專利名稱：透氣的合成樹脂鞋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及易于制造，能廉價進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，以合成樹脂為鞋面的鞋。更具體地說，此種鞋面具有透氣性，可抑制潮濕和受熱，并能抗水以阻止水侵入鞋內(nèi)。
天然皮革因其美觀與透氣面常用作高質(zhì)量鞋的鞋面。但是，天然皮革除透氣外，由于毛細(xì)吸力還能透水。于是，天然皮革具有使鞋在雨天變潮的缺點。此外，由于皮革原先處于平片形式，必須形成在其下能接附上鞋的中介鞋底并具有適合腳形的三維表面形狀，進(jìn)而有在制造中要耗用大量勞力、采取先進(jìn)技術(shù)和高成本生產(chǎn)過程等缺點。它還有由于從固有的二維片狀材料加工成三維形狀而產(chǎn)生的變形缺點，并且難于生產(chǎn)出類似于運(yùn)動鞋那種穿著舒適的鞋，這是因為皮革本身不能充分伸展。
本發(fā)明人業(yè)已試制出一種鞋面部分地由合成樹脂制成的鞋，以解決前述與天然皮革有關(guān)的種種問題(日本公開特許號38241/1982)。
本發(fā)明的鞋具有以下特點。由于鞋面是依照腳的輪廓模壓成三維表面件，與天然皮革鞋面相比，它能廉價地大規(guī)模生產(chǎn);由于鞋面的形狀與腳面吻合且可以伸展，它的局部區(qū)域不會處于過度受力狀態(tài)，而這樣的鞋便易于舒適地長期穿著。此外，由于這里的三維形狀是用模具成形，這樣的鞋不會松弛其形狀。
進(jìn)一步，通過對鞋子模具的內(nèi)表面作電腐蝕處理，則可在這種合成樹脂鞋面的表面上印制出與天然皮革類似的三維圖案。這樣，就能生產(chǎn)出一種具有難以與高質(zhì)量天然皮革區(qū)別的美麗圖案外表的合成樹脂鞋面的鞋。
但是，合成樹脂鞋面之鞋的主要的與僅有的缺點則是缺乏透氣這樣一個重要因素。因此，要是能夠有具備天然皮革或織物通風(fēng)性質(zhì)的合成樹脂的鞋面，就有可能生產(chǎn)出一種極為理想的鞋。
在合成樹脂鞋面上形成穿透鞋面的網(wǎng)狀圖案或大的孔洞，就能解決透氣問題。但是，正如上述的皮革制鞋，具有這樣構(gòu)型的鞋面，就會在讓空氣進(jìn)入的同時也讓水進(jìn)入，而在雨天穿此種鞋時就會有讓腳變濕的缺點。依這樣的方式，是不能實現(xiàn)全天候的鞋的。
經(jīng)過了多年來在利用新材料性質(zhì)方面的種種實驗、嘗試與失誤，本發(fā)明人試圖開發(fā)一種具有透氣與防水這種顯然矛盾性質(zhì)的合成樹脂鞋面。一種合成樹脂的鞋面，當(dāng)它具有與構(gòu)成天然皮革的眾多纖維的致密集合體極其不同的結(jié)構(gòu)時，在此合成樹脂鞋面內(nèi)不會因毛細(xì)作用而吸收水的。特別是這種合成樹脂鞋面是將熔融態(tài)合成樹脂注射入預(yù)定形狀的模具內(nèi)成形，同時由這種工藝形成的鞋面基本上是由合成樹脂充填成而無間隙或孔洞。周知具有這樣結(jié)構(gòu)的鞋面是不允許水或空氣通過它的，它不吸附水，具有優(yōu)異的疏水性質(zhì)。
通過有效地利用一種獨特的物理性質(zhì)，即表面張力，這種性質(zhì)也對引致天然皮革吸水的毛細(xì)作用起到主要作用，本發(fā)明人業(yè)已成功地發(fā)展了一種合成樹脂鞋面，它能提供充分的透氣性質(zhì)，同時能有效地阻止水從透氣孔進(jìn)入鞋內(nèi)。
因此本發(fā)明的主要目的是提供一種具有奇特的透氣而又抗水性質(zhì)之鞋面的全天候合成樹脂鞋，它能使穿著舒暢而在雨天不會濕腳。
本發(fā)明的另一重要目的是提供一種在腳的前方有透氣孔的合成樹脂鞋，它能有效地防止潮濕和受熱，并可容易地，廉價地大規(guī)模生產(chǎn)。
在本發(fā)明的鞋中，包括有在腳前方部分的鞋面1之主要部分是由合成樹脂形成。沿著鞋面1在腳前方部分的下部邊緣上設(shè)有許多透氣孔3，而且，透氣孔3的直徑D(mm)滿足以下三個條件。
對于在開有透氣孔3且自此透氣孔3至鞋口10最低部之高為H(mm)的區(qū)域中厚度為W(mm)的鞋面1，透氣孔3的直徑D(mm)必須滿足(a)D＜30.2/H(b)D≤W(c)D≤1.5此外，在本發(fā)明的鞋中，最好在鞋面1的內(nèi)表面上插入一疏水襯里6，以防止有任何的水通過透氣孔3侵入。
本發(fā)明的這種鞋具有的合成樹脂鞋面1，有效地利用了疏水與表面張力的優(yōu)異材料性質(zhì)，防止水通過透氣孔3侵入。
換句話說，如

圖1所示，這種鞋在水面接近鞋面1的鞋口10時，要想防止水透過透氣孔3侵入，只要水不流進(jìn)鞋口10，就不會有水經(jīng)透氣孔3流入。
在圖1所示的情形，水是在最高壓力下進(jìn)入透氣孔3的。施加到透氣孔3的水壓與透氣孔3在水下的深度成正比。因此，通過使透氣孔3分布在鞋面1的上部，就可以降低水深和作用到透氣孔3上的壓力。但是，由于具有合成樹脂鞋面1的下部是最易變熱和受潮的，不將透氣孔3設(shè)在鞋面1的底部邊緣上是不能制成透氣良好的鞋的。
盡管正比于水深的水壓是在鞋面1底部邊緣處作用于透氣孔3，但在通過透氣孔3壓差下侵入的水卻為透氣孔3中水的表面張力所阻擋。
參看圖2，進(jìn)入透氣孔3的水由于合成樹脂的疏水作用而具半球形，而表面張力T則作用在阻止水進(jìn)入鞋內(nèi)的方向。當(dāng)由各表面張力T形成的合力F大于進(jìn)入透氣孔3中的水之壓力f時，水即被阻止進(jìn)入鞋內(nèi)。
當(dāng)水相對于空氣的表面張力為T(dyne/cm)而透氣孔3的半徑為r(Cm)時，則由阻止水侵入鞋內(nèi)之表面張力形成的合力F，即可為透氣孔周長(2πr，Cm)與表面張力二者的積給定F＝T×2πr(dyne)此外當(dāng)水深或壓差為h(Cm)時，趨向于流入透氣孔3之水的壓力f(dyne)，乃是透氣孔3橫斷面積(πr2，Cm2)乘以水壓(dyne/Cm2)f＝πr2×h×g×ρ(dyne)其中g(shù)是重力加速度(980Cm/sec2)，而ρ是水的密度(1g/Cm3)。
當(dāng)條件F＞f滿足，即可阻止水經(jīng)透氣孔3侵入。水的表面張力T隨溫度略有變化，在15℃時約為73.48dyne/Cm?，F(xiàn)在取表面張力T為74dyne/Cm并引用方程(1)與(2)，趨向于流入透氣孔3的壓力，當(dāng)滿足以下不等式r＜0.151/h時，便低于由表面張力T構(gòu)成的反向力。
從Cm換算為mm時，當(dāng)透氣孔3的直徑為D(mm)，而水在透氣孔3上區(qū)域中的高度為H(mm)時，則有D＝2×r×10，H＝10×h以及D＜30.2/H圖3給出的是水深與透氣孔3直徑之關(guān)系的曲線圖，此時趨向于流入透氣孔3之水的壓力f與阻止水進(jìn)入之表面張力的合力F平衡。
從此曲線圖顯然可以看出，對于1mm直徑的透氣孔3，可以阻止最高達(dá)30mm深度的水經(jīng)透氣孔3進(jìn)入鞋內(nèi)。
如上所述，對于圖1所示的情形，當(dāng)透氣孔3是分布在鞋面1的底部邊緣處時，有最大的壓力作用于它們之上。換言之，當(dāng)水平面位于鞋口10處，或者例如是，當(dāng)穿著的鞋處于水不會通過鞋口10流入鞋面1的深水坑中時，作用于透氣孔3的壓力為最大。這一水深相當(dāng)于從透氣孔3至鞋面1上開口10的高度H。因此，對于從透氣孔3至鞋面1上開口10的高度為30mm的鞋來說，只要使透氣孔3的直徑不大于1mm，就能利用表面張力阻止水進(jìn)到鞋內(nèi)。
要是如圖2所示，在透氣孔3內(nèi)之水的半球面前沿突出到鞋面1的內(nèi)表面之外，它就將接觸到鞋面襯里6或護(hù)套，而不能阻止水的侵入。由于本發(fā)明的鞋所具透氣孔的直徑D小于鞋面1的厚度W，透氣孔3中水的半球形前沿就不會突出到鞋面1的內(nèi)表面之外，因而便可阻止水侵入到鞋面1內(nèi)。
這里的透氣孔3的內(nèi)徑進(jìn)一步限制到不超過1.5mm。直徑為1.5mm的透氣孔3可防止深達(dá)20mm的水侵入。盡管透氣孔3開在鞋面1的底部邊緣上，但通常仍在鞋根底部之上約10mm之上。這樣，具有位于鞋底上方1Cm處的1.5mm直徑之透氣孔的鞋，當(dāng)穿著它走在30mm深的水坑中時，就可防止水的侵入。
不超過30mm深度的水坑具有如下特征即使當(dāng)穿著這種鞋猛然踏入該水坑中而透氣孔3受到水的沖擊時，也可阻止水的侵入。
由于本發(fā)明的鞋在鞋面底部邊緣具有許多透氣孔，因而它具有以下特點它具有能提供透氣的合成樹脂的鞋面;通過自由地調(diào)節(jié)透氣孔的數(shù)量與尺寸，使空氣通到鞋面最可能變熱和受潮的部分，使穿著時有最佳的舒適感;此外，即使提供了充分的透氣性，由于可以防止水進(jìn)入鞋內(nèi)，甚至是在雨天，也可以舒適地穿著，因而這種鞋是一種全天候的鞋。
說得具體些，表面張力對于使水浸透過天然皮革鞋面纖維間的空隙起到主要作用，這里已利用到它的這一優(yōu)點，再加上合成樹脂鞋面的疏水特性，就實現(xiàn)了本發(fā)明的此種具有可阻止水侵入這一極重要特性的合成樹脂鞋面的鞋。
還有，雖然本發(fā)明的鞋為穿著舒適而設(shè)置了透氣孔，但由于鞋面是由合成樹脂成形，因而具有可以簡單、容易和廉價地進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的特點。本發(fā)明的附圖如下圖1是浸在一水坑中的本發(fā)明之鞋一最佳實施例的橫剖面圖;
圖2是示明水侵入到此種鞋透氣孔3區(qū)域中的橫剖面圖;
圖3中的曲線表明了最大水深相對于透氣孔3直徑的關(guān)系;
圖4是表明本發(fā)明之鞋一最佳實施例的側(cè)視圖;
圖5是表明用來成形鞋面1與中介鞋底9的模具之橫剖面圖;
圖6與圖7是表明圖5中某些重要部分的放大的橫剖面圖;而圖8是表明通過鞋面內(nèi)表面上襯里所提供的彈性變形能力與透氣特性放大的橫剖面示意圖。
下面參看附圖來描述本發(fā)明一最佳實施例的實現(xiàn)過程。但是，這一實施例僅僅是用作為闡明使本發(fā)明之鞋具體化的工藝的一個具體例子，而本發(fā)明的鞋決不限于下述實施例。在后附權(quán)利要求書規(guī)定的范圍內(nèi)，是可以對本發(fā)明的鞋作出各種其它變更的。
此外，為使權(quán)利要求書易于理解，說明書中所用的部件編號是和本發(fā)明所附權(quán)利要求書中的部件編號相一致的。但是，所附權(quán)利要求書中指出的部件決不限于說明書中對實施例所述的部件。
圖1所示的鞋是由合成樹脂作為一單件形成的，它具有一中介鞋底9和一鞋面基層1B，后者構(gòu)成了鞋面1的一部分。沿著鞋面基層1B前部的底部邊緣上設(shè)有一批透氣孔3。
鞋面基層1B與中介鞋底9取隨腳面輪廓的三維曲面構(gòu)型，是由一種柔韌的合成樹脂，例如是由聚氯乙烯、聚氨酯或這類樹脂的混合物形成。
鞋面基層1B是由合成樹脂形成，鞋面蓋1A則是縫到鞋面基層1B上的，然后接附上鞋底2。不然，也可在鞋面1與中介鞋底9形成之后，再將鞋底2接上。
通過限制鞋面1中透氣孔的直徑D(mm)滿足下述三個條件，就可利用表面張力使鞋能防水。
這就是說，當(dāng)設(shè)有透氣孔區(qū)的鞋面1有厚度W(mm)，而鞋口10的最低部分在透氣孔3上方的高度為H(mm)時，這樣的鞋必須滿足以下各條件透氣孔的直徑D(mm)不得超過鞋面1在透氣區(qū)的厚度，或即D≤W，亦即D≤1.5;另外，此直徑D(mm)必須小于，由水的表面張力與密度所確定的一常數(shù)除以鞋口10最低部分在透氣孔3上方之高度H(mm)，或即D＜30.2/H。
為便于說明，這里的鞋面1的鞋口是指開啟到足以讓水流入鞋內(nèi)的區(qū)域。對于整個鞋面1是從合成樹脂按單一件形成的情形，這一鞋口乃是讓腳插入的口。但是在圖4所示的鞋中，這里的鞋面蓋1A是縫到鞋面基1B上的，此鞋口包括了鞋面蓋1A和縫制孔組成的區(qū)域。此外，透氣孔3與鞋口10之間的高度H是指，當(dāng)鞋水平放置時，透氣口3與此鞋口最低部分間的高度。
在靜止情形，通過將透氣孔的直徑D(mm)限制到D＜30.2H，便可阻止水的侵入。但在實際使用中，這種鞋可以為某個人穿上時大力地步入水坑中。于是，為了能有效地防水，應(yīng)將透氣孔設(shè)計成小于以上給定的值。
例如，當(dāng)鞋面1中鞋口10在透氣空3上的高度是30mm時，按圖3中曲線確定的透氣孔3的直徑為1mm。但是，最好將此種透氣孔的直徑設(shè)計成0.6mm或更小，以阻止水從50mm的高度差下侵入。
換句話說，為了更有效地防水，最好使透氣孔3的直徑不超過(30.2/H)×0.6。
如圖5和圖6與7中的放大圖所示，用來成形具有透氣孔3的鞋面基層1B之模具，利用了設(shè)有可突入鞋面模子8的針狀突起件的陰模殼5，以在鞋面1中形成透氣孔3。除此，在模具閉合前，將用于鞋面1的保護(hù)襯里6裝附到模具的中心件7上，且如圖6與圖7所示，對此彈性襯里6加壓的針狀突起部4的尖梢即為此襯里6所支承。在此種狀態(tài)下，加壓的熔融態(tài)合成樹脂被便注入到模具8內(nèi)，以形成鞋面基層1B。
當(dāng)模具閉合，準(zhǔn)備用于注射成形時，針狀突起部4即對襯里6加壓，使襯里6夾層于針狀突起部4與模具中心件7之間，阻止合成樹脂進(jìn)入該區(qū)域。為此，針狀突起件4的長度略短于接觸到模具中心件7之表面時所需長度。具體地說，針狀突起件4較接觸到模具中心件時需求長度所短的量，等于襯里6受壓縮時的厚度。襯里6的這一壓縮厚度值取決于襯里所用材料、襯里原始厚度以及所加的壓力。當(dāng)此襯里6是由連續(xù)起泡的合成樹脂泡沫板附接以薄的織物布制成時，設(shè)未經(jīng)壓縮時的厚度為1.5至3.5mm，則完全壓縮時的厚度一般為0.1至1mm。據(jù)此，針狀突起件4的長度要取定為較其接觸模具中心件時所需長度短0.1至1mm。
不過，當(dāng)這些個針狀突起件4如圖6所示極其之細(xì)時，則針狀突起件4的末梢便會在模具閉合準(zhǔn)備進(jìn)行注射成形時進(jìn)行襯里6內(nèi)。在這樣的情形下，針狀突起件4的長度就可取定為大于接觸模具中心件7，再減去襯里6在壓縮態(tài)下厚度時所需的長度。這樣，對于極細(xì)的針狀突起件4，就可使其長度基本上等于觸及模具中心件7時所需長度，或即例如是，較接觸到模具中心件7時所需長度短0.03至0.5mm。
當(dāng)模具閉合同時針狀突起件4插入到襯里6時，此針狀突起件4即為襯里6可靠地支承，并且能有效地在注射熔融態(tài)樹脂注射過程中防止其彎曲或斷裂。
當(dāng)通過對襯里織物布加壓使針狀突起件4的末梢穿入襯里6的背側(cè)時，這時的針狀突起件4應(yīng)窄于這種布的編織網(wǎng)眼。當(dāng)通過對合成樹脂泡沫層加壓使針狀突起件4的末梢穿入襯里6的前側(cè)時，這時的針狀突起件4應(yīng)該取與此泡沫層的氣泡直徑相同的尺寸，或較其為窄。
鞋面1上透氣孔3的尺寸由針狀突起件4的厚度確定。
由針狀突起件4在鞋面1中所形成的透氣孔越小，則透氣孔便越不醒目。但是，即使透氣孔略大，也可以在鞋面1的外表通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)計圖案予以掩飾。例如，在鞋面上采用類似天然皮革的糙面或其它凹坑形式的圖案，就可使這些透氣孔3難以看出。
現(xiàn)在，在鞋面1的內(nèi)側(cè)設(shè)置一層疏水的透氣襯里6，由于水為此疏水襯里6排斥，就能通過此種襯里6更有效地阻止水的侵入。此外，穿著這樣的鞋行走時，腳便施加壓力，將襯里6壓縮到圖8所示的折線處，由此而產(chǎn)生出強(qiáng)制通風(fēng)。還有，襯里6也阻止了腳直接觸及和堵塞透氣孔3，而且如圖8的箭頭所示，襯里6能更有效地在廣大區(qū)域上從透氣孔3分配空氣。
鞋面1上透氣孔3的個數(shù)要考慮到透氣孔3的個數(shù)和要求的通風(fēng)量來決定。透氣孔3愈大通風(fēng)則愈好，而要求的通風(fēng)孔數(shù)也愈少。當(dāng)透氣孔3的直徑是0.2至0.6mm而透氣孔是為圖1所示開設(shè)在鞋的前部時，通過鞋面基層1B一側(cè)中的透氣孔數(shù)約在5至100個間，且最好是在7至30個之間。
用于開通透氣孔3的針狀突起件4是由金屬絲，例如由鋼琴絲制成，要有足夠的強(qiáng)度來防止在合成樹脂注入模具8的過程中發(fā)生變形。針狀突起件4是插入并固定到陰模殼5中用激光束或小型鉆頭加工出的孔內(nèi)。
當(dāng)模具閉合準(zhǔn)備進(jìn)行注射成型時，襯里6即夾層于針狀突起件4與模具中心件7之間，以防針狀突起件4直接接觸模具中心件7。因此，襯里6整個是沿著鞋面1的內(nèi)表面相對著模具中心件7設(shè)置的，不然，它就僅僅是在相應(yīng)于針狀突起件4的區(qū)域中對向模具中心件設(shè)置。由于襯里6是整個地沿著鞋面1的內(nèi)部設(shè)定，而中介鞋底9又是縫入一單件中，成為覆蓋住腳的形狀，這就易于在模壓成形時將其臨時地接附于模具中心件7上。
任何能提供緩沖與通風(fēng)作用的片狀材料，都可用作接附到鞋面基層1B內(nèi)的襯里6。在本發(fā)明人所進(jìn)行的實驗中，發(fā)現(xiàn)用連續(xù)起泡式的輕質(zhì)氨基甲酸乙酯泡沫塑料，再加以織物布作襯里附著到它的兩個表面上時，結(jié)果最佳。已采用厚1至2.5mm的氨基甲酸乙酯泡沫塑料來提供充分的減震作用，而將難以撕裂且有長壽命的較耐用的布用作接觸腳的內(nèi)表上的襯里，同時用較大的薄的織物布作為接觸鞋面1的襯里。
這種兩側(cè)接附有布襯里的聚氨基甲酸乙酯泡沫塑料襯里6具有以下特點用來形成鞋面基層1B的合成樹脂不會堵塞此種多孔性聚氨基甲酸乙酯泡沫中的孔，而當(dāng)模具閉合準(zhǔn)備進(jìn)行注射成型時，大的織物布可讓針狀突起件4平滑地穿透這種用作可靠的支承件的襯里。
圖4所示的鞋是按下述方式制成。在將襯里6附著到模具中心件7上之后閉合模具，將合成樹脂注入閉合的模具8內(nèi)，以形成作為一合成樹脂單件的具有透氣孔3的鞋面基層1B和中介鞋底9，隨后打開模具并取出這一單件，將鞋面蓋1A與環(huán)繞腳口的布縫合到鞋面基層1B上，最后將鞋底2接合上以完成整個的鞋。
此外，必要時可將一薄的涂層敷到外表面上，為了防止這種涂層堵塞那種小的透氣孔3，敷上的涂層是很薄的。
權(quán)利要求
1.一種鞋，其中鞋面(1)的包括在腳前方之鞋面部分在內(nèi)的主要部分是由合成樹脂形成，此鞋面(1)在腳前方的部分中沿其底部邊緣設(shè)有許多透氣孔(3)，此外，當(dāng)鞋面(1)在開有上述透氣孔的區(qū)域中之鞋面(1)的厚度為W(mm)，而在透氣孔(3)上方鞋面中鞋口最低部分的高度為H(mm)時，這種鞋的特征在于透氣孔(3)的直徑D(mm)滿足以下條件(a)D＜30.2/H，(b)D≤W，與(c)D≤1.5。
全文摘要
一種具有合成樹脂鞋面，能容易和廉價地進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，且兼具防水與透氣性能的鞋。鞋面上透氣孔的大小設(shè)計成可使表面張力能防止水經(jīng)透氣孔進(jìn)入鞋內(nèi)。
文檔編號A43B7/06GK1050314SQ8910753
公開日1991年4月3日 申請日期1989年9月21日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月21日
發(fā)明者福岡辰雄 申請人:福岡辰雄