TWI700175B - 製造用於鞋類物品之外底的組件之方法 - Google Patents
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Abstract
用於鞋類物品之外底組件係使用合併一第二聚合材料與一膜組件之模塑方法製造,該膜組件包括由一聚合水凝膠材料形成之一第一層。該第一層形成該外底之外層或面向地面層。亦說明了製造該外底組件之方法,以及包括外底組件之鞋類物品及製造此鞋類物品之方法。
Description
此申請案請求於2017年8月1日提申之美國專利臨時申請案第62/539,720號之優先權,其完整內容在此併入本案以為參考。
本揭示概略地有關鞋類物品。更明確地,本揭示有關外底組件之製造,該外底組件可包括完整的外底單元,其可併入諸如該等有利於在泥土積聚於外底上之情況下使用之鞋類物品中。
本節中的陳述僅提供與本揭示相關的背景資訊,且不能構成先前技術。
各種類型的鞋類物品常用於各式各樣的活動,包括戶外活動、軍事用途及競技性運動。此種鞋類的外底常設計成可在如無鋪面表面(包括草和泥土)之柔軟及平滑表面上提供抓地力。例如,使用可在潮溼的條件下提供改善的抓地力之誇張的踏面圖案、凸塊、防滑齒或鞋釘(一體的及可拆卸的)和橡膠配方,來改善外底所能提供之抓地力位準。
雖然這些傳統方法通常有助於提高鞋類的抓地力,但當鞋類在無鋪面表面上使用時,外底常常會積聚泥土(如,泥巴、污泥、砂子及礫石之無機物質,草、草皮及其它植物之有機物質,以及無機與有機物質之組合物)。在某些情況下,泥土可能積聚在踏面圖案中(當存在踏面圖案時)、在凸塊周圍和之間(當存在凸塊時)或在防滑齒之軸上、在防滑齒周圍的空間中及在防滑齒的間隙區域中(當存在防滑齒時)。泥土的積聚可能使鞋子負擔沈重且干擾外底與地面間之抓地力。
本揭示大致上提供一種使用聚合水凝膠材料來製造外底組件之改良的製造方法,以及由其形成之外底組件。
以前用於製造鞋類物品之外底組件(其包括界定該組件之地面接觸表面之水凝膠材料)之方法,涉及首先使用在模具上加熱及引伸水凝膠膜之熱成型方法,使該水凝膠膜之實質上平面部分順應外底之彎曲形狀,形成具有三維形狀之彎曲成形膜組件(如,彎曲成形組件,該組件具有比熱成型前該水凝膠膜之厚度大上至少5倍之深度)。由於熱成型設備之配置,需饋入相對大部分的膜至設備中(如,9吋×16吋的膜部分)以便熱成型單一組件,導致大比例的膜部分作為廢料而浪費了。在冷卻該彎曲成形膜組件後,從該彎曲成形膜組件之彎曲的周邊區域切掉多餘的膜。之後將裁切的組件置於一射出成型模具上,然後用熱塑性材料反注射該模具,以形成該外底組件。此方法需加熱水凝膠膜二次,第一次在熱成型步驟期間,其次在反注射步驟期間。此方法亦涉及在熱成型方法期間加熱該水凝膠膜之同時,引伸該水凝膠膜,使得該組件之一些區域如抓地力元件上或之間的區域中之膜產生薄化,且很大比例之多餘材料最後成為廢料。此外,此方法亦需要從熱成型部分之周邊切除過多的材料,在彎曲的區域中(即,非實質上平面),需要手動切割出每一個熱成型組件,抑或使用能夠在x、y及z維度上切割之複雜、慢且昂貴的自動切割設備。
相反的,本方法不需要該熱成型步驟。排除熱成型步驟,可減少製造期間水凝膠材料曝露的熱歷程,此可減少缺失以及增加成品的耐久性。本方法亦容許使用更容易自動化之更簡單、更快、更具成本效益之製造方法,同時減少所產生之廢料的數量。
在一態樣中,本揭示有關一種製造用於鞋類物品之外底組件之方法,該方法包含:提供一膜組件,其包含一第一面向外的表面,該膜組件包括一第一層,其組成包含一聚合水凝膠材料,該第一層界定該膜組件之該第一面向外的表面之至少一部分;提供一模具,其具有一模塑表面;將該膜組件置入該模具中;約束該膜組件,以致該第一層之至少一部分接合該模塑表面之一部分,形成一約束膜組件;於帶有該約束膜組件之該模具中載入一第二聚合材料;至少部分地固化該模具中之該載入的第二聚合材料,產生一外底組件,其具有包含該膜組件之該第一層之至少一部分之一最外層表面;及從該模具中取出該外底組件。本揭示亦有關一種根據此等方法製成之外底組件,以及製造鞋類物品之方法,其包含提供根據此等方法製成之一外底組件、提供用於鞋類物品之一鞋面及使該外底組件與該鞋面彼此固定,以致該外底組件之該聚合水凝膠材料界定該鞋類物品之一面向地面的表面。
在另一態樣中,本揭示有關一種用於鞋類物品之外底組件,該外底組件包含:一地面接觸表面;至少一個膜組件,該膜組件具有一第一表面、與該第一表面相反的一第二表面及一外圍,該膜組件之組成包含一聚合水凝膠材料,該聚合水凝膠材料界定該膜組件之該第一表面之至少一部分,及該外底組件之一地面接觸表面之至少一部分;一第二聚合材料,其可操作地連接至該膜組件之該第二表面及至該一或多個膜組件中每一個之整個外圍;及一或多個抓地元件;其中該至少一個膜組件契合該一或多個抓地元件之間或周圍。
大致描述了本揭示之態樣後,現在提供額外的細節。在一態樣中,本揭示之方法從提供一膜組件開始,其包括含一聚合水凝膠材料之一第一層。在本發明中,不是提供一部分的水凝膠膜、將該部分熱成型成三維彎曲形狀、然後沿著該熱成型區域的周邊裁切而形成可配合注射模具內部之組件,而是提供該水凝膠膜作為一膜組件。該膜組件被配置成可放進一模具,即,當封閉該模具時,該膜組件不會延伸超出該模具之模塑表面之外圍。該膜組件可為一預切割組件,諸如一實質上平面預切割膜組件。在特定態樣中,該膜組件之膜一旦形成,該膜本身及該膜組件就不再經熱成型或以其它方式加熱高於80°C。
在一些態樣中,可將一部分的膜切割或衝壓或模塑成該膜組件之形狀。該膜可為擠製或共擠膜,包括擠製層狀膜。在一些態樣中,該膜組件係配置成可契合一或多個抓地元件之間或周圍;即,可將該膜組件之周邊塑形成配合抓地元件之基部之間或周圍,或可切除該膜組件之一或多個內部,如形成一孔或空隙,以配合一或多個抓地元件之基部之間或周圍,或二者。
其次,提供具有一模塑表面之一模具,及將該膜組件置於該模具中,以便該膜組件之該第一層之一部分(含該聚合水凝膠材料之該第一層)接觸該模具之該模塑表面之一部分。在該膜組件是實質上平面及該模塑表面是彎曲的之態樣中,為了符合該模具及接觸該模塑表面,可彎折或彎曲該膜組件。然而,應了解,此彎折或彎曲不涉及加熱該膜組件至80℃以上。接著,將該第一層中接觸該模塑表面之部分約束在該模塑表面之該部分上,同時於該模具中載入一第二聚合材料。將該第一層之該部分約束在該模塑表面上,可減少或排除熱成型該膜組件之必要,且可防止或減少該載入步驟期間,該第二聚合材料於該膜組件與該模塑表面之間的滲漏。在一些態樣中,將該第一層之該部分約束在該模塑表面上之步驟,可包括施加真空至該膜組件,或於該膜組件上施用銷,或二者。該載入步驟可包括注射模塑或澆注該第二聚合材料於該模具中。一旦該第二聚合材料在該模具中至少部分地固化,則可從該模具中取出該外底組件。使用本揭示之方法可避開因熱成型期間之引伸及拉伸膜而損壞膜,導致廢品或廢料之問題。使用本方法亦可通過在製造過程期間,限制水凝膠材料曝露於80℃以上會導致材料分解之溫度下之次數,而減少該膜之“熱歷程”。相較於習用熱成型方法,使用本方法亦可減少廢材量。
在此使用之術語“外底組件”意指可與一或多個額外組件結合而形成完整的外底單元,以及可貼附於鞋面而形成鞋類物品之完整外底單元之組件。術語聚合水凝膠材料、水凝膠材料及水凝膠在本揭示之整個內文中可交換使用,意指相同的元素或材料組成。
根據本揭示之製造鞋類物品之外底組件之方法之一態樣,包含提供一或多個平面膜組件,其由一層狀膜形成,其具有形成一背層之一聚合材料及可操作地連接至該背層之一聚合水凝膠材料,以致該聚合水凝膠材料界定該平面膜組件之一面向外的表面。之後提供具有一模塑表面之一模具,且將該平面膜組件置於該模具中,以致該層狀膜之該聚合水凝膠層與該模塑表面之至少一部分直接接觸。於該模具中加入一第二聚合材料,以致該膜組件界定該外底之一外表面之至少一部分,該水凝膠形成其之最外層。在將該第二聚合材料加至該模具之至少一部分期間,使該膜組件保持在該模塑表面上。使該第二聚合材料在該模具中固化;及從該模具中取出該外底或外底組件。
根據本揭示之另一態樣,製造鞋類物品之方法包含提供根據以上所述且進一步在此界定之方法製得之一外底組件;提供一鞋面;及使該外底組件與該鞋面彼此固定,以致該聚合水凝膠材料界定該鞋類物品之一面向地面的表面。
根據本揭示之又另一態樣,用於鞋類物品之外底組件包含一或多個膜組件,其中該膜組件中之每一個具有一外圍,且該膜組件中之每一個膜包含具有一第一聚合膜之一背層及可操作地連接至該背層之一聚合水凝膠材料,以致該聚合水凝膠材料界定該外底組件之一地面接觸的表面。一第二聚合材料可操作地連接至該背層及至該一或多個膜組件中每一個之完整外圍。該外底組件進一步包含一或多個抓地元件,且該一或多個膜組件配置成可契合該抓地元件之間或周圍。
根據本揭示之教示形成之外底組件,可防止或減少在使用或穿著於無鋪面表面上期間,泥士積聚於其等之表面。在此使用之術語"泥土"包括一或多種常見於地面或球場表面之材料,其可能黏附至物件(如,鞋類物品之露出的外底等等)上。泥土可包括,但不限於,無機材料,諸如泥巴、砂子、污泥及礫石;有機物質,諸如草、草皮、葉子、其它植物及糞便;及無機與有機材料之組合,諸如黏土。此外,泥土可包括其它材料,諸如可能存在於無鋪面表面上或中之粉碎的橡膠。
熟悉此技藝之人士應可理解,防止或減少鞋類物品上泥土的積聚可提供許多的優點。防止或減少穿著於無鋪面表面期間鞋類物品之外底上泥土的積聚,亦可顯著地影響穿著期間黏附至外底之積聚的泥土之重量,減少因黏附的泥土引起穿著者之疲勞。防止或減少外底上泥土的積聚,可幫助保持穿著期間之抓地力。例如,防止或減少外底上泥土的積聚,可改善或保留在無鋪面表面上之穿著期間,外底之面向地面的表面上所存在之抓地元件的性能。當穿著進行運動時,防止或減少外底上泥土的積聚,可改善或保留穿著者用鞋類物品操縱運動設備如球之能力。再者,防止或減少外底上泥土之積聚,使得可在使用過後更容易清潔鞋類物品。
下列之說明本質上僅為例示性的,不意圖限制本揭示或其應用或用途。例如,根據本文之教示製造及使用之合併於鞋類物品之外底或外底之組件,在本揭示之整個內容中是結合許多踏面圖案及抓地元件之例子作說明,用以更完整地描述其之組成及使用。鞋類物品中此一外底或外底的組件與不同踏面圖案及抓地元件之合併及使用,落在本揭示之範疇內。熟悉此技藝之人士應了解,在整個說明中,相應的符號說明意指相同或相應的部件及特徵件。根據本文提供的描述,其他適用領域將變得顯而易見。
在此使用之術語"鞋類物品"及"鞋類"可交換使用,意指相同的物件。典型地,術語"鞋類物品"將用在第一次使用之情況,而為方便閱讀,之後使用術語"鞋類"代表相同的物件。
用於根據本揭示之教示製得之鞋類物品之外底或外底的組件,可設計用於各種的用途,諸如運動、競技運動、軍事、工作相關、娛樂或休閒用途。 例如,鞋類物品可供無鋪面表面(部分或全部)之戶外使用,諸如包括草、草皮、砂子、礫石、污泥、黏土、泥巴等等中之一或多種之地面。該表面可為一般的戶外表面或運動性能表面(如,美式足球/英式足球場、高爾夫球場、棒球場、跑道及跑場、自行車場等等)。鞋類物品可供室內使用,諸如在泥土表面進行之室內運動(如,具紅土內野之室內棒球場及室內美式足球/英式足球球場)。此等鞋類物品可任擇地包括抓地元件(如,凸塊、防滑齒、栓釘、鞋釘等等),用以提供在柔軟滑溜表面上之抓地力。防滑齒、栓釘及鞋釘通常包含在設計用於常在無鋪面表面上進行之運動如美式足球/英式足球、高爾夫、棒球等等之鞋類中。凸塊和/或誇大的踏面圖案通常包括於設計用於惡劣的戶外條件如越野跑步、健行及軍事用途之靴子中。
參考圖1,製造用於鞋類物品之外底組件之方法1,包含提供一平面膜組件,其包括一第一層,其組成包含、由或基本上由一聚合水凝膠材料構成5,其界定該平面膜組件之一面向外的表面。該聚合水凝膠材料代表用於本方法之一第一聚合材料。製造方法1進一步包含提供帶有一模塑表面之一模具10。此模塑表面可具有期望的外底組件之預定形狀。將該平面膜組件置於該模具中,以致該第一層之一部分接觸該模塑表面之一部分15。必要或需要時,維持該膜組件在約10℃至約80℃之溫度範圍內,同時可彎折或彎曲該平面膜組件,以致其符合與該模塑表面相關的曲率13。
根據製造方法1,將該第一層之一部分約束或保持在該模塑表面之一部分上,同時於該模具中載入一第二聚合材料20,以致該膜組件界定該膜組件之該第一層之至少一部分,形成該外底組件之一最外層。於該模具中添加該第二聚合材料之至少一部分期間,使該膜組件保持在該模塑表面上20。可以使用一保持機構使該膜組件保持在適當位置。允許該第二聚合材料至少部分地固化,產生以該第一層之一部分作為該最外層之該外底組件25。然後從該模具中取出所形成之該外底組件30。該模塑步驟20、25可在射出成型或壓縮模塑過程之範圍內完成(非限制性的)。
將該膜組件置入該模具中,以致該第一層之一部分接觸該模塑表面之一部分之步驟15,包含將該膜組件置入該模具中,以致該第一層接觸該模塑表面之一部分,其小於該模具之總模塑表面積之85%。選擇性地,該第一層接觸該模塑表面之一部分,其小於該模具之總模塑表面積之80%;選擇性地小於75%;選擇性地介於約10%與約80%之間。
在此使用之總模塑表面積,相應於其上約束有該層之模具部分的表面積。例如,在模塑操作期間,當該膜組件被約束或保持在二件式注射模具之一半時,該模具之總表面積代表該模具一半的總表面積。
在此製造方法1中,與形成該外底組件相關之模塑步驟20、25,是該製造方法1中唯一可能使該水凝膠曝露於熱處理之步驟。換句話說,除了於該模具中載入該第二聚合材料之步驟20期間,包括於該模具中載入該第二聚合材料後且至少部分地固化該模具中之該第二聚合材料25外,在製造方法1期間,該平面膜組件維持在約10℃至約80℃之溫度範圍內。
於該模具中載入該第二聚合材料之步驟20,可包括封閉該模具,及使用射出模塑方法將該第二聚合材料注入該封閉的模具中。裝載該模具之步驟20亦可包括於該模具中載入該第二聚合材料;在該裝載之前、期間或之後封閉該模具;及對該封閉的模具施加壓縮。
雖然在製造方法1中所述的層狀膜是一平面組件,但該層狀膜可為在平面組件之一部分中或沿著該平面組件之一或多個邊緣具有某些程度的曲率之實質上平面或相對平面。如在此進一步界定的,在例如模塑步驟20、25期間,可於該平面組件中併入更大程度的曲率。需要時,可任擇地彎折或彎曲該平面膜組件,以便符合該模塑表面之曲率13。
根據本揭示之各態樣,該平面膜組件可通過擠製方法或共擠或層壓方法形成2。需要時,該膜組件可包含由一第三聚合材料形成之一背層8。該平面膜組件可通過下列製得:提供該第三聚合材料3;提供該聚合水凝膠材料7;及利用共擠或層壓方法形成該層狀膜9,以提供具有一聚合水凝膠層及含該第三聚合物之背層之膜組件。在用於形成該層狀膜之擠製、共擠或層壓過程期間,該聚合水凝膠可曝露於超過80℃之熱處理。因此,在此情況下,除了在形成該層狀膜之步驟2、9期間、於該模具中添加該第二聚合材料20及於該模具中載入該第二聚合材料後且至少部分地固化該模具中之該第二聚合材料25之外,該平面膜組件維持在約10℃至約80℃之溫度範圍內。
需要時,在用於外底之製造方法1之前或該方法之模塑步驟20、25期間,可使該第三聚合材料至少部分地固化6,或選擇性地完全固化。然而,在該製造方法1期間,該平面膜組件沒有經過其它方法步驟之處理,諸如會使平面組件曝露於能夠將平面組件形成彎曲形狀之高溫(即,熱處理)之熱成型或真空成型。
在此使用之術語“提供”,像是“提供一外底”,當在申請專利範圍中敘述時,並不是意指需要任何特定的傳送或接受所提供的品項。而是,為了清楚和易於閱讀之目的,術語“提供”僅用於敘述在申請專利範圍之後續要素中將提及之品項。
仍參考圖1,製造方法1可進一步包含至少部分地固化該第二聚合材料29。需要時,可使該第二聚合材料完成固化。就本揭示而言,術語“部分地固化”意指發生率為達到實質上完全固化所需之總聚合反應的至少約1%,選擇性地至少約5%。術語“完全固化”意指實質上完全固化,其中固化的程度是該固化材料之物理特性在進一步曝露於會引起固化之條件(如,溫度、應力、固化劑之存在等等)下時,不會明顯的改變。
就本揭示而言,在此使用之術語"約"及"實質上"是出於熟悉此技藝之人士已知之預期的變化之測量值及範圍(如,測量值之限值及變異數)。
仍參考圖1,為了形成配置成可契合一或多個抓地元件之間或周圍之平面膜組件,可切割該層狀膜11。需要時,可藉由在膜之一部份中切割一或多個孔或空隙以使該膜之一部份可被組配成16能容納一或多個抓地元件,或藉由將該膜之該部分塑形成可避開該一或多個抓地元件,或藉由切割及塑形該膜二種,使該層狀膜之該部分配置成可契合該一或多個抓地元件之間或周圍。熟悉此技藝之人士應知道各種可以切割層狀膜之方式或方法。切割層狀膜之一態樣是,但不限於,透過使用平台式壓機或旋轉式壓機之模切操作。模切可使用實心雕刻模頭、可調式模頭、磁板工具、沖切模頭或其組合來完成。
現在參考圖2A及2B,其顯示在圖1之製造方法1中切割11後之平面膜組件50之層狀膜。該切割步驟可配置成可提供契合一或多個抓地元件周圍之一或多個孔或空隙(如,55、60),及提供該平面膜中沿著該鞋類之外底之至少一部分之一實質上連續的區域。例如,參考圖2B,可在該平面膜上切割或沖切出一或多個孔55,各個孔55具有可容納相應的抓地元件之形狀及尺寸,如此,例如,該抓地元件可延伸通過該孔55,或從該外底中實質上相應於該膜中之孔55之區域突出。參考圖2A,可在該成型膜之邊緣或附近處形成一或多個輪廓或空隙60,各個輪廓或空隙60具有可容納相應的抓地元件之形狀及尺寸,如此,例如,該抓地元件可從該外底之實質上相應於該膜之空隙60之區域中突出。此外,將該膜配置成可契合該抓地元件之間或周圍,可包含在該平面部分中切割一或多個孔以容納該抓地元件,或將該平面部分塑形成可避開該抓地元件。根據此等態樣,該外底之該抓地元件不含任何水凝膠材料。
再次參考圖1,在步驟10中提供用於射出模塑步驟20、25之模具可包括一模塑表面,其中其之至少一部分彎曲成一預定形狀。待形成的外底或外底之組件所需的形狀,界定與該模塑表面相關的曲率。因此,該模塑表面呈待形成的外底組件之預定形狀。
使用包括,但不限於,真空、一或多個伸縮銷或其組合之夾持機制,可將該平面膜組件之第一層之一部分約束或保持20在該模塑表面上。在模塑步驟20、25期間,將該平面膜組件之該第一層之至少一部分置於該模塑表面上15,以致在該第二聚合材料之添加及其冷卻或固化後25,該層狀膜採取該模塑表面之形狀。在此配置中,該平面膜組件之該第一層中之該聚合水凝膠材料,形成該外底之該外表面之至少一部分。根據一些態樣,該聚合水凝膠材料形成該外底組件之該外表面之至少80%或85%。
再次參考圖2A及2B,其描述以製造方法1形成之外底組件65之各態樣,顯示將平面膜組件50併入外底組件65中。如所述的,外底組件65具有許多與其形成在一起之抓地元件70。該抓地元件可在模塑步驟20、25期間與該外底一體成形。在此情況下,該抓地元件實質上包含該第二聚合材料或一第三聚合材料。根據此等態樣,平面膜組件50已配置成包含相應於抓地元件70之位置之孔或空隙55、60,以致抓地元件70延伸通過或從外底組件65之相應於孔或空隙55、60之位置區域(即,無該水凝膠材料之區域)延伸。
再次參考圖1,需要時,可於該模具中添加一第四聚合材料27,其形成該抓地元件之至少一部分。選擇性地,在一些態樣中,所有的抓地元件可由該第四聚合材料形成。需要時,該第四材料可為至少部分固化的29。該第四聚合材料可為一熱塑性聚合材料。需要時,該第四聚合材料可具有與該第二或第三聚合材料相同或相似的組成。該第四聚合材料可展現比該第二或第三聚合材料高程度的耐磨性。
根據一些態樣,該抓地元件中之一或多個可包含在從該模具中取出該外底後分別加上的元件,例如,卡扣、擰進組件或其組合。在此等態樣中,可個別地選擇該分別加上的抓地元件,以便包含與該第二、第三或第四聚合材料相同的材料,或與該第二、第三或第四聚合材料不同或實質上不含其等之材料。該分別加上的抓地元件可與該外底永久或可拆卸式的偶合。需要時,如圖1所示,可在添加第二聚合材料之前,於該模具中置入一或多個接頭17(A),以便與該外底或該外底組件一起形成。此等接頭配置成可與該分別加上的抓地元件如卡扣或擰進組件偶合。根據某些態樣,可在添加該第二聚合材料之前,於該模具中置入預成型抓地元件尖端17(B),以便與該外底或該外底組件一起形成。可個別地選擇此等預成型元件,以便包含與該第二、第三或第四聚合材料相同之材料,或與該第二、第三或第四聚合材料不同或實質上不含其等之材料。
現在參考圖3A-3D,提供在外底65之外表面75上之一或多個抓地元件70可為一踏面圖案、凸塊、防滑齒、栓釘、鞋釘或其組合。位在外底65之面向地面或外表面75上之抓地元件70之數目及該抓地元件之位置或圖案,可隨著鞋類物品80之不同而改變。可預定該抓地元件之位置及圖案,以便提供必要或所需的作用或功能。
根據本揭示之另一態樣,用於鞋類物品之外底組件包含一或多個膜組件,其中該膜組件中之每一個具有一外圍,且該膜組件中之每一個膜包含具有第一聚合膜之一背層,及可操作地連接至該背層之一聚合水凝膠材料,以致該聚合水凝膠材料界定該外底組件之一地面接觸表面。一第二聚合材料可操作地連接至該一或多個膜組件中之每一個的該背層及該整個外圍。該外底組件進一步包含一或多個抓地元件,且該一或多個膜組件配置成可契合該抓地元件之間或周圍。該抓地元件可具有不含該膜組件之一地面接觸表面。該膜組件可包括具有內部周邊之一空隙,且該抓地元件通過該膜組件之該空隙。需要時,該抓地元件可包含該第二聚合材料,其可操作地連接至該膜組件之該內部周邊。該第二聚合材料亦可界定該抓地元件之該地面接觸表面。
可將外底65併入鞋類物品80 (最佳顯示在圖3B及3D中),以致外底65偶合與或貼附於鞋面85。鞋類80之鞋面85具有一本體,其可由用於製造鞋類物品之技藝中已知之材料製成,且配置成可接受使用者的腳。鞋子85之鞋面85構成外底65以上之鞋子的全部組件。鞋面85之不同的組件可包括鞋頭;腳跟穩定器;及阿基里斯缺口,僅舉幾例。此等組件可以通過縫線連接在一起,或更可能地模塑成可與外底65偶合的單一單元。
現在參考圖4,根據本揭示之另一態樣,形成鞋類物品之方法100可包含、由下列或基本上由下列構成:提供或接受一鞋面105;提供或接受根據之前所述且將進一步在此定義之製造方法1製得之一外底組件110;及將該鞋面與該外底組件偶合或固定在一起115。需要時,該方法可進一步包括接受一中底120;及在將該外底組件偶合至該鞋面之前,先將該中底偶合至外底組件和/或該鞋面125,以致該中底留在該外底組件與該鞋面之間。
形成鞋類物品之方法100亦可包含透過一或多個交聯機制之發生,至少部分地固化用於製造該外底之該第二、第三和/或第四聚合材料130。此交聯機制之發生,可例如透過硫基交聯過程或過氧化物引發的交聯過程產生該聚合材料之固化,或使該聚合材料曝露於可至少部分地固化該混合物之光化輻射之濃度及時間下。
需要時,形成鞋面物品之方法100亦可利用一黏著劑、一處理劑或二者之組合135,幫助固定或貼附該外底組件至該鞋面和/或該中底至該鞋面或外底。該黏著劑或處理劑可包含,但不限於,環氧樹脂、胺基甲酸乙酯、丙烯酸、氰基丙烯酸酯、矽氧樹脂或其組合。
不欲受理論之約束,但一般認為根據本揭示形成之鞋類物品之外底,當用水充分濕潤時(包括含有溶解、分散或懸浮物質的水),可提供壓縮順應性和/或排出所吸收的水。特別是,一般認為組件之朝濕表面組成物的壓縮順應性、液體從潮濕表面組成物中的排出或其組合,會破壞泥土對物品組件之黏附力和/或泥土粒子彼此的共聚力。
此泥土之黏附力和/或共聚力之破壞,被認為是能夠防止(或以其它方式減少)泥土積聚在外底(因潮濕材料之存在),或至少容許較不費力的除去泥土(如,更容易擦拭、刷掉或以其他方式物理性移除)之機制。熟悉此技藝之人士將能理解,防止泥土積聚在外底上可提供許多的優點,像是防止重量累積在鞋類物品上。
如上所述,以本揭示之方法製成之外底組件的外表面包括容許材料吸收水之聚合水凝膠材料。在此使用之術語"吸收"(take up、taking up、uptake、uptaking等等)意指通過像是吸收、吸附、毛細管作用或其組合,將來自外部的液體(如,水)拉進組件。此外,如上簡略提及的,術語"水"意指水性液體,其可為純水,或可為帶有少量溶解的、分散的或以其它方式懸浮的材料(如,微粒、其它液體等等)之水性載體。
聚合水凝膠材料吸收水及膨脹的能力以及相關增加的順應性,可反映出在使用鞋類物品期間,其防止泥土積聚之能力。為方便說明起見,之後將使用通用術語“水凝膠”來描述聚合物水凝膠材料。如上所述,當水凝膠吸收水時(如,透過吸收、吸附、毛細管作用等等),被水凝膠吸收之水會將水凝膠從乾、相對較僵硬的狀態,轉變成相對較柔順之部分水合或完全飽和狀態。水凝膠表面上水的存在被認為是減少泥土黏附至材料之機制。
此外,當水合水凝膠經施加應力之處理時,不論是壓縮或撓曲,水凝膠可減少體積並排出至少一部分其吸收的水。此排出的水被認為可減少或破壞泥土粒子在該外底上或表面上之黏附/共聚力。特別是,一般認為水合水凝膠材料之壓縮順應性、從水合水凝膠材料中排出水或二者之組合,可破壞泥土黏附在外底上,或該粒子彼此之共聚力,或可破壞黏附及共聚力二者。此泥土之黏附和/或共聚力的破壞,被認為是防止(或以其它方式減少)泥土積聚在鞋類外底上之原因(因潮濕材料之存在)。可以理解,防止泥土積聚在鞋類之底部,可改善穿著在無鋪面表面上期間存在外底上之抓地元件的性能、可防止鞋類因穿著期間泥土的積聚而增加重量、可保留鞋類之運球性能,因此相較於在外底上無該材料之鞋類物品,可提供穿著者顯著的優點。據此,該材料會進行動態轉變,且此等動態轉變可產生逐出積聚的泥土或以其它方式減少泥土積聚在該物品上之力與條件。
水凝膠可吸水的總量,取決於各種因素,如其組成(如,其親水性)、其交聯密度、存在其它材料和/或結合界面,諸如第三聚合材料存在作為該層狀膜中之背層。例如,一般認為包含具有較高的親水性位準及較低的交聯密度位準之聚合網絡之水凝膠,可增加水凝膠之吸水能力。另一方面,在層狀膜中,水凝膠與作為背層之第三聚合材料間之界面結合可能限制水凝膠之膨脹。據此,如下述,處於純膜狀態(單離膜本身)之水凝膠與以層狀膜存在之水凝膠之間,水凝膠之吸水能力及膨脹能力會不同。
水凝膠之吸水能力及吸水率亦可(至少部分)取決於其幾何尺寸及形狀,且通常基於相同的因素。然而,已發現,測量吸水能力時考慮部件之尺寸,可以導出固有的穩態材料特性。因此,可使用質量守恆來定義在非常長的時間下,被吸收的水之重量對水凝膠之起始乾重的比(即,在可測量速率下,比率不再改變時)。
相反地,吸水率是暫時的且可以動力學定義。給定部件幾何之外底表面上所存在之水凝膠的吸水率之三個主要的因素,包括時間、厚度及可吸水之曝露表面積。再次,水被吸收的重量可作為吸水率的度量,但亦可通過正規化曝露表面積來計算水通量。例如,可以2xLxW定義長方形薄膜,在此L是一側的長度而W是寬度。值乘以2是計算該膜之二個主要表面,但在當膜具有固定至該主要表面之非吸收性結構層時(如,在層狀膜中具有第三聚合材料之外底背板),可省略此前因子。
除了膨脹外,該聚合水凝膠材料之順應性亦可從相對剛性(即,乾燥狀態)增加成越來越容易拉伸、壓縮及延展(即,潮濕狀態)。如此增加的順應性可容許水凝膠在施加應力下容易壓縮(如,腳踏在地面上期間),且在一些態樣中,快速的排出至少一部分其保有的水(取決於壓縮的程度)。雖不想受理論之約束,但一般認為單獨壓縮順應性、單獨水排出或二者之組合,均可破壞外底上泥土的黏附和/或共聚力,其防止或以其它方式減少泥土積聚在外底上。
除了快速排出水外,在特定態樣中,壓縮水凝膠能夠在該壓縮被釋放(如,在正常使用期間足部離地)時,快速地再吸收水。如此,在潮濕的環境中之使用期間(如,泥濘或潮濕的地面),水凝膠可在連續的腳踏地中動態地排出及重複吸水(特別是從潮濕表面)。如此,水凝膠可在很長的一段時間內持續防止泥土積聚(如,在整個競賽期間),特別是當地面有可再吸收的水時。
吸水能力
-根據本揭示之一態樣,在以吸水能力測試及組件採樣程序(各將於下文中描述)表徵時,該聚合水凝膠材料(如,作為根據組件採樣程序製得之外底組件之一部分的樣本存在之水凝膠,該外底組件具有存在或界定採樣的外底之側邊或表面之水凝膠)具有24小時的吸水能力大於40重量%。在一些態樣中,一般認為假如一特定的外底由於其吸水率太低或其吸水能力太低而在24小時期間不能吸收超過40重量%的水(如,因為其太薄,沒有足夠的水凝膠存在,或水凝膠能吸水之總量太低),則該外底無法有效地防止或減少泥土的積聚。
就本揭示而言,術語“總吸水能力”用於代表水被水凝膠吸收的量,以乾水凝膠之重量百分比計。測量總吸水能力之程序可包括測量水凝膠之“乾”重、將該水凝膠浸到室溫下之水中(約23℃)一預定時間,接著再測量“潮濕”的水凝膠之重量。
就本揭示而言,術語"重量"意指質量值,諸如克、公斤等等之單位。再者,以端點描述之數值範圍包括該端點及所有在該數值範圍內之數值。例如,範圍從40重量%至60重量%之濃度,包括40重量%、60重量%之濃度及其間之所有的濃度(如,40.1重量%、41重量%、45重量%、50重量%、52.5重量%、55重量%、59重量%等等)。
再者,在本文中任何以“介於[第一數值]與[第二數值]之間”描述之參數範圍,意指包括所述之值。換句話說,該範圍之解釋與以“從[第一數值]至[第二數值]”之方式指明的範圍相似。
在進一步態樣中,該水凝膠(包括由水凝膠形成之外底組件之側邊或表面)具有24小時的吸水能力大於50重量%、大於100重量%、大於150重量%或大於200重量%。在其它態樣中,該水凝膠具有24小時的吸水能力小於900重量%、小於750重量%、小於600重量%或小於500重量%。
在特定態樣中,該水凝膠(包括由水凝膠形成之外底組件之側邊或表面)具有24小時的吸水能力範圍從40重量%至900重量%。例如,該水凝膠可具有吸水能力範圍從100重量%至900重量%、從100重量%至750重量%、從100重量%至700重量%、從150重量%至600重量%、從200重量%至500重量%或從300重量%至500重量%。
此等吸水能力可通過吸水能力測試及組件採樣程序測定,且可應用於沿著該外底之任一適合的代表位置採取的樣本,在此該膜組件形成該外底之最外層。在一些情況下,可從下列採樣:前腳區域、足中段區域和/或腳跟區域中之一個多個;從前腳區域、足中段區域及腳跟區域之每一個;從前腳區域、足中段區域和/或腳跟區域處抓地元件群中之一或多個裡面(抓地元件間);從抓地元件群中;在抓地元件之平面區域上(針對材料存在抓地元件上之態樣)及其組合。
如下所述,可選擇性地在模擬環境下測量該水凝膠(包括該水凝膠形成之外底的側邊或表面)之吸水能力,像是使用在層狀膜中與一背材(即,第三聚合材料)共擠之水凝膠。該背材可由任何能與該水凝膠相容之適合的熱固性或熱塑性材料產生,諸如,但不限於,慣用於形成外底背板之材料。如此,以吸水能力測試及共擠或層壓膜採樣程序表徵時,與背材共擠或層壓之水凝膠之適合的24小時吸水能力,包括該等以上針對吸水能力測試及組件採樣程序所述的。
此外,已發現當水凝膠固定至另一表面時,像是以熱或黏著劑結合至一基材(如,該第三聚合材料),該水凝膠與該外底基材間形成之界面結合,會約束該水凝膠可吸水和/或膨脹的程度。如此,據信相較於呈純材料形式,包括純膜形式之相同的水凝膠,結合至基材或與基材共擠之水凝膠可能具有較低的吸水能力和/或較低的膨脹能力。
如此,外底組件之吸水能力及吸水率亦可基於純形式之水凝膠來表徵(如,沒有結合另一材料之單離膜)。以吸水能力測試及純膜採樣程序或純材料採樣程序表徵時,呈純形式之水凝膠可具有24小時的吸水能力大於40重量%、大於100重量%、大於300重量%或大於1000重量%之。呈純形式之水凝膠亦可具有24小時的吸水能力小於900重量%、小於800重量%、小於700重量%、小於600重量%或小於500重量%。
在特定態樣中,呈純形式之水凝膠具有24小時的吸水能力之範圍從40重量%至900重量%、從150重量%至700重量%、從200重量%至600重量%或從300重量%至500重量%。
吸水率
–以吸水率測試及組件採樣程序表徵時,該外底組件(包括由水凝膠形成之外底的側邊或表面)可具有大於20克/(平方米/分之平方根)或20克gms/m2
/√min之吸水率。如上所述,在一些態樣中,該外底(如,水凝膠)可在腳踏地的壓縮循環之間吸水,據信這至少部分地補充腳踏地之間的材料。
如此,在進一步態樣中,該外底組件(包括該水凝膠形成之外底的側邊或表面)具有吸水率大於20 gms/m2
/√min、大於100 gms/m2
/√min、大於200 gms/m2
/√min、大於400 gms/m2
/√min或大於600 gms/m2
/√min。在特別態樣中,該外底具有吸水率範圍從1至1,500gms/m2
/√min、20至1,300gms/m2
/√min、從30至1,200gms/m2
/√min、從30至800gms/m2
/√min、從100至800gms/m2
/√min、從100至600gms/m2
/√min、從150至450gms/m2
/√min、從200至1,000gms/m2
/√min、從400至1,000gms/m2
/√min或從600至900gms/m2
/√min。
以吸水率測試及共擠或層壓膜採樣程序表徵固定至一共擠背基材(如,第三聚合材料)之水凝膠,以及以吸水率測試及純膜採樣程序表徵純膜形式提供之水凝膠之適合的吸水率,各包括該等以上針對吸水率測試及組件採樣程序所述的。
膨脹能力
–在某些態樣中,該外底組件(包括該水凝膠形成之外底的側邊或表面)可因吸水而膨脹、增加水凝膠的厚度和/或體積。水凝膠之此膨脹,可為顯示水凝膠吸水之一個方便的指標,且可幫助使水凝膠順應。在一些態樣中,以膨脹能力測試及組件採樣程序表徵時,該外底具有1小時的厚度增加(或膨脹厚度增加)大於20%或大於50%,例如範圍從30%至350%、從50%至400%、從50%至300%、從100%至300%、從100%至200%或從150%至250%。在進一步態樣中,該外底具有24小時的材料厚度增加範圍從45%至400%、從100%至350%或從150%至300%。
此外,該水凝膠(包括該水凝膠形成之外底的側邊或表面)可具有1小時的材料體積增加(或體積膨脹增加)大於50%,例如範圍從10%至130%、從30%至100%或從50%至90%。再者,該外底可具有24小時的材料體積增加範圍從25%至200%、從50%至150%或從75%至100%。
在共擠或層壓膜模擬方面,以膨脹能力測試及共擠或層壓膜採樣程序表徵時,固定至一共擠或層壓背材之水凝膠之適合的1小時與24小時的材料厚度與體積增加,包括該等以上針對以膨脹能力測試及組件採樣程序所述的。
以膨脹能力測試及純膜採樣程序表徵時,呈純形式之材料可具有1小時的材料厚度增加範圍從35%至400%、從50%至300%或從100%至200%。在一些進一步態樣中,呈純形式之材料可具有24小時的材料厚度增加範圍從45%至500、從100%至400%或從150%至300%。相應地,呈純形式之材料可具有1小時的材料體積增加範圍從50%至500%、從75%至400%或從100%至300%。
接觸角
–在一些態樣中,該水凝膠之表面形成該外底的側邊或表面,其中該側邊或表面具有親水特性。該水凝膠的表面之親水特性可以通過測定該水凝膠之表面的静態躺滴(sessile drop)接觸角來表徵。據此,在一些態樣中,以接觸角測試表徵時,該呈乾燥狀態之水凝膠的表面具有小於105°或小於95°、小於85°之靜態躺滴接觸角(或乾燥狀態接觸角)。接觸角測試可在根據組件採樣程序、共擠或層壓膜採樣程序或純膜採樣程序獲得之樣本上進行。在一些進一步態樣中,該呈乾燥狀態之水凝膠具有範圍從60°至100°、從70°至100°或從65°至95°之靜態躺滴接觸角。
在其它態樣中,該呈潮濕狀態之水凝膠的表面具有小於90°、小於80°、小於70°或小於60°之靜態躺滴接觸角(或潮濕狀態接觸角)。在一些進一步態樣中,該呈潮濕狀態之表面具有範圍從45°至75°之靜態躺滴接觸角。在一些情況下,該表面之乾燥狀態靜態躺滴接觸角大於該表面之潮濕靜態躺滴接觸角至少10°、至少15°或至少20°,例如從10°至40°、從10°至30°或從10°至20°。
摩擦係數
–當該水凝膠是潮濕的時候,水凝膠之表面,包括外底之表面,亦會展現低摩擦係數。以摩擦係數測試表徵時,呈乾燥狀態之水凝膠之適合的摩擦係數(或乾燥狀態摩擦係數)的例子為小於1.5,例如範圍從0.3至1.3或從0.3至0.7。該摩擦係數測試可在根據組件採樣程序、共擠或層壓膜採樣程序或純膜採樣程序所獲得之樣本上進行。呈濕潤狀態之水凝膠之適合的摩擦係數(或濕潤狀態摩擦係數)之例子為小於0.8或小於0.6,例如範圍從0.05至0.6、從0.1至0.6或從0.3至0.5。此外,該水凝膠從其乾燥狀態變成其潮濕狀態時,會展現出摩擦係數減少,諸如減少範圍從15%至90%或從50%至80%。在一些情況下,該水凝膠在乾燥狀態之摩擦係數大於在潮濕狀態之摩擦係數,例如值大上至少0.3或0.5,諸如0.3至1.2或0.5至1。
儲存模量
–水凝膠,包括含該水凝膠之外底之面向外或地面的層之順應性,可基于該水凝膠於乾燥狀態(當在0%相對濕度(RH)下平衡時)及部分潮濕狀態(如,當在50%RH或90%RH下平衡時)下之儲存模量,及於乾燥與潮濕狀態之間其儲存模量的減少來表徵。特別是,該水凝膠從乾燥狀態至潮濕狀態之儲存模量會減少。隨著水凝膠中水濃度的增加,儲存模量的降低相應於順應性的增加,因為對給定的應變/變形需要較少的應力。
在一些態樣中,當以儲存模量測試及純膜採樣程序表徵時,該水凝膠從其乾燥狀態至其潮濕狀態(50%RH)展現出儲存模量相對於乾燥狀態之儲存模量減少超過20%、超過40%、超過60%、超過75%、超過90%或超過99%。在一些進一步態樣中,該水凝膠之乾燥狀態儲存模量比其潮濕狀態(50%RH)儲存模量大超過25兆帕(MPa)、超過50MPa、超過100MPa、超過300MPa或超過500MPa,例如範圍從25MPa至800MPa、從50MPa至800MPa、從100MPa至800MPa、從200MPa至800MPa、從400MPa至800MPa、從25MPa至200MPa、從25MPa至100MPa或從50MPa至200MPa。此外,以儲存模量測試表徵時,該乾燥狀態儲存模量之範圍可從40MPa至800MPa、從100MPa至600MPa或從200MPa至400MPa。此外,該潮濕狀態儲存模量之範圍可從0.003MPa至100MPa、從1MPa至60MPa或從20MPa至40MPa。
在其它態樣中,以儲存模量測試及純膜採樣程序表徵時,該水凝膠從其乾燥狀態至其潮濕狀態(90%RH)展現出儲存模量相對於乾燥狀態之儲存模量減少超過20%、超過40%、超過60%、超過75%、超過90%或超過99%。在進一步態樣中,該水凝膠之乾燥狀態儲存模量比其潮濕狀態(90%RH)儲存模量大超過25兆帕(MPa)、超過50MPa、超過100MPa、超過300MPa或超過500MPa,例如範圍從25MPa至800MPa、從50MPa至800MPa、從100MPa至800MPa、從200MPa至800MPa、從400MPa至800MPa、從25MPa至200MPa、從25MPa至100MPa或從50MPa至200MPa。此外,以儲存模量測試表徵時,該乾燥狀態儲存模量之範圍可從40MPa至800MPa、從100MPa至600MPa或從200MPa至400MPa。此外,該濕潤狀態儲存模量之範圍可從0.003MPa至100MPa、從1MPa至60MPa或從20MPa至40MPa。
除了儲存模量減少外,該水凝膠從乾燥狀態(當在0%相對濕度(RH)下平衡時)至潮濕狀態(當在90%RH下平衡時)亦展現出玻璃轉移溫度減少。不欲受理論之約束,但一般認為水凝膠吸收的水會使該水凝膠增塑,其會減少其儲存模量及其玻璃轉移溫度,使得材料更順應(如,可壓縮、擴展及拉伸)。
玻璃轉移溫度
–在一些態樣中,以玻璃轉移溫度測試及純膜採樣程序或純材料採樣程序表徵時,該水凝膠從其乾燥狀態(0%RH)玻璃轉移溫度至其潮濕狀態(90%RH)玻璃轉移溫度,可展現出玻璃轉移溫度(∆Tg
)降低超過∆
5℃、超過∆
6℃、超過∆
10℃或超過∆
15℃。例如,玻璃轉移溫度降低(∆Tg
)之範圍可從超過∆
5℃至∆
40℃、從超過∆
6℃至∆
50℃、從超過∆
10℃至∆
30℃、從超過∆
30℃至∆
45℃或從∆
15℃至∆
20℃。該水凝膠亦可展現乾燥玻璃轉移溫度之範圍從‑40℃至‑80℃或從‑40℃至‑60℃。
選擇性地(或額外地),該玻璃轉移溫度降低(∆Tg
)之範圍可從∆
5℃至∆
40℃、從∆
10℃至∆
30℃或從∆
15℃至∆
20℃。該材料亦可展現出乾燥玻璃轉移溫度之範圍從‑40℃至‑80℃或從‑40℃至‑60℃。
在各態樣中,該聚合水凝膠材料是具有熔點小於150℃,包括介於90℃與135℃之間及介於110℃與135℃之間之熱塑性水凝膠。選擇性地,該聚合水凝膠材料是具有熔點大於150℃,包括介於150℃與190℃之間及介於150℃與180℃之間之熱塑性水凝膠。
除了能有效的防止泥土積聚外,發現含面向地面的水凝膠層之外底,在預期用於該物品之面向外側或表面方面亦夠耐久。耐久性,至少部分,取決於外底與包含鞋類成品之一部分之鞋面的介面結合之本質及強度,以及該外底本身中水凝膠的物理特性。例如,在鞋類成品之使用夀命期間,希望外底不會與鞋面分層且可為實質上耐磨的(如,維持其結構完整性,沒有破裂或撕裂)。在各態樣中,外底(及含外底之鞋類物品)之使用夀命為至少10個小時、20個小時、50個小時、100個小時、120個小時或150個小時。例如,在一些應用中,該外底之使用夀命範圍從20個小時至120個小時。在其它應用中,該外底之使用夀命範圍從50個小時至100個小時。
在元件或材料或層中使用之“面向外的”一詞,意指當該元件在預設使用期間存在一物品中時,該元件之表面或側邊朝向或面向該物品之外面。假如該物品是鞋類,則面向外的元件會是“面向地面的”,換句話說,當該元件在正常使用期間存在鞋類物品中時,該元件之表面或側邊是朝向或面向地面,即,在使用者正常使用期間,於站立位置時,該元件之位置是朝向地面,因此當以常規方式在無鋪面表面上使用該鞋類時,諸如站立、走路或跑步,會接觸包括無鋪面表面之地面。換句話說,即使該元件在製造或販售之各步驟期間不一定是面向地面的,但假如該元件預設在穿著者正常使用期間是面向地面的,則該元件應理解為面向地面的。
在一些情況下,由於諸如抓地元件之元件的存在,該面向地面的表面在常規使用期間可在朝向地面的位置,但不一定與地面接觸。例如,在硬地面或有鋪面的表面上,該外底上之抓地元件的終端會直接接觸地面,而該外底中位在抓地元件間之部分不會。如此範例所述,即使在所有的情況下該外底中位在抓地元件間之部分沒有直接接觸地面,其仍被視為面向地面的。
該外底組件中之水凝膠材料可包含聚合水凝膠。該水凝膠材料可為任何可吸水的材料,以便提供可吸收所需水量的外底組件。該水凝膠材料可包含、由下列構成或基本上由下列構成:聚胺基甲酸乙酯、聚脲、聚酯、聚碳酸酯、聚醚醯胺之聚合物或共聚物;烯不飽和單體之加成聚合物;或其任一組合。
在此使用之術語"聚合物"意指具有一或多種單體之聚合單元之分子。熟悉此技藝之人士應可理解,術語"聚合物"包括均聚物(即,其中單體種類均相同之聚合物)與共聚物二者。術語"共聚物"意指具有二或多種單體之聚合單元之聚合物,且應理解為包括三聚物(即,具有三種單體種類之共聚物)。在進一步態樣中,“單體”可包括不同的官能基或鏈段,但簡化起見,一般稱作單體。在此提到"一"聚合物或其它化合物,意指該聚合物或化合物之一或多個分子,而不是限制至該聚合物或化合物之單一種分子。此外,該一或多個分子可為或不為相同的,只要其等落在該化合物之分類內即可。因此,例如,"一"聚十二內醯胺應解釋為包括聚十二內醯胺之一或多個聚合物分子,在此該聚合物分子可為或不為相同的(如,不同的分子量和/或異構物)。
就本揭示而言,術語"至少一種(個)"及"一或多種(個)"元件可交換使用,且可具相同的意思。此等意指包括單一種(個)元件或多種(個)元件之術語,亦可藉由在該元件之後面加上複數詞尾" 類(s)" 表示。例如,"至少一種聚胺基甲酸乙酯"、"一或多種聚胺基甲酸乙酯"及"聚胺基甲酸乙酯(類)"可交換使用,且預設具有相同的意思。
除非另外指出,否則在此所述之任何的官能基或化合物可以是取代或未取代的。"取代的"基團或化合物,諸如烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、芳基、雜芳基、烷氧基、酯、醚或羧酸酯,意指具有至少一個氫基團被非氫基團(即,取代基)取代之烷基、烯基、炔基、環烷基、環烯基、芳基、雜芳基、烷氧基、酯、醚或羧酸酯基團。非氫基團(即,取代基)之例子包括,但不限於,烷基、環烷基、烯基、環烯基、炔基、醚、芳基、雜芳基、雜環烷基、羥基、氧基(或側氧)、烷氧基、酯、硫酯、醯基、羧基、氰基、硝基、胺基、醯胺基、硫及鹵素。當取代的烷基基團包括超過一個非氫基團時,該取代基可鍵結至相同的碳或二或多個不同的碳原子。
在一態樣中,該聚合水凝膠可包含、由下列構成或基本上由下列構成:聚胺基甲酸乙酯水凝膠。聚胺基甲酸乙酯水凝膠是由一或多種二異氰酸酯與一或多種親水性二醇製得。除了該親水性二醇外,該聚合物亦可包括疏水性二醇。該聚合反應通常是使用大略等當量的二醇與二異氰酸酯進行。親水性二醇之例子是聚乙二醇,或乙二醇與丙二醇之共聚物。該二異氰酸酯可從各種脂族或芳族二異氰酸酯中選擇。 所產生的聚合物之疏水度是由親水性二醇之數量及種類、疏水性二醇之數量及種類及二異氰酸酯之數量與種類決定。商業可得之熱塑性聚胺基甲酸乙酯水凝膠之例子包括,但不限於,商品名“TECOPHILIC”,諸如TG-500、TG-2000、SP-80A-150、SP-93A-100、SP-60D-60 (Lubrizol, Countryside, IL);“ESTANE” (如,ALR G 500; Lubrizol, Countryside, IL)。在此提供了有關聚胺基甲酸乙酯之額外的細節。
在各態樣中,該聚胺基甲酸乙酯水凝膠是具有熔點小於150℃,包括介於90℃與135℃之間,及介於110℃與135℃之間之熱塑性聚胺基甲酸乙酯水凝膠。選擇性地,該聚胺基甲酸乙酯水凝膠是具有熔點大於150℃,包括介於150℃與190℃之間,及介於150℃與180℃之間之熱塑性聚胺基甲酸乙酯水凝膠。
在一態樣中,該聚合水凝膠可包含、由下列構成或基本上由下列構成:聚脲水凝膠。聚脲水凝膠是由一或多種二異氰酸酯與一或多種親水性二胺製得。除該親水性二胺外,該聚合物亦可包括疏水性二胺。該聚合反應通常是使用大約等當量的二胺與二異氰酸酯進行。典型的親水性二胺是胺封端的聚環氧乙烷,及聚環氧乙烷/聚丙烯之胺封端的共聚物。例子為Huntsman (The Woodlands, TX, USA)販售的“JEFFAMINE”二胺。該二異氰酸酯可從各種脂族或芳族二異氰酸酯中選擇。所產生的聚合物之疏水度是由該親水性二胺之數量及種類、該疏水性二胺之數量及種類及該二異氰酸酯之數量與種類決定。在此提供了有關聚脲之額外的細節。
在一態樣中,該聚合水凝膠可包含、由下列構成或基本上由下列構成:聚酯水凝膠。聚酯水凝膠可由二羧酸(或二羧酸衍生物)與二醇製得,在此部分或全部的該二醇是親水性二醇。親水性二醇之例子為聚乙二醇,或乙二醇與丙二醇之共聚物。亦可使用一第二疏水性二醇來控制最終聚合物之極性。可使用一或多種芳族或脂族之二酸。特別感興趣的是由親水性二醇與羥基酸的內酯製得之嵌段聚酯。該內酯在該親水性二醇之各終端上聚合產生三嵌段聚合物。此外,此等三嵌段鏈段可通過與二羧酸的反應而連接在一起產生多嵌段聚合物。在此提供了有關聚脲之額外的細節。
在一態樣中,該聚合水凝膠可包含、由下列構成或基本上由下列構成:聚碳酸酯水凝膠。聚碳酸酯典型地由二醇與光氣或碳酸二酯之反應製得。當部分或全部的該二醇是親水性二醇時,產生親水性聚碳酸酯。親水性二醇之例子為乙二醇或乙二醇與丙二醇之羥基封端的聚醚。亦可包括一第二疏水性二醇來控制最終聚合物之極性。在此提供了有關聚碳酸酯之額外的細節。
在一態樣中,該聚合水凝膠可包含、由下列構成或基本上由下列構成:聚醚醯胺水凝膠。聚醚醯胺是由二羧酸(或二羧酸衍生物)與聚醚二胺(各終端由胺基基團封端之聚醚)製得。親水性胺封端的聚醚會產生遇水膨脹的親水性聚合物。疏水性二胺可與親水性二胺結合使用來控制最終聚合物之親水度。此外,可選擇二羧酸鏈段的類型以控該聚合物之極性及該聚合物之物理特性。典型的親水性二胺是胺封端的聚環氧乙烷,及聚環氧乙烷/聚丙烯之胺封端的共聚物。例子為Huntsman (The Woodlands, TX, USA)販售的”JEFFAMINE”二胺。在此提供了有關聚醚醯胺之額外的細節。
在一態樣中,該聚合水凝膠可包含、由下列所構或基本上由下列構成:烯屬不飽和單體之加成聚合物形成的水凝膠。該烯屬不飽和單體之加成聚合物可為無規聚合物。該聚合物由一或多種親水性烯屬不飽和單體與一或多種疏水性烯屬不飽和單體之自由基聚合反應製得。親水性單體之例子是丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯醯胺基-2-甲基丙烷磺酸、乙烯基磺酸、對苯乙烯磺酸鈉、 [3-(甲基丙烯醯胺基)丙基]三甲基氯化銨、2-羥乙基甲基丙烯酸酯、丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、2-乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇之(甲基)丙烯酸酯及聚乙二醇一甲基醚之(甲基)丙烯酸酯。疏水性單體之例子是C1
至C4
醇之(甲基)丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚苯乙烯甲基丙烯酸酯巨單體及矽氧烷之單(甲基)丙烯酸酯。選擇單體及各單體類型之數量,可調整吸水性及物理特徵。在此提供了有關烯屬不飽和單體之額外細節。
烯屬不飽和單體之加成聚合物可為梳形聚合物。當單體中之一者是巨單體(具烯屬不飽和基團一端之寡聚物)時,會產生梳形聚合物。在一情況下,主鏈是親水性的,而側鏈是疏水性的。選擇性地,梳形主幹可為疏水性的,而側鏈是親水性的。一範例是疏水性單體如苯乙烯與聚乙二醇之甲基丙烯酸一酯之主幹。
烯屬不飽和單體之加成聚合物可為嵌段聚合物。烯屬不飽和單體之嵌段聚合物可通過如陰離子聚合反應或受控的自由基聚合反應之方法製得。當該聚合物具有親水性嵌段與疏水性嵌段二者時會產生水凝膠。該聚合物可為二嵌段聚合物(A-B)、三嵌段聚合物(A-B-A)或多嵌段聚合物。帶有疏水性末端嵌段及親水性中心嵌段之三嵌段聚合物大部分可用於此應用。嵌段聚合物亦可通過其它方法製得。聚丙烯腈聚合物之部分水解會產生帶有由疏水性結構區(未水解的)分開之親水性結構區(水解的)之多嵌段聚合物,如此該部分水解的聚合物作用為水凝膠。水解作用會將丙烯腈單元轉換成多嵌段圖案中之親水性丙烯醯胺或丙烯酸單元。
聚合水凝膠可包含、由下列構成或基本上由下列構成:共聚物形成之水凝膠。在一些態樣中,該聚合水凝膠可包含聚胺基甲酸乙酯/聚脲共聚物、聚胺基甲酸乙酯/聚酯共聚物或聚酯/聚碳酸酯共聚物。
該水凝膠材料可包含一聚合物網絡。換句話說,該水凝膠可包括提供所需的功能特性(如,吸水、膨脹及更普遍地防止泥土積聚)及提供物品良好的耐久性之適合的聚合物鏈。例如,該水凝膠可以一或多種聚胺基甲酸乙酯、一或多種聚脲、一或多種聚酯、一或多種聚醚醯胺、一或多種烯屬不飽和單體之聚合物、一或多種聚醯胺、一或多種聚烯烴及其組合為主(如,以聚胺基甲酸乙酯類及聚醯胺類為主之水凝膠)。該水凝膠或交聯聚合網絡可包括多個共聚物鏈,其中至少一部分的該共聚物鏈各包括聚胺基甲酸乙酯鏈段、聚醯胺鏈段或其組合。在一些態樣中,該一或多種聚胺基甲酸乙酯、一或多種聚醯胺、一或多種聚烯烴及其組合,包括聚矽氧烷鏈段和/或離子聚合物鏈段。
在一些態樣中,該水凝膠材料之組成包含一親水性聚合物及任擇地一或多種添加物。在進一步態樣中,該水凝膠之組成包含一聚合網絡(如,親水性聚合網絡)及任擇地一或多種添加物。在一些態樣中,該聚合網絡較佳地為多個交聯(或可交聯的)聚合物鏈,在此該聚合物鏈可為均聚物、共聚物或均聚物與共聚物二者之組合。當交聯時,該網絡可為物理性或共價,或物理性與共價二者交聯的。
在物理性交聯方面,共聚物鏈可透過諸如離子鍵、極性鍵和/或氫鍵之非共價鍵結交互反應而形成纏繞區域和/或結晶區域。在特定態樣中,該結晶區域在共聚物鏈之間產生物理性交聯。該結晶區域可包括硬鏈段,如下所述。
在一些態樣中,該聚合網絡可展現溶膠-凝膠可逆性,使其能起熱塑性聚合物之作用,其有利於製造及回收。如此,在一些態樣中,該水凝膠之聚合網絡包括一物理性交聯的聚合網絡,用以作為熱塑性材料。
該水凝膠具有包括硬鏈段及軟鏈段二者之特徵。該水凝膠呈固體(非熔融)狀態時,此等硬及軟區域可以作為該聚合網絡內之相分離區域。該硬鏈段可形成該聚合物鏈主幹之部分,且可展現高極性,容許該多個聚合物鏈之硬鏈段凝聚在一起,或彼此交互反應,在該聚合網絡中形成半結晶區域。該多個聚合物鏈可包含一或多個硬鏈段;及共價鍵結至該硬鏈段之一或多個軟鏈段,其中相對於該一或多個硬鏈段之重量,該一或多個軟鏈段以20:1至110:1之比率範圍存在該共聚物鏈中。
"半結晶" 或"結晶"區域具有一有序的分子結構,具急遽的熔點,其保持固態,直到吸收一指定量的熱後快速地變成低黏度液體。"偽晶"區域具有晶體之特性,但不會展現真正的結晶衍射圖案。為方便參考,在此使用之術語"結晶區域"統指聚合網絡之結晶區域、半結晶區域及偽晶區域。
相較之下,該軟鏈段可為該聚合網絡中較長、較具可撓性之親水性區域,其容許該聚合網絡能夠在吸水應力下延展及膨脹。該軟鏈段可構成該水凝膠或交聯聚合網絡中之非晶形親水性區域。該軟鏈段或非晶形區域亦可與該硬鏈段一起形成該聚合物鏈之主幹部分。此外,該軟鏈段之一或多個部分或非晶形區域,可以接枝或其它方式表現為從該主幹之該軟鏈段處延伸出之側鏈。該軟鏈段或非晶形區域可共價鍵結至該硬鏈段或結晶區域(如,透過胺基甲酸酯的鍵聯)。例如,多個非晶形親水性區域可共價鍵結至該硬鏈段之結晶區域。
在此使用之術語“親水性”意指具有強烈結合或吸水傾向的聚合物,其會導致膨脹及可逆性膨脹凝膠的形成。“膨脹凝膠”是當浸在水中時,會吸收大於其本身重量之至少100重量%之水量的凝膠。
該共聚物鏈之親水性軟鏈段可包括聚醚鏈段、聚酯鏈段、聚碳酸酯鏈段或其組合。該一或多個親水性軟鏈段中之至少一部分可構成該共聚物鏈之主幹鏈段。該親水性軟鏈段中之至少一部分可包含一或多個聚醚側基。相對於該一或多個硬鏈段之重量,該一或多個親水性軟鏈段可以40:1至110:1之比率範圍存在該共聚物鏈中。該聚合網絡可為一交聯聚合網絡。該聚合網絡可為由共聚物鏈形成之網絡。該聚合網絡之聚合物鏈包含聚胺基甲酸乙酯鏈段、聚醯胺鏈段或二者。
根據本揭示之另一態樣,該外底之外層或面向地面的層中之水凝膠的交聯聚合網絡包括多個共聚物鏈。此等共聚物鏈之至少一部分包含一硬鏈段,其以物理性交聯至該共聚物鏈之其它硬鏈段;及一軟鏈段,其以共價鍵結至該硬鏈段,如透過胺基甲酸酯基團或酯基團。
該水凝膠或交聯聚合網絡可包括多個共聚物鏈。該共聚物鏈之至少一部分包括一第一鏈段,其與該共聚物鏈之其它硬鏈段一起形成至少一結晶區域;及一第二鏈段,如軟鏈段(如,具有聚醚鏈或一或多個醚基團之鏈段),其共價鍵結至該第一鏈段。該軟鏈段形成該水凝膠或交聯聚合網絡之非晶形區域。在一些情況下,該水凝膠或交聯聚合網絡包括多個共聚物鏈,在此該共聚物鏈中之至少一部分具有親水性鏈段。
當水凝膠之聚合網絡是交聯的時候,發現交聯聚合網絡之交聯密度會影響水凝膠之結構完整性及吸水能力。例如,若交聯密度太高,則所產生的水凝膠是硬的且較不柔順,具有相對低的吸水及膨脹能力。反過來說,若交聯密度太低,則所產生的水凝膠飽和時會失去其結構完整性。如此,水凝膠之聚合網絡最好具有選擇使得該水凝膠具有期望的特性平衡之交聯密度,如當部分或完全水飽和時,其能保留其結構完整性,又足夠柔順。
該外底之層狀膜中之水凝膠材料可透過與含一第三聚合材料之一背板或層共擠或層壓形成。之後,於模塑過程中使用一第二聚合材料來完成該外底的形成。該第二(2nd
)聚合材料和/或第三(3rd
)聚合材料可獨立地選擇包含一熱固性聚合物或一熱塑性聚合物。該第二及第三聚合材料之組成可選擇成為實質上相同的材料,或選擇性地不同的材料。需要時,該第二和/或第三聚合材料可包含一或多種天然或合成橡膠。該天然或合成橡膠可包括,但不限於,丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠或腈橡膠。該天然或合成橡膠可個別地選擇為原始材料或重新研磨材料或其混合。
現在已經描述了水凝膠材料之一般態樣,在此提供有關引述的熱塑性聚合物,包括熱塑性水凝膠之額外的細節。在各態樣中,該熱塑性聚合物可包括一或多種選自於由下列所構成之群組之聚合物:聚酯、聚醚、聚醯胺、聚胺基甲酸乙酯及聚烯烴,以及其每一個之共聚物或組合,諸如該等在此所述的。
在態樣中,該熱塑性聚合物可包括相同或不同種類的單體之聚合物(如,均聚物及共聚物,包括三聚物)。在某些態樣中,該熱塑性聚合物可包括無規分佈在該聚合物中之不同的單體(如,無規共聚物)。
例如,該熱塑性聚合物可為具有相同相對較硬的化學結構(鏈段)之重複聚合單元(硬鏈段)及相對較軟的重複聚合鏈段(軟鏈段)。在各態樣中,該聚合物具有重複硬鏈段及軟鏈段,在該鏈段中或鏈段間,或該鏈段中或鏈段間二者,可存在物理性交聯。硬鏈段之特別的例子包括異氰酸酯鏈段。軟鏈段之特別例子包括烷氧基基團,諸如聚醚鏈段及聚酯鏈段。在此所使用之聚合鏈段可稱作特定類型的聚合物鏈段,諸如異氰酸酯鏈段(如,二異氰酸酯鏈段)、烷氧基聚醯胺鏈段(如,聚醚鏈段、聚酯鏈段)等等。應了解,鏈段之化學結構是衍生自所述的化學結構。例如,異氰酸酯鏈段是包括異氰酸酯官能基之聚合單元。當提到一特定化學結構之聚合鏈段時,該聚合物可含高達10莫耳%之具其它化學結構的鏈段。例如,在此使用之聚醚鏈段應理解為包括高達10莫耳%之非聚醚鏈段。
在各態樣中,該外底組件之熱塑性聚合物(包括但不限於該外底組件之熱塑性水凝膠)當依照以下所述之ASTM D3418-97測定時,具有從約90℃至約190℃之熔點溫度(Tm
)。在進一步態樣中,當依照以下所述之ASTM D3418-97測定時,該熱塑性聚合物具有約93℃至約99℃之熔點溫度。在又進一步態樣中,當依照以下所述之ASTM D3418-97測定時,該熱塑性聚合物具有約112℃至約118℃之熔點溫度。
在各態樣中,當依照下文中所述的ASTM D3418-97測定時,該熱塑性聚合物具有從約-20℃至約30℃之玻璃轉移溫度(Tg
)。在進一步態樣中,當依照下文中所述的ASTM D3418-97測定時,該熱塑性聚合物具有從約-13℃至約-7℃之玻璃轉移溫度(Tg
)。在又進一步態樣中,當依照下文中所述的ASTM D3418-97測定時,該熱塑性聚合物具有從約17℃至約23℃之玻璃轉移溫度(Tg
)。
在各態樣中,當依照下文中所述之ASTM D1238-13,在160℃下使用2.16公斤(kg)之重量測試時,該熱塑性聚合物具有從約10至約30立方公分/10分(cm3
/10min)之熔流指數。在進一步態樣中,當依照下文中所述之ASTM D1238-13,在160℃下使用2.16公斤(kg)之重量測試時,該熱塑性聚合物具有從約22cm3
/10分鐘至約28cm3
/10分鐘之熔流指數。
在各態樣中,當依照以下所述之低溫鞋底物料彎折測試(cold Ross flex test),在熱塑性聚合物之熱成型板上試驗時,該熱塑性聚合物在無破裂或白化之情況下具有低溫鞋底物料彎折測試結果為約120,000至180,000個循環。在進一步態樣中,當依照以下所述之低溫鞋底物料彎折測試,在熱塑性聚合物之熱成型板上試驗時,該熱塑性聚合物在無破裂或白化之情況下具有低溫鞋底物料彎折測試結果為約140,000至約160,000個循環。
在各態樣中,當依照針對硫化橡膠及熱塑性橡膠及熱塑性彈性體-張力之ASTM D412-98標準試驗方法,經過以下所述的修改,在熱成型板上測定時,該熱塑性聚合物具有從約5兆帕(MPa)至約100MPa之模量。在進一步態樣中,當依照針對硫化橡膠及熱塑性橡膠及熱塑性彈性體-張力之ASTM D412-98標準試驗方法,經過以下所述的修改,在熱成型板上測定時,該熱塑性聚合物具有從約20MPa至80MPa之模量。
在某些態樣中,該熱塑性聚合物可為熱塑性聚胺基甲酸乙酯(亦稱作“TPU”)。在態樣中,該熱塑性聚胺基甲酸乙酯可為熱塑性聚胺基甲酸乙酯聚合物。在此態樣中,該熱塑性聚胺基甲酸乙酯聚合物可包括硬鏈段及軟鏈段。在態樣中,該硬鏈段可包含或由異氰酸酯鏈段(如,二異氰酸酯鏈段)構成。在相同或替代態樣中,該軟鏈段可包含或由烷氧基鏈段(如,聚醚鏈段,或聚酯鏈段,或聚醚鏈段與聚酯鏈段之組合)構成。在一特定態樣中,該熱塑性材料可包含或基本上由具重複硬鏈段及重複軟鏈段之彈性熱塑性聚胺基甲酸乙酯構成。
熱塑性聚胺基甲酸乙酯
在態樣中,該熱塑性聚胺基甲酸乙酯中之一或多種可通過下列產生:使一或多種異氰酸酯與一或多種多元醇聚合,產生具有以下式1所示之胺基甲酸酯鍵聯(—N(CO)O—)之聚合物鏈,在此每一該異氰酸酯類分子各較佳地包括二或多個異氰酸酯(—NCO)基團,諸如每分子2、3或4個異氰酸酯基團(然而,亦可任擇地包括單官能基異氰酸酯,如作為鏈終止單元)。(式1)
在此等態樣中,各R1
及R2
獨立地為脂族或芳族鏈段。任擇地,各R2
可為親水性鏈段。
此外,亦可用一或多種擴鏈劑橋接二或多個異氰酸酯來擴展該異氰酸酯之鏈長。此可產生如以下式2所示之聚胺基甲酸乙酯聚合物鏈,在此R3
包括該擴鏈劑。就各R1
及R3
而言,各R3
獨立地為脂族或芳族鏈段。(式2)
式1及2中之各鏈段R1
,或第一鏈段,基于所使用之特定異氰酸酯,可獨立地包括直鏈或支鏈C3-30
鏈段,且可為脂族、芳族或包括脂族部分與芳族部分之組合。術語“脂族”意指飽和或不飽和有機分子,其不包括具有非定域π電子之環狀共軛環系統。相較之下,術語“芳族”意指具有非定域π電子之環狀共軛環系統,其展現比具有定域π電子之假設環系統高的穩定性。
以該反應物單體之總重量計,各鏈段R1
之存在量可從5重量%至85重量%、從5重量%至70重量%或從10重量%至50重量%。
在脂族實施例方面(來自脂族異氰酸酯類),各鏈段R1
包括直鏈脂族基團、支鏈脂族基團、環脂族基團或其組合。例如,各鏈段R1
可包括直鏈或支鏈C3-20
亞烷基鏈段(如,C4-15
亞烷基或C6-10
亞烷基)、一或多種C3-8
環亞烷基鏈段(如,環丙基、環丁基、環戊基、環己基、環庚基或環辛基)及其組合。
用於產生該聚胺基甲酸乙酯聚合物鏈之脂族二異氰酸酯之適合的例子,包括六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、二異氰酸丁酯(BDI)、二異氰酸基環己基甲烷(HMDI)、2,2,4–三甲基六亞甲基二異氰酸酯(TMDI)、二異氰酸基甲基環己烷、二異氰酸基甲基三環癸烷、降冰片烷二異氰酸酯(NDI)、環己烷二異氰酸酯(CHDI)、4,4'-二環己基甲烷二異氰酸酯(H12MDI)、二異氰酸基十二烷、離胺酸二異氰酸酯及其組合。
在一態樣中,該二異氰酸酯鏈段可包括脂族二異氰酸酯鏈段。在一態樣中,大部分的該二異氰酸酯鏈段包含該脂族二異氰酸酯鏈段。在一態樣中,至少90%的該二異氰酸酯鏈段是脂族二異氰酸酯鏈段。在一態樣中,該二異氰酸酯鏈段基本上由脂族二異氰酸酯鏈段構成。在一態樣中,該脂族二異氰酸酯鏈段實質上(如,約50%或更多、約60%或更多、約70%或更多、約80%或更多、約90%或更多)是直鏈脂族二異氰酸酯鏈段。在一態樣中,至少80%的該脂族二異氰酸酯鏈段是無側鏈之脂族二異氰酸酯鏈段。在一態樣中,該脂族二異氰酸酯鏈段包括C2
-C10
直鏈脂族二異氰酸酯鏈段。
在芳族實施例方面(來自芳族二異氰酸酯類),各鏈段R1
可包括一或多種芳族基團,諸如苯基、萘基、四氫萘基、菲基、伸聯苯基、二氫茚基、茚基、蒽基及茀基。除非另有說明,否則芳族基團可為未取代的芳族基團或取代的芳族基團,且亦可包括雜芳族基團。“雜芳族”意指單環或多環(如,融合雙環及融合三環)芳族環系統,其中一至四個環原子是選自氧、氮或硫,而剩下的環原子是碳,在此該環系統是通過任一個環原子連接至該分子的剩餘部分。適合的雜芳基基團之例子包括吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、吡咯基、吡唑基、咪唑基、噻唑基、四唑基、噁唑基、異噁唑基、噻二唑基、噁二唑基、呋喃基、喹啉基、異喹啉基、苯並噁唑基、苯並咪唑基及苯並噻唑基。
適合用於產生該聚胺基甲酸乙酯聚合物鏈之芳族二異氰酸酯之例子,包括甲苯二異氰酸酯(TDI)、與三羥甲基丙烷(TMP)之TDI加成物、亞甲基二苯基二異氰酸酯(MDI)、二甲苯二異氰酸酯(XDI)、四甲基伸茬基二異氰酸酯(TMXDI)、氫化二甲苯二異氰酸酯(HXDI)、萘1,5-二異氰酸酯(NDI)、1,5-四氫萘二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯(PPDI)、3,3'-二甲聯苯-4,4'-二異氰酸酯(DDDI)、4,4'-聯苄基二異氰酸酯(DBDI)、4-氯-1,3-苯二異氰酸酯及其組合。在一些態樣中,該聚合物鏈實質上不含芳族基團。
在特定態樣中,該聚胺基甲酸乙酯聚合物鏈是由包括HMDI、TDI、MDI、H12
脂族及其組合之二異氰酸酯產生。例如,本揭示之低加工溫度聚合組成物可包含一或多種由包括HMDI、TDI、MDI、H12
脂族及其組合之二異氰酸酯產生之聚胺基甲酸乙酯聚合物鏈。
在某些態樣中,可根據本揭示使用交聯的(如,部分交聯的聚胺基甲酸乙酯聚合物,其保有熱塑性特性)或可交聯的聚胺基甲酸乙酯鏈。可以使用多官能性異氰酸酯來產生交聯的或可交聯的聚胺基甲酸乙酯聚合物鏈。適合用於產生該聚胺基甲酸乙酯聚合物鏈之三異氰酸酯之例子,包括與三羥甲基丙烷(TMP)之TDI、HDI及IPDI加成物、脲二酮(即,二聚異氰酸酯)、聚合MDI,及其組合。
基于所使用之特定多元醇擴鏈劑,式2中之鏈段R3
可包括直鏈或支鏈C2
-C10
鏈段,且可為例如脂族、芳族或聚醚。適合用於產生該聚胺基甲酸乙酯聚合物鏈之多元醇擴鏈劑之例子,包括乙二醇、乙二醇之低級寡聚物(如,二乙二醇、三乙二醇及四乙二醇)、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、丙二醇之低級寡聚物(如,二丙二醇、三丙二醇及四丙二醇)、1,4-丁二醇、2,3-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、新戊二醇、1,4-環己烷二甲醇、2-乙基-1,6-己二醇、1-甲基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、二羥烷基化芳族化合物(如,氫醌及間苯二酚之雙(2-羥乙基)醚、二甲苯-a,a-二醇、二甲苯-a,a-二醇之雙(2-羥乙基)醚,及其組合。
式1及2中之鏈段R2
可包括聚醚基團、聚酯基團、聚碳酸酯基團、脂族基團或芳族基團。以反應物單體之總重量計,各鏈段R2
之存在量可從5重量%至85重量%、從5重量%至70重量%或從10重量%至50重量%。
在一些範例中,該熱塑性聚胺基甲酸乙酯中至少一個R2
鏈段包括聚醚鏈段(即,具有一或多個醚基團之鏈段)。適合的聚醚包括,但不限於,聚環氧乙烷(PEO)、聚環氧丙烷(PPO)、聚四氫呋喃(PTHF)、聚氧化四亞甲(PTMO)及其組合。在此使用之術語“烷基”意指含1至30個碳原子,如1至20個碳原子或1至10個碳原子之直鏈及支鏈飽和烴基團。術語Cn
意指該烷基基團具有“n”個碳原子。例如,C4
烷基意指具有4個碳原子之烷基基團。C1-7
烷基意指具有碳原子之數目涵蓋整個範圍(即,1至7個碳原子)及所有子集(如,1-6、2-7、1-5、3-6、1、2、3、4、5、6及7個碳原子)之烷基基團。烷基基團之非限制性例子包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、次丁基(2-甲丙基)、叔丁基(1,1-二甲乙基)、3,3-二甲戊基及2-乙己基。除非另外說明,否則烷基基團可為未取代的烷基基團或取代的烷基基團。
在該熱塑性聚胺基甲酸乙酯之一些例子中,至少一個R2
鏈段包括聚酯鏈段。該聚酯鏈段可由一或多種二羥基醇(如,乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基戊二醇-1,5二乙二醇、1,5-戊二醇、1,5-己二醇、1,2-十二烷二醇、環己烷二甲醇及其組合)與一或多種二羧酸(如,己二酸、琥珀酸、癸二酸、辛二酸、甲基己二酸、戊二酸、庚二酸、壬二酸、硫代二丙酸及檸康酸及其組合)之聚酯化衍生而來。該聚酯亦可由聚碳酸酯預聚物衍生而來,如聚(六亞甲基碳酸酯)二醇、聚(碳酸丙烯酯)二醇;聚(四亞甲基碳酸酯)二醇及聚(壬烷亞甲基碳酸酯)二醇。適合的聚酯可包括如聚己二酸乙二酯(PEA)、聚(1,4-丁烯己二酸酯)、聚(四亞甲基己二酸酯)、聚(六甲亞基己二酸酯)、聚己內酯、聚六亞甲基碳酸酯、聚(碳酸丙烯酯)、聚(四亞甲基碳酸酯)、聚(壬烷亞甲基碳酸酯)及其組合。
在各熱塑性聚胺基甲酸乙酯中,至少一個R2
鏈段包括聚碳酸酯鏈段。該聚碳酸酯鏈段可由一或多種二羥基醇(如,乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,4-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基戊二醇-1,5二乙二醇、1,5-戊二醇、1,5-己二醇、1,2-十二烷二醇、環己烷二甲醇及其組合)與碳酸伸乙酯之反應衍生而來。
在各範例中,該脂族基團是直鏈的,且可包括如C1-20
亞烷基鏈或C1-20
亞烯基鏈(如,亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸壬基、伸癸基、伸十一烷基、伸十二烷基、伸十三烷基、亞乙烯基、伸丙烯基、伸丁烯基、伸戊烯基、伸己烯基、伸庚烯基、伸辛烯基、伸壬烯基、伸癸基、伸十一碳烯基、伸十二碳烯基、伸十三碳烯基)。術語“亞烷基”意指二價烴。術語Cn
意指該亞烷基基團具有“n”個碳原子。例如,C1-6
亞烷基意指具有如1、2、3、4、5或6個碳原子之亞烷基基團。術語 “亞烯基”意指具有至少一個雙鍵之二價烴。
在各態樣中,該脂族及芳族基團可經一或多種相對親水性和/或電帶基團之側基取代。在一些態樣中,該親水性側基包括一或多個(如,2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個)羥基基團。在各態樣中,該親水性側基包括一或多個(如,2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個)胺基基團。在一些情況下,該親水性側基包括一或多個(如,2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個)羧酸酯基團。例如,該脂族基團可包括一或多種聚丙烯酸基團。在一些情況下,該親水性側基包括一或多個(如,2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個)磺酸酯基團。一些情況下,該親水性側基包括一或多個(如,2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多個)磷酸酯基團。在一些範例中,該親水性側基包括一或多個銨基團(如,叔和/或季銨)。在其它範例中,該親水性側基包括一或多種兩性離子基團(如,甜菜鹼,諸如聚(羧酸甜菜鹼(pCB)及磷酸銨基團,諸如卵磷脂基團)。
在一些態樣中,該R2
鏈段可包括能夠結合相對離子而以離子鍵方式交聯該熱塑性聚合物且形成離子聚合物之電帶基團。在此等態樣中,例如,R2
是具有胺基、羧酸酯、磺酸酯、磷酸酯、銨或兩性離子基團之側基或其組合之脂族或芳族基團。
在各情況下,當存在親水性側基時,該“親水性”側基是至少一個聚醚基團,諸如二個聚醚基團。在其它情況下,該親水性側基是至少一個聚酯。在各情況下,該親水性側基是聚內酯基團(如,聚乙烯吡咯烷酮)。該親水性側基之各碳原子可任擇地經如C1-6
烷基基團取代。在一些此等態樣中,該脂族及芳族基團可為接枝聚合基團,其中側基是均聚合基團(如,聚醚基團、聚酯基團、聚乙烯吡咯烷酮基團)。
在一些態樣中,該親水性惻基是聚醚基團(如,聚環氧乙烯基團、聚乙二醇基團)、聚乙烯吡咯烷酮基團、聚丙烯酸基團或其組合。
該親水性側基可透過一連結劑鍵結至該脂族基團或芳族基團。該連結劑可為任一種能夠使該親水性側基連結至該脂族或芳族基團之二官能性小分子(如,C1-20
)。例如,該連結劑可包括上文中所述之二異氰酸酯基團,其當連結至該親水性側基及至該脂族或芳族基團時,會形成胺基甲酸酯鍵。在一些態樣中,該連結劑可為4,4'-二苯甲烷二異氰酸酯(MDI),如下所示。(式3)
在一些態樣中,該親水性側基經官能化成可任擇地透過該連結劑而使其能夠鍵結至該脂族或芳族基團。在各態樣中,例如,當該親水性側基包括烯基團時,其可與含巰基二官能性分子(即,具有第二反應性基團之分子,如羥基基團或胺基基團)進行邁克爾加成作用(Michael addition),產生可透過該連結劑,使用該第二反應性基團,與該聚合物主幹反應之親水性基團。例如,當該親水性側基是聚乙烯吡咯烷酮基團時,其可與巰乙醇上之巰基基團反應產生羥基官能化的聚乙烯吡咯烷酮,如下所示。(式5)
於一些在此所揭示之態樣中,至少一個R2
鏈段包括聚氧化四亞甲基團。在其它例示性態樣中,至少一個R2
鏈段可包括經聚環氧乙烷基團或聚乙烯吡咯烷酮基團官能化之脂族多元醇基團,諸如在歐洲專利第2 462 908號中所述之多元醇,其在此併入本案以為參考。例如,該R2
鏈段可由多元醇(如,季戊四醇或2,2,3-三羥丙醇)與MDI衍生的甲氧基聚乙二醇(獲得以下式6或7所示之化合物),或與之前已和巰乙醇反應之MDI衍生的聚乙烯吡咯烷酮(獲得式8或9所示之化合物)之反應產物衍生而來,如下所示。(式6)(式7)(式8)(式9)
在各態樣中,至少一個R2
是聚矽氧烷。在此等情況下,R2
可衍生自式10之聚矽氧單體,諸如美國專利案第5,969,076號中所揭之聚矽氧單體,其在此併入本案以為參考:(式10) 其中:a是1至10或更大(如,1、2、3、4、5、6、7、8、9或10);各R4
獨立地為氫、C1-18
烷基、C2-18
烯基、芳基或聚醚;及各R5
獨立地為C1-10
亞烷基、聚醚或聚胺基甲酸乙酯。
在一些態樣中,各R4
獨立地為H、C1-10
烷基、C2-10
烯基、C1-6
芳基、聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯基團。例如,各R4
可獨立地選自於由下列所構成之群組:甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、次丁基、叔丁基、乙烯基、丙烯基、苯基及聚乙烯基團。
在各態樣中,各R5
獨立地包括C1-10
亞烷基基團(如,亞甲基、伸乙基、伸丙基、伸丁基、伸戊基、伸己基、伸庚基、伸辛基、伸壬基或伸癸基基團)。在其它情況下,各R5
是聚醚基團(如,聚乙烯、聚丙烯或聚丁烯基團)。在各情況下,各R5
是聚胺基甲酸乙酯基團。
任擇地,在一些態樣中,該聚胺基甲酸乙酯可包括至少部分交聯的聚合網絡,其包括聚胺基甲酸乙酯之衍生物之聚合物鏈。在此情況下,據了解,交聯程度是使該聚胺基甲酸乙酯保留熱塑性特性(即,該交聯的熱塑性聚胺基甲酸乙酯於在此所述之加工條件下可被軟化或熔化及再固化)。此交聯的聚合網絡可通過聚合一或多種異氰酸酯與一或多種聚胺基化合物、聚巰基化合物或其組合而產生,如以下式11及12所示:(式11)(式12) 其中變數如以上所述。此外,亦可用一或多種聚胺基或聚硫醇擴鏈劑橋接二或多個異氰酸酯以擴增該異氰酸酯之鏈長,如之前針對式2之聚胺基甲酸乙酯所述的。
如在此所述,該熱塑性聚胺基甲酸乙酯可透過該聚合物上之胺基甲酸乙酯或胺基甲酸酯基團(硬鏈段)之間的如非極性或極性交互作用而物理性交聯。在此等態樣中,式1中之組份R1
及式2中之組份R1
及R3
,形成該聚合物中常稱作“硬鏈段”之部分,而組份R2
形成常稱作“軟鏈段”之部分。在此等態樣中,該軟鏈段可共價鍵結至該硬鏈段。在一些範例中,具有物理性交聯的硬及軟鏈段之熱塑性聚胺基甲酸乙酯,可為親水性熱塑性聚胺基甲酸乙酯(即,包括在此所述之親水性基團之熱塑性聚胺基甲酸乙酯)。
熱塑性聚醯胺
在各態樣中,該熱塑性聚合物可包含熱塑性聚醯胺。該熱塑性聚醯胺可為具有重複的相同化學結構之聚醯胺鏈段之聚醯胺均聚物。選擇性地,該聚醯胺可包含一些具有不同聚醯胺化學結構之聚醯胺鏈段(如,聚醯胺6鏈段、聚醯胺11鏈段、聚醯胺12鏈段、聚醯胺66鏈段等等)。該具有不同化學結構之聚醯胺鏈段可為無規排列,或可排列成重複嵌段。
在態樣中,該熱塑性聚合物可為嵌段共聚醯胺。例如,該嵌段共聚醯胺可具有重複硬鏈段及重複軟鏈段。該硬鏈段可包含聚醯胺鏈段,而該軟鏈段可包含非聚醯胺鏈段。該熱塑性聚合物可為包含或由具有重複硬鏈段及重複軟鏈段之嵌段共聚醯胺構成之彈性熱塑性共聚醯胺。在嵌段共聚物,包括具有重複硬鏈段及軟鏈段之嵌段共聚物中,於該鏈段內或該鏈段之間或該鏈段內與之間二者中可存在物理性交聯。
該熱塑性聚醯胺可為共聚醯胺(即,包括聚醯胺鏈段及非聚醯胺鏈段之共聚物)。該共聚醯胺中之聚醯胺鏈段可包含或由聚醯胺6鏈段、聚醯胺11鏈段、聚醯胺12鏈段、聚醯胺66鏈段或其任一組合構成。該共聚醯胺之聚醯胺鏈段可為無規排列,或排列成重複鏈段。在一特定範例中,該聚醯胺鏈段可包含或由聚醯胺6鏈段,或聚醯胺12鏈段,或聚醯胺6鏈段與聚醯胺12鏈段二者構成。在該共聚醯胺中之聚醯胺鏈段包括聚醯胺6鏈段及聚醯胺12鏈段之範例中,該鏈段可為無規排列。該共聚醯胺中之非聚醯胺鏈段可包含或由聚醚鏈段、聚酯鏈段或聚醚鏈段與聚酯鏈段二者構成。該共聚醯胺可為共聚醯胺,或可為無規共聚醯胺。該熱塑性共聚醯胺可由聚醯胺寡聚物或預聚物與一第二寡聚物預聚物聚縮合形成共聚醯胺(即,包括聚醯胺鏈段之共聚物)而形成。任擇地,該第二預聚物可為親水性預聚物。
在一些態樣中,該熱塑性聚醯胺本身,或該熱塑性共聚醯胺之該聚醯胺鏈段,可由聚醯胺預聚物如內醯胺、胺基酸和/或二胺基化合物,與二羧酸或其活化形式縮合而得。所產生的聚醯胺鏈段包括醯胺鍵聯(—(CO)NH—)。術語“胺基酸”意指具有至少一個胺基基團及至少一個羧基基團之分子。該熱塑性聚醯胺之各聚醯胺鏈段可為相同或不同的。
在一些態樣中,該熱塑性聚醯胺或該熱塑性共聚醯胺之該聚醯胺鏈段,是從內醯胺和/或胺基酸之聚縮合而來,且包括具有以下式13所示之結構之醯胺鏈段,其中R6
是由內醯胺或胺基酸衍生而來之聚醯胺鏈段。(式13)
在一些態樣中,R6
衍生自內醯胺。在一些情況下,R6
衍生自C3-20
內醯胺,或C4-15
內醯胺,或C6-12
內醯胺。例如,R6
可衍生自己內醯胺或十二內醯胺。在一些情況下,R6
衍生自一或多種胺基酸。在各情況下,R6
衍生自C4-25
胺基酸,或C5-20
胺基酸,或C8-15
胺基酸。例如,R6
可衍生自12-胺基十二酸或11-胺基十一酸。
任擇地,為了增加該熱塑性共聚醯胺之相對親水性程度,式13可包括聚醯胺-聚醚嵌段共聚物鏈段,如下所示:(式14) 其中m是3-20,而n是1-8。在一些例示性態樣中,m是4-15或6-12 (如,6、7、8、9、10、11或12),而n是1、2或3。例如,m可為11或12,而n可為1或3。在各態樣中,該熱塑性共聚醯胺之該熱塑性聚醯胺或聚醯胺鏈段衍生自二胺基化合物與二羧酸或其活化形式之縮合,且包括具有以下式15之結構之醯胺鏈段,其中R7
是從該二胺基化合物衍生而來之聚醯胺鏈段,R8
是從該二羧酸化合物衍生而來之鏈段:(式15)
在一些態樣中,R7
衍生自二胺基化合物,其包括具有C4-15
個碳原子,或C5-10
個碳原子,或C6-9
個碳原子之脂族基團。在一些態樣中,該二胺基化合物包括一芳族基團,諸如苯基、萘基、二甲苯基及甲苯基。可衍生成R7
之適合的二胺基化合物包括,但不限於,己二胺(HMD);丁二胺、三甲基己二胺(TMD)、間二甲苯二胺(MXD)及1,5-五胺二胺。在各態樣中,R8
是從二羧酸或其活化形式衍生而來,包括具有C4-15
碳原子,或C5-12
碳原子,或C6-10
碳原子之脂族基團。在一些情況下,可衍生成R8
之二羧酸或其活化形式包括芳族基團,諸如苯基、萘基、二甲苯基及甲苯基基團。可衍生成R8
之適合的羧酸或其活化形式包括,但不限於,己二酸、癸二酸、對苯二甲酸和間苯二甲酸。在一些態樣中,該聚合物鏈實質上不含芳族基團。
在一些態樣中,該熱塑性聚醯胺(包括熱塑性共聚醯胺)之各聚醯胺鏈段獨立地由選自於由下列所構成之群組之聚醯胺預聚物衍生而來:12-胺基月桂酸、己內醯胺、己二胺及己二酸。
在一些態樣中,該熱塑性聚醯胺包含或由熱塑性聚(醚-嵌段-醯胺)構成。該熱塑性聚(醚-嵌段-醯胺)之形成,可通過羧酸封端的聚醯胺預聚物與羥基封端的聚醚預聚物之聚縮合反應,形成如以下式16所示之熱塑性(醚-嵌段-醯胺):(式16)
在各態樣中,所揭示的聚(醚嵌段醯胺)聚合物是通過含反應性端之聚醯胺嵌段與含反應性端之聚醚嵌段製得。例子包括,但不限於:1)含二胺鏈端之聚醯胺嵌段與含羧酸鏈端之聚氧化烯嵌段;2)含二羧酸鏈端之聚醯胺嵌段與含二胺鏈端之聚氧化烯嵌段,其是通過脂族二羥基化的a-Ω聚氧化烯(稱作聚醚二醇)之氰乙基化及氫化獲得;3)含二羧酸鏈端之聚醯胺嵌段與聚醚二醇,在此特定情況下獲得之產物為聚醚酯醯胺。如之前所述,該熱塑性聚(醚-嵌段-醯胺)之聚醯胺嵌段,可衍生自內醯胺、胺基酸和/或二胺基化合物與二羧酸。該聚醚嵌段可衍生自一或多種選自於由下列所構成之群組之聚醚:聚環氧乙烷(PEO)、聚環氧丙烷(PPO)、聚四氫呋喃(PTHF)、聚氧化四亞甲(PTMO)及其組合。
揭示的聚(醚嵌段醯胺)聚合物包括該等含有下列之聚合物:含在限鏈二羧酸之存在下,由α, ω-胺基羧酸、內醯胺或二羧酸與二胺之縮合反應衍生而來之二羧酸鏈端之聚醯胺嵌段。在此種聚(醚嵌段醯胺)聚合物中,可使用諸如胺基十一酸之α,ω-胺基羧酸;可使用諸如己內醯胺或十二內醯胺之內醯胺;可使用諸如己二酸、癸二酸或十二烷二酸之二羧酸;及可使用諸如己二胺之二胺;或前述任一個之各種組合。在各態樣中,該共聚物包含含有聚醯胺12或聚醯胺6之聚醯胺嵌段。
揭示的聚(醚嵌段醯胺)聚合物包括該等含有在含從4至12個碳原子之二羧酸之存在下,從一或多種α,ω-胺基羧酸和/或一或多種含6至12個碳原子之內醯胺之縮合反應衍生而來之聚醯胺嵌段,且是低質量的,即其等具有從400至1000之Mn。在此種聚(醚嵌段醯胺)聚合物中,可使用諸如胺基十一酸或胺基十二酸之α,ω-胺基羧酸;可使用諸如己二酸、癸二酸、間苯二甲酸、丁二酸、1,4-環己基二羧酸、對苯二甲酸、磺間苯二甲酸之鈉或鋰鹽、二聚脂肪酸(此等二聚脂肪酸具有二聚體含量為至少98%,且最好是氫化的)及十二烷二酸HOOC—(CH2
)10
—COOH之二羧酸;及可使用諸如己內醯胺及十二內醯胺之內醯胺;或前述任一個之各種組合。在各態樣中,該共聚物包含在己二酸或十二烷二酸之存在下,通過十二內醯胺之縮合反應獲得之聚醯胺嵌段,且具有750之數目平均分子量,127-130℃之熔點。在進一步態樣中,可選擇該聚醯胺嵌段之各種成分及其等之比例,以便獲得低於150℃之熔點,最好是介於90℃與135℃之間。
揭示的聚(醚嵌段醯胺)聚合物包括該等包含從至少一個α,ω-胺基羧酸(或內醯胺)、至少一個二胺及至少一個二羧酸之縮合反應衍生而得之聚醯胺嵌段。在此種共聚物中,可從該等上文中所述的中選擇α,ω-胺基羧酸、該內醯胺及二羧酸,及可使用諸如含從6至12個原子之脂族二胺之二胺,且可為丙烯酸和/或飽和丙烯酸,諸如,但不限於,己二胺、哌嗪、1-胺基乙基哌嗪、雙胺基丙基哌嗪、丁二胺、辛二胺、癸二胺、十二烷二胺、1,5-己二胺、2,2,4-三甲基-1,6-己二胺、二胺多元醇、異佛爾酮二胺(IPD)、甲基戊二胺(MPDM)、雙(胺基環己基)甲烷(BACM)及雙(3-甲基-4-胺基環己基)甲烷(BMACM)。
在各態樣中,可選擇該聚醯胺嵌段之成分及其等之比例,以便獲得低於150℃之熔點,較好是介於90℃與135℃之間。在進一步態樣中,可選擇該聚醯胺嵌段之各成分及其等之比例,以便獲得低於150℃之熔點,較好是介於90℃與135℃之間。
在一態樣中,該聚醯胺嵌段之數目平均莫耳質量可從約300克/莫耳(g/mol)至約15,000g/mol、從約500g/mol至約10,000g/mol、從約500g/mol至約6,000g/mol、從約500g/mol至5,000g/mol及從約600g/mol至約5,000g/mol。在進一步態樣中,該聚醚嵌段之數目平均分子量範圍可從約100g/mol至約6,000g/mol、從約400g/mol至3000g/mol及從約200g/mol至約3,000g/mol。在又進一步態樣中,該聚(醚嵌段醯胺)聚合物之該聚醚(PE)含量(x)可從約0.05至約0.8 (即,從約5莫耳%至約80莫耳%)。在又進一步態樣中,該聚醚嵌段可存在從約10重量%至約50重量%、從約20重量%至約40重量%及從約30重量%至約40重量%。該聚醯胺嵌段可存在從約50重量%至約90重量%、從約60重量%至約80重量%及從約70重量%至約90重量%。
在一態樣中,該聚醚嵌段可含除了環氧乙烷單元外之單元,諸如環氧丙烷或聚四氫呋喃(其產生聚丁二醇序列)。亦能同時使用PEG嵌段,即該等由環氧乙烷單元構成的、PPG嵌段,即該等由環氧丙烷單元構成的,及PTMG嵌段,即該等由丁二醇單元構成的,亦稱作聚四氫呋喃。有利地使用PPG或PTMG嵌段。在此等含聚醯胺及聚醚嵌段之共聚物中,聚醚嵌段之數量可占該共聚物之約10重量%至約50重量%,及從約35重量%至約50重量%。
該含聚醯胺嵌段及聚醚嵌段之共聚物,可通過任何使該聚醯胺嵌段加到該聚醚嵌段上之方法製備。實務上,基本上使用二種方法,一種是二步驟方法,另一種是一步驟方法。
在該二步驟方法方面,先製備具有二羧酸鏈端之聚醯胺嵌段,然後在第二步驟中,將此等聚醯胺嵌段連接至該聚醚嵌段。具有二羧酸鏈端之該聚醯胺嵌段,是在鏈終止二羧酸之存在下,由聚醯胺前趨物之縮合反應獲得的。假如該聚醯胺前趨物僅為內醯胺或α,ω-胺基羧酸,則加入二羧酸。假如該前趨物已包含二羧酸,則使用相對於該二胺之化學計量過量之數量。該反應通常在180與300℃之間,較佳地200至290℃之間進行,且反應器中之壓力設在5與30巴之間,維持大約2至3個小時。將該反應器中之壓力慢慢降低至大氣壓力,然後將過量的水蒸餾出,如歷時1或2個小時。
一旦已製得具有羧酸端基之該聚醯胺後,加入該聚醚、該多元醇及催化劑。可將全部數量的聚醚分開,並以一份或多份添加,催化劑亦同。在一態樣中,先加該聚醚,然後開始該聚醚及該多元醇之OH端基與該聚醯胺之COOH端基之反應,形成酯鍵聯且除去水。利用蒸餾盡可能的除去反應混合物中的水,然級加入催化劑,以便使該聚醯胺嵌段完全連接至該聚醚嵌段。此第二步驟在攪拌下,較佳地至少50毫巴(5000帕斯卡)之真空中,反應物及所獲得之共聚物呈熔化狀態之溫度下進行。舉例而言,此溫度可介在100與400℃之間,通常是介在200與250℃之間。該反應之監測是通過測量聚合物融體在該攪拌器上施加的力矩,或測量攪拌器消耗的電能。利用力矩或標的能量值判斷反應結束。催化劑是定義為任何可促進聚醯胺嵌段通過酯化反應連接至聚醚嵌段之產品。有利地,該催化劑是選自於由鈦、鋯及鉿形成之群組之金屬(M)的衍生物。在一態樣中,該衍生物可由與通式M(OR)4
一致的四烷氧化物製得,其中M代表鈦、鋯或鉿,而R,其可為相同或不同的,代表具有1至24個碳原子之直鏈或支鏈烷基基團。
在進一步態樣中,該催化劑可包含金屬(M)之鹽,特別是(M)及有機酸之鹽,及(M)之氧化物和/或(M)之氫氧化物及有機酸之錯合鹽。在又進一步態樣中,該有機酸可為甲酸、醋酸、丙酸、丁酸、戊酸、己酸、辛酸、月桂酸、肉荳蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞麻油酸、次亞麻油酸、環己烷羧酸、苯乙酸、苯甲酸、水楊酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、馬來酸、富馬酸、鄰苯二甲酸及巴豆酸。醋酸及丙酸是特佳的。在一些態樣中,M是鋯,而此鹽稱作氧鋯鹽,如市面上以醋酸氧鋯販售之產品。
在一態樣中,催化劑之重量比例從該二羧酸聚醯胺與該聚醚二醇及該多元醇之混合物的約0.01重量%變化至約5重量%。在進一步態樣中,催化劑之重量比例從該二羧酸聚醯胺與該聚醚二醇及該多元醇之混合物的約0.05重量%變化至約2重量%。
在該一步驟方法方面,將該聚醯胺前趨物、該鏈終止劑及該聚醚摻合在一起;然後得到的是具有基本上長度變化很大的聚醚嵌段及聚醯胺嵌段之聚合物,且各種隨機反應之反應物沿著該聚合物鏈隨機分佈。其等與上述該二步驟方法中之反應物及催化劑相同。假如該聚醯胺前趨物僅為內醯胺,則最好是添加一些水。該共聚物具有基本上相同的聚醚嵌段及相同的聚醯胺嵌段,但也有少部分隨機反應,沿著該聚合物鏈隨機分佈之各種反應物。如以上所述之二步驟方法中之第一步驟,將反應器封起來然後加熱,伴隨攪拌。建立的壓力在5與30巴之間。當壓力不再改變時,將反應器置於減壓下,同時仍保持激烈的攪拌熔化的反應物。以與之前二步驟方法中之方式監測該反應。
聚醯胺對聚醚嵌段之適當的比例可在單一聚(醚嵌段醯胺)中找到,或可使用此適當的平均組成之二或多種不同組成的聚(醚嵌段醯胺)之摻合物。在一態樣中,摻合具有高位準的聚醯胺基團之嵌段共聚物與具有更高位準的聚醚嵌段之嵌段共聚物,以產生具有聚醚嵌段之平均位準占聚(醯胺-嵌段-醚)共聚物之總摻合物之約20至40重量%,較佳地約30至35重量%之摻合物可能是有用的。在進一步態樣中,該共聚物包含二種不同聚(醚-嵌段-醯胺)之摻合物,其包含至少一種具有聚醚嵌段之位準低於約35重量%之嵌段共聚物,及具有至少約45重量%之聚醚嵌段之一第二聚(醚-嵌段-醯胺)。
例示性商業可得共聚物包括,但不限於,該等以商品名稱VESTAMID (Evonik Industries);PLATAMID (Arkema),如商品碼H2694;PEBAX (Arkema),如商品碼“PEBAX MH1657”及“PEBAX MV1074”;PEBAX RNEW (Arkema);GRILAMID (EMS-Chemie AG)提供之商品,或由各個其它供應商生產之其它相似材料。
在一些態樣中,該熱塑性聚醯胺透過如該聚合物之聚醯胺基團間之非極性或極性交互反應物理性交聯。在該熱塑性聚醯胺是熱塑性共聚醯胺之範例中,該熱塑性共聚醯胺可透過該聚醯胺基團間之交互反應,任擇地通過該共聚物基團間之交互反應物理性交聯。當該熱塑性共聚醯胺是透過該聚醯胺基團間之交互反應物理性交聯時,該聚醯胺鏈段可形成該聚合物中稱作“硬鏈段”之部分,而共聚物鏈段可形成該聚合物中稱作“軟鏈段”之部分。例如,當該熱塑性共聚醯胺是熱塑性聚(醚-嵌段-醯胺)時,該聚醯胺鏈段會形成該聚合物中之該硬鏈段部分,而聚醚鏈段可形成該聚合物中之該軟鏈段部分。因此,在一些範例中,該熱塑性聚合物可包括具有一或多個帶有醯胺鍵聯之聚合物鏈之物理性交聯的聚合網絡。
在一些態樣中,該熱塑性共聚醯胺之該聚醯胺鏈段包括聚醯胺-11或聚醯胺-12,而該聚醚鏈段是選自於由下列所構成之群組之鏈段:聚環氧乙烷、聚環氧丙烷及聚氧化四亞甲鏈段及其組合。
任擇地,如之前所述,該熱塑性聚醯胺可部分地共價交聯。在此情況下,應理解,在該熱塑性聚醯胺中存在交聯之程度,是當其以紗線或纖維之形式經熱處理而形成本揭示之鞋類物品時,使該部分共價交聯的熱塑性聚醯胺能保留足夠的熱塑性特徵之程度,即,該部分共價交聯的熱塑性聚醯胺在該處理及再固化期間會軟化或熔化。
熱塑性聚酯
在態樣中,該熱塑性聚合物可包含一熱塑性聚酯。該熱塑性聚酯可通過一或多種羧酸或其含酯衍生物,與一或多種二價或多價脂族、脂環族、芳族或芳脂族醇或雙酚之反應形成。該熱塑性聚酯可為具有相同化學結構之重複聚酯鏈段之聚酯均聚物。選擇性地,該聚酯可包含一些具有不同聚酯化學結構之聚酯鏈段(如,聚乙酸鏈段、聚乳酸鏈段、聚己內酯鏈段、聚羥基烷酸酯鏈段、聚羥基丁酸酯鏈段等等)。該具有不同化學結構之聚酯鏈段可為無規排列,或可排列成重複嵌段。
可用於製備熱塑性聚酯之例示性羧酸包括,但不限於,己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、壬烷二羧酸、癸烷二羧酸、十一烷二羧酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、烷基取代或鹵化對苯二甲酸、烷基取代或鹵化間苯二甲酸、硝基-對苯二甲酸、4,4'-二苯醚二羧酸、4,4'-二苯硫醚二羧酸、4,4'-二苯碸-二羧酸、4,4'-二苯亞烷基二羧酸、萘-2,6-二羧酸、環己烷-1,4-二羧酸及環己烷-1,3-二羧酸。適合用於製備熱塑性聚酯之例示性二醇或酚包括,但不限於,乙二醇、二乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,2-丙二醇、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、2,2,4-三甲基己二醇、對二甲苯二醇、1,4-環己二醇、1,4-環己烷二甲醇及雙酚A。
在一些態樣中,該熱塑性聚酯是聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二酯、聚對苯二甲酸己二酯、聚-1,4-二甲基環己烷對苯二甲酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚間苯二甲酸乙二酯(PEI)、聚芳基化物(PAR)、聚萘二甲酸丁二酯(PBN)、液晶聚酯或前述二或多種之摻合物或混合物。
該熱塑性聚酯可為共聚酯(即,包括聚酯鏈段及非聚酯鏈段之共聚物)。該共聚酯可為脂族共聚酯(即,其中該聚酯鏈段與該非聚酯鏈段二者均是脂族的共聚酯)。選擇性地,該共聚酯可包括芳族鏈段。該共聚酯之該聚酯鏈段可包含或由下列構成:聚乙醇酸鏈段、聚乳酸鏈段、聚己內酯鏈段、聚羥基鏈烷酸酯鏈段、聚羥基丁酸酯鏈段或其任一組合。該共聚酯之該聚酯鏈段可無規排列或可排列成重複嵌段。
例如,該熱塑性聚酯可為一嵌段共聚酯,其具有含相對較硬的(硬鏈段)相同化學結構(鏈段)之聚合單元的重複嵌段(硬鏈段),及相對較軟之聚合鏈段(軟鏈段)之重複嵌段。在嵌段共聚酯,包括具有重複硬鏈段及軟鏈段之嵌段共聚酯中,物理性交聯可存在該嵌段內或該嵌段之間,或該嵌段內與之間二者。在一特定範例中,該熱塑性材料可包含或基本上由一彈性熱塑性共聚酯構成,其具有硬鏈段之重複嵌段及軟鏈段之重複嵌段。
該共聚酯之非聚酯鏈段可包含或由聚醚鏈段、聚醯胺鏈段或聚醚鏈段與聚醯胺鏈段二者構成。該共聚酯可為一嵌段共聚酯,或可為一無規共聚酯。該熱塑性共聚酯可由聚酯寡聚物或預聚物與一第二寡聚物預聚物之聚縮合反應,形成嵌段共聚酯而形成。任擇地,該第二預聚物可為一親水性預聚物。例如,該共聚酯可由對苯二甲酸或萘二羧酸與乙二醇、1,4-丁二醇或1-3丙二醇之聚縮合反應形成。共聚酯之例子包括聚己酸乙二酯、聚丁二酸丁二酯、聚(3-羥基丁酸酯-共-3-羥基戊酸酯)、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸丙二酯、聚萘二甲酸乙二酯及其組合。在一特定範例中,該共聚醯胺可包含或由聚對苯二甲酸乙二酯構成。
在一些態樣中,該熱塑性聚酯是包含下列之一或多種之鏈段的嵌段共聚物:聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚對苯二甲酸丙二酯、聚對苯二甲酸己二酯、聚-1,4-二甲基環己烷對苯二甲酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、間苯二甲酸乙二酯(PEI)、聚芳基化物(PAR)、聚萘二甲酸丁二酯(PBN)及液晶聚酯。例如,適合的熱塑性聚酯,其是嵌段共聚物,可為PET/PEI共聚物、聚對苯二甲酸丁二酯/四乙二醇共聚物、聚氧化烯二醯亞胺二酸/聚對苯二甲酸丁二酯共聚物或前述任一之摻合物或混合物。
在一些態樣中,該熱塑性聚酯是一生物降解樹脂,例如,共聚合的聚酯,其中含有聚(α-羥酸)如聚乙醇酸或聚乳酸作為主要的重複單元。
所揭示的熱塑性聚酯可由熟悉此技藝之人士已知之各種聚縮合方法製成,如溶劑聚合反應或熔融聚合方法。
熱塑性聚烯烴
在一些態樣中,該熱塑性聚合物可包含或基本上由一熱塑性聚烯烴構成。可使用的熱塑性聚烯烴之例子可包括,但不限於,聚乙烯、聚丙烯及熱塑性烯烴彈性體(如,乙烯與具有4至約8個碳原子之α-烯烴之茂金屬催化的嵌段共聚物)。在進一步態樣中,該熱塑性聚烯烴是包含下列之聚合物:聚乙烯、乙烯-α-烯烴共聚物、乙烯-丙烯橡膠(EPDM)、聚丁烯、聚異丁烯、聚-4-甲基戊-1-烯、聚異戊二烯、聚丁二烯、乙烯-甲基丙烯酸共聚物及烯烴彈性體,諸如從聚丙烯(PP)及乙烯-丙烯橡膠(EPDM)獲得之動態交聯的聚合物,及前述之摻合物或混合物。可在本揭示之組成物、紗線及纖維中使用之另外的例示性熱塑性聚烯烴,為環烯烴如環戊烯或降冰片烯之聚合物。
應了解,任擇地可交聯的聚乙烯包括各種聚乙烯,包括,但不限於,低密度聚乙烯(LDPE)、直線低密度聚乙烯(LLDPE)、(VLDPE)及(ULDPE)、中密度聚乙烯(MDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、高密度及高分子量聚乙烯(HDPE-HMW)、高密度及超高分子量聚乙烯(HDPE-UHMW)及任一前述聚乙烯之摻合物或混合物。聚乙烯亦可為聚乙烯共聚物,其是從與乙烯基、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、乙烯醇和/或醋酸乙烯酯共聚合之單烯烴及二烯烴之單體衍生而得。含醋酸乙烯酯衍生的單元之聚烯烴共聚物,可為高醋酸乙烯酯含量共聚物,如大於約50重量%的醋酸乙烯酯衍生的組成物。
在一些態樣中,如在此所述之熱塑性聚烯烴可通過熟悉此技藝之人士已知之方法,透過自由基、陽離子和/或陰離子聚合反應形成(如,使用過氧化物引發劑、熱和/或光)。在進一步態樣中,本揭示的熱塑性聚烯烴可通過在高壓及高溫下之自由基聚合反應製得。選擇性地,該熱塑性聚烯烴可通過使用通常含有一或多種來自第IVb族、第Vb族、第VIb族或第VIII族金屬之催化劑之催化聚合反應製得。該催化劑通常具有一個或超過一個可與第IVb族、第Vb族、第VIb族或第VIII族金屬p-或s-配位錯合之配位子,典型地為氧化物、鹵化物、醇化物、酯、醚、胺、烷基、烯基和/或芳基。在各態樣中,該金屬錯合物可呈游離形式或固定在基質上,典型地在活化氯化鎂、氯化鈦(III)、二氧化鋁或氧化矽上。據了解,該金屬催化劑可溶於或不溶於聚合反應介質中。該催化劑可獨自用於聚合反應中,或進一步使用活化劑,典型地第Ia族、第IIa族和/或第IIIa族金屬烷基、金屬氫化物、金屬烷基鹵化物、金屬烷基氧化物或金屬烷基噁烷(alkyloxanes)。該活化劑可方便用另外的酯、醚、胺或矽醚基團修改。
適合的熱塑性聚烯烴可通過在此所述之單烯經及二烯烴之單體的聚合反應製得。可用於製備本揭示的熱塑性聚烯烴之例示性單體包括,但不限於,乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、2-甲基-1-丙烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、5-甲基-1-己烯及其混合物。
適合的乙烯-α-烯烴共聚物可通過乙烯與諸如丙烯、丁烯-1、己烯-1、辛烯-1,4-甲基-1-戊烯或具有3至12個碳原子之相似物之α-烯烴之共聚合反應獲得。
適合的動態交聯聚合物可通過在使用諸如Banbury混合器及雙軸擠出器之捏合機進行物理性分散諸如PP之硬鏈段及諸如EPDM之軟鏈段之同時,交聯作為軟鏈段之橡膠組份而獲得。
在一些態樣中,該熱塑性聚烯烴可為熱塑性聚烯烴之混合物,諸如二或多種以上所述之聚烯烴之混合物。例如,熱塑性聚烯烴之適合的混合物可為聚丙烯與聚異丁烯之混合物、聚丙烯與聚乙烯之混合物(例如PP/HDPE、PP/LDPE)或不同類型的聚乙烯之混合物(例如LDPE/HDPE)。
在一些態樣中,該熱塑性聚烯烴可為適合的單烯烴單體之共聚物,或適合的單烯烴單體與乙烯基單體之共聚物。例示性熱塑性聚烯烴共聚物包括,但不限於,乙烯/丙烯共聚物、直鏈低密度聚乙烯(LLDPE)及其與低密度聚乙烯(LDPE)之混合物、丙烯/丁-1-烯共聚物、丙烯/異丁烯共聚物、乙烯/丁-1-烯共聚物、乙烯/己烯共聚物、乙烯/甲基戊烯共聚物、乙烯/庚烯共聚物、乙烯/辛烯共聚物、丙烯/丁二烯共聚物、異丁烯/異戊二烯共聚物、乙烯/丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯/甲基丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物及其等與一氧化碳之共聚物,或乙烯/丙烯酸共聚物及其鹽類(離聚物)以及乙烯與丙烯及二烯(如、己二烯、二環戊二烯或亞乙基-降冰片烯)之三聚物;及此等共聚物彼此之間及與上文1)中所提及之聚合物之混合物,例如聚丙烯/乙烯-丙烯共聚物、LDPE/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、LDPE/乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)、LLDPE/EVA、LLDPE/EAA及交替或無規聚亞甲基/一氧化碳共聚物,及其等與其它聚合物如聚醯胺之混合物。
在一些態樣中,該熱塑性聚烯烴可為聚丙烯均聚物、聚丙烯共聚物、聚丙烯無規共聚物、聚丙烯嵌段共聚物、聚乙烯均聚物、聚乙烯無規共聚物、聚乙烯嵌段共聚物、低密度聚乙烯(LDPE)、直鏈低密度聚乙烯(LLDPE)、中密度聚乙烯、高密度聚乙烯(HDPE)或前述聚合物之一或多種之摻合物或混合物。
在一些態樣中,該聚烯烴是聚丙烯。在此使用之術語“聚丙烯”旨在涵蓋任何包含丙烯單體單獨或與其它隨機選擇及定向的聚烯烴、二烯或其它單體(諸如乙烯、丁烯等等)之混合物或共聚物之聚合組成物。此一術語亦涵蓋該組成單體之任何不同的構形及排列(諸如無規立構、間同立構、全同立構等等)。因此,此術語當應用於纖維時旨在包含拉伸聚合物之實際長股、帶、線等等。該聚丙烯可具有任何標準的熔流(經測試);然而,標準纖維級聚丙烯樹脂具有範圍在約1與1000間之熔流指數。
在一些態樣中,該聚烯烴是聚乙烯。在此使用之術語“聚乙烯”旨在涵蓋任何包含乙烯單體單獨或與其它隨機選擇及定向的聚烯烴、二烯或其它單體(諸如乙烯、丁烯等等)之混合物或共聚物之聚合組成物。此一術語亦涵蓋該組成單體之任何不同的構形及排列(諸如無規立構、間同立構、全同立構等等)。因此,此術語當應用於纖維時旨在包含拉伸聚合物之實際長股、帶、線等等。該聚乙烯可具有任何標準的熔流(經測試);然而,標準纖維級聚乙烯樹脂具有範圍在約1與1000間之熔流指數。
適合目前態樣之商業可得的熱塑性聚醯胺水凝膠包括該等商品名為“PEBAX”之商品(如,Arkema, Inc., Clear Lake, TX之“PEBAX MH1657”及“PEBAX MV1074”)及“SERENE”塗層(Sumedics, Eden Prairie, MN)。適合的商業可得聚烯烴材料包括,但不限於,Dow Chemical, Midland MI之“POLYOX”產品系列,及苯乙烯嵌段共聚物。商業可得的苯乙烯共聚物包括,但不限於,TPE-s (如,苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物,諸如“SOFPRENE”及苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)嵌段共聚物,諸如SO.F.TER. GROUP, Lebanon, TN之“LAPRENE”);熱塑性共聚酯彈性體(如,熱塑性彈性體硫化產品(TPE-v或TPV)),諸如SO.F.TER. GROUP之“FORPRENE”、Termopol, Istanbul Turkey之“TERMOTON-V”及TPE嵌段共聚物,諸如“SANTOPRENE” (ExxonMobil, Irving, TX)。
根據一些態樣,該第二聚合材料和/或第三聚合材料可進一步包含、由下列構成或基本上由下列構成:一或多種加工助劑。此等加工助劑可獨立地選自於包括,但不限於下列之群組:固化劑、引發劑、塑化劑、脫膜劑、潤滑劑、抗氧化劑、阻燃劑、染料、顏料、強化填料與非強化填料、纖維強化材料及光安定劑。
本揭示之完成的鞋類物品之外底,可選擇性地根據其結構來描述特徵。例如,可根據下列來描述該外底(非限制性的):根據位在該外底之表面之面朝外的表面上之水凝膠之厚度或尺寸、根據層狀膜在該完成的鞋類物品中之排列方式、根據存在抓地元件之數量或根據該外底是否固定至含單件或多件之鞋面。根據一態樣,該外底具有一面朝外的表面,其至少部分由該水凝膠材料構成。以該外底之該面朝外的表面之總表面積計,該外底之該面朝外的表面可包含從至少10%、至少25%、至少50%、至少70%、至少80%或約5%至約95%之間的水凝膠。該外底可進一步包含一或多個存在其面朝外的表面上之抓地元件。
根據本揭示之另一態樣,該外底在“乾燥狀態”下呈現之厚度在約0.1毫米(mm)至約9.0mm之範圍內。選擇性地,該外底之乾燥狀態的厚度為約0.2mm至約5.0mm;選擇性地,約0.2mm至約2.0mm。水凝膠之水合及膨脹,可由當水凝膠吸水時,該外底之厚度從乾燥狀態的厚度、通過一系列中間狀態的厚度,增加至最後飽和狀態之厚度(其是當水凝膠完全水飽和時外底之平均厚度)而觀察到。例如,完全飽和狀態之外底的飽和狀態厚度可大於該外底之乾燥狀態厚度的150%、大於200%、大於250%、大於300%、大於350%、大於400%或大於500%。
該外底中水凝膠的乾燥及潮濕狀態,可容許鞋類物品動態調整在乾燥及潮濕表面運動時之耐久性。例如,當用在乾燥地面上時,水凝膠可為實質上乾燥的,在此情況下該水凝膠相對的硬且較耐磨。選擇性地,當用在潮濕地面上或當濕材料出現在乾燥地面上時,該水凝膠可快速地吸水以達到水合或完全飽和的狀況,在此情況下該水凝膠材料可呈膨脹和/或相對順應的狀態。然而,相對於乾燥地面,潮濕地面對膨脹及順應的水凝膠會施加較小的磨損。如此,該外底可依需求用於各種條件。儘管如此,該鞋類物品特別有利於使用在潮濕的環境中,諸如泥濘表面、草地表面等等。
該外底可使用任何適合的機制或方法直接固定或以其它方式可操作地固定至鞋面上。在此使用之術語"可操作地固定至",像是外底可操作地固定至鞋面,統指直接連接、間接連接、一體成型及其組合。例如,在將外底可操作地固定至鞋面方面,可直接將該外底連接至鞋面(如,直接黏到其上或用膠合劑、處理劑或黏著劑黏貼),可與鞋面一體成型(如,單一組份)及其組合。
鞋類之鞋面具有一本體,其可由業界已知可用於製造鞋類物品之材料製得,配置成可接受使用者的腳。鞋子之鞋面包含外底以上之鞋子的所有組件。鞋面之不同的組件可包括鞋頭;腳跟穩定器;及阿基里斯缺口,僅舉幾例。此等組件係通過縫線連接在一起,或更可能地模塑成可黏貼至外底之單一單元。
鞋面或鞋面之組件通常包含由一或多種輕量材料製成之柔軟本體。在鞋面上使用之材料提供穩定性、舒適及安定合適。例如,該鞋面可由一或多種由天然或合成皮革、熱固性聚合物、熱塑性聚合物或其混合物製得之一或多個組件製得,或包括該一或多個組件。需要時,該鞋面可使用此等組件之一者形成的織物或紡織品製得。
該紡織品可包括:全部或部分由天然纖維製得之針織、編織、梭織或不織布;全部或部分由合成聚合物、合成聚合物膜等等製得之針織、編織、梭織或不織布;及其組合。該紡織品可包括一或多種天然或合成纖維或紗線。該合成紗線可包含、由下列構成或基本上由下列構成:熱塑性聚胺基甲酸乙酯(TPU)、聚醯胺(如,“NYLON”等等)、聚酯(如,聚對苯二甲酸乙二酯或PET)、聚烯烴或其混合物。
該鞋面及該鞋面之組件可根據習知技術製造(如,模塑、擠製、熱成型、縫合、針織等等)。雖然在圖3B及3D中是以一般的設計描述,但鞋面85可選擇性地具有任何所需要的美學設計、功能設計、品牌標示等等。
仍參考圖3D,鞋面85可進一步包含用於牢牢地使鞋子80抓住使用者的腳之鞋帶、口蓋(flaps)、帶子或其它固定或腳接合結構90。可在鞋子腳背區域中或附近提供鞋舌元件、套鞋(bootie)或其它相似類型的結構,以便利用任何腳接合結構95增加舒適和/或調節施加至使用者的腳之壓力或感覺。
需要時,該鞋類物品之鞋面85之至少一部分,及在一些態樣中實質上整個鞋面,可由針織組件形成。因此,該紡織品可為針織織品,圓編織品(circular knit textile)是其一特別例子。該針織組件可額外或選擇性地形成鞋類物品80之另一組件,諸如鞋內底。
該針織組件可具有形成該鞋面之內表面之一第一側邊(如,面向鞋類物品之空間)及形成該鞋面之外表面之一第二側邊。包括該針織組件之鞋面可實質上圍繞該空間,以便當該鞋類物品正在使用時,實質上環繞人的腳。該針織組件之第一側邊及第二側邊可展現不同的特徵(如,該第一側邊可提供抗磨性及舒適性,而該第二側邊可為相對硬的且提供防水性)。在針織加工期間,諸如緯編針織加工(如,用平編機或圓編機)或任何其它針織加工期間,可將該針織組件形成整體的一件式元件。即,該針織加工可在不需重要的後針織加工或步驟之情況下,實質上形成該針織組件之針織結構。選擇性地,可分別形成該針織組件之二或多個部分,然後再貼附在一起。在一些態樣中,可在該針織加工後,將該針織組件塑形以形成及保持該鞋面所需的形狀(例如,藉由使用腳形鞋楦)。該塑形過程可包括通過針線在接縫處縫製、使用黏著劑或使用其它適合的貼附方式,使該針織組件貼附於另一物件(如,套楦)上和/或使該針織組件之一部分貼附該針織組件之另一部分上。
以針織組件形成鞋面,可提供鞋面有利的特徵,包括,但不限於,特定程度的彈性(例如,用楊氏模量表示)、透氣性、彎折性、強度、吸濕性、重量和耐磨性。此等特徵可通過選擇特定單層或多層針織結構(如,羅紋針織結構、單面平紋針織結構或雙面平紋針織結構)、通過改變針織結構的尺寸及張力、通過使用一或多種由特定材料(如,聚酯材料、單絲材料或彈性材料如彈性纖維)形成之紗線、通過選擇特定尺寸(如,單尼)之紗線或其組合達到。該針織組件亦可通過併入具有不同顏色或其它排列成特定圖案之視覺特性之紗線,提供所欲的美學特徵。該針織組件之紗線和/或針織結構在不同位置處可產生變化,使得該針織組件具有二或多個具不同特性之部分(如,形成鞋面之鞋喉區域之部分可相對地有彈性,而另一部分可相對地不具彈性)。在一些態樣中,該針織組件可併入一或多種可因應刺激(如,溫度、濕氣、電流、磁場或光)而改變的特性之材料。例如,該針織組件可包括由聚合材料(如,聚胺基甲酸乙酯、聚醯胺、聚烯烴及尼龍)形成之紗線,其當經歷到某個在或高於其熔點之溫度的處理時,會從固態轉變成軟化的或成液態,然後當冷卻時再回到固態。該聚合材料可提供加熱然後冷卻該針織組件之一部分之能力,從而形成一個黏合或連續材料之區域,其展現某些有利的特性,包括例如相對高的剛性、強度及防水性。
在一些態樣中,該針織組件可包括一或多種在該針織加工期間或之後,至少部分地嵌花或以其它方式插入該針織組件之針織結構內的紗線或繩,在此稱作“抗拉繩”。該抗拉繩可為實質上無彈性的,以致具有實質上固定的長度。該抗拉繩可延伸通過多個針織組件之緯圈或通過該針織組件內的通道,且可能限制該針織組件在至少一方向上的伸展。例如,該抗拉繩可大致上從該鞋面上的咬合線(bite line)延伸至該鞋面之喉部,以限制該鞋面在橫向方向上的拉伸。該抗拉繩可形成一或多個用於接收鞋帶之鞋帶孔和/或可延伸繞著形成在該針織組件之針織結構中之至少一部分的鞋帶孔。
需要時,該鞋類物品可進一步包括在該外底與貼附於其上之鞋面之間使用黏著劑、處理劑或其組合。該黏著劑或處理劑可包含,但不限於,環氧化物、胺基甲酸乙酯、丙烯酸、氰基丙烯酸酯、矽膠或其組合。
根據各態樣,該外底之外表面之至少一部分可包含圖案或紋理。需要時,此圖案可代表一踏面圖案。在一些態樣中,該外底之外表面包含一或多個抓地元件(如圖2(A-B)及3(A-D)中所示),其中該抓地元件接觸地面之部分實質上不含水凝膠材料。在態樣中,該抓地元件包含比水凝膠材料硬的材料。在一些態樣中,該一或多個抓地元件可具有將於下文中進一步描述之圓錐形或矩形。該抓地元件可在該外底與地面間提供增強的抓地力。該抓地元件亦可提供該外底支撐或撓性和/或提供該鞋類物品之美學設計或外觀。
根據各態樣,該抓地元件可包括,但不限於,各種形狀之突起,諸如防滑齒、栓釘、鞋釘或配置成可提供當使用者在壓步切轉(cutting)、轉彎、停止、加速及向後移動期間,該外底與地面間之抓地力之相似的元件。根據該態樣,該抓地元件可沿著該外底的底表面排列成任何必要或想要的圖案。例如,該抓地元件可沿著該外底成群或成團分佈(如,具2-8個抓地元件之團)。在某些態樣中,該抓地元件可在該鞋類物品之內側與外側之間,沿著該外底對稱或非對稱排列。在某些態樣中,該抓地元件中之一或多個可在該內側與外側之間沿著該外底之中線排列。
根據一些態樣,該抓地元件可由一或多種不同於構成該外底之該水凝膠、該第二聚合材料、該第三聚合材料或該第四聚合材料之材料製成。在一些態樣中,該抓地元件中之一或多個可包含與該第二、第三或第四聚合物材料相同之材料。在一些態樣中,該抓地元件中之一或多個包含該第二聚合材料、第三聚合材料或第四聚合材料,且可在本文中所界定之製造該外底之方法中所述之模塑步驟期間,與該外底一整成型。在又其它態樣中,該抓地元件中之至少一個可實質上不含該第二、第三或第四聚合材料。在一些態樣中,該一或多個抓地元件是由比該第二、第三或第四聚合材料硬的材料製成。
例如,在某些態樣中,該抓地元件可包括諸如下列之聚合物材料中之一或多種:熱塑性彈性體;熱固性聚合物;彈性聚合物;矽氧烷聚合物;天然及合成橡膠;包括以碳纖維和/或玻璃強化的聚合物之複合材料;天然皮革;金屬如鋁、鋼等等;及其組合。在一些態樣中,該抓地元件與該外底一體成型(如,模塑在一起),該抓地元件可包括與該組件相同的材料(如,熱塑性或熱固性材料)。在一些態樣中,該抓地元件可分別提供(即,沒有與該外底模塑在一起)且可以其它方式可操作地與該外底偶合。例如,該外底可含某些可與該抓地元件偶合之接頭或釘座或接收孔。在此等態樣中,該抓地元件可包含任何適合以卡扣、擰進之方式固定至該外底之接收孔中之材料(如,金屬及聚合材料)。
在一些態樣中,該抓地元件各可獨立地具有任何必要或想要的尺寸(如,形狀與大小)。有關該抓地元件形狀之例子包括矩形、六角形、圓柱形、圓錐形、圓形、方形、三角形、梯形、菱形、卵形以及其它規則或不規則形狀(如,曲線、C形等等)。在一些態樣中,該抓地元件彼此可具有相同或不同的高度、寬度和/或厚度。該抓地元件之適合的尺寸及其等沿著該外底排列之進一步例子,包括可從Nike, Inc. of Beaverton, OR.購得之足球/全球足球鞋,商品名為“TIEMPO”、“HYPERVENOM”、“MAGISTA”及“MERCURIAL” 中所提供的。
在各態樣中,該抓地元件可通過任何必要或想要的機制併入該外底中,以致該抓地元件從該外底之底表面延伸出來。在一些態樣中,該抓地元件與該外底可透過模塑處理一體成形。在一些態樣中,該外底配置成可接收可拆卸的抓地元件,諸如擰進或卡扣入抓地元件。在此等態樣中,該外底可包括接收孔(如,螺紋或卡扣孔)或接頭,且該抓地元件可擰進或卡扣入或以其它方式與該接收孔或接頭偶合,以便將該抓地元件固定至該外底。
在進一步態樣中,該抓地元件之一第一部分可與該外底一體成形,而該抓地元件之一第二部分可以擰進或卡扣或其它相似的機構固定。若需要,亦可將該抓地元件配置成可用於人工地板(AG)鞋類之短栓釘。在一些態樣中,該接收孔或接頭可從該外底的外表面之任意平面凸起或以其他方式突出。在一些態樣中,該接收孔可與該外表面齊平。在一些態樣中,該外底可包含此等特徵件及元件之組合。
根據各態樣,該一或多個抓地元件具有大於該外底於水合或飽和狀態下之厚度(其從該外底之面向外的表面突出之尺寸)。可選擇存在該外底中之材料及其相應的乾燥及飽和厚度,以確保該抓地元件在鞋類之使用期間,即使水凝膠呈完全膨脹之狀態時,仍持續提供地面接觸抓地力。例如,該外底可具有“餘隙”之特徵,其是一或多個抓地元件之長度與該外底之厚度(呈其乾燥狀態、水合狀態或飽和狀態)間之差。在一些態樣中,該外底於飽和狀態下之平均餘隙最好為至少8毫米(mm)。在一些態樣中,該外底在其飽和狀態下之平均餘隙可為至少9mm、至少10mm或更大。
因為該外底是鞋子之最外層的鞋底,所以其直接曝露於磨擦及磨損。在一些態樣中,該外底之各部分可建構成不同厚度,且可展現不同程度的撓性。該外底可包含選擇以提供必要或想要的特性如防水程度、耐久性和/或足夠防止滑倒之磨擦係數之材料。在一些情況下,可於該外底中併入二或多種具不同密度之材料,以便提供耐磨外表面。在一些態樣中,該耐磨外底可結合較軟、更具撓性之中底,提供更多的舒適性。例如,該中底可包含通過射出成型或壓縮模塑形成之薄板形式之發泡材料。在一些態樣中,該發泡材料可為,但不限於,聚胺基甲酸乙酯(PU)、乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、橡膠或其組合。
在一些態樣中,該鞋類物品或鞋子亦可包括一平台,腳可置於其上,且其會分開鞋面與穿著鞋子的人的腳。此平台典型地為稱作內底(未示出)之單獨可拆卸的板,其是由纖維素或其它材料製成,諸如熱塑性或熱固性彈性體,能夠提供地面與穿著鞋子的人的腳之間的緩衝。該內底可以用添加物處理,以便抑制細菌生長。需要時,可將該內底與該鞋面合併,如縫至鞋面上。
再次參考圖3B及3D,在態樣中,鞋子80之外底65可通過如直接黏貼而接合或貼附至鞋面85。在一些態樣中,該外底之至少一部分可透過使用習知或鞋類80製造所使用之額外的工具貼附至鞋面85,諸如透過使用膠合劑或黏著劑、利用機械連接器及利用縫糿或縫合,僅舉數例。
根據本揭示之另一態樣,其描述在外或面向地面的表面上組成包含水凝膠之外底之用途。此用途涉及併入該外底作為鞋類成品中面向外的表面,用以防止或減少泥土積聚在該外底及物品上。在一些態樣中,相較於相似但組件或物品之面向外的表面實質上不含水凝膠之習知組件或物品,該外底組件或物品保持減少至少5重量%之泥土;選擇性地減少至少10重量%之泥土。
下列特定範例是提供例示說明用於測量根據本揭示之教示形成之外底所展現出之特性之採樣程序以及測試方法。此等特定範例不應以任何方式解釋成限制本揭示之範疇。熟悉此技藝之人士根據本揭示,將能理解於本文所揭示之特定實施例中可進行許多的改變,但仍能在不逸離或超過本揭示之思想範疇之情況下,獲得相同或相似的結果。熟悉此技藝之人士將能進一步理解,在本文中所報告之任何的特性表示常規測量的特性,且可通過多種不同的方法獲得。本文中所述之方法代表此一方法,且可在不超過本揭示之範疇之情況下使用其它方法。
範例1 – 採樣程序
當一組件作為一外底組件或構成鞋類物品之一部分之外底存在時,預定的採樣程序可為組件採樣程序;當該組件是層狀膜之一部分時,可為共擠或層壓膜採樣程序;當該組件僅為水凝膠膜時,可為純膜採樣程序;或當該組件是以膜以外之形式提供的材料時,可為純材料採樣程序。此等採樣程序中之每一個將於下文中更詳細的說明。
(A) - 組件採樣程序
此程序可用於獲得當水凝膠合併為鞋類物品之外底組件中之第一層或外底中之外層(如,連結至諸如第二聚合材料和/或第三聚合材料之背材料)時之水凝膠的樣本。包括非潮濕狀態下之水凝膠(如,在約25℃及約20%相對濕度下)之外底樣本,是在形成外底組件時獲得,或是用刀從鞋類物品上切割下來的。此方法之進行是分開該外底組件與相關的鞋類鞋面(若存在的話),及除去該物品之上表面上(如,相應於上表面)任何可吸水及可能使水凝膠之吸水測量值產生偏差之材料。例如,可以剝除、磨掉、刮除或以其它方法清除該物品的上表面,除去任何本身可能吸水的鞋面黏著劑、紗線、纖維、發泡物等等。
所產生的外底組件樣本包括水凝膠及任何結合至該水凝膠之物品基材,且維持水凝膠與成品相關背材之結合介面。如此,使用組件採樣程序之任一種測試均可模擬水凝膠作為鞋類物品之一部分的表現。此外,此種樣本亦可用於水凝膠與背材間之結合介面不太明確之情況,諸如外底之水凝膠高度擴散至成品之背材中之情況(如,具濃度梯度)。
在此程序中,樣本是在沿著外底組件可提供實質上等厚的組件(在平均厚度之正負10%內)之位置處採樣的,如該物品之前腳區域、足中段區域或腳跟區域,且具有約4.0平方公分(cm2
)之表面積。在水凝膠不存在於外底組件之任一個具有4.0cm2
表面積之節段中之情況,和/或具有4.0cm2
表面積之節段沒有實質上等厚之情況下,可採取具有較小橫截面積之樣本尺寸,且據此調整特定面積的測量。
(B) – 共擠或層壓膜採樣程序
當水凝膠與背材(如,第三聚合材料)共擠或層壓而形成層狀膜之全部或部分(諸如用於本揭示之外底之膜組件)時,此程序可用於獲得本揭示之水凝膠樣本。該背材代表可與該水凝膠之組成相容之熱塑性材料。
在一些情況下,從共擠薄膜中取出的樣品是直接從外底或鞋類物品中取出的樣品的合適替代品。此外,此樣本亦可用於水凝膠與背材間之結合界面不明確之情況,像是材料高度擴散進入背材之組成中之情況(如,具濃度梯度)。
在此情況下,將水凝膠與背材共擠或層壓成具有實質上等厚的材料之網絡或薄板(在平均材料厚度正負10%內),然後冷卻固化所產生的網絡或薄板。之後從所產生的網絡或薄板上切下固定至背材之水凝膠樣本,樣本面積為4cm2
,如此所產生的樣本之材料仍保持固定至背材。
(C) – 純膜採樣程序
當水凝膠以純形式分離時(即,在一層狀膜中無任何結合的基材),此程序可用於獲得本揭示之水凝膠樣本。在此情況下,將水凝膠擠製成具有實質上等厚的水凝膠材料之網絡或薄板(在平均材料厚度正負10%內),然後冷卻以固化所產生的網絡或薄板。然後從所產生的網絡或薄板上切下具有4cm2
表面積之水凝膠樣本。
選擇性地,假如水凝膠來源無法以純形式獲得,則可從鞋類外底之外底基材上或從共擠薄板或網絡之背材上切下該材料,從而分離出該材料。在任一情況下,從所產生之單離的水凝膠上切下具有4cm2
表面積之材料樣本。
(D) – 純材料採樣程序
此程序可用於獲得本揭示之材料樣本。在此情況下,提供呈純形式之材料,如薄片、顆粒、粉末、丸粒等等。假如材料來源無法以純形式得到,則可從鞋類外底之外底上或從共擠薄板或網絡之背材上切下、刮下或研磨出該材料,從而分離出該材料。
範例2 – 測試計畫
下列測試程序是參考根據該組件採樣程序之鞋類物品中使用之外底組件進行描述。然而,相同的測試可應用於在模擬環境下使用的樣本(如,使用根據該共擠或層壓膜採樣程序、該純膜採樣程序或該純材料採樣程序製得之樣本)。換句話說,在純材料上獲得之測量值,可歸結為含該材料之外底,在此該材料定義該外底之至少一部分表面或側邊之該外底材料。此外,在模擬環境中產生之測量值,可用於為含該材料之外底選擇所需的表現特性,在此該材料定義該外底之至少一部分表面或側邊。
(I) – 吸水能力測試計畫
此測試測量樣本(如,用以上所述之組件採樣程序採取)在一預定浸泡時間後水凝膠之吸水能力。一開始先讓樣本在60°C下乾燥直到在至少30分鐘間隔之連續測量期間沒有重量變化(如,在60°C下乾燥24小時通常是一個合適的期間)。之後稱乾燥樣本之總重量(Wt 乾燥樣本
),單位克。令該乾燥樣本冷卻至25°C,然後將其完全浸到維持在25°C之去離子水浴中。在指定浸泡期間後,從該去離子水浴中取出樣本,用布擦掉表面上的水,測量浸泡樣本之總重量(Wt 潮濕樣本
),單位克。
可使用任何適合的浸泡時間,但一般認為24小時浸泡時間能模擬本揭示之熱塑性水凝膠之飽和條件(即,親水性熱塑性水凝膠將呈其飽和狀態)。據此,在此使用之句子"具有在5分鐘之吸水能力"意指浸泡時間為5分鐘,而句子“具有在1小時之吸水能力"意指浸泡時間為1小時,句子"具有在24小時之吸水能力"意指浸泡時間為24小時等等。
可理解,符合該組件採樣程序採取之樣本的總重量,包括乾燥或經浸泡之材料的重量(Wt 乾燥樣本
或Wt 潮濕樣本
),且需要從該樣本測量值中減去該背材之重量(Wt 基材
)。
使用該樣本表面積(如,4.0cm2
)、該樣本中背材之平均測量厚度及該背材材料之平均密度計算該基材之重量(Wt 基材
)。選擇性地,假如該背材之材料的密度未知或無法獲得,則藉由使用與第一樣本相同的採樣程序採取第二樣本,且具有與該第一樣本相同的尺寸(表面積及膜/基材厚度)來測定該基材之重量(Wt 基材
)。然後用刀從該第二樣本基材上切下該第二樣本材料,提供一單離基材。之後使該單離基材在60℃下乾燥24個小時,這可以與該第一樣本之乾燥同時進行。之後測量該單離背材之重量(Wt 基材
),單位克。
之後將該乾燥與浸泡的第一樣本之重量(Wt 乾燥樣本
或Wt 潮濕樣本
)減去所產生的背材重量(Wt 基材
),得到乾燥及浸泡的材料之重量(Wt 乾燥組件 或Wt 潮濕組件
),如方程式1及2所述。Wt 乾燥組件
=Wt 乾燥樣本
–Wt 基材
(方程式1)Wt 潮濕組件
=Wt 潮濕樣本
–Wt 基材
(方程式2)
之後將該浸泡組件之重量(Wt 潮 濕組件
)減去該乾燥組件之重量(Wt 乾燥組件
),得到被該組件吸收之水的重量,之後除以該乾燥組件之重量(Wt 乾燥組件
),得到在一指定浸泡期間之吸水能力的百分比,如以下方程式3所述。Wt 潮濕組件 - Wt 乾燥組件
吸水能力= --------------------------- (100%) (方程式3)Wt 乾燥組份
例如,1小時50%的吸水能力,意指在1小時的浸泡後,該浸泡組件重量超過其乾燥狀態重量之1.5倍。相似地,24小時500%的吸水能力,意指在24小時的浸泡後,該浸泡組件重量超過其乾燥狀態重量之6倍。
(II) – 吸水率測試計畫
此測試是使用一維擴散模型,利用樣本的模型重量增加為浸泡時間的函數來測量水凝膠之吸水率。可用以上所述之任一採樣程序進行採樣,包括該組件採樣程序。使樣本在60℃下乾燥直到在至少30分鐘的連續測量間隔內沒有重量改變(在60℃下乾燥24小時通常是一個合適的期間)。之後測量乾燥樣本之總重量(Wt 乾燥樣本
),單位克。此外,測量乾燥樣本之組件的平均厚度,用於計算吸水率,解釋如下。
使乾燥樣本冷卻至25℃,然後將其完全浸到維持在25℃去離子水浴中。在1、2、4、9、16及25分鐘之浸泡期間之間,從去離子水中取出樣本,用布擦掉表面上的水,測量浸泡樣本之總重量(W 潮濕樣本
),在此"t"意指特定浸泡期間數據點(如,1、2、4、9、16或25分鐘)。
亦可用卡尺測量該浸泡樣本之曝露表面積,用於測定比重增加,如下所述。曝露表面積意指當完全浸在浴中時與去離子水接觸之表面積。至於使用該組件採樣程序獲得之樣本,該樣本僅具有一個主要的曝露表面。為方便起見,忽略該樣本周圍邊緣之表面積,因其等尺寸相對較小。
在測量之間,將測量樣本完全浸回到離子水浴中。該1、2、4、9、16及25分鐘期間,意指該樣本完全浸到去離子水浴中之累積浸泡期間(即,在第1分鐘浸泡且第一次測量後,將該樣本浸回該浴中再進行1分鐘浸泡,之後測量第2分鐘的標記)。
如上文之吸水能力測試中所述,符合該組件採樣程序取得之樣本的總重量,包括乾燥或浸泡材料之重量(Wt 潮濕組件 或Wt 乾燥組件
)及該物品或背材之重量(Wt 基材
)。為了測定該材料因吸水之重量變化,需從該樣本重量測量值中減去該背材之重量(Wt 基材
)。此可使用與以上吸水能力測試中所述相同的步驟達成,得到針對各浸泡期間測量值所產生的材料重量Wt 潮濕組件
及Wt 乾燥組件
。
之後計算浸泡樣本之重量(Wt 潮濕組件
)與起始乾燥之樣本重量(Wt 乾燥組件
)間之差值,然後將得到的差值除以浸泡樣品(At
)的曝露表面積,得到各浸泡樣本因吸水之比重增加(Wst
),如方程式4所示。 (Wt 潮濕組份
–Wt 乾燥組份
) (Wst
) = ------------------------------ (方程式4) (At
) 在此t
意指特定浸泡期間數據點(如,1、2、4、9、16或25分鐘),如上所述。
之後通過數據點之最小平方線性回歸之測定,以比重增加(Wst
)對時間(分鐘)平方根之斜率測定水凝膠之吸水率。至於本揭示之水凝膠,比重增加(Wst
)對時間(分鐘)平方根之作圖提供實質上線性之起始斜率(通過線性回歸分析提供吸水率)。然而,在一段時間之後,比重增加隨著組件之厚度減緩,指出吸水率降低,直到達到飽和狀態。據信此是因為吸水接近飽和時,水充分地擴散至整個水凝膠並隨著組件厚度改變。
如此,對於具有平均厚度(測量如上)小於0.3毫米之組件,在線性回歸分析中僅使用1、2、4及9分鐘之比重增加數據點。在此等情況下,在16與25分鐘之數據點會因吸水達到飽和而開始顯著地偏離線性斜率,因此在線性回歸分析中省略。相較之下,具有平均乾燥厚度(測量如上)為0.3毫米或更厚之組件,在線性回歸分析中使用1、2、4、9、16及25分鐘之比重增加數據點。所得到斜率(定義樣本吸水率)之單位為重量/(表面積-時間平方根),如克/(米2
-分鐘1/2
)或g/m2
/√min。
此外,一些組件表面可製造在沒有實際將水分子吸入膜或基材之情況下快速吸收且保留水分子之表面現象(如,透過表面氫鍵或毛細管作用)。因此,此等膜或基材之樣本在第1分鐘樣本及可能第2分鐘樣本上會顯示出快速的比重增加。然後,在此之後,進一步的重量增可忽略。如此,線性回歸分析僅應用於在1、2及4分鐘之比重增加繼續顯示吸水增加之情況。若不是,則在此測試方法中之吸水率被視為約0g/m2
/√min。
(III) – 膨脹能力測試計畫
此測試根據一樣本(如,用以上所述之組件採樣程序採取的)在一指定浸泡期間後厚度及體積的增加來測量組件之膨脹能力。一開始使樣本在60℃下乾燥直到在至少30分鐘之連續測量間隔期間無重量變化(24小時乾燥期間通常是一合適的期間)。之後測量乾燥樣本之尺寸(如,矩形樣本是測量厚度、長度及寬度;圓形樣本測量厚度及直徑等等)。之後將乾燥樣本完全浸到維持在25℃之去離子水浴中。在一指定浸泡期間後,從去離子水浴中取出樣本,用布擦掉表面上的水,重新測量浸泡樣本之相同維度的尺寸。
可使用任何適合的浸泡期間。據此,在此使用之句子"具有在5分鐘之膨脹厚度(或體積)增加"意指浸泡時間為5分鐘,而句子“具有在1小時之膨脹厚度(或體積)增加"意指浸泡時間為1小時,句子"具有在24小時之膨脹厚度(或體積)增加"意指浸泡時間為24小時等等。
組件之膨脹由(1)在乾燥與浸泡組件間厚度之增加、(2)乾燥與浸泡組件間體積之增加或(3)二者測定。乾燥與浸泡組件間厚度之增加,是將浸泡組件之測量厚度減去起始乾燥組件之測量厚度計算而得。相似地,乾燥與浸泡組件間體積之增加,是將浸泡組件之測量體積減去起始乾燥組件之測量體積計算而得。厚度及體積之增加亦可以分別相對於乾燥厚度體積之百分比表示。
(IV) – 接觸角測試
此測試是根據一樣本(如,用以上所述之組件採樣程序、共擠或層壓採樣程序或純膜採樣程序採取的)之靜態躺滴接觸角測量值,測量該樣本表面(如,本揭示外底之表面,在此該表面由本揭示之水凝膠,或由該水凝膠形成之共擠膜之表面或由該水凝膠形成之純膜之表面界定)之接觸角。該接觸角意指液體介面碰到樣本之固態表面之角度,且為表面有多少親水性之指示。
在乾燥測試方面(即,測定乾燥狀態下之接觸角),先使樣本在25℃及20%濕度下平衡24個小時。在潮濕測試方面(即,測定潮濕狀態下之接觸角),使樣本完全浸到維持在25℃之去離子水浴中24小時。之後,從水浴中取出樣本,用布擦掉表面上的水,若需要,將其夾到載玻片上,防止捲曲。
之後將乾燥或潮濕樣本置於接觸角測角計,諸如可購自Rame-Hart Instrument Co., Succasunna, NJ之商品“RAME-HART F290”測角計之可移動台上。之後使用注射器或自動汞將10微升的去離子水液滴置於樣本上。立即拍攝液滴之影像(在材料吸收液滴之前),從該影像中測量水滴雙邊緣上之接觸角。將乾燥材料之測量接觸角減去潮濕材料之測量接觸角,計算出乾燥與潮濕樣本之間接觸角之減少。
(V) – 磨擦係數測試
此測試是測量一樣本(如,用以上所述之組件採樣程序、共擠或層壓採樣程序或純材料採樣程序採樣的)之樣本表面(如,根據本揭示之外底表面、本揭示之水凝膠形成的共擠膜之表面或本揭示之水凝膠形成的純膜之表面)的磨擦係數。在乾燥測試方面(即,測定乾燥狀態下之磨擦係數),先使樣本在25℃及20%濕度下平衡24小時。 在潮濕測試方面(即,測定潮濕狀態下之磨擦係數),將樣本完全浸到維持在25℃下之去離子水浴中24小時。之後,從該浴中取出樣本,用布擦掉表面上的水。
該測量是在安裝在鋁測試軌道上之鋁滑塊上進行,其是利用使其滑行於測試軌道的鋁表面上進行該樣本的滑動磨擦測試。該測試軌道之尺寸為127毫米寬×610毫米長。該鋁滑塊之尺寸為76.2毫米x76.2毫米,切成9.5毫米半徑之前導邊緣。該鋁滑塊與該軌道之接觸面積為76.2毫米x66.6毫米,或5,100平方毫米。
使用購自Henkel, Düsseldorf, Germany之商品“LOCTITE 608”室溫固化的二部分環氧樹脂黏著劑,將該乾燥或潮濕樣本貼附至滑塊的底部。該黏著劑是用於維持在飽和時可能會捲曲之潮濕樣本的平整度。將一具有約25.4毫米厚度之聚苯乙烯發泡體貼附至滑塊的上表面(與該測試樣本相反)供結構支撐。
使用螺桿驅動的負載框架進行滑動磨擦力測試。在滑塊(帶有支撐在聚苯乙烯發泡體結構支撐物上之支架)上貼附一牽引索,然後繞著滑輪以拖曳滑車橫過鋁測試軌道。使用具2,000牛頓載量之負載傳感器測量滑動或磨擦力。在鋁滑塊上放置重物以控制正向力,其由聚苯乙烯發泡體結構支撐物支撐,所以滑塊總重為20.9公斤(205牛頓)。測試框架的聯軸器十字頭以5毫米/秒的速度增加,總測試位移為250毫米。根據以恆定速度拉動所需之平行於移動方向之穩態力來計算磨擦係數。將穩態拉力除以施加的正向力,可得到磨擦係數本身。可忽略在測試開始時,任何與靜摩擦係數相關的瞬態值。
(VI) –儲存模量測試
此測試測量當施加振動或振盪力於材料(如,水凝膠)樣本上時之變形抗性(應力對應變之比),且為水凝膠在乾燥及潮濕狀態下順應性之良好指示。在此測試方面,使用該純膜採樣程序提供呈膜形式之樣本,其經過修改使得該測試樣本之表面積為具有5.35毫米寬及10毫米長之矩形。該材料厚度之範圍可從0.1毫米至2毫米,具體範圍沒有特別限制,因為最終模量結果會根據材料厚度標準化。
該樣本之儲存模量(E’),單位為兆帕(MPa),是使用可購自TA Instruments, New Castle, DE 之商品“Q800 DMA ANALYZER”之DMA分析儀,利用動態機械分析法(DMA)測定,該DMA分析儀安裝有相對濕度處理器,以便使樣本在分析期間維持在恆定的溫度及相對濕度下。
首先,使用卡尺測量該測試樣本之厚度(用於模量計算)。之後將測試樣本夾在 DMA分析儀內,其在分析期間依照下列應力/應變條件操作:等溫溫度為25℃,頻率為1赫茲,應變振幅為10微米,預負載為1牛頓,力軌跡125%。DMA分析在恒定25°C温度下根據下面的時間/相對濕度(RH)分布進行:(i) 0%RH持續300分鐘(代表乾燥狀態下之儲存模量測定),(ii) 50%RH持續600分鐘,(iii) 90%RH持續600分鐘(代表潮濕狀態下之儲存模量測定),及(iv) 0%RH持續600分鐘。
E’值(單位MPa)是根據標準DMA技術,從DMA曲線中在恆定RH值之各時間段結束時測得。即,於特定時間/相對濕度之分佈圖形中,在0%RH下之E’值(即,乾燥狀態下之儲存模量)是在步驟(i)結束時之值,在50%RH下之E’值為步骤(ii)結束時之值,而在90%RH下之E’值(即,潮濕狀態下之儲存模量)是在步驟(iii)結束時之值。
該材料樣本可以通過其乾燥狀態儲存模量、其潮濕狀態儲存模量或在乾燥狀態與潮濕狀態材料之間的儲存模量的減少來表徵,在此該潮濕狀態儲存模量小於該乾燥狀態儲存模量。此儲存模量之減少可以列為該乾燥狀態儲存模量與潮濕狀態儲存模量之間的差值,或為相對於該乾燥狀態儲存模量百分比變化。
(VII) – 玻璃轉移溫度測試
此玻璃轉移溫度可依照ASTM D3418-97標準測試方法中,利用差示掃描量熱法測量聚合物之熔化及結晶之轉移溫度及焓之詳細的測試方法測定,與本文的描述一致。此測試測量水凝膠樣本之玻璃轉移溫度(Tg
),在此該水凝膠是以純膜採樣程序或純材料採樣程序取得之純形式提供,具10毫克樣本重。在乾燥狀態及潮濕狀態(即,在曝露於本文所述之潮濕的環境下)二者下測量該樣本。
玻璃轉移溫度是使用可從TA Instruments, New Castle, DE購得之商品“Q2000 DMA ANALYZER”之DMA分析儀測定,其設置有帶針孔蓋之鋁密封盤,且在分析期間,樣本室會有50毫升/分的氮氣吹掃。乾燥狀態下之樣本,是通過將樣本保持在0%RH下直到重量恆定(在120分鐘期間,重量變化小於0.01重量%)製備。潮濕狀態下之樣本,是通過將條件調整至恆定在25℃下,依照下列時間/相對濕度(RH)之描述製備:(i)在0%RH下250分鐘、(ii)在50%RH下250分鐘,及(iii)在90%RH下1,440分鐘。假如在調整期間測量樣本之重量,且在100分鐘的間隔期間,測得之重量實質上恆定在0.05%以內,則可提早結束該調整程式之步驟(iii)。
在製得乾燥狀態或潮濕狀態下之樣本後,利用差示掃描量熱法(DSC)分析,提供熱流對溫度之曲線。該DSC分析以下列時間/溫度之描述進行:(i)在-90℃下平衡2分鐘,(ii)以+10℃/分之速度升溫至250℃,(iii)以-50℃/分之速度降溫至-90℃,及(iv)以+10℃/分之速度升溫至250℃。依照標準DSC技術,從DSC曲線測定玻璃轉移溫度(℃)。
(VIII)熔流指數測試
熔流指數是依照ASTM D1238-13標準試驗方法中,有關使用擠壓塑性計測量熱塑性塑料之熔流速率之詳細的試驗方法,使用其中所述之程序A測定。簡言之,該熔流指數是測量熱塑性塑料在一預定溫度及負載下,通過開口被擠出之速率。在該測試方法中,將大約7克的材料載入該熔流裝置中已加熱至針對該材料指定的溫度之桶中。對柱塞施加對該材料指定的重量,使熔融材料被迫通過模頭。收集定時擠出物並稱重。計算熔流速率值,單位g/10min。
(IX)低溫鞋底物料彎折測試(cold Ross flex test)
低溫鞋底物料彎折測試是依照下列測試方法測定。此測試之目的是評估樣本在低溫環境下重複彎折60度下,抗破裂之抗性。將用於測試之材料的熱成型板之尺寸裁成可配合彎折測試機器之內部。各材料測試5個單獨的樣本。彎折測試機器能夠以每分鐘100+/-5個循環之速率彎折樣本至60度。該機器之心軸的直徑為10毫米。適合用於此測試之機器是Emerson AR-6、Satra S Tm 141F、Gotech GT-7006及Shin II Scientific SI-LTCO (DaeSung Scientific)。依照所使用之彎折機器的特定參數,將樣本插進機器中。將該機器置於設定至-6℃之冷凍機中進行該測試。起動馬達開始彎折,計算彎折循環直到樣本破裂。樣本破裂意指材料是表面實體裂開。沒有實際上穿透表面的線條之可見摺痕不是破裂。測量樣本破裂但未破成二半之時間點。
(X)模量測試。
熱成型板材之模量是依照ASTM D412-98標準測試方法中針對硫化橡膠及熱塑性橡膠及熱塑性彈性體-張力之詳細的測試方法,再進行下列修改之方法測定。所使用之樣本尺寸是ASTM D412-98模頭C,而樣本厚度是2.0毫米+/-0.5毫米。所使用的夾具類型是具有金屬鋸齒狀夾面之氣動夾。所使用的夾距是75毫米。所使用之加載率是500毫米/分鐘。模量(起始)可取起始線性區域中應力(MPa)對應變的斜率而計算得。
在此說明書中,是以能夠寫出清晰簡潔之說明書的方式來描述實施例,但其意圖及可理解的是可在不逸離本發明之情況下進行各種的結合或分拆。例如,應可理解到在此所述之所有較佳的特徵,均可應用於在此所述之本發明的所有態樣。
併在用於形成本發明之鞋類物品之外底中之水凝膠的組成及特性之額外的態樣,以及用於該鞋類物品之其它組件之額外的態樣,以及相關的測試方法與採樣程序之額外的態樣,述於國際專利申請案WO 2016/033276A1 (國際申請案號PCT/US2015/047086);WO 2016/033274A1 (國際申請案號PCT/US2015/ 047084);及WO 2016/033271A1 (國際申請案號PCT/US2015/047081)中。此等專利公開案之完整內容在此併入本案以為參考。
上文中所呈現之對本發明之各種形式的說明,是供例示說明之目的。旨不在詳盡無遺或限制本發明至所揭示之精確的形式。根據以上之教示,許多的修改或變化是可能的。所討論之形式是選擇以及描述成可提供本發明之理論及其實際應用最好的例示說明,藉此使得熟悉此技藝之人士能夠以各種形式利用本發明,且可進行各種修改,以便適合特定的預期用途。所有此等修改及變化,均落在所附的申請專利範圍根據其等公平、合法和衡平地可授權的廣度進行解釋時所決定之本發明的範疇內。
將依照下列編號項次描述本揭示。
第1項。一種製造用於鞋類物品之外底組件之方法,該方法包含: 提供一膜組件,該膜組件包括組成包含一聚合水凝膠材料之一第一層,該第一層界定該膜組件之一面向外的表面; 提供一模具,其具有一模塑表面; 將該膜組件置入該模具中,以致該第一層之一部分接觸該模塑表面之一部分; 將該第一層之該部分約束在該模塑表面之該部分上,同時於該模具中載入一第二聚合材料; 至少部分地固化該模具中之該載入的第二聚合材料,以產生該外底組件,其具有以該膜組件之該第一層之該部分形成該外底組件之一最外層;及 從該模具中取出該外底組件。
第2項,如第1項之製造方法,其中提供該膜組件之步驟包含提供具有實質上平面幾何之一膜組件。
第3項,如第1項或第2項之製造方法,其中提供該膜組件之步驟包含提供一擠製膜組件。
第4項,如第1至3項中任一項之製造方法,其中提供該膜組件之步驟包含提供含一層狀膜之一膜組件,該層狀膜包括可操作地連接至該第一層之一背層,該背層之組成包含一第三聚合材料。
第5項,如第1至4項中任一項之製造方法,其中將該膜組件置入該模具中,以致該第一層之一部分接觸該模塑表面之一部分之步驟,包含將該膜組件置入該模具中,以致該第一層接觸該模塑表面之一部分,其小於該模具之總模塑表面積的85%。
第6項,如第1至5項中任一項之製造方法,其中該方法包括維持該膜組件在約10℃至約80℃之溫度範圍內,但在於該模具中載入該第二聚合材料之時,在於該模具中載入該第二聚合材料後,及在至少部分地固化該模具中之該載入的第二聚合材料之時除外。
第7項,如第1–6項中任一項之製造方法,其中提供該膜組件之步驟包含提供該第三聚合材料; 提供該聚合水凝膠材料; 使用一共擠方法或一層壓方法,從該聚合水凝膠材料與該第三聚合材料形成該層狀膜;及 切割該層狀膜以形成該膜組件。
第8項,如第1–7項中任一項之製造方法,其中該方法進一步包含提供一預成型抓地元件,及在於該模具中載入該第二聚合材料之前,於該模具中加入該預成型抓地元件。
第9項,如第1至8項中任一項之製造方法,其中該方法進一步包含提供用於一抓地元件之一預成型接頭,及在於該模具中載入該第二聚合材料之前,於該模具中加入該用於一抓地元件之該預成型接頭。
第10項,如第1至9項中任一項之製造方法,其中提供該膜組件包含切割一膜,以形成該膜組件,其中該膜組件配置成可契合一或多個抓地元件之間或周圍。
第11項,如第9項之製造方法,其中提供該膜組件之步驟包括使用一平台式壓機或一旋轉式壓機模切一膜,以形成該膜組件。
第12項,如第11項之製造方法,其中該模切之步驟使用一實心雕刻模頭、一可調式模頭、一磁板工具、一沖切模頭或其組合。
第13項,如第1至12項中任一項之製造方法,其中提供該膜組件之步驟,包含通過在一膜之一部分中切割一或多個孔以容納該抓地元件,或通過將該膜之該部分塑形成可避開該一或多個抓地元件,或通過切割與塑形該膜二者,使該膜之該部分配置成可契合該一或多個抓地元件之間或周圍。
第14項,如第1至13項中任一項之製造方法,其中該第二聚合材料是一熱塑性聚合材料。
第15項,如第1至14項中任一項之製造方法,其中該第三聚合材料是一熱塑性聚合材料。
第16項,如第1–15項中任一項之製造方法,其中於該模具中載入該第二聚合材料之步驟,包含封閉該模具,及使用一射出成型方法於該封閉模具中注入該第二聚合材料。
第17項,如第1至16項中任一項之製造方法,其中於該模具中載入該第二聚合材料包含於該模具中載入該第二聚合材料、在該載入之前、期間或之後封閉該模具及對該封閉模具施加壓縮力。
第18項,如第1至17項中任一項之製造方法,其中將該第一層約束在該模塑表面之該部分上之步驟,包含使用真空、使用一或多個伸縮銷或使用真空及一或多個伸縮銷二者。
第19項,如第1至18項中任一項之製造方法,其中該模塑表面是呈該外底組件之預定形狀。
第20項,如第1至19項中任一項之製造方法,其中該模塑表面之至少一部分具有一預定曲率。
第21項,如第1至20項中任一項之製造方法,其中將該膜組件置入該模具中和/或將該膜組件之該第一層之該部分約束在該模塑表面之該部分上,包括在維持該膜組件於約10℃至約80℃之溫度範圍內之同時,彎折或彎曲該膜組件使符合該模塑表面之曲率。
第22項,如第1至21項中任一項之製造方法,其中該第二及第三聚合材料之組成實質上相同。
第23項,如第1至21項中任一項之製造方法,其中該第二及第三聚合材料之組成彼此實質上不同。
第24項,如第1至23項中任一項之製造方法,其中該一或多個抓地元件,在該模塑步驟期間與該外底組件一體成型;在從該模具中取出該外底後,分別加入作為卡扣或擰進組件;或其組合。
第25項,如第1至24項中任一項之製造方法,在此使用該第二聚合材料,使該一或多個抓地元件與該外底組件一體成型。
第26項,如第1至25項中任一項之製造方法,其中該方法進一步包含於該模具中添加一第四聚合材料; 其中該第四聚合材料整體形成該抓地元件作為該外底組件之部分。
第27項,如第26項之製造方法,其中該第四聚合材料是一熱塑性聚合材料。
第28項,如第26項或第27項之製造方法,其中該第四聚合材料之組成與該第二聚合材料實質上相同。
第29項,如第26項或第27項之製造方法,其中該第四聚合材料具有比該第二聚合材料大的抗磨位準。
第30項,如第1至29項中任一項之製造方法,其中該方法進一步包含在添加該第二聚合材料之前,於該模具中置入一或多個接頭; 其中該一或多個接頭配置成可偶合該卡扣或擰進組件。
第31項,如第1至30項中任一項之製造方法,其中該方法進一步包含在添加該第二聚合物材料之前,於該模具中置入一或多個預成型抓地元件。
第32項,如第30項或第31項之製造方法,其中該卡扣或擰進組件包含組成與該第二聚合材料不同之材料。
第33項,如第1至33項中任一項之製造方法,其中該外底組件包含抓地元件,及該抓地元件是凸塊、防滑齒、栓釘、鞋釘或其組合。
第34項,如第1至33項中任一項之製造方法,其中以該吸水能力測試及該組件採樣程序表徵時,該外底組件具有在1小時之吸水能力大於40重量%。
第35項,如第1至34項中任一項之製造方法,其中以該吸水能力測試及該組件採樣程序表徵時,該外底組件具有吸水率大於20g/m2
/√min。
第36項,如第1至35項中任一項之製造方法,其中以該膨脹能力測試及該組件採樣程序表徵時,該外底組件具有在1小時之膨脹厚度增加大於20%。
第37項,如第1至36項中任一項之製造方法,其中該外底組件之該外表面中之至少一部分展現下列中之一或多個:以該接觸角測試表徵時,潮濕狀態接觸角小於80°,及以該磨擦係數測試及該組件採樣程序表徵時,潮濕狀態磨擦係數小於0.8。
第38項,如第1至37項中任一項之製造方法,其中當以該玻璃轉移溫度測試及該純材料採樣方法表徵時,該聚合水凝膠材料在90%相對濕度下平衡時展現一潮濕狀態玻璃轉移溫度,及在0%相對濕度下平衡時展現一乾燥狀態玻璃轉移溫度; 其中該潮濕狀態玻璃轉移溫度比該乾燥狀態玻璃轉移溫度低超過6℃。
第39項,如第1至38項中任一項之製造方法,其中當以該儲存模量測試及該純材料採樣程序表徵時,該聚合水凝膠材料在90%相對濕度下平衡時展現一潮濕狀態儲存模量,及在0%相對濕度下平衡時展現一乾燥狀態儲存模量; 其中該聚合水凝膠材料之該潮濕狀態儲存模量小於該乾燥狀態儲存模量。
第40項,如第1至39項中任一項之製造方法,其中該聚合水凝膠材料是一熱塑性水凝膠材料。
第41項,如第1至40項中任一項之製造方法,其中該聚合水凝膠材料包含一或多種選自於聚胺基甲酸乙酯、聚醯胺均聚物、聚醯胺共聚物及其任一組合之聚合物。
第42項,如第1至41項中任一項之製造方法,其中該聚合水凝膠材料包含一聚胺基甲酸乙酯。
第43項,如第42項之製造方法,其中該聚胺基甲酸乙酯是一熱塑性聚胺基甲酸乙酯。
第44項,如第1至43項中任一項之製造方法,其中該聚合水凝膠材料包含一聚醯胺嵌段共聚物。
第45項,如第1至44項中任一項之製造方法,其中該聚合水凝膠材料占該外底組件之一外表面之至少80%。
第46項,如第1至45項中任一項之製造方法,其中該聚合水凝膠材料具有範圍從0.1毫米(mm)至2mm之一乾燥狀態厚度。
第47項,如第1至46項中任一項之製造方法,其中該第二聚合材料及該第三聚合材料中之至少一個包含一或多種天然或合成橡膠。
第48項,如第1至47項中任一項之製造方法,其中該第二聚合材料和/或該第三聚合材料進一步包含一或多種加工助劑。
第49項,如第48項之製造方法,其中該加工助劑獨立地選自於由下列之群組:固化劑、引發劑、塑化劑、脫模劑、潤滑劑、抗氧化劑、阻燃劑、染料、顏料、強化與非強化填料、纖維強化體及光安定劑。
第50項,如第1至49項中任一項之製造方法,其中至少部分地固化該第二聚合材料之步驟,包含至少部分地交聯該第二聚合材料。
第51項,如第50項之製造方法,其中至少部分地交聯該第二聚合材料之步驟,包含使用硫基交聯方法或過氧化引發交聯方法,至少部分地交聯該第二聚合材料。
第52項,如第51項之製造方法,其中該交聯機制在該第一聚合材料和/或第二聚合材料曝露於濃度及時間期間足夠至少部分地固化該第一和/或第二聚合材料之光化輻射時發生。
第53項,如第1至52項中任一項之製造方法,其中該第一聚合材料和/或第二聚合料是完全固化的。
第54項,一種根據第1至53項中任一項之方法製得之外底組件。
第55項,一種製造鞋類物品之方法,該方法包含: 提供根據第1至53項中任一項製得之一外底組件; 提供一鞋面;及 將該外底組件與該鞋面彼此固定,如此該外底組件之該聚合水凝膠材料界定該鞋類物品之一面向地面的表面。
第56項,如第55項之方法,其中該方法進一步包含: 接收一中底;及 在將該外底組件固定至該鞋面之前,將該中底貼附至該外底組件和/或該鞋面,如此該中底位於該外底組件與該鞋面之間。
第57項,如第55項或第56項之方法,其中該鞋面包含皮革、熱固性聚合物、熱塑性聚合物或其混合物。
第58項,如第55至57項中任一項之方法,其中該鞋面包含選自於針織品、梭織品、不織布、編織品或其組合之一紡織品。
第59項,如第58項之方法,其中該紡織品包括一或多種天然或合成纖維或紗線。
第60項,如第59項之方法,其中該合成纖維或紗線包含熱塑性聚胺基甲酸乙酯(TPU)、聚醯胺、聚酯、聚烯烴或其混合物。
第61項,如第55至60項中任一項之方法,其中將該外底組件固定至該鞋面包括使用一黏著劑、一處理劑或其組合。
第62項,一種用於鞋類物品之外底,其包含根據第1至54項中任一項製得之一外底組件。
第63項,如第1至54項中任一項形成之外底組件於鞋類物品上之用途。
第64項,如第55至61項中任一項製得之鞋類物品。
第65項,如第55至61項中任一項之方法形成之鞋類物品之用途。
第66項,一種用於鞋類物品之外底組件,該外底組件包含: 一膜組件,該膜組件具有一第一表面、與該地面接觸表面相反之一第二表面,及一外圍,該膜組件之組成包含一聚合水凝膠材料,該聚合水凝膠材料界定該膜組件之該第一表面,及該膜組件之該第一表面之至少一部分提供該外底組件之該地面接觸表面之至少一部分; 一第二聚合材料可操作地連接至該膜組件之該第二表面及至該一或多個膜組件中每一個之整個外圍;及 一或多個抓地元件; 其中該膜組件契合該一或多個抓地元件之間或周圍。
第67項,如第66項之外底組件,其中該外底組件包含一或多個抓地元件,該一或多個抓地元件具有一地面接觸表面,及該一或多個抓地元件之該地面接觸表面不包括該膜組件。
第68項,如第66項或第67項之外底組件,其中該膜組件具有一空隙,其具有一內圍,及該抓地元件通過該膜組件之該空隙。
第69項,如第66至68項中任一項之外底組件,其中該抓地元件包含該第二聚合材料,及該二聚合材料可操作地連接至該膜組件之該內圍。
第70項,如第66至69項中任一項之外底組件,其中該第二聚合材料界定該抓地元件之該地面接觸表面。
1、2、3、5、6、7、8、9、10、11、12、13、15、16、17、19、20、25、27、29、30、100、105、110、115、120、125、130、135‧‧‧步驟50‧‧‧平面膜組件60‧‧‧空隙65‧‧‧外底組件70‧‧‧抓地元件55‧‧‧孔80‧‧‧鞋類物品85‧‧‧鞋面90、95‧‧‧腳接合結構
為能充分了解本揭示,現在將以舉例方式參考所附之圖式來描述其之各種形式,其中:
圖1是描述根據本揭示之一態樣製造外底或外底的組件之方法之流程圖;
圖2A是根據本揭示之一態樣形成之外底的各組件之底側視圖;
圖2B是根據本揭示之一態樣形成之外底的各組件之底惻視圖;
圖3A是根據本揭示之一態樣之具有抓地元件之外底的外表面之底側視圖;
圖3B是根據本揭示之一態樣之具有抓地元件之外底的鞋類物品之透視圖;
圖3C是根據本揭示之一態樣之具有抓地元件之外底的外表面之底側視圖;
圖3D是根據本揭示之一態樣之具有抓地元件之外底的鞋類物品之透視圖;及
圖4是描述製造包括根據本揭示之一態樣形成之外底的鞋類物品之方法。
在此所述之圖式僅供例示說明之目的,並不是旨在以任何方式限制本揭示之範疇。
50‧‧‧平面膜組件
60‧‧‧空隙
65‧‧‧外底組件
70‧‧‧抓地元件
Claims (10)
- 一種製造用於鞋類物品之外底組件之方法,該方法包含:提供一預切割的平面膜組件,其包含一第一面向外的表面,該膜組件包括一第一層,其組成包含一聚合水凝膠材料,該第一層界定該膜組件之該第一面向外的表面之至少一部分;提供一模具,其具有一模塑表面;將該平面膜組件置入該模具中;約束該平面膜組件,以致該第一層之至少一部分與該模塑表面接觸,形成一約束膜組件;於帶有該約束膜組件之該模具中載入一第二聚合材料;至少部分地固化該模具中之該載入的第二聚合材料,產生該外底組件,其具有包含該膜組件之該第一層之至少一部分之一最外層地面接觸表面;及從該模具中取出該外底組件。
- 如請求項1之製造方法,其中提供該膜組件之步驟,包含擠製或共擠包含該聚合水凝膠材料及任擇的可操作地連接至該第一層之一背層之一膜,該任擇的背層之組成包含一第三聚合材料。
- 如請求項1或2之製造方法,其中該方法進一步包含維持該膜組件在約10℃至約80℃之一溫度範圍內,但在擠製或共擠該膜之步驟、於該模具中載入該第 二聚合材料及至少部分地固化該模具中之該載入的第二聚合材料期間除外。
- 如請求項1或2之製造方法,其中該方法進一步包含提供一或多個抓地元件,其與該模塑外底組件一體成型或可操作地連接在一起,或其組合,其中提供該膜組件之步驟,包含使該膜組件配置成可契合該一或多個抓地元件之間或周圍。
- 如請求項4之製造方法,其中提供該膜組件之步驟,包含在該膜之一部分中切割一或多個孔或空隙,其相應於該一或多個抓地元件之位置,或將該膜之一部分塑形成避開該一或多個抓地元件之位置,或通過該切割及塑形二者。
- 如請求項1或2之製造方法,其中將該第一層約束在該模塑表面之該部分上之步驟,包含使用真空、使用一或多個可伸縮銷或使用真空與一或多個可伸縮銷二者。
- 一種用於鞋類物品之外底組件,該外底組件包含如請求項1至6中任一項之方法製得之一外底組件。
- 如請求項1或2之製造方法,其中該膜組件被放置於或是約束於該模具中,使得小於該模具之總模塑表面積之85%與該膜組件相接觸。
- 如請求項1或2之製造方法,其中該提供膜組件的步驟包含使用平台式壓機、旋轉式壓機、實心雕 刻模頭、可調式模頭、磁板工具、沖切模頭或其組合模切一膜,以形成該膜組件。
- 如請求項1或2之製造方法,其中該聚合水凝膠材料包含:聚胺基甲酸乙酯、聚脲、聚酯、聚碳酸酯、聚醚醯胺之聚合物或共聚物;烯不飽和單體之加成聚合物;或其任一組合。
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