專利名稱：基于e-PTFE膜材料的功能鞋底及其工藝的制作方法
基于e-PTFE膜材料的功能鞋底及其工藝領域鞋背景技術眾所周知，當前市場主流產品皮鞋運動鞋(以下未另指其它即均為此指)實質上幾乎是不透氣的。因為鞋底實質不透氣。鞋底不透氣，也即鞋底不透氣，不僅穿著不舒適且易產生令人討厭的酸臭異味。于鞋底不具防水特性下予鞋底實質有效的透氣防臭功能，以簡單結構與材料的結合即可有效解決，比如把當前的鞋底設置均勻、密集小通孔并于其內充填松軟透氣的活性碳吸附材料，而要與此同時予鞋底防水特性，僅以單一結構、構造，或僅以單一材料則顯然難以實現。透氣防臭但不能防水的鞋底可有簡單有效方法實現，但因在鞋業長久一直以來其一無例外的防水特性鞋產品下，公眾長久一直以來不得不默認和接受其一無例外的實質不透氣鞋產品，從而形成對鞋底、鞋產品防水特性難以或缺的固有觀念，短時期顯然難以改變。透氣防水膜材料e-PTFE為鞋底的透氣防水功能提供了現實材料基礎。e-PTFE膜材料應用于服裝面料領域通常予其兩面覆合有適于縫、膠加工和起增強作用的纖維材料以克服其作為膜的強度脆弱性，但覆合環節通常以50%上下覆蓋率涂膠，這于其作為通常汗氣不多且有足夠總透氣面下的冰雪環境之用不存在問題，而若用于面積本已顯見有限的鞋底透氣之用則顯然不宜。鞋底透氣之用e-PTFE以其單一結構材料為宜。e-PTFE膜材料系氟材經特殊工藝拉伸為密集網絡纖維層微孔從而具其透氣防水功能，其功能特性因膜厚不同而可不同，通常為幾十個微米厚，其在不超過一定水壓下能以其微小的網絡纖維微孔并于水分子表面張力作用下阻斷水分子穿越過膜層，而其透氣特性通常則與普通纖維面料材料相當。把e-PTFE用于鞋底并成其結構體的固有部分，且要保證其與鞋底基材結合下必須具備的結合強度、耐久度，從而予鞋底以其應有的特別是防水特性，有其顯見的作為膜材料通常固有的強度脆弱性，比如膜層不能過厚以增加總體強度，否則透氣特性下降以至失去其功能，比如膜厚方向抗剝離強度差，通常不及通常塑料膜。但于當前無更好解決鞋底透氣、防水防臭特性技術下，應用其透氣前提下的防水特性，并與相關結構和材料組合而得到透氣、防水、防除臭的功能鞋底產品，不僅技術上可行，雖也有其相應不足，但相較結構雖可簡單、且透氣防除臭但卻不防水的鞋底及其產品，顯然前者更易于為市場認同和接受。發明內容結構雖可簡單的具顯著透氣特性且防除臭的鞋底卻不能防水。為克服公眾長期形成的、短期難以改變的固有觀念，也為予鞋底及其產品更好的穿著實用便利性，以相關工藝與結構克服e-PTFE膜材料其固有強度脆弱特性，有效應用于鞋底及其產品，以予其顯著透氣功能下的防除臭與防水特性功能。因鞋底的應用環境和狀態，單一結構的e-PTFE材料不宜直接應用于鞋底結構，否則其脆弱薄膜于鞋底結構內的交變應力與碰擦下，難以保證其不受損傷與破壞，其輕微但長期的碰擦即可導致損傷而失去防水特性。為此，為予e-PTFE正常、有效應用于鞋底結構，一方面可顯著提高其自身總體強度和抗剝離強度，一方面以結構、以及結構材料特性保證其于鞋底基材結構內不受、或僅受其強度限度內的微應力應變，以及對其的磨擦，同時最大限度提聞其與相關基材的結合強度。為顯著提高其Θ-PTFE總體強度，可于其兩面各覆一層其上均布有占有其面20-50%孔洞、0.1-0.2mm厚的含氟或非含氟塑料或橡膠膜，當然覆層也可是厚一些比如約Imm上下的相應材料。以熱壓、熱熔或粘合劑方式，或以超聲波、激光結合方式，復合為除其孔洞部分外總體綜合強度顯著高于e-PTFE的復合結構膜，或膜結構(以下均簡稱結構膜)，經此工藝，不僅顯著增加了其一體化膜厚，更為重要的是，尤其經熱壓熱熔方式得到的復合膜體，幾乎以完全的一體化微觀結構和組織取代了 e-PTFE其松散、脆弱的網絡纖維層組織，材料組織結構致密性顯著增大，顯著改變和增強了 e-PTFE微觀組織結構特性，為其與鞋底基材的結合，為其抵抗鞋內的交變應力以及磨擦作用提供了有利前提條件。同時，復合后膜體強度的增加，也克服了 e-PTFE于相關環節加工中因其薄而延伸率高難于保持其不變的形態和尺寸，便于相關環節的加工。而增加與此復合e-PTFE膜結合的鞋底基材其抗拉強度和彈性模量，從而減小其結合處的應力應變對e-PTFE膜的作用，有利于保護結合處e-PTFE結構，這可于鞋底基材內添加相關比如玻纖、碳纖、硼纖、以及諸如聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二脂或芳香聚酰胺等有機纖維材料得以實現。經復合后的e-PTFE膜，以張拉塑性形變方式予其于膜孔中的e_PTFE膜面保持松馳狀態，以其預應力處理對鞋底于實際活動中的形變對其的應力應變作用。為此，在結構上，把鞋底構造為以透氣通道上下、內外貫通關聯的三個結構層。第一結構層，為緩沖層。由三個相關子結構層構成，為緩沖人體重力，減小對其下方e-PTFE膜結構層及其e-PTFE透氣膜面以及其膜面邊緣的磨擦。復合e-PTFE膜結構層上方其纖維層上方，設置l_2mm厚的松軟透氣活性碳纖維軟墊。其內可有與鞋底基體上表面突起的結構定位柱一致的孔洞；此活性碳纖維軟墊上表面，設置l-3mm厚、與其下方e_PTFE膜孔一致的含氟或非含氟塑料或橡膠層，以其內透氣通道的厚度阻止足部組織下陷而引起其下方e-PTFE膜面以及膜面邊緣的磨擦和損傷；其通道內可充填松軟透氣的活性碳材料；其可有與鞋底主體基材上表面突起結構定位柱一致的孔洞；再于此層之上設置一層約Imm上下、分布有與其下層相應孔洞的含氟或非含氟塑料或像膠層，并與其下層結合，用以均衡足部壓力；其通孔內可充填松軟透氣的活性碳材料。第二結構層，為復合e-PTFE膜結構層，由五個相關子結構層構成。e-PTFE經與其兩面覆合材料復合為復合e_PTFE膜結構。為進一步充分保護e-PTFE透氣膜面不受磨擦和損傷，可于復合e_PTFE膜面各再覆以增強纖維材料，其間可置有松軟透氣的比如棉纖維薄墊。此結構層既可以是不超過0.5mm的厚膜結構，也可以是超過0.5_lmm的結構體，比如把e-PTFE或復合e-PTFE膜復合于0.5-lmm厚上下的覆合材料上；或把復合e_PTFE膜層或單一 e-PTFE膜直接結合于鞋底主體層基材膜孔外緣和/或內壁，而單一結構的e-PTFE膜面下沉于通道內壁，以加強鞋底結構的一體化程度，有利于進一步保護膜面且可減少加工環節。
以粘合劑粘合方式得到的復合e-PTFE膜結構，因粘合劑結合體其抗剝離強度通常不高，雖然服裝面料領域其復合e-PTFE面料產品不少于十年的正常應用足以證明粘合劑方式的有效性，且廣泛應用于各領域的高性能或結構型粘合劑其通常不低于20-70Mpa的抗剪粘合強度更能保證復合e-PTFE膜結構的相關復合強度，但最大限度提高其相關復合強度和使用耐久牢度，依然是有益的。從結構上予以e-PTFE不受或僅受微應力應變、少受或不受擠壓與磨擦的內部結構環境，當然對保護e-PTFE結構尤應如此。這可以其復合e-PTFE膜與其結合的鞋底主體基材透氣通道上表面其通道外緣、和/或通道內壁為結合面，而除去其它膜材，比如以8mm透氣孔以其兩相鄰外緣為5mm間距，通道表面和/或通道內壁覆合約Imm上下環狀結合面而除去其余膜材，此時則可得到占鞋底基面65%上下的無e-PTFE膜的結構體基面，這部分鞋底主體基面可用于不影響e-PTFE膜材下與其上緩沖結構層的粘合劑結合，這種方式較之以鞋底主體基面或需設置占用透氣通道的突起結構定位柱與緩沖結構層結合，則更有利于其結合強度。當然，這種復合e-PTFE膜與基體結構層的分體結合方式，不限于e-PTFE或復合e-PTFE膜的粘合劑方式，其它諸如熱壓熱熔方式也當然適用。第三結構層，為鞋底主體層。其間有與其上方復合e-PTFE膜結構層一致、貫通其上下面的透氣通道；為充分利用結構，在對透氣不產生實質影響下，通道內可充填松軟透氣活性碳材料，不僅具持久有效的防除臭作用，同時還絕熱保暖。其基本上表面可設置有突起的結構定位柱，用以穿過其上下兩層結構層并與緩沖層結合為一體；為避免地面細小雜物進入、堵塞通道，鞋底防滑花紋基部層設置包括金屬纖維在內的增強防護網，同時還具加強鞋底總體強度作用；為求得鞋底平貼地面時也具透氣作用，鞋底以透氣通道為單位的防滑花紋上設置有溝通任兩相鄰透氣通道并相應延伸至鞋底外緣的溝道；為提高產品使用壽命，于防滑花紋磨損后倘若其它部分完好，則磨平鞋底面后以新的、作為獨立結構體存在的防滑花紋結構層備件，粘合后仍可繼續使用，以節約社會資源；因鞋底減少20-50%可用于觸及地面的防滑花紋截面，耐磨特性因此下降，為此，可于防滑花紋作為一個相對鞋底主體層為獨立存在的結構件下，于其內添加抗磨比如鐵、剛玉、碳化硅微粉材料；當然，微粉的添加也可以把其與鞋底主體結構作為一體時，通過相應加工設備和加工工藝控制，分步而一次性得到。這樣不僅可克服結構上的不足，還可得到優于當前無添加的鞋底其耐磨品質。 因各結構層內均有占其面20-50 %的透氣通道，因而存在應力集中，不利于結構強度。為此，可于各基體材料內添加高抗拉強度、高彈性模量的比如玻纖、碳纖、硼纖或諸如聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二脂或芳香聚酰胺有機纖維，不僅可克服結構上的應力集中，還可得到優于當前無添加的鞋底其材料品質；因核心功能材料e-PTFE構成為氟，而通常微觀組織結構相同相近材料結合強度優于其非相同相近材料，此系微觀組織結構相同相近材料較其非相同相近材料間有相對更高的理化親和特性，故為獲得鞋底最大限度的一體化結構強度，各結構層材料可由氟或含氟材料構成；
而廣泛應用于尤其是金屬加工的超聲波、激光加工技術，經調整其相關輸出參數和工作狀態，可單獨、或以與常規粘合劑方式、或以與常規熱壓熱熔方式相結合，用于與e-PTFE的復合相關環節加工結合。與通常無溫度熱作用、靜態的粘合劑粘合相較，這些加工方式既有溫度的熱作用，也有微幅強振動或沖擊作用，可加速和加強結合層間材料的微觀運動與熔合，故這些加工方式不僅可提高e-PTFE膜的覆合品質，且因其加工時間相對粘合劑方式可以顯著縮短，還可提高工效。此三個獨立結構層以粘合劑結合為具顯著透氣功能下的防除臭防水功能鞋底。這里還存在一個關于鞋底20-50%的“空洞”與公眾固有觀念問題。鞋底以20-50%的透氣通道為前提，予鞋底以顯著的透氣特性且保留了鞋其長期一貫的防水特性，而要獲得鞋實質性的透氣功能，于當前、于本方案，鞋底不可能不存在用以透氣、用以鞋底汗氣擴散、交換于鞋外的通道、以至“大面積”通道。但是，鞋底這一外在形式上與當前鞋底顯著不同的尤其是“大面積空洞”，相對公眾長期一貫以來在鞋底一無例外均無“空洞”的固有觀念下，明顯認為這種鞋底對足部的保護不如當前無“空洞”鞋底。盡管“空洞”處有包括金屬纖維網層材料的防護，也盡管極大多數公眾并不了解當前鞋底不計花紋層也僅為l_2mm的像膠或塑料層防護。此兩者于極端尖銳硬物下于足部所能提供的防護，實質上實在等同相當。同時也應看到，假如避免于鞋底“空洞”、尤其是看似“大面積空洞”的同時，能做到鞋底實質性透氣作用，且換來比金屬纖維網更好的防護，那當然是有效的，盡管于實際上其防護作用和效果可能等同相當，以至不及高強高模金屬纖維網材料，且受制于相關實際因素，難以有與鞋底透氣方式效果相當的其它方式。為克服公眾固有觀念，可于透氣通道設置于鞋底層外緣，而鞋底層面則可不設置e-PTFE材料，除與足掌活動關節相應的彎曲變形部位外，于通常情況下幾乎不受任何應力應變作用，這顯然有利于e-PTFE膜材料與鞋底基材的結合耐久度。為把透氣通道設置于鞋底外緣，鞋底主體基材層其約IOmm上下寬的外緣部分，設置從最外緣其l_5mm處由內向外方向的方或圓透氣通道；通道外緣處基面以及伸出基面l-5mm的其上下層基體基面，構成復合e-PTFE膜結構覆合面；此復合e_PTFE膜結構，以鞋底外緣透氣通道和基面布局相應一致、于柔軟透氣薄纖維保護墊和相應的纖維保護網層、以及最外層的金屬纖維網層、與其外周邊框以塑料或橡膠一并加工為一體化膜結構，且其上可有與鞋底外緣相應位置一致的定位突梢結構體；而鞋底主體層其外緣部分以內，以各自獨立分布的圓柱體構成，柱體間的空間系共同透氣通道，其間可充填松軟透氣的活性碳材料；柱體及鞋底上部外緣端面上覆合一層約l_2mm厚、有相應透氣通道的緩沖層。為提高透氣效果，鞋底主體層內其柱體由鞋首至鞋尾可由薄至厚，鞋底外緣透氣通道厚度以及其它相關結構，也由此相應一致。這種鞋底外緣透氣方式，因其有效透氣截面與鞋底層厚度直接相關，而過厚的鞋底通常則不利于鞋產品有關其形成流暢、動感線條的美學設計，故其透氣作用與效果通常不及鞋底透氣方式。 當然，若把鞋底及其外緣透氣方式結合起來，則可相應減少鞋底透氣“空洞”，也有利于鞋底強度和耐磨特性，同時為進一步優化e-PTFE膜與鞋基體的設置提供了可能，對克服公眾其固有觀念也有利。
圖1為鞋底構造剖視示意圖，圖2為鞋底橫切面剖視示意圖，圖3為鞋底底面局部圖，圖4為鞋底花紋其溝道剖視圖，圖5為鞋底外緣透氣方式其構造剖視示意圖，圖6為鞋底外緣透氣方式其鞋底橫切面剖視示意圖，圖7為e-PTFE膜的分體覆膜方式示意圖。其中，1.緩沖結構層最上方的覆層；2.緩沖結構層中間層，也即緩沖主體層；3.緩沖結構層最下方的活性碳纖維墊層；4.復合e-PTFE膜結構層或e-PTFE膜層；5和6.透氣增強纖維層；7.鞋底主體基材層；8.鞋底主體層透氣通道；9.緩沖結構層主體透氣通道；
10.透氣增強纖維防護層；11.鞋底主體層上的柱體；12.透氣通道上的θ-PTFE膜面；13.透氣通道外緣上的復合e-PTFE膜層或e-PTFE膜層。
具體實施方式
復合e-PTFE膜結構:e-PTFE膜兩面各覆一約0.1-0.2mm厚、其上相應開有占其面20-50 %孔洞的含氟或非含氟塑料或橡膠膜材料，以熱壓、熱熔或以粘合劑、或以和以超聲波、激光方式結合為除其孔洞內e-PTFE膜面以外的復合e-PTFE膜。復合e-PTFE膜結構，也可以是約0.5_2mm厚的相應覆合材料復合而來。鞋層構造:復合e-PTFE膜層(4)或e_PTFE膜，通過熱壓、熱熔或粘合劑、或以超聲波或激光單獨或同以上方式相結合的方式，與鞋底主體層(7)基面結合，結合面可設置透氣增強纖維材料層(5、6)，結合后以下沉張拉作用使e-PTFE膜面(12)保持其塑性形變下的松馳狀態；對分體覆膜方式，則以基體通道表面外緣1_2_圓環面(13)和/或通道內壁
0.5-2mm圓環面為復合e_PTFE膜或e_PTFE膜(4)的結合面，結合時以0.3-0.5mm厚、分布有與其上下層一致孔洞的不銹鋼薄板，置于-PTFE膜面下，結合后以帶維度不銹鋼棒剪切下其余膜材。為最大限度于結構內減少對e-PTFE膜面、尤其通道邊緣的碰擦，于覆膜時，以復合e-PTFE膜以塑性形變方式下沉于通道內壁約Imm上下并結合于通道，或復合e_PTFE膜或e-PTFE膜覆合于約Imm上下的塑料或橡膠基層，之后與鞋底主體層結合。復合e-PTFE膜(4)與鞋底基材(7)以熱壓熱熔或粘合劑結合后，其上置一層l-2mm厚、鞋底主體層(7)基面上的突起結構定位柱穿過其間的活性碳纖維材料墊層(3)；再其上可置一層l_3mm厚，與e-PTFE膜(4)有一致通道的橡膠或塑料層(2)，其通道(9)內可充填松軟透氣的活性碳材料，活性碳纖維或微粉以透氣無紡纖維材料先封包為與通道相宜形式；于緩沖主體層(2)之上，最后覆合約Imm上下、與其下方緩沖主體層(2)相應、相宜透氣孔洞的覆層(I)，比如孔洞占其面的20-50%，其透氣通道內同樣可置入活性碳材料。為阻止緩沖結構層于鞋底主體結構層(7)面上的滑動，鞋底主體層(7)基面可設置若干突起的結構定位柱，或于分體覆膜方式下覆膜面(13)外的基面，以粘合劑穩固緩沖結構層(I和2);當然，因復合e-PTFE膜面邊緣可下沉于其通道內壁，故鞋底主體層(7)與緩沖結構層(I和2)間的些微相對錯動可不致損傷e-PTFE膜面及其邊緣，故緩沖層(I和2)亦可直接平鋪于鞋底主體層(7)之上，而可不設置突起的結構定位柱，其上的活性碳纖維墊層(3)亦可不置孔洞；而此時緩沖層(2)與其上的緩沖覆層(I)可合并為一體化結構，并使其通道在相關制約因素下盡可能小于e-PTFE膜面通道，比如e-PTFE膜面通道為6_8mm，其通道則可取2-3_或1-2_，這樣可進一步避免緩沖層于e-PTFE膜及其邊緣的損傷。為予e-PTFE與鞋底主體結構有更好的結合耐久性，最大限度減緩其覆合處的失效，可增加其與結合基面的結合面積。為此，亦可把復合e-PTFE其復合膜壁下沉至距鞋底主體基層透氣通道下端，以求得盡可能大的結合面。比如鞋底主體層厚3-6_，則可把復合e-PTFE其復合膜壁下沉至距基體通道下端l_2mm處。對鞋底層外緣透氣方式的鞋底構造，可以相應加工工藝得到鞋底主體層(7)結構，其內柱體(11)間的空間內充填松軟透氣的活性碳材料，其上覆一層與下方柱體(11)間有相應透氣通道的覆層(I)，構成鞋底主體結構層；復合e-PTFE膜結構，以鞋底外緣透氣通道和基面布局相應一致、于柔軟透氣保護纖維薄墊和相應的纖維保護網層(5或6)、以及最外層的金屬纖維網層(10)，和其外周邊框以塑料或橡膠一并加工為一體化膜結構，其上可有與鞋底外緣相應位置一致的穩固、定位突梢，結合于鞋底外緣相應溝道內。對鞋底主體層內的防護纖維網層(10)，可于其相關加工中先預置而一并得到；也可把鞋底主體結構層(7)分為兩相應、相對獨立的結構體，然后以粘合劑結合為一體，而防護纖維層于其結合時置入。復合e-PTFE膜結構，不僅可以超聲波、激光方式加工，復合e_PTFE膜與其結合的基面、以及鞋底相關加工環節允許、適宜其加工方式的，均可應用這些加工方式以提高覆合環節的復合品質及工效。
權利要求
1.基于e-ptfe膜材料的功能鞋底及其工藝，鞋底基材是橡膠或塑料，其特征是，含玻纖、或碳纖、或硼纖、或聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二脂、芳香聚酰胺纖維材料、由含氟或非含氟橡膠或塑料基材彼此獨立且貫通聯系的相關結構層構成。
2.根據權利要求1所述基于e-ptfe膜材料的功能鞋底及其工藝，其特征是，透氣通道設置于鞋底和/或鞋底層外緣。
3.根據權利要求1所述基于e-ptfe膜材料的功能鞋底及其工藝,其特征是，復合e-ptfe膜結構除其透氣膜面部分外是由含氟或非含氟的塑料或橡膠膜、或其厚膜、或其與其Imm上下薄板復合而成。
4.根據權利要求1所述基于e-ptfe膜材料的功能鞋底及其工藝,其特征是,結構體內的復合e-ptfe膜結合于基材通道內壁、和/或其通道外緣。
5.根據權利要求1所述基于e-ptfe膜材料的功能鞋底及其工藝,其特征是,結構體內的e-ptfe透氣膜面為塑性形變下的松馳狀態。
6.根據權利要求1所述基于e-ptfe膜材料的功能鞋底及其工藝,其特征是,結構體內有包括金屬纖維在內的增強纖維材料層。
7.根據權利要求1所述基于e-ptfe膜材料的功能鞋底及其工藝,其特征是,結構體下表面防滑花紋結構層內含鐵、剛玉、碳化硅耐磨微粉。
8.根據權利要求1所述基于e-ptfe膜材料的功能鞋底及其工藝，其特征是，以獨立結構體為存在方式的防滑花紋結構層，用于替換磨損的鞋底。
9.根據權利要求1所述基于e-ptfe膜材料的功能鞋底及其工藝,其特征是,結構體透氣通道內充填有松軟透氣的活性碳材料。
10.基于e-ptfe膜材料的功能鞋底及其工藝,其特征是,復合e-ptfe膜結構、及其與基材的結合，以超聲波或激光單獨、或與粘合劑以及熱壓熱熔方式相結合加工。
全文摘要
以簡單的結構與工藝，應用e-ptfe膜材料，予鞋底顯著有效的透氣、防臭、防水功能。而克服e-ptfe膜固有脆弱持性成為關鍵所在。首先，把e-ptfe膜以塑料或橡膠膜復合為透氣的e-ptfe膜面和總體強度顯著高于e-ptfe膜的復合結構膜，且以相應結構予尤其e-ptfe透氣膜面及其邊緣少受拉伸應力作用和碰擦，以保證e-ptfe于鞋底正常功能下的有效結合；其次，于結構透氣通道內充填松軟透氣的活性碳吸附材料，予鞋底持久有效的防除臭功能；同時，對復合e-ptfe膜結構、以及相關結構件厚度、材料、充許超聲波、激光加工的相關環節，均應用這些加工方式以提高鞋底結構品質和工效。
文檔編號A43B13/04GK103120440SQ20121059628
公開日2013年5月29日 申請日期2012年12月27日 優先權日2012年12月27日
發明者楊治安 申請人:楊治安