので、あらゆ
るガスの拡散を阻止する１００％障壁を形成するために
、高い結晶質材料密度とするのは恐らく実際的ではない
。主な例外は酸素である。窒素及びスーパーガスを含む
他のガスの、膨張装置の外囲を通しての拡散を実際上阻
止することが出来、且つ障壁外囲制料の木質的に弾性的
な疲労耐性を維持することが出来る。

酸素が外囲を通して拡散することが出来るという事実は
問題ではなくて、実際には、望ましい独特の長所である
。これは、本発明の重要で新規な概念である。例えげ窒
素及び／又はスーパーガス又は空気の混合気で製品を膨
張させることが出来る。窒素及び／又はスーパーガスで
膨張させた後、大気中の酸素は拡散ボンピングの機構を
通して外囲内に拡散してゆくことが出来る。よって、外
囲内に既に含まれている窒素及び／又はスーパーガスの
分圧に酸素の分圧が加わって、製品の全圧が上昇する。

大気中の酸素の分圧は約２．５ｐｓｉａ（ｍ面での全圧
１４゜７　ｐｓｉａのうちの）である。よって、外囲内
への酸素ガスの逆拡散により、圧力は最大で約２゜５　
ｐｓｉａ上昇する。この圧力上昇は、空気の全てのガス
成分が外囲内へ拡散してゆき場合、−には外囲の相当の
引張弛緩を４’［Ｉ殺するのに役立つ。そこで、本発明
の新規な特徴は、外囲の複合材料が窒素以外の空気中の
ガスに対して半透過性の膜であって、従って完全なガス
障壁ではないことである。実用上の利点は、初期膨張圧
力に対する圧力の最大増加即ち、最大変化は酸素の分圧
であるので、製品の容瑣及び寸法の最大変化は３％ない
し５％である。

コストが最も重要である場合には、膨張剤カスを１００
％窒素にすることが出来、この場合にも外囲内への酸素
ガスの逆拡散の減少が同様に起こる。また場合によって
は窒素と２．５ｐｓｉａの酸素との混合物も有益である
。１００％の空気も使用することが出来る。この場合に
は、装置内の酸素の分圧が２　、　５　ｐｓｉａを上回
れば、差の増加分、外囲内の酸素の実際の分圧と２　、
　５　ｐｓｉａとの間の圧力損失、を相殺するために、
装置を最初に過度に膨張させなければならない。

履物、衝撃吸収装置、包装・輸送用の緩衝素子、ヘルメ
ット、競技用の保護ギア／パッド、軍用ブーツ、等に用
いる膨張エラストマー装置における拡散ボンピングの速
度を制御することには多くの利点がある。一つの利点は
、さもなければ実現できないであろう様な長期間にゎた
って製品を設計膨張圧力に維持する能力である。例えば
、現在作られている膨張履物部品は、全世界で販売され
ているが、エステルをベースとするポリウレタンフィル
ムから作られる。それは、エステルをベースとするポリ
ウレタンフィルムは、エーテルをベースとするポリウレ
タンフィルムよりもスーパーガスに対して低い透過性を
持っていて、よって履物において容認できる程度に長い
耐用年数を有するからである。しかし、エステルをベー
スとするフィルムには、エーテルをベースとするものよ
りも遥かに水分の悪影響を受けるかも知れない（加水分
解不安定性）という欠点がある。現在市販されている履
物においては、水分に対する保護は、膨張部品を発泡中
底に封入することにより達成されている。この操作には
経費がかかり、中底の泡は、複合製品の疲労寿命を増大
させるけれども、膨張製品の有益な緩衝特性及びエネル
ギー復帰特性の価値を低下させるものであり、且つ、靴
の重量を大幅に増大させる。工一チルをベースとするフ
ィルム等の障壁フィルムに結晶の性質を与えることによ
り、長い耐用年数を持った履物に該フィルムを使うこと
か出来る様になり、水分劣化問題を大幅に解消すること
か出来る。

本発明の改良された障壁フィルム材料の利点の他の例は
、「低温割れ」である。スーパガスで膨張させる従来技
術の製品は、華氏約１０°以下の低度にさらされると、
エラストマーフィルムに疲労割れか生じてぺちゃんこに
なりがちである。低温割れの問題を軽減する特別のフィ
ルム材料を開発することが出来る。しかし、低温に適し
たフィルム材料は、室温で加圧ガスに対して高い透過性
を有する傾向がある。

本発明により、結晶質部品又は分子部品をエラストマー
フィルムに加えることにより、低温割れの効果を減少さ
せる試みに起因する透過性の損失を回復して、ガス透過
性を一層高める結果ともなり得る。

透過性及び拡散ボンピングを制御する実用的利点の一つ
は、製品の引張弛緩特性を、捕獲ガスの保留及び可動ガ
スの拡散による圧力変化と調和させることに関連する。

例えば、成る製品においては、緩衝装置に柔らかい感触
を与えるために、弾性率の低い或いは薄いゲージのフィ
ルムを使うことが望ましい。ゲージが小さいか、或いは
弾性率が小さいと、捕獲ガスがフィルムを通して拡散す
る傾向が大きくなる。そのような損失を補償するために
、装置を僅かに過度に膨張させることが出来る。しかし
、フィルムが薄く、或いは弾性率が小さいために、外囲
は、厚いフィルム又は弾性率の大きなフィルムの場合よ
り大幅に膨大しようとする。この様に大きな膨大化（引
張弛緩ないしクリープ）は、ジオメトリ−が所望のジオ
メトリ−とは全く異なるか或いは時間の経過に従って変
化してゆく製品をもたらす。結晶質材料をフィルム材料
に加えることにより、弾性率が上昇すると共に捕獲ガス
の流動が減少し、製品を過度に膨張させることを必要と
すること無く膨張圧力を維持して形状変化を割合に小さ
く抑えることが出来る。

一方、外囲の拡大が極めて僅かである様な性質を部品が
持っているので膨張の最初の３ないし６か月にわたって
過度に膨張する傾向を持った引張型装置（前記出願の第
１１図、第１１Ａ図及び第１１Ｂ図を見よ）等の成る種
の製品がある。該製品の内容積は他の製品の様には変化
することが出来ないので、エラストマー性て非結晶質の
外囲内への空気の拡散は過度加圧を引き起こす。安定状
態膨張圧力を達成するために該製品を３ないし１２か月
間格納しておくことも出来るが、それは商業的見地から
実際的てはない。引張型製品を形成するのに使われる材
料に結晶質分子部分を包含させないしは添加すれば、よ
り安価な捕獲ガスを使うことが出来ると共に、より軽量
で安価な外囲材料を使うことか出来る。以下の表は、２
種類のスーパーガスと、本発明により実際上スーパーガ
スとして働くことの出来る安価な捕獲ガスとを比較する
ものである。

２５　ｐＳｉｇ、４０″　Ｆでの１立方フイートのガス
。

２５　ｐｓｉｇ　　　　　　　　ドル／ボンド７０’Ｆ
での蒸気 又はガスのＬＢＳ／ＦＴ２ （ボンド／平方フィート） 六フッ化エチレン　＄１．００７１ｂ　　　　＄７．１
９７１ｂ（スーパーガス） 六フッ化イオウ （スーパーガス）　　＄１．０５７１ｂ　　　　＄５．
９０／ｌｂ窒素　　　　　　　＄１．１９／ｌｂ　　　
　＄０．０９／ｌｂ空気　　　　　　　＄０．２０／ｌ
ｂ　　　　ゼロスーパーガスとしては分類されていない
けれども、空気と窒素とは、利用可能性、コスト及び重
量の見地から優れた膨張剤候補であるので、上の表に加
えた。これらのガスを充分に利用するために、外囲フィ
ルムの７０重量パーセント以上を結晶質とすることが出
来る。よって、これに対応して熱可塑性紐材料の重量が
減少する。しかし、酸素及び窒素は共に可動ガスである
ので、酸素及び窒素の拡散を制御するために結晶質材料
な極僅かの割合だけ使用することも本発明の範囲内に属
することが分かる。結晶質材料を高価なエラストマー材
料に加えることにより、例えば１００％エラストマー性
のポリウレタンを使った場合と比べて、コストを相当節
約して複合材料を製造することが出来る。

エラストマー性の構成要素及び結晶質の構成要素又は部
分の両方から成る複合材料を使用する上記思想の幾つか
を視覚化する良い方法は、エラストマー材料を、結晶質
構成要素を結着させるマトリックスと考えることである
。エラストマー材料は、良好な疲労耐性と、弾性率、伸
び、加工性、及びヒートシール可能性という所望の物理
的特性を提供する。結晶質構成要素により、ガス拡散障
壁が強化される。この様にすれば、複合構造のエラスト
マー特性が該構造のエラストマー構成要素及び結晶質構
成要素の間の境界まで存在することとなる。よって、結
晶質材料は著しく曲がる必要はなく、疲労応力に曝され
ない。ヒートシール可能性は、複合構造のエラストマ一
部分内で達成される。

次に、本発明の色々な膨張製品を示す第８図ないし第１
６Ｆ図に注目する。第８図ないし第８Ｅ図は、外囲５３
が始めに形成される金型から除去される踵ウェッジ５０
を示す。ウェッジ５０は、頂壁５６及び底壁と一体に形
成された湾曲した後壁５４を有し、頂壁及び底壁は、緩
衝作用及び可撓性を高めるために後壁より薄い。頂壁、
底壁及び後壁と一体に側壁５８．５９が形成されており
、後者は、頂壁及び底壁より厚い部分５８ａ、５９ａを
有する。図示されている様に、外囲の厚い部分は移行部
により薄い部分に接合されている。側壁の部分５８ｂ１
５９ｂは部分５８ａ、５９ａより薄い。図に示されてい
る様に、後壁５４は、強度を持たせ、足の後部を支持さ
せ、安定性を持たせるために、その外周面５４ａに沿っ
て僅かに曲げられている。緩衝製品が目に見えることは
マーケチィングについての重要な考慮事項である。金型
から外される時、該ウェッジの前端部６２は開く。外囲
の材料は、前記の通り、エラストマー材料及び結晶質材
料の両方を含む。

第９図ないし第９Ｄ図に示されている様に、多数のチャ
ンバを形成する処理が外囲５０に施され、捕獲ガスが充
填され、密封される。第９図及び第９Ａ図から分かるよ
うに、チャンバ６１〜６６は側壁間に延在しており、側
壁に沿って延在するチャンバ６７．６８　（第９ｃ図を
見よ）に接合されている。色々なチャンバは、隣接する
チャンバ同士の間にウェブ７０を設ける高周波溶接によ
って形成される。しかし、業界で知られている様に、他
の形のヒートシールを利用することも出来る。高周波溶
接が好ましい。

また、成る場合には、（ｒプロー形成Ｊの場合のように
）独立した高周波溶接工程を除去することが望ましい。

これは、金型の側部を成形処理時に内方へ移動させてウ
ェブ７０を形成することにより達成される。よって、外
囲材料が半溶融状態で、粘性を持っている時に緩衝装置
の両側からの外囲材料が形成され、互いに圧着される。

材料が融合して冷えるまで、清潔な、半溶融状態の、粘
性を持った内側エラストマー表面は加圧下に接触状態に
保たれる。従って、この工程は前記高周波溶接工程に代
わるものである。ブロー成形に使用される加圧ガス中に
Ｄｏｗ　５ｉｌａｎｅ　Ｘ　１Ｂ１０６等のｒ結着剤」
を蒸気として注入するなどの方法により、接合されるべ
き面に下塗りをすれば、これらの溶接点の信頼性を相当
改善することが出来ることが分かった。

更に、ある種の非常に過酷な疲労が加わる用途のために
、隣接する親フィルムの耐久性を上回る溶接点をつくり
出す二次高周波溶接工程を製造工程に付加することが出
来る。

前端部も高周波溶接され、密封された前端部７２が形成
され、部分７２ａ、７２ｂはトリくングされる。前記の
様に捕獲ガスで膨張させるために膨張管（図示せず）を
チャンバ６６に取付け、膨張後に、業界において知られ
ているように密封する。チャンバの全部を互いに連通さ
せて履物用の膨張した緩衝踵ウェッジを提供することが
出来る。しかし、チャンバの各々を独立したチャンバと
し、異なる圧力レベルに加圧することも出来る。初期膨
張後、数か月て、酸素ガスが大気中から密封された外囲
内に拡散してゆき、圧力を約２．５ｐｓｉだけ上昇させ
る。

初期圧力レベルは、所望の緩衝レベルによりほぼ決定さ
れる。一般には、最終安定状態圧力は２０ないし３０　
ｐｓｉｇであるのが良い。成る場合には、最終安定状態
圧力は初期圧力より約２５　ｐｓｉ高いので、最初はも
っと高い圧力又はもっと低い圧力まで膨張させることが
望ましい。

本発明の重要な利点の一つは、第９図の装置から明らか
である。前記の通り、拡散ボンピング期間中、外囲は実
質的には膨張しない。外囲の全体の寸法は、最初の寸法
から約３ないし５％の範囲内の変化を示すにとどまる。

よって、該部品の形状及びジオメトリ−は、初期膨張か
ら、拡散ボンピング期間及び該製品の使用寿命の期間を
通して、はぼ一定に保たれる。

第１０図及び第１０Ａ図は、前記の踵ウェッジの変形を
示しており、ウェッジ７５は木質的に３個の部分から成
っていて、第３部分７８は前記の種類のフィルム材料で
あり、シート７９．８０の部分にヒートシールされる。

エラストマー材料の第３の、即ち、中間のシート７８は
、溶接前に先に形成された部品の障壁部材７９及び８０
の間に位置する。この形では、幾つかの溶接点８１，８
１ａ、８２゜８３．８４．８５は上側部分にあり、他の
溶接点８１．８６，８７．８８は下側部分にある。

周辺部チャンバもあり、全てのチャンバが相互に連結さ
れている。本発明のこの特別の形は、本発明により製造
することの出来る割合に複雑な部品及び製品を示す。こ
の部品を製造するには、溶接点８１ａ、８２，８３，８
４．８５を順に予備形成するか、或いは３枚のシートの
うちの２枚だけが互いに接合することとなる様に剥離剤
を適切な位置に導入することが必要である。

第１１図ないし第１１Ｄ図は、単一のチャンバを有し、
引張素子９２を設けた引張型の踊ウェッジ９０を示す。

この種の製品の利点は、前記の先の出願に詳しく記載さ
れている。それらの利点に加えて、本発明の引張型製品
は、先の引張型製品に別の長所を加えるものである。引
張素子９２は、第１及び第２の表面部分９４．９５を有
するナイロン又はポリエステルから成り、これら両者の
間に引張フィラメント９６が延在している。使用するこ
との出来る代表的織物は、３次元、本縫いの又は織られ
た、或いはダブルニードルバー・ラッセルニット製品で
ある。外側の外囲９８は、本書に記載した改良された障
壁材料のいずれでも良く、離間した表面部分９４．９５
は外囲の頂壁及び底壁に付けられている。前端９９は密
封され、外囲は前記のいずれかの捕獲ガスで最初に膨張
される。引張素子９２は膨張した製品の頂壁及び底壁を
ほぼ平行な関係に維持する。拡散ボンピング中に、酸素
ガスは外囲を通して拡散して内圧を約２．５ｐｓｉだけ
上昇させるが、頂壁及び底壁は平行なままである。前記
引張製品に比べて本発明の引張製品の優れている点は、
引張弛緩の効果が大幅に制御されることである。該部品
の寸法公差は非常に安定していて、該製品は過度に膨張
しない。

この製品は、荷重支持領域で上側及び下側の障壁面を互
いに接合する非支持溶接点を減損させずに１００％空圧
支持を達成する点において、前述の他の製品と比べて独
特である。

この引張製品の膨張した際の寸法、形状及びジオメトリ
−は非常に精密に制御され、たとえ、例えば１００ない
し２００　ｐｓｉｇという異常に高い圧力まで加圧され
ても、著しく膨張ないし拡大することはない。同様に、
拡散ボンピングも精密に制御される。従って、仕上られ
た製品を、高速ｒターンキー」自動化製造工程に容易に
適合させることが出来る。木製品は、従来技術の製品で
可能であったよりも遥かに良く棒金１１６な製造環境に
耐えることが出来る。更に、この引張製品は、従来技術
の製品に比べて、著しく長い寿命の全期間にわたって、
緩衝作用、コンプライアンス、及び弾力性の所望の厳密
なレベルを保つことが出来る。

スーパーガス又は窒素が初期膨張捕獲ガスとして使用さ
れたとすると、初期圧力より約２．５ｐｓｉだけ高い安
定状態内圧に数か月て達する。初期膨張カスとして空気
を使用した場合には、前記の通り、圧力は低下しがちで
ある。

重要なことは、製品の形状又は寸法が著しく変化せず、
割合に短い時間で所望の安定状態膨張圧力に達すること
である。後者は、自動装置で商業的に履物を製造する際
に重要である。

第１２図ないし第１２Ｅ図は、金型から外される本発明
の全長膨張靴底部利１００を示ず。

後壁１０２は、既に記述したように湾曲し傾斜していて
、頂壁１０３及び底壁１０５より幾分厚い。側壁の中間
部分１０６，１０７は、第１２Ｄ図に示されている様に
、前部よりも厚い。

更に、第１２Ｃ図に示されている様に、足の内側の側壁
部分１０９は足の内側の側壁部分１１０より厚い。前端
部１１２は開いていて、構造全体は先細りでなくて、は
ぼ平らである。

第１２Ｅ図に示されている開いた端部１１２は、射出成
形をする場合にマンドレルの後退を可能にするために釣
鐘の口の形状を持っている。しかし、この部品がブロー
成形される場合には、これは不要である。

第１３図及び第１３Ａ図は、複数のウェブ１１４により
分離された複数の離間したチャンバ１１３を形成するヒ
ートシール工程を含む仕上げ工程を示す。前端部も、周
辺が密封され、部分１１５ａ、１１５ｂはトリミングに
より除去され、丸い前端部が設けらる。次に外囲は前記
の様に捕獲ガスで最初に膨張され、充填部分は密封され
る。Ｈ物に組み付けられたとき、この完全な靴底部材は
、側壁を通してチャンバを見ることを可能にするもので
ある。即ち、可視膨弓長クツションである。

これらの装置は、所望の配置に区画することが出来、独
立した各チャンバを同じ又は異なる所望の圧力レベルま
で加圧することが出来るものであることが分かる。逆に
、幾つかの、又は全てのチャンバを狭い音波ベンチュリ
ー管等の流動制限通路で結合することが出来る。

第１４図ないし第１４Ｄ図は、最初に射出成形又はブロ
ー成形により形成される完全靴底製品１２５を示す。概
して該製品は第１３図のそれと同様であるが、側壁間に
垂下部分１２７があり、該靴底が先細りの形態を持って
いる点て異なる。該部分は道を離れて動いて、マンドレ
ルの抜取を可能にする。該製品は、初期形成後、第１５
図ないし第１５Ｄ図に示されている様に加工されて緩衝
装置となる。

完成した製品は膨張され、厚みの変化する外形を持って
おり、最も厚い部分１３０は踵部にあり、最も薄い部分
は前足部１３５であり、後者は傾斜した移行部１３７に
より相互に結合されている。図面は横に延在して周辺部
のチャンバ１４０，１４１と連通するウェブ１３９を伴
う複数のチャンバ１３８も示している。

第１６図ないし第１６Ｆ図は、ブロー成形又は真空成形
技術により、或いは、別々に形成されたシート材料から
作ることの出来る本発明の製品を示す。好都合なのはブ
ロー成形である。

製造方法に関わらず、本発明のこの形のフィルム厚みは
、他の形の最小フィルム厚みと同様に、５ミルないし５
０ミルであるが、２０ないし２５ミルの範囲内のフィル
ム厚みが好ましい。

全長膨張靴底１５０は、はぼ横方向のチャンバ１５１と
、踵部のほぼ縦方向のチャンバ１５３の両方を有する。

踵部分は前足部分１５６より厚く、この二つの部分は先
細りの移行部１５８で結合されている。既に述べたよう
に、これらのチャンバは溶接バンド１６０により分離さ
れている。有る場合には、溶接部は割合に短い部分１６
２である。前足部の溶接点及びチャンバがほぼ横方向に
向けられているのて可撓性が高められるが、踵部は同種
の可撓性を必要としない。前足及び横可撓性を高めるた
めに、図示の様に小直径端部が互いに隣接している切頭
開口部の形の側壁曲げノツチ１６５が設りられている。

上記処置の両方が、靴底中部の断面慣性モーメントを減
少させ、ランニングの爪先離間段階で靴を曲げやすくす
る。

本発明の他の形と同様に、この膨張製品は、捕獲ガスに
対しては改良された障壁で前記の可動ガスに対しては透
過性の障壁である外囲から作られる。他の形の場合と同
様に、中間横側に周辺部チャンバにあり、全てのチャン
バが相互に結合されている。

図示の色々な形は、その間を捕獲ガス及び可動ガスがほ
ぼ自由に流れることが出来る相互に連通ずるチャンバを
示しているか、流れを制限する通路て色々なチャンバを
部分的に結合させることが出来、或いは、他のチャンバ
から完全に独立していて異なる圧力レベルに膨張される
結晶質材料を受入エラストマーに添加する方法のほかに
、他の技術により結晶の性質を付与することが出来る。

一つは、異なる材料を積層する方法であるが、構成要素
の剥離を防止するために慎重に実行しなげればならない
方法である。たとえば、密封された内装容器内に酸素ガ
スが入り込むのを防止するために積層製品が包装産業で
使われてきた。これらの包装用積層構造体は、ヒートシ
ール性が貧弱であり、或いは疲労荷重による割れに起因
して直に役に立たなくなるので、概して本発明に用いる
には不十分である。

満足に働いた一つのプロセスは、ポリビニルビニリデン
クロリドコポリマーとウレタンエラストマーフィルムと
の相互積層である。かかる材料から製造され膨張された
クツションは、容認できる障壁特性を持っていたが、こ
の複合体は加圧下で剥離した。シリコーンＱ１６１０６
やＰＡＰ１５０等の中間接着剤を使えは、積層プロセス
峙に適切な峙間−温度関係が践察され、結果が改善され
得ることが分かった。その時間及び温度の制御は、異な
る材料同士を加圧下で凍結決着させることの出来るコー
ルドプレスと組み合わせて、加熱したプラテンプレスを
使用することを必要とした。

結晶質材料のばらばらの微粒子を混入させ、又はエラス
トマー材料を結晶質材料の構造素子に接合することによ
り、親エラストマーフィルムの結晶質含有量を増やす前
記方法の他に、他の方法もある。前記した一つの方法は
、分子スケールにある。この方法は、親エラストマーポ
リマーを、例えばポリスチレンテフタレート（ＰＥＴ）
、アクリル共重合体、ポリビニリデンクロリド共重合体
、ポリエステル共重合体エラストマー、超細密液晶密集
繊維状分子鎖、ポリウレタン−ナイロン混合物、及びそ
の他のポリウレタン混合物などの高度に結晶質のポリマ
ーと混合或いは共重合させることを必要とする。

他の方法は、ポリウレタンエラストマーフィルム材料と
組み合せて、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の
非常に薄い可撓性層上に５００オングストロ一ム未満の
厚みに真空蒸着されたガラスを使用し；密集した繊維質
分子鎖から成る、エラストマーマトリックス内の非常に
薄い液晶ポリマー層を使用し：ウレタンを伴うアクリル
ポリマーを使用し；エラストマー性合金及び結晶質合金
を使用し、ＢＡＳＦ社（Ｂ　Ａ　Ｓ　Ｆ　　Ｃｏｒｐ、
）のＦ　Ｅｌａｓｔｏｌｌｏｎ、ｇ等の熱可塑性ウレタ
ンにガラスを充填したものを使用し、ガラス繊維を充填
し或いはガラス繊維で強化した熱可塑性ウレタンを使用
し；熱可塑性ポリウレタン及び熱可塑性エラストマーの
固い結晶質部分のコポリエステルを使用し；（１）柔ら
かいゴム質のポリマ一部分と固いガラス状結晶質ＰＥＴ
ポリマ一部分とが交互に位置するブロックポリマー等の
、ポリエーテルとエステルとの熱可塑性共重合体、（２
）スチレン（結晶質）／ブタジェン（ゴム質）／スチレ
ン（結晶質）／ブロックポリマー等の、固いガラス状結
晶質材料と組み合わされた柔らかいゴム質構成要素を適
当な割合で有する熱可塑性エラストマーを使用し；エチ
レン−プロピレン・ゴムと結晶質ポリプロポキシレンと
の混合物を含む熱可塑性ポリオレフィンエラストマーを
使用し；塩素化ポリエチレン（結晶質）及びエチレンビ
ニルアセテート共重合体（ＥＶＡ）（ゴム質）を使用し
；クロロブチルゴム（ゴム質）及びポリプロピレン（結
晶Ｘ）を使用し；ポリエーテル及びアミンの共重合体を
使用し；ポリウレタン及びナイロン等のポリウレタン超
過混合物を使用し；（１）ポリブタジェン、（２）ポリ
イソプロペン、（３）エチレンブタジェン、（４）　Ｋ
ｒａｔｏｎ　　Ｄ及びＫｒａｔｏｎ　　Ｇ等のエチレン
プロピレンなとの異なるエラストマー中間部分と組み合
せてスチレンブロック共重合体を使用する。他の材料は
、ポリエステル、レーヨン、ケブラー（にｅｖｌａｒ）
　、アクリル材料、いろいろな種類のナイロン、ポリプ
ロピレン、あらゆる種類のポリエステル、綿、ウール及
びその混合物を含む。

また、拡散ボンピングを制御するための改良された障壁
外被を達成する他の方法は、エラストマー素子の１面又
は両面上に真空金属化を施す、即ち、薄い金属層を真空
蒸着する方法である。この金属層は、有効であるために
は、厚みが僅かに百万分の数インチあれば良い。金属付
着はフィルムの外面又は内面にあれば良いが、内面の方
が好ましい。また、２枚のエラストマーシートの間のう
主ネートとして使うことが出来る。高周波接着技術以外
の普通の接着プロセスを使って対応するエラストマ・−
層間に良好な接着点を得ることが出来る。

本発明の開発初期に、膨張製品の拡散を制御するために
結晶質材料及びエラストマー材料を調合して混合物を作
った。結晶化度を分子混合によって与えようとするこれ
らの試みは完全には成功せず、得られた製品は、本発明
の実施に重要と思われる性質の幾つかを持っていなかっ
た。例えば、ポリ塩化ビニルとエラストマーウレタンと
の混合物から得られたプイルス（ｆｉｌｓ）は高周波溶
接のめに良好な誘導特性と良好な疲労耐性を持っていた
。ガスの拡散速度はウレタン単独のそれより低かった。

難点は弓張弛緩即ち、クリープで、膨張した製品は圧力
下で徐々に大きく膨らんで、最後には破裂した。この現
象は、特に温暖な気候において顕著であった。

ポリエチレンは良好な障壁材料であると考えられたが、
ポリウレタンと混合されたときには潤滑剤として作用し
た。ポリエチレンとエラストマーウレタンとの間に滑り
平面が存在した。

明らかに、結晶質構成要素とエラストマー性構成要素と
の間に不十分な架橋結合があった。その結果として、引
張弛緩に起因して制御不能の過剰な伸びが生じた。後の
試験により、斯かる問題を防止し、圧力を維持するため
に拡散ボンピングが重要となる膨張クツションに使用す
ることの出来る材料を得るには少なくとも１０％の架橋
結合が必要であることが示された。よって、今、本発明
に従って、使えことの出来る新しい材料が利用可能であ
る。

ポリウレタンは、最近１０年間にナイキシューカンパ＝
　−（Ｎ１ｋｅ　５ｈｏｅ　Ｃｏｍｐａｎｙ　）が製造
して世界中て販売した数百万の膨張製品に使用される熱
可塑性エラストマーフィルムとして優れたものであるこ
とが分った。従って、これは、ＰＥＴ等の結晶質ポリマ
ーと混合又は共重合させるのに優れた物である。このポ
リウレタンの物性は次のとおりである。

ジュロメータ−８０Ａなし）へュ０〇へ引張強さ（ｐｓ
＋）　　　　　　　７０００ないし１０．０００破断時
の伸び　　　　　　３５０ １００％伸びでの弾性率（ｐｓ　ｉ）　２０００ないし
３０００引き裂き強さ（Ｉｂｓ／１ｎｃｈ）　２５００
Ｔａｂｅｒ摩耗１４ 誘電ヒートシール　　　　　優秀 曲げ疲労耐性　　　　　　−優秀 １、Ｔａｂｅｒ八ＳＴＭへ−１０４４Ｃ５１７ホイール
、荷重１０００グラム、５０００サイクル。

２、　　　ＡＳＴＭ　　　　Ｄ−１０４４ポリウレタン
は、固い、高度の極性を持った或いは結晶質の材料の部
分（２０％）に、普通の使用温度でゴム状を呈する非晶
質エラストマー材料（ポリエステル又はポリエーテル）
の部分（８０％）が結合している交互ブロック共重合体
を持った熱可塑性エラストマーである。この固い部分と
柔らかい部分とはポリマーチェーンに沿って交互に位置
する。固いブロックは、ブタンジオールでチェーン延長
された２、４トルエンジイソシアネート及び２．６−１
−ルエンジイソシアネートの混合物から成る。熱せられ
ると、この固い部分は溶融し、該材料は流体となる。冷
されると、該部分は再び硬化し、柔らかい部分に結合し
て、熱可塑性ゴムに似た固体構造を与える。これらのポ
リマーは溶解物において相分離又は構造を保たないので
、容易に処理することの出来るものである。柔らかいエ
ラストマ一部分は極性を持っているので特に高周波誘電
ヒートシールにより極めて容易にヒートシールすること
が出来る。その優れた曲げ疲労特性は、研究室の耐久疲
労機械による数百回の厳しい試験並びに数千百足の競技
用及びレジャー用の靴で証明されている。

上記の必須の機械的性質を保ちながら、スーパーガス及
び窒素に対するフィルムの透過性を低下させるためには
、該ポリマーを他の極性を持ったポリマーと混合するこ
とが必要である。

特に重要なのはポリウレタンテレフタレート（ＰＥＴ）
ポリエステルである。これはジメチルテレフタレートを
エチレングリコールと反応させて作る縮合重合体である
。２軸配向ＰＥＴフイルムには広範な用途がある。ＰＥ
Ｔの吸湿性は極めて低いので、機械的性質は実際上湿度
の影響を受けない。新しい、−層強化されたＰＵＴでは
、より大きな耐衝撃性を利用することが出来る。これら
の材料はＰＥＴ／エラストマー混合物に基づく。強化さ
れたＰＥＴポリマーも利用可能であり、役に立つ。

結晶質素子と混合又は重合させることの出来’／　　す る他の熱可塑性エラストマー親材料はｒＨＹＴＲＥＬＪ
　　（デュボ、ン社の商標）である。Ｈｙｔｒｅｌは、
普通の熱可塑性プラスチック技術によっても処理するこ
とが出来る。数種類の製剤が、融点、引張強さ、伸び、
曲げ率、疲労耐性及び弓張強さについて所要の物性を持
っている。加水分解不安定性は問題であるが、これはＳ
’ｔｉｂｏｘｏｌの添加により、容認できるレベルまで
小さくすることが出来る。より固いＨｙｔｒｅｌ製剤は
、優秀な低ガス拡散速度を持っているが、空気クツショ
ン用としては固すぎる。より柔らかい製剤（例えばＨｙ
ｔｒｅｌ　４０５６では４０Ｄショア硬さ）は、良好な
曲げ特性を持ってはいるが、低透過性を欠いている。本
発明において概略を説明した方法を使い、結晶質ポリマ
ーを混合し又は結晶質ポリマーと共重合させることによ
り、これを矯正することが出来る。

他の良好な熱可塑性新材料はｒ　ＲＩＴＥＦＬＥＸ。

（セラーズ社（Ｃｅｌｌａｎｅｓｅ　Ｃｏｒｐ、）の商
品名）である。Ｒｉｔｅｆｌｅｘ　５４０とＴｉｅｆｌ
ｅｘ　５４７　とは、４０Ｄ及び４７Ｄの硬さを持って
いて、普通の射出成形装置及び押出装置で処理すること
の出来る代表的候補である。これらの材料は３０ないし
４０パーセント結晶質である。溶融温度はＨｙｔｒｅｌ
より幾分低くて、華氏３８０−４２０度の範囲である。

本発明は、本出願において親外囲材料として説明した熱
可塑性エラストマー製剤に限定されず、広い意味でその
種の材料を包含する。熱可塑性材料は熱可塑性又は熱硬
化性である。同様の一般化は、拡散ボンピング速度及び
透過性を調節するために親ボリリマーに混合又は共重合
される、より高度に結晶質の素子にも当てはまる。

本発明と従来の拡散ボンピング技術との差異、及び本発
明の利点をより良く理解するために、第１７図ないし第
１９図を参照する。第１７図の曲線Ａは、理想化された
極限の場合、即ち、一定の容積を持っていて（即ち、外
囲材料は伸びない）、該外囲内で一定の分圧を有するス
ーパーガス（フレオン１１６）で２０　ｐｓｉに膨張さ
れる密封された外囲の場合に生しる経時圧力変化を示す
。図から分かるように、３４７　ｐｓｉの圧力レベルで
安定するまで内圧は上がり続ける。この圧力上昇は、外
気からの窒素ガス（第１７図の曲線Ｃ）及び酸素ガス（
同図の曲線Ｄ）の拡散ボンピングに起因する。曲線Ａは
、曲線Ａで表される初期２０　ｐｓｉ膨張に加えられた
曲線Ｃ及びＤの和である。例えば、６か月後、充分な窒
素ガスが外囲内に拡散していて、１０．８ｐｓｉの窒素
ガス分圧が生じている。同様に、酸素ガス分圧は３．１
ｐｓｉとなっている。６力月後に初期圧力にこれら二つ
の和が加えられて、曲線Ａの３３．９　ｐｓｉ　という
値となる。

しかし、第１７図の曲線Ａは、曲線Ｃ及びＤと関連付け
られたときに従来の拡散ボンピング技術を説明する便利
な方法を提供する理想化された場合である。膨張荷重支
持装置の拡散ボンピングの実際の場合が第１７図の曲線
Ｂに示されている。この曲線は、゛６２６特許の第９図
の曲線Ａ１ポリウレタンフィルムを使いＦｉ１６スーパ
ーガスで加圧される実際のＡＩＲ５ＯＬＥの場合である
゛２５０特許の第１３図と同じである。理想化された曲
線Ａを実際の装置、曲線Ｂと比べると、曲線Ｂの圧力は
理想化された場合より相当低いことが分かる。この圧力
差は、フィルムの引張弛緩、又はその伸び、及びスーパ
ーガスのうちの幾つかの外方への拡散損失に起因する。

図から分かるように、曲線Ｂは、始めの４ないし６か月
の膨張期間中に酸素ガス及び窒素ガスが内方に拡散ボン
ピングされるので、極めて速く上昇する。

第１８図は、本発明の製品について圧力対時間としての
データを示す。曲線Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈは、第１７図の曲線
Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄにそれぞれ対応する。曲線Ｅは、本発明
に従って理想化された場合である（容積が一定で、内側
でのスーパーガスの分圧が一定）。曲線Ｇは該装置内に
拡散ボンピングされた窒素ガス分圧であり、曲線Ｈは、
装置内に拡散ボンピングした酸素ガス分圧である。曲線
Ｇ及びＨを曲線Ｃ及びＤと比べると、本発明の改良され
た障壁フィルムでは、酸素ガス及び窒素ガスの内方への
拡散は比較的に緩やかに進行する。例えば、６か月後、
窒素ガスの分圧はわずかに３．１ｐｓｉであり、酸素ガ
スの分圧は２．９ｐｓｉである。酸素ガスは窒素ガスよ
り速く拡散ボンピングする。これらの分圧が初期膨張圧
力２０　ｐｓｉに加わって曲線Ｅの前圧２６ＰＳＩ　と
なる。

この場合にも、本発明の荷重支持装置についての実際の
データである曲線Ｆの圧力は、理想化された曲線Ｅより
低い。しかし、本発明の実際の曲線と理想化曲線との差
異は、第１７図のデータより小さい。その理由は、本発
明の改良された障壁フィルム材料がスーパーガスの通常
は遅い外方への拡散を更に低下させ、本発明の改良され
たフィルム材料が引張弛緩を小さくしたことである。そ
の結果として、本発明の製品の膨張した容積は、時間が
経過しても割合に定に保たれる。曲線Ｅ及びＦの差異は
、長期間にわたるスーパーガス圧力の損失が非常にわず
かであるので、主としてフィルムの引張弛緩に起因する
。

第１９図は、第１７図及び第１８図のデータを重ね合わ
せ、スケールを２．５年から１４年に拡張して、本発明
により改善された圧力維持を示している。曲線Ｂ及びＦ
を比べれば分かるように、曲線Ｂの圧力は初めの４か月
後にやや急激に落ち始めるが、そく期間中、圧力は実際
には外囲内への酸素ガス及び窒素ガスの急速な拡散ボン
ピング（曲線Ｃ及びＤ）に起因して極めて急に上昇して
いる。時間が経過するに従って圧力は下がり続け、２．
５年後には、圧力は最初の膨張圧力２０　ｐｓｉまで下
がっている。４年後、圧力は１７ｐｓｉｇまで落ちてい
て、なお下がり続けている。

対照的に、本発明を表す曲線Ｆは、圧力低下を示さず、
実際には、約７年後に２８　ｐｓｉｇの安定状態圧力に
達して一定となるまで徐々に上昇し続ける圧力を示して
いる。実際の二つの荷重支持装置についての曲線Ｂ及び
Ｆのデータを以下の様に表にして本発明の利点を一層効
果的に示すことが出来る。

時間　　曲線Ｂ　（ｐｓｉ）　　曲線Ｂ　（ｐｓｉ）　
　改善率１年　２２．８　　２６．２　　１５％２年　
　２１．０　　　２７．１　　　２９％３年　　１８．
２　　　２７．３　　　５０％５年　　１４．５　　　
２７．５　　　９０％７年　　１２．０　　　２７．７
　　１３０％これらのデータは、本発明に従って得られ
る長期間加圧の改善を示している。長期試験は、グラフ
に示されている、Ｆ１１６、空気及び窒素ガスを使用し
た新しくて独特の長期にわたる結果を確証する。従って
、より少ない、より安価なスーパーガスで、また限られ
た場合には空気又は窒素による膨張で、容認することの
出来る加圧を行うことが出来る。

第１９図の曲線Ｆは、本発明の改良された障壁材料の場
合を表しており、この場合、酸素ガスが可動ガスであり
、１年で３．１ｐｓｉの完全な分圧に達し、窒素ガスは
半可動ガスで、１２年で１１．６ｐｓｉの完全な分圧に
達する。曲線Ｆから示されているように、本発明の外囲
内に非常に長期に渡る永久的膨張を得ることが可能であ
る。しかし、一つのあり得る長所は、２．３年で圧力が
２７ｐｓｉまで上昇することであり、これは初期膨張圧
力より７　ｐｓｉ高い（約１／３高い）。これは、空気
及びスーパーガスの混合物で最初に膨張させることによ
り、又はより小さいスーパーガス（即ち、より急速に拡
散するスーパーガス）の一つで膨張させることにより、
軽減することが出来る。

本発明による一層良い好適な解決策は、最初に１００％
窒素ガスで膨張させることである。

第２０図の曲線には、最初に１００％窒素ガスで加圧さ
れた本発明の製品についての圧力−時間の関係を表す。

曲線Ｉは、外囲内への可動酸素ガスの分圧の逆拡散を示
し、曲線Ｊは外囲内の窒素ガスの分圧である。曲線には
曲線Ｉ及びＪの和である。図から分かるように、曲線に
の圧力１行き過ぎＪは初期膨張圧力の僅か１０％であり
、これは全く容認出来る値である。また、約５年半が経
過するまでは初期圧力は初期膨張圧力２０ｐｓｉ以下に
下がらない。これは優れた長期不変膨張であると考えら
れるものであり、利用可能な安価で無害なガスである窒
素ガスで膨張させることにより達成されるものである。

第２１図は、先のグラフにおいて既に説明した従来の３
種類の拡散ボンピングを合成したものである。曲線Ｂは
スーパーガスでの従来の拡散ボンピングである。曲線Ｆ
は本発明による、スーパーガスと可動酸素と捕獲窒素ガ
スを使う拡散ボンピングである。曲線には曲線Ｆと同じ
であるが、初期膨張は、スーパーガスの代わりに純粋な
窒素ガスを使って２０　ｐｓｉで行われる。

第２２図ないし第２４図は、前述の拡散現象をより良く
理解するために本発明の色々な構造を示す。第２２図に
おいて、結晶質素子は約１０００倍に拡大されて示され
ており、改良された障壁層のエラストマー材料にしっか
りと接着されている。図示の形では、結晶質材料は、接
着剤、機械的又は分子的付着等の方法でエラストマー材
料にしっかりと接着された結晶質メツシュ又は繊維織物
である。小さな矢印は、障壁材料を通しての膨張媒体の
流れ（活性拡散）又は外気の逆拡散を示す。活性拡散に
おいては、膨張剤ガスは初めに障壁フィルムの外面上に
凝縮し、次に該フィルムを通して液体状態で移動し、該
フィルムの反対側に現れて、再び蒸発してガスとなる。

第２２図に示されている様に、結晶質素子は、実際上、
障壁外囲を通しての膨張媒体の移動及び空気の内方への
逆拡散とに対して妨害物又は流れ制限物を成している。

このことは、膨張媒体が、結晶質材料を囲むエラストマ
ー材料を通して移動し続けるときに、結晶質材料の表面
に衝突して、流れが結晶質素子周囲に偏向され、その後
、流れが結晶質素子の隣接する部分同士の間に密集させ
られ或いは絞り込まれることを示す曲がった矢印で略図
示されている。第２２図に示されている形ては、障壁フ
ィルム断面の大部分が結晶質材料で占められており、こ
れにより、膨張媒体の流れをほぼゼロとすることが出来
る。このことは、エラストマー材料がスーパーガスの拡
散に対して基本的には割合に良い障壁であるという事実
と相まって、相当長期間にわたって非常に精密で安定し
た膨張圧力を達成することにより著しく改善された優秀
な製品を提供するために非常に効果的な拡散ボンピング
制御メカニズムを構成する。

第２３図に示されている形は第２２図のそれと似ている
が、良好な機械的又は化学的結合を達成するのに必要な
温度、圧力及び時間を含む適切な接着又は結合処理によ
って第２２図の場合のように結晶質素子がエラストマー
材料にしっかり付着させられてはおらず、結晶質素子は
エラストマー材料に単に包埋されている。第２３図に示
されている様に良好な結合が達成されていなければ、結
晶質素子又は結晶質構造の周囲に空所が存在する。これ
らの空所は、第２３図において、説明の目的で理想化さ
れた結晶質素子の周囲の同心リング又は同心空間として
示されている。膨張媒体の移動を示す矢印は、空所内に
移動して、該空所により作られた最小抵抗の経路を通っ
て非常に容易に且つ速やかに選択的に輸送することを示
している。第２２図の場合よりも矢印が長いことは、結
晶質材料の隣接する部分同士の間の狭い通路での流れの
密集・絞り込みの程度が低いので膨張媒体の輸送が比較
的に容易であることを示す。よって、拡散ボンピングの
制御のための効果的複合構造を作るには、エラストマー
材料と結晶質材料又は結晶質素子との間に良好な結合を
達成することが重要である。これは、容認できる程度の
長期曲げ疲労強さ及び長寿命を達成するためにも重要で
ある。

第２４図に示されている形は、５０ないし２００くクロ
ン以上にわたるランダムな直径を持った、壁の薄い中空
ガラス球マイクロビードの形の結晶質素子を含む。この
様に色々な直径を持ったビードは、均一な直径のものよ
りも、コストの割に効果が大きいが、後者を使うことも
出来る。第２２図及び第２３図の場合と同様に、改良さ
れた複合障壁材料を通しての膨張媒体の輸送は矢印で示
されている。この図の倍率は約１００，０００倍である
。鈍化し歪んでいる矢印は、流れがビードの表面に衝突
し、ビードとの周囲に偏向されて隣接するビードとビー
ドの間の流動制限通路に流入することを示す。この結晶
質ビードは、もっと大きくても良く、中空ではなくて中
実であっても良く、ガラスではなくて結晶質材料から作
っても良い。

第２５図は本発明の一つの形を示しており、この場合に
は、改良された障壁フィルム２００が、加圧されるへき
外囲を形成している。この形では、障壁フィルムは結晶
質−非晶質−エラストマー複合障壁材料の形のフィルム
てあり、母体材料２０２は、高度に歪められ、延ばされ
、或いは平らにされているものであって良い固い結晶質
部分又は素子２０３の存在によって結晶化度が高められ
ている非晶質エラストマー材料である。これらの固い結
晶質部分又は結晶質素子は、好ましくは、母体材料全体
にわたって均一に分布する。これは、適当な架橋結合及
びグラフト重合その他の重合技術により達成される。歪
みは、結晶形成中に材料を延ばしたり圧縮したりするこ
とにより達成することが出来る。この歪みは母体材料中
の素子２０３の結晶構造に効果的にストレスを加え、そ
の結果として凝集エネルギー密度が増大し、結晶質素子
は、歪められていない結晶質素子より遥かに効果的な結
晶質素子となる。側２０４は外囲の内壁であり、側２０
５は外囲の外側又は大気側である。

この形では、障壁材料は、可動ガスに対しては透過性で
あり、選択捕獲ガスに対しては半透過性であり、スーパ
ーガスに対してはほぼ非透過性である。図示のスケール
は、電子顕微鏡下で見られるスケールである。この場合
にも、矢印は障壁フィルムを通しての可動ガスの流れを
示す。この形においては母体材料は柔らかいエラストマ
一部分又は領域から成り、結晶質部分又は領域は固い結
晶質材料である。

今や当業者には明らかであろう様に、本発明の製品は、
履物に用いる場合に絞って説明をしたけれども、多様な
製品に使用することの出来るものである。例えば、本発
明の製品は、以上の詳細な開示から明らかである様に、
競技用、軍用、建設用、産業用、オートバイ用、自転車
用その他のヘルメット：サドル及びシートのクツション
；手袋又は保護用具、ドア、窓、航空機、宇宙船用のシ
ール、産業用シール及び油田用シール；マツトレス及び
枕、包装用製品、いろいろな種類の浮揚装置：テニスの
ラケット、ジャックハンマー、動力鋸用のハンドル及び
ハンドルグリップ：各種の衝撃取り付は装置又は衝撃発
生装置；並びに、エネルギー吸収装置及びエネルギー復
帰装置及び緩衝装置及び弾性装置に精通している当業者
にとって自明ないろいろな装置に使用することが出来る
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、例えば履物に使用される、外囲外被の親エラ
ストマーフィルムに埋設された結晶質スクリム又はメツ
シュ材料を有する本発明の膨張回当て物の平面図である
。 第２図は、第１図のそれに似ている装置の平面図である
が、間隔が比較的に狭いスクリム結晶質材料である。 第３図は、−層間隔の狭いスクリム結晶質材料を使用す
る第２図のそれに類似した装置の平面図である。 第４図は、親外被フィルムに埋設された結晶質糸状材料
の平面略図である。 第４Ａ図は、第４図の線４Ａ−４Ａに沿う断面図である
。 第５図は、親外被フィルムに埋設された糸同士の間の間
隔がより狭い結晶質糸状材料の平面図である。 第５Ａ図は、第５図の線５Ａ−５Ａに沿う断面図である
。 第６Ａ図及び第６Ｂ図は、加圧緩衝装置用にエラストマ
ーフィルムに障壁フィルムを積層しようとした、初期の
不成功に終った試みを示す断面図である。 第７図は、親エラストマー材料内に微粒子結晶質材料を
取り入れた本発明の他の形を示す略平面図である。 第７Ａ図は、第７図の線７Ａ−７Ａに沿う断面図である
。 第８図は、金型から取り出される本発明の真空成形、ブ
ロー成形又は流し込み成形された回当て物の平面図であ
る。 第８Ａ図は、第８図の線８Ａ−８Ａに沿う断面図である
。 第８Ｂ図は、第８図の線８Ｂ−８Ｂに沿う断面図である
。 第８Ｃ図は、第８図の線８Ｃ−８Ｃに沿う断面図である
。 第８Ｄ図は、第８図の線８Ｄ−８Ｄに沿って見た。５Ｈ
ｆ５部からの図である。 第８Ｅ図は、第８図の線８Ｅ−８Ｅに沿って見た側面図
である。 第９図は、ヒートシール及びトリミングが完了した後の
第８図の回当て物の完成した形の平面図である。 第９Ａ図は、第９図の線９Ａ−９Ａに沿う断面図である
。 第９Ｂ図は、第９図の線９Ｂ−９Ｂに沿う断面図である
。 第９Ｃ図は、第９図の線９Ｃ−９Ｃに沿う断面図である
。 第９Ｄ図は、第９図の線９Ｄ−９Ｄに沿って見た端部か
らの図である。 第１０図は、第９図のそれに類似した回当て物の平面図
であるが、３部分踵当て物を形成するためにヒートシー
ル時に付加された第３のフィルムを示す。 第１０Ａ図は、第１０図の線１０Ａ−１０Ａに沿う断面
・図である。 第１１図は、最後の周囲ヒートシールの前に引張部材が
組み付けられた、第８図のそれに似ている回当て物を示
す平面図である。 第１１Ａ図は、第１１図の線１１Ａ−１１Ａに沿う断面
図である。 第１１Ｂ図は、第１１図の線１１Ｂ−１１Ｂに沿う断面
図である。 第１１Ｃ図は、第１１Ａ図に示されている組立体の一部
の部分拡大断面図である。 第１１Ｄ図は、第１１図の線１１Ｄ−１１Ｄに沿って見
た端部からの図である。 第１２図は、金型から取り出された本発明の全長当て物
の平面図である。 第１２Ａ図は、第１２Ａ図の線１２Ａ−１２Ａに沿う断
面図である。 第１２Ｂ図は、第１２図の線１２Ｂ−１２Ｂに沿う断面
図である。 第１２Ｃ図は、第１２図の線１２Ｃ−１２Ｃに沿う断面
図である。 第１２Ｄ図は、第１２図の線１２Ｄ−１２Ｄに沿う断面
図である。 第１２Ｅ図は、第１２図の左から見た図である。 第１３図は、ヒートシール及びトリミングが完了した後
の、第１２図の全長当て物の完成した形を示す平面図で
ある。 第１３Ａ図は、第１３図の線１３Ａ−１３Ａに沿う断面
図である。 第１４図は、例えば射出成形又はブロー成形により製造
することの出来る本発明の製品の平面図であり、部品を
マンドレルから外し易くなる様に金型が改造されている
。 第１４Ａ図は、第１４図の！ｊＡ１４Ａ−１４Ａに沿う
断面図である。 第１４Ｂ図は、第１４図の線１４Ｂ−１４Ｂに沿う断面
図である。 第１４Ｃ図は、第１４図の線１４Ｃ−１４Ｃに沿って見
た側面図である。 第１４Ｄ２図は、８１４図の線１４Ｄ−１４Ｄに沿って
見た側面図である。 第１５図は、本発明に従って射出成形又はブロー成形に
より作ることの出来る全長当て物の平面図であり、踵部
分と前足部分との間の厚みは可変であり、股部分に傾斜
移行部分がある。 第１５Ａ図は、第１５図の線１５Ａ−１５Ａに沿う断面
図である。 第１５Ｂ図は、第１５図の線１５Ｂ−１５Ｂに沿う断面
図である。 第１５Ｃ図は、第１５図の線１５Ｃ−１５Ｃに沿う断面
図である。 第１５Ｄ図は、第１５図の線１５Ｄ−１５Ｄに沿って見
た側面図である。 第１６図は、本発明の全長当て物の他の形の平面図であ
り、これはブロー成形又は真空成形又は流し込み成形で
形成することの出来るものであり、高い踵部分と、横曲
げ可撓性を与える側凹部とが設けられている。 第１６Ａ図は、第１６図の線１６Ａ−１６Ａに沿う断面
図である。 第１６Ｂ図は、第１６図の線１６Ｂ−１６Ｂに沿う断面
図である。 第１６Ｃ図は、第１６図の線１６Ｃ−１６Ｃに沿う断面
図である。 第１６Ｄ図は、第１６図の線１６Ｄ−１６Ｄに沿う断面
図である。 第１６Ｅ図は、第１６図の線１６Ｅ−１６Ｅに沿う側面
図である。 第１６Ｆ図は、横可撓性を与える側凹部の斜視図である
。 第１７図は、従来の拡散ボンピング技術の場合の経時圧
力変化を示すグラフである。 第１８図は、従来の拡散ボンピングの場合の経時圧力変
化を示すグラフである。 第１９図は、比較のために第１７図及び第１８図のグラ
フを重ね合わせたグラフである。 第２０図は、本発明の拡散ボンピングの経時圧力変化を
示すグラフであり、この場合窒素ガスは捕獲ガスで、酸
素ガスは可動である。 第２１図は、第２０図のデータと、第１７図及び第１８
図のデータの一部とを重ね合わせたグラフである。 第２２図は、本発明の改良された障壁フィルムの拡大略
断面図てあり、結晶質羽村はエラストマー材料にしっか
り接着されている。 第２３図は、第２２図に似た図であり、この場合、結晶
質材料はエラストマー材料中に埋設されている。 第２４図は、エラストマーフィルム内に小さくて薄い壁
を持った中空の球体を有する本発明の改良された障壁フ
ィルムの拡大略断面図である。 第２５図は、本発明により改良された加圧装置の拡大略
断面図であり、この場合、障壁フィルム材料は、結晶質
−非晶質複合エラストマー障壁材料から成っている。

Claims (57)

【特許請求の範囲】
1. （１）荷重支持ガス加圧緩衝装置であって：フィルム状
   材料の少なくとも離間した壁部分により形成される少な
   くとも一つのチャンバを有する密封された外囲から成り
   ； 前記フィルム状材料は、可塑性で極性で且つエラストマ
   ー性であり、不完全に結晶質のフィルム材料のガス拡散
   特性を持っており； 前記外囲は、初めに、少なくとも捕獲ガスにより所定圧
   力まで加圧され、この捕獲ガスに対して前記フィルム状
   材料は、該材料を通しての該捕獲ガスの拡散を遅らせる
   障壁として作用し； 前記フィルム材料は、前記捕獲ガスを保留して前記装置
   を少なくとも不十分に加圧された状態に保つと共に該材
   料を通しての可動ガスの拡散を許す性質を持っており； 前記外囲の内圧は、該可動ガス及び捕獲ガスの分圧の和
   であることを特徴とする装置。
2. （２）前記捕獲ガスは窒素ガスであることを特徴とする
   請求項１に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
3. （３）前記捕獲ガスは少なくとも１種類のスーパーガス
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の荷重支持加圧
   緩衝装置。
4. （４）前記結晶特性は、前記フィルム状材料に包含され
   ている結晶質材料により提供されることを特徴とする請
   求項１に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
5. （５）前記結晶質材料は繊維状材料であることを特徴と
   する請求項４に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
6. （６）前記結晶質材料は結晶質小板材料であることを特
   徴とする請求項４に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
7. （７）前記フィルム状材料はエラストマーポリウレタン
   ポリマーであることを特徴とする請求項１に記載の荷重
   支持加圧緩衝装置。
8. （８）該緩衝装置は履物の構成要素であることを特徴と
   する請求項１に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
9. （９）前記緩衝装置は踵当て物であることを特徴とする
   請求項８に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
10. （１０）前記緩衝装置は全長靴底部材であることを特徴
    とする請求項８に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
11. （１１）前記緩衝装置は履物の全長より長さの短い装置
    であることを特徴とする請求項８に記載の荷重支持加圧
    緩衝装置。
12. （１２）前記結晶質材料は、高度に結晶質のスクリムで
    あることを特徴とする請求項４に記載の荷重支持加圧緩
    衝装置。
13. （１３）前記緩衝装置は、少なくとも部分的に泡に包埋
    されていることを特徴とする請求項８に記載の荷重支持
    加圧緩衝装置。
14. （１４）前記の密封された外囲は、フィルム材料の少な
    くとも２枚のシートからなっていることを特徴とする請
    求項１に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
15. （１５）前記結晶質材料は、フィラメント、粉末、小板
    、布、ビード及び微小球体からなるグループから選択さ
    れた金属又は合金であることを特徴とする請求項１に記
    載の荷重支持加圧緩衝装置。
16. （１６）前記結晶質材料は本縫された材料であることを
    特徴とする請求項４に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
17. （１７）前記の密封された外囲は、複数の別々に密封さ
    れたチャンバから成ることを特徴とする請求項１に記載
    の荷重支持加圧緩衝装置。
18. （１８）前記の密封された外囲は、少なくとも二つの相
    互に結合したチャンバから成ることを特徴とする請求項
    １に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
19. （１９）前記外囲の内圧は大気圧より高いことを特徴と
    する請求項１に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
20. （２０）前記外囲は、少なくとも一つの周辺継ぎ目を有
    することを特徴とする請求項１に記載の荷重支持加圧緩
    衝装置。
21. （２１）前記結晶特性は、前記フィルム材料の少なくと
    も一つの面に接合された結晶質材料により提供されるこ
    とを特徴とする請求項１に記載の荷重支持加圧緩衝装置
    。
22. （２２）前記結晶質材料は薄い金属層であることを特徴
    とする請求項２１に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
23. （２３）前記結晶質材料は結晶質ポリマー材料であるこ
    とを特徴とする請求項４に記載の荷重支持加圧緩衝装置
    。
24. （２４）前記フィルム状材料は、ポリマー材料の混合物
    であり、該ポリマー材料のうちの少なくとも一つは結晶
    質材料であることを特徴とする請求項１に記載の荷重支
    持加圧緩衝装置。
25. （２５）前記結晶特性は、ポリエチレンテレフタレート
    ポリマー材料により提供されることを特徴とする請求項
    １に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
26. （２６）前記フィルム状材料は、少なくとも部分的に熱
    可塑性エラストマーから成ることを特徴とする請求項１
    に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
27. （２７）前記フィルム状材料は、少なくとも部分的に熱
    可塑性ポリエステルエラストマーから成ることを特徴と
    する請求項１に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
28. （２８）前記可動ガスは、空気の、窒素ガス以外の少な
    くとも１種類のガス成分を含むことを特徴とする請求項
    １に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
29. （２９）該捕獲ガスは、空気又は窒素又はスーパーガス
    を含み、該可動ガスは酸素を含ことを特徴とする請求項
    １に記載の荷重支持加圧緩衝装置。
30. （３０）該捕獲ガスは窒素であり、該可動ガスは酸素ガ
    スを含ことを特徴とする請求項１に記載の荷重支持加圧
    緩衝装置。
31. （３１）ガスで加圧される、弾力性を持った荷重支持緩
    衝装置を製造する方法であって、 フィルム状材料の少なくとも離間した壁部分から成る少
    なくとも一つのチャンバを有する外囲を設け； 前記フィルム状材料は可塑性でエラストマー性で、不完
    全な結晶質材料のガス拡散特性を持っており； 初めに、少なくとも１種類のガスで前記外囲を所定圧力
    に加圧し、このガスに対して前記フィルム状材料は、該
    材料を通しての前記１種類のガスの拡散を遅らせる障壁
    として作用し；前記フィルム材料は、前記１種類のガス
    を保留して前記装置を少なくとも不十分な加圧状態に保
    つと共に、該材料を通しての可動ガスの拡散を許す性質
    を持っており； 前記外囲を密封して前記１種類のガスを内包させ； 前記の密封された外囲を外気に曝す工程から成り、これ
    により前記外気中の可動ガスが前記の密封された外囲内
    に拡散して、前記外囲の内圧が前記１種類のガス及び該
    可動ガスの分圧の和となることを特徴とする方法。
32. （３２）前記１種類のガスは窒素ガスであることを特徴
    とする請求項３１に記載のガスで加圧される、弾力性を
    持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
33. （３３）前記１種類のガスはスーパーガスであることを
    特徴とする請求項３１に記載のガスで加圧される、弾力
    性を持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
34. （３４）前記外囲は、平らなシート状材料から設けられ
    ることを特徴とする請求項３１に記載のガスで加圧され
    る、弾力性を持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
35. （３５）前記外囲は、ブロー成形、射出成形、流し込み
    成形、真空成形、回転成形（ｒｏｔｏｍｏｌｄｉｎｇ）
    、トランスファー成形、及び圧力成形のいずれか一つ又
    は組合わにより成形されることを特徴とする請求項３１
    に記載のガスで加圧される、弾力性を持った荷重支持緩
    衝装置を製造する方法。
36. （３６）前記外囲は熱可塑性材料から形成されることを
    特徴とする請求項３１に記載のガスで加圧される、弾力
    性を持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
37. （３７）前記外囲は熱硬化性材料から形成されることを
    特徴とする請求項３１に記載のガスで加圧される、弾力
    性を持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
38. （３８）前記外囲は、その壁の少なくとも一部を互いに
    溶接することによって形成され、 該壁の内面は、前記溶接前に下塗り剤で処理されること
    を特徴とする請求項３１に記載のガスで加圧される、弾
    力性を持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
39. （３９）前記緩衝装置は履物に組み付けられたことを特
    徴とする請求項３１に記載のガスで加圧される、弾力性
    を持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
40. （４０）前記可動ガスは、空気の、窒素ガス以外の少な
    くとも１種類のガス成分を含むことを特徴とする請求項
    ３１に記載のガスで加圧される、弾力性を持った荷重支
    持緩衝装置を製造する方法。
41. （４１）前記１種類のガスは、空気又は窒素又はスーパ
    ーガス又はその混合物を含む捕獲ガスであり、前記可動
    ガスは酸素であることを特徴とする請求項３１に記載の
    ガスで加圧される、弾力性を持った荷重支持緩衝装置を
    製造する方法。
42. （４２）初めに加圧する工程は、大気圧より高い内圧ま
    で加圧することを含むことを特徴とする請求項３１に記
    載のガスで加圧される、弾力性を持った荷重支持緩衝装
    置を製造する方法。
43. （４３）前記の不完全な結晶質材料の前記ガス拡散特性
    は、前記フィルム状材料内に含まれている結晶質材料に
    より提供されることを特徴とする請求項３１に記載のガ
    スで加圧される、弾力性を持った荷重支持緩衝装置を製
    造する方法。
44. （４４）前記結晶質材料は繊維状材料であることを特徴
    とする請求項４３に記載のガスで加圧される、弾力性を
    持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
45. （４５）前記繊維状材料は本縫いされた材料であること
    を特徴とする請求項４４に記載のガスで加圧される、弾
    力性を持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
46. （４６）前記結晶質材料は結晶質小板であることを特徴
    とする請求項４３に記載のガスで加圧される、弾力性を
    持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
47. （４７）前記結晶質材料は高度に結晶質のスクリムであ
    ることを特徴とする請求項４３に記載のガスで加圧され
    る、弾力性を持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
48. （４８）前記結晶質材料は、フィラメント、粉末、小板
    、布、ビード及び微小球体から成るグループから選択さ
    れた形の金属又は合金であることを特徴とする請求項４
    ３に記載のガスで加圧される、弾力性を持った荷重支持
    緩衝装置を製造する方法。
49. （４９）外囲を設ける前記工程は、複数の別々のチャン
    バを前記外囲内に形成することと； 前記チャンバの各々を加圧し、その後これを密封するこ
    とを含むことを特徴とする請求項３１に記載のガスで加
    圧される、弾力性を持った荷重支持緩衝装置を製造する
    方法。
50. （５０）前記結晶特性は、該フィルム材料の少なくとも
    １面に接合された結晶質材料により提供されることを特
    徴とする請求項３１に記載のガスで加圧される、弾力性
    を持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
51. （５１）前記結晶質材料は、薄い金属層であることを特
    徴とする請求項５０に記載のガスで加圧される、弾力性
    を持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
52. （５２）前記結晶質材料は結晶質ポリマー材料であるこ
    とを特徴とする請求項５０に記載のガスで加圧される、
    弾力性を持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
53. （５３）前記フィルム状材料はポリマー材料の混合物で
    あり、該ポリマー材料のうちの少なくとも１種類は結晶
    質材料であることを特徴とする請求項３１に記載のガス
    で加圧される、弾力性を持った荷重支持緩衝装置を製造
    する方法。
54. （５４）前記結晶特性は、ポリエチレンテレフタレート
    ポリマー材料により提供されることを特徴とする請求項
    ３１に記載のガスで加圧される、弾力性を持った荷重支
    持緩衝装置を製造する方法。
55. （５５）前記フィルム状材料はポリウレタン材料である
    ことを特徴とする請求項３１に記載のガスで加圧される
    、弾力性を持った荷重支持緩衝装置を製造する方法。
56. （５６）フィルム状材料の少なくとも離間した壁部分に
    より形成される少なくとも一つのチャンバを有する密封
    された外囲から成り； 前記フィルム状材料は、結晶質−非晶質−エラストマー
    複合障壁材料であり； 前記外囲は、初めに、少なくとも１種類のガスにより所
    定圧力まで加圧され、このガスに対して前記フィルム状
    材料は、該材料を通しての捕獲ガスの拡散を遅らせる障
    壁として作用し；前記フィルム状材料は、前記の少なく
    とも１種類のガスを保留し前記装置を少なくとも不十分
    に加圧された状態に保つと共に、該材料を通しての可動
    ガスの拡散を許す能力により前記障壁材料の活性拡散特
    性を向上させるために前記エラストマー材料中に固い結
    晶質部分又は素子を有することを特徴としており； 前記外囲の内圧は、前記の少なくとも１種類のガス及び
    前記捕獲ガスの分圧の和であることを特徴とする、ガス
    で加圧される荷重支持緩衝装置。
57. （５７）前記の固い結晶質部分又は素子は、前記障壁材
    料の活性拡散特性を向上させるために歪められているこ
    とを特徴とする請求項５６に記載の、ガスで加圧される
    荷重支持緩衝装置。