專利名稱：可加壓的封套和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)部可加壓的多層封套，尤其涉及一種改進(jìn)的多層加壓的、包含氣體的封套，這種封套特別適合于作為諸如鞋襪中的內(nèi)底和其它部件之類的緩沖墊使用。
本發(fā)明是在1988年2月5日申請的、流水號為07/147，131專利申請的部分繼續(xù)。參考和上述專利申請同一天申請的并且和上述專利申請為同一個(gè)申請人的美國專利申請流水號-(DocketL304)。
以前，在提供具有平的或均勻彎曲的支撐面的、內(nèi)部可加壓的多層封套方面經(jīng)歷過相當(dāng)大的困難，其中的封套要具有能加壓到相對較高水平的能力。從前，因?yàn)橐髮⑦@種物品包封在起緩沖體作用的粘塑泡沫中以便尋求期望的平滑的或彎曲的表面，所以許多被吸收的、重新分布的以及被儲(chǔ)存的碰撞/沖擊能量都損失掉了，不能以有用的方式返回去。
完全不可能提供其中構(gòu)成這種產(chǎn)品的大部分(大于60%)的負(fù)荷支撐材料為在一定壓力下的氣體的產(chǎn)品。對于以前的產(chǎn)品，以有益的、有效的和舒適的方式返回的這種結(jié)構(gòu)的碰撞能量不到40%，該能量的剩余部分以熱的方式被吸收和耗散掉。本設(shè)計(jì)方案能夠以有用的方式將按其它方式要浪費(fèi)的能量最多返回達(dá)92%。此外，還提供了高級的緩沖性和柔順性，這就使沖擊振動(dòng)負(fù)荷對腳和腿的損傷大大減少，可減少至12個(gè)G的水平。
研制這種新產(chǎn)品的原因是，以前的產(chǎn)品在制造這種具有高度彈性和柔順性的、用于鞋襪類等的、重量輕、壽命長、充氣壓力高的結(jié)構(gòu)的過程中已經(jīng)碰到了困難，在這種新產(chǎn)品中，在碰撞時(shí)被吸收、重新分配和貯存的能量要能作為有用的能量、以平滑的方式、以等于或大于從該產(chǎn)品上移去所加負(fù)荷的速率、被有效地返回去。這種新產(chǎn)品的成功取決于以下幾個(gè)基本問題的解決1)在拉緊件(帶有落線的織物層)和含氣的隔層之間在遭受長期重復(fù)的疲勞狀態(tài)的強(qiáng)負(fù)荷情況下脫開(分層)，2)落線的緩沖、磨損、和彎曲疲勞斷裂，3)落線的水解變質(zhì)斷裂，4)隔層的霉菌、細(xì)菌和水解應(yīng)力破裂，5)在受到高負(fù)荷和彎曲以及扭曲作用時(shí)，緊靠布的剪切邊緣的拉緊件的散裂，6)隔膜的穿孔和磨損斷裂，7)由于自拉緊布側(cè)面伸出的纖維細(xì)絲落入并跨過周邊的隔層封口從而產(chǎn)生能緩慢泄漏加壓氣體的微小泄漏路徑而引起的在周邊封口處的加壓氣體泄漏。
除了以上問題而外，更困難的問題之一是要提供一種密封的、可永遠(yuǎn)充氣的緩沖件，和管狀的或圓形的腔室相對照，這種緩沖件的表面是平的，并且可做得較厚從而可實(shí)現(xiàn)100%的空氣支撐和緩沖，并且該緩沖件要具有足夠大的抗疲勞強(qiáng)度從而能在使用中承受無數(shù)次壓縮循環(huán)。就消費(fèi)品而言，尤其是鞋襪，幾年的使用壽命是非常重要的。進(jìn)而，這種產(chǎn)品必須能維持其獨(dú)特的和有益的緩沖性質(zhì)，這些性質(zhì)在其整個(gè)使用壽命期間都無顯著的變劣。很明顯，在一個(gè)時(shí)期內(nèi)壓力的顯著減小或增加都是不能接受的，尤其對消費(fèi)品而言更是如此。還期望提供一種能經(jīng)得住較高局部負(fù)荷而壓不癟的充氣產(chǎn)品，例如在體育活動(dòng)中一般遇到的負(fù)荷。
例如，在涉及跑或跳的競賽或其它體育比賽項(xiàng)目中，在腳跟撞擊或蹬出期間就存在著基本上是局部的負(fù)荷。如果緩沖件癟了，那么緩沖的整個(gè)目的就破滅了。對于所碰到的大多數(shù)情況而言，為了防止緩沖件壓癟，或者將這種產(chǎn)品制造得足夠厚，或者充的壓力很高，或者兩者兼有之。另一個(gè)能滿足需要的辦法是使用較低壓力下充氣的較小腔室，將它置于負(fù)荷承受面的下方，因此就存在很小的、或者根本不存在空氣可能逃入的儲(chǔ)氣空間。如果沒有用泡沫包圍著具有圓形管狀腔室的壓力較高的已有技術(shù)充氣物品，或者沒有將這種已有技術(shù)充氣物品同某種其它類型的表面/外形緩沖件一起使用，那么這種已有技術(shù)的充氣物品就要產(chǎn)生一種不舒適感。
這種拉緊的產(chǎn)品的負(fù)荷/撓曲曲線顯示出以前的其它已有技術(shù)負(fù)荷緩沖件從來未有的全新、獨(dú)特和有益的緩沖特性。
我的早期發(fā)明(專利號4，183，156)的負(fù)荷撓曲特性提供了小負(fù)荷情況下的極其柔軟的緩沖支撐。然后隨著負(fù)荷的逐漸加大，支撐力也隨之成直線地或指數(shù)地增加。這種類型的負(fù)荷撓曲特性適合于許多場合。但腔勾嬖謐帕磽庖恍┯τ?，灾q廡┯τ彌蟹淺Ｆ諭庵旨友鉤淦撼寮孕〉難沽Ω漢芍林械妊沽Ω漢汕淶囊豢季湍苷故境鲆恢旨榷ǖ幕撼逯С?，其支撑秴s笥謁癰漢傻拿婊肽誆抗ぷ餮沽Φ某嘶?。因此，栽傆瑟M私洗蟮難沽Ω漢墑保撼寮馱諞桓鱸ざǖ母漢紗Υ誘飧鑫榷ǖ陌遄椿撼逯С拋刺甲遠(yuǎn)胤⑸浠?，并且栽嵸Q(mào)淦鍥返惱隹衫玫奈灰品段謖故境鲆恢秩淼?、比较一致的并且水平蛀[ピ黽擁幕撼逯С擰
這種類型的緩沖支撐包含和已有技術(shù)相比有很大不同的嶄新技術(shù)?，F(xiàn)在可以得到使用已有技術(shù)不可能得到的嶄新和非常有用的產(chǎn)品。
因此，需要一種改進(jìn)的、優(yōu)于已有技術(shù)充氣產(chǎn)品的、基本上是永久性預(yù)加壓的產(chǎn)品。同樣也很明顯的是，存在著能夠比較便宜地并且較大批量地制造出質(zhì)量極高的這些產(chǎn)品的一些實(shí)際方面的考慮，這些產(chǎn)品的質(zhì)量要能保證，即使在將它們作為鞋襪類的一種永久性的整體部分制造時(shí)該產(chǎn)品也不會(huì)漏氣并且有一個(gè)可以接受的使用壽命。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是提供一種氣體加壓的負(fù)荷支撐緩沖件，這種緩沖件可被制成各種各樣的形狀，厚度和外形。
按照本發(fā)明已經(jīng)克服了已有技術(shù)的這些和其它一些困難。本發(fā)明提供了一種氣體加壓的充氣結(jié)構(gòu)，它包括一個(gè)嚴(yán)密密封的外復(fù)蓋隔層，如下面將要介紹的那樣，該隔層牢固地粘結(jié)在基本上是整個(gè)的雙壁式的內(nèi)部織物結(jié)構(gòu)的外表面上。該雙壁式的織物結(jié)構(gòu)包括第一和第二外織物層，這兩個(gè)織物層一般相互分開一個(gè)預(yù)定的距離。落線(或更確切地說的落紗)，最好是多絲紗的形式，包括許多單根的、在各個(gè)織物層的相鄰或相對表面之間內(nèi)部延伸的纖維。只有這種產(chǎn)品才使用多絲落紗。落紗的長絲形成了拉緊的限制部件，并且這些長絲被固定到各個(gè)織物層上。一般可將該限制部件或落紗安排成垂直于第一和第二織物層，或者將它們安排成一個(gè)三角形形狀。值得注意的是，組成了落線或限制部件的紗可以和組成第一和第二織物層的紗分開、并且不相同，也就是說，用于第一和第二織物層的紗可能和落線或限制部件的紗完全不同，這取決于應(yīng)用場合與使用環(huán)境。這些限制部件的作用就是，使加壓充氣結(jié)構(gòu)維持平直的或傾斜平面的形狀，將外部復(fù)蓋層粘到各織物層的這側(cè)或露出來的外表面上就能防止外部復(fù)蓋層從該遠(yuǎn)端表面脫落或分開、并形成一個(gè)“疙瘩”。從一個(gè)織物層伸向另一個(gè)織物層的落紗作為最佳限制部件按純拉緊方式起作用，并且這些落紗以大批量的形式出現(xiàn)，足以將這種結(jié)構(gòu)保持在期望的平面形式同時(shí)又沒有給兩個(gè)外層的相互壓縮提供明顯的阻力。也就是說，該限制部件的壓縮強(qiáng)度極小，但拉緊強(qiáng)度極大，因此這種限制部件對外部施加的負(fù)荷沒有提供任何明顯的壓縮支撐;故能展示出極大的疲勞壽命。正是由于這種加壓氣體部件才能對極大的長時(shí)間循環(huán)壓縮負(fù)荷提供100%的緩沖支撐。這種加壓的氣體確確實(shí)實(shí)有一個(gè)無限的疲勞壽命。因此，通過按這種方式分隔開該物品所包含的各個(gè)部件的壓縮負(fù)荷與拉緊負(fù)荷，即得到了一個(gè)極其獨(dú)特的有益結(jié)果。最終產(chǎn)品的疲勞壽命比用其它方式可能得到的產(chǎn)品壽命大許多倍。在織物層的鄰近表面之間的區(qū)域有足夠大的敞開空間讓加壓氣體穿過加壓腔室運(yùn)動(dòng)。
用來充氣的嚴(yán)密密封的外部隔層最好由一種復(fù)合的彈性半可滲透材料組成，這種材料對那些基本上非極化的以及分子大小極大的氣體基本上是不可滲透的。借助于隔層的彈性組分中的結(jié)晶成分的百分組成，該外部隔層還能控制周圍空氣的N2、O2以及其它組分氣體的向內(nèi)和向外擴(kuò)散的速率。因此，這個(gè)外部隔層能提供第二個(gè)極為重要的功能，即它能略微滲透一點(diǎn)諸如氧氣之類的某些其它氣體。對于這種材料，能產(chǎn)生一種氧氣從周圍空氣有選擇性的向內(nèi)的擴(kuò)散，借助于這種擴(kuò)散產(chǎn)生的部分壓力，這種擴(kuò)散有增加已加壓的外殼中的總壓力的趨勢。這一點(diǎn)在例如下述專利中作了較詳細(xì)地描述Rudy，美國專利第4，340，626號，批準(zhǔn)日期1982年7月20日;Rudy等人，美國專利第4，183，156號，批準(zhǔn)日期1980年7月15日;以及Rudy等人，美國專利第4，219，945號，批準(zhǔn)日期1980年9月2日。請您注意這些專利中對于隔層膜、加壓氣體以及和通過半可滲透隔層的擴(kuò)散抽吸和氣體的激活擴(kuò)散有關(guān)的物理現(xiàn)象的描述，這些專利在這里被參考引入。
按照本發(fā)明的這些結(jié)構(gòu)是非常獨(dú)特的，并且特別適合于在要求這些結(jié)構(gòu)能在一定限定的空間里吸收和緩沖沖擊負(fù)荷、然后以有用的方式將這種按其它方式要浪費(fèi)掉的能量返回的場合中使用。這種結(jié)構(gòu)由于和已有技術(shù)結(jié)構(gòu)相比其質(zhì)量明顯減少，所以還另有優(yōu)點(diǎn)，由此即能提供在扭曲時(shí)滯后能量損失很小的限壓壁或限壓件。至少加壓到2磅/英寸2并且最好大于15磅/英寸2的一種(或多種)氣體的效果很好，能以優(yōu)質(zhì)舒適、有效逼真和有益的方式返回被貯存的能量。當(dāng)將本發(fā)明的結(jié)構(gòu)加壓到超過40至50磅/英寸2的水平時(shí)，這種結(jié)構(gòu)就能返回高達(dá)92%的沖擊能量。
因此，如果將一個(gè)模擬典型人腳在足跟撞擊時(shí)的速度、質(zhì)量和形狀的重物從2米左右的高度跌落到按照本發(fā)明的經(jīng)適當(dāng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)上，即該結(jié)構(gòu)被加壓到55磅/英寸2左右，則該重物將首先得到對該沖擊力的良好的緩沖，在重物上的重力范圍為9-12個(gè)G。在這一循環(huán)的向下壓縮部分的期間，在該物品內(nèi)被吸收，重新分配和貯存的幾乎全部沖擊能量(即92%左右)將被極有效地返回到該重物上，使該重物回彈到起始跌落高度的92%左右，或者為22英寸高。使用柔順性這個(gè)詞來表示以下兩種因素的組合緩沖性和彈性。認(rèn)為同時(shí)顯示最大的緩沖性和最大的有用能量返回(或彈性)的產(chǎn)品具有好的柔順性。當(dāng)然，柔順性差，其情況相反。
本發(fā)明專門適用于以最小的厚度和空間(即外形小)能實(shí)現(xiàn)上等的和/或最大的緩沖舒適、支撐和沖擊保護(hù)的鞋襪類和其它類似緩沖應(yīng)用場合。在Rudy的專利第4，183，156中公開的較厚的物品大都不太適合于這種類型的應(yīng)用。早期的產(chǎn)品凸凹不平，再加上需要包上某種類型的泡沫層或緩沖體來取得光滑舒適的支撐面，因此，適于這種應(yīng)用的產(chǎn)品比較厚和笨重。
本發(fā)明的平直或傾斜的、平面形狀的負(fù)荷承受面在空氣緩沖的彈性支撐上獲得了全新的和獨(dú)特的100%程度的漂浮，獲得了前所未有的舒適和保護(hù)。本發(fā)明不再需要泡沫包層。但在某些情況下還期望使用泡沫將這種產(chǎn)品制成鞋襪底，來吸附濕氣并進(jìn)一步增加這種充氣加壓產(chǎn)品的使用壽命。使用泡沫還可以控制或消除在該緩沖產(chǎn)品彎成尖角時(shí)發(fā)生彎斷的趨勢。
在本發(fā)明中，形成一個(gè)或多個(gè)“疙瘩”，就能導(dǎo)致斷裂。在隔層材料從雙壁織物層的遠(yuǎn)端或外部表面脫開時(shí)，或者在由于落紗斷裂而引起的脫層存在時(shí)，都可能產(chǎn)生這種“疙瘩”。這種落紗斷裂可能由落紗的彎曲疲勞和/或磨損疲勞引起，一般稱之為原纖維化型疲勞。圖30表示的是落紗拉緊的織物在高級運(yùn)動(dòng)鞋中穿用六個(gè)月左右后在足球作用下的典型原纖維化疲勞的電子顯微鏡圖像。正如下邊要討論的，本發(fā)明解決了有關(guān)產(chǎn)品壽命的這些問題。
以前就已經(jīng)提出過使用按拉緊的形式發(fā)揮作用以限制和定形隔層表面的雙壁結(jié)構(gòu)中的落紗。例如，在Cross的美國專利第3，205，106號中(批準(zhǔn)日期1965年9月7日)就描述了在落紗的強(qiáng)度不夠大并且謹(jǐn)慎小心地使用落紗時(shí)可能產(chǎn)生的這種“疙瘩”的一個(gè)實(shí)例。該專利的這種產(chǎn)品完全是作為一種結(jié)構(gòu)件發(fā)揮作用的，既沒有產(chǎn)生緩沖作用，又沒有解決本發(fā)明所解決的在緩沖產(chǎn)品中本身就有的這些問題。Cross既沒有找到為了實(shí)現(xiàn)永久性的充氣而必須解決的問題，又沒有試圖以像在本發(fā)明中所描述的那種有用的獨(dú)特方式去使用或控制擴(kuò)散的抽吸。
例如Tungseth的美國專利第3，616，126號(批準(zhǔn)日期1971年10月26日)和Giese等人的美國專利第4，005，532號(批準(zhǔn)日期1977年2月1日)就已經(jīng)建議在雙壁結(jié)構(gòu)中使用落紗和長絲作為結(jié)構(gòu)壓縮緩沖件或加固件。這些已有的結(jié)構(gòu)由編成了一個(gè)堅(jiān)硬的三維的壓縮負(fù)荷支撐墊的一股重的(即大直徑的，0.003至0.025英寸直徑)塑料單絲組成。Tungsefh的3，616，126號專利描述了這種類型的產(chǎn)品，它完全依賴于在該編織結(jié)構(gòu)中所選直徑的塑料單絲的彎曲特性，并且為了吸收壓縮沖擊負(fù)荷將該塑料單絲置于壓縮狀態(tài)中。在Tuhgsefh的3，616，126號專利中根本沒有提供氣動(dòng)支撐。
Giese的第4，005，532號專利同樣也是一個(gè)堅(jiān)硬的壓縮負(fù)荷支撐墊，用一股0.010英寸直徑的塑料單絲編織而成，因此能為鞋襪類物品形成絕熱的嵌入層;其中描述到“分層材料(即塑料單絲)的強(qiáng)度很大，在承受穿鞋者的重量時(shí)能防止網(wǎng)狀織物彼此間變形。”這種情況對Tungsefh而言也是相同的。該實(shí)施例要求用隔層材料復(fù)蓋該支撐墊，并將該支撐墊封閉起來以形成一個(gè)嚴(yán)密密封的腔室。按一種方式，可以將空氣留在該腔室內(nèi)以形成一個(gè)孤立的、靜止空氣空間，按另一種方式，可將空氣從該腔室抽空或用諸如CO2之類的氣體代換，使其熱傳導(dǎo)系數(shù)低于周圍的空氣。這些結(jié)構(gòu)是些沖擊吸收能力極差的物品，返送回使用者的沖擊能量即使有的話也極少，沖擊能量以內(nèi)部摩擦熱的形式浪費(fèi)并耗散掉。我們的試驗(yàn)揭示出這些大直徑的壓縮負(fù)荷支撐的塑料單絲的快速疲勞斷裂，它們能產(chǎn)生易于刺破封套膜的尖銳的、突起來的塑料碎屑，結(jié)果失去了真空或者失去了特殊的低熱傳導(dǎo)的氣體。這些尖銳的碎屑同樣還能穿透、弄痛和劃破腳部的皮膚，引起疼痛、不適和可能的感染。
其它的已有專利包括1983年10月11日發(fā)表的Pehr的第4，409，271號美國專利，該專利涉及重量輕的結(jié)構(gòu)件。Pehr的結(jié)構(gòu)由一種未加梳理的柔軟織物構(gòu)成，這種織物在其上、下織網(wǎng)之間有豎直的絨毛。通過用硫化橡膠涂敷使這種織物不透空氣，用接縫將織物連接在一起?？梢杂脷怏w、液體或泡沫來填充Pehr的產(chǎn)品。沒有將Pehr產(chǎn)品像本發(fā)明的情況那樣用作緩沖或沖擊吸收部件的嘗試。
Mauney等人在1956年5月1日發(fā)表的第2，743，510號美國專利和Pehr的產(chǎn)品類似。使用的織物未經(jīng)拉伸，因此在受熱或被拉緊時(shí)，這種織物就要伸長。
Cross的1965年9月7日的第3，205，106號美國專利也公開了一種結(jié)構(gòu)，其中出現(xiàn)了落線。使用這種落線的目的是通過提供一個(gè)凸出部分來提高產(chǎn)品的強(qiáng)度。這實(shí)際上就產(chǎn)生了一個(gè)“疙瘩”，本發(fā)明所尋求避免的正是這種情況。
還有，Lea等人的第4，261，776號美國專利描述了雖然感興趣但又和這里公開的產(chǎn)品完全不同的產(chǎn)品。Lea等人的產(chǎn)品是一個(gè)自充氣的氣墊。
按本發(fā)明，這種落紗由許多極細(xì)的卷曲變形的或膨化變形的分開的長絲(不是上述已有技術(shù)中的單個(gè)的單絲)組成，和已有技術(shù)相比每一個(gè)長絲都有一個(gè)高拉緊強(qiáng)度和一個(gè)極小的斷面直徑，因此它們不能起Euler柱狀壓縮件的作用，完全不能靠自己來支撐任何大的壓縮負(fù)荷。如果這些絲發(fā)生斷裂，則最終的產(chǎn)品不會(huì)產(chǎn)生尖銳的可能刺破或以其它方式損傷隔層封套的碎屑。因此，本發(fā)明的負(fù)荷支撐機(jī)構(gòu)完全不同于已有技術(shù)，并且具有極高級的高壓力容器、負(fù)荷攜帶能力、沖擊吸收性、疲勞壽命、彈性、長期的永久充氣性能、以及有益的、栩栩如生的能量儲(chǔ)存和返回特性，這些都是上述已有技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不可能達(dá)到的。
各種含氣的泡沫材料事先被密封在一個(gè)氣密室內(nèi)，例如參見Rosenberg的第4，590，689號美國專利(批準(zhǔn)日期1986年5月27日)和Striegel的第3，914，881號美國專利(批準(zhǔn)日期1975年10月28日)。即使用高級氣體加壓這種類型的泡沫產(chǎn)品(Rudy的第4，183，156號美國專利)也沒有取得成功，其原因在于存在如下幾個(gè)問題(1)即使是最好的、帶有開口氣室的泡沫材料的強(qiáng)度和可靠性都不夠，不足以在按這種方式在鞋襪類物品中使用的產(chǎn)品的整個(gè)壽命期間支撐必要的充氣壓力;(2)在大的重復(fù)壓縮負(fù)荷下，其典型情況是走或跑時(shí)腳撞擊的負(fù)荷，組成了泡沫結(jié)構(gòu)的一個(gè)個(gè)氣室的壁在它們彼此間移動(dòng)時(shí)發(fā)生了磨損和撕裂，因此迅速斷裂，結(jié)果產(chǎn)生了一個(gè)“疙瘩”和/或隨后發(fā)生的壓力損失。
據(jù)了解，質(zhì)量可能是最高的泡沫在被用作諸如跑鞋之類的運(yùn)動(dòng)鞋襪中的緩沖負(fù)荷支撐壓縮件(即中間的前掌或內(nèi)底)時(shí)，只要跑幾英里就會(huì)損失它的起始緩沖性的一個(gè)相當(dāng)大的百分?jǐn)?shù)，在跑150英里左右，就要損失約75%的起始緩沖性。緩沖性的損失歸因于上述的泡沫氣室壁的內(nèi)部斷裂。按這種用法，由于上述的泡沫的斷裂，這種鞋襪就變成了普通的鞋襪了。因此，穿用者就完全暴露于被減少的緩沖件上(以及很差的腳部支撐上)，因此受到的沖擊力大得多。至于充氣加壓結(jié)構(gòu)，泡沫結(jié)構(gòu)的斷裂在腳的下方導(dǎo)致凸起的“疙瘩”或鼓脹的形成。即使這種類型的最小的斷裂(即，直徑最小)也能在腳下引起疼痛，因此這種產(chǎn)品也是不可使用的。
為提供期望和必要程度的支撐和彈性所要求的比較高的壓力存在著很大問題，即外部隔層膜可能會(huì)從雙壁織物的遠(yuǎn)端表面或外部表面剝落或脫層。因此按本發(fā)明的重要問題是，在每一個(gè)織物層的外表面和封套的相對表面或隔層之間要進(jìn)行強(qiáng)力粘合。換句話說，剝落強(qiáng)度或使被粘結(jié)的各層脫開所需要的力在整個(gè)產(chǎn)品壽命期間都要極大。
按照本發(fā)明已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用于形成雙壁織物的和產(chǎn)生隔層的纖維界面加固的紗按某種方式被膨化變形、卷曲變形或法蘭絨化，或由至少20%的不連續(xù)長絲制成，因此這種紗的開放程度很大，并且存在許許多多環(huán)形和/或螺旋形的小直徑卷須或其它的卷須和凸起，它們由長絲材料構(gòu)成，它們自織物層的遠(yuǎn)端表面略微伸出一點(diǎn)，因此極大地改善了粘合特性。實(shí)際上，這些卷須是從由纖維材料構(gòu)成的較大直徑的紗上伸出來的。例如，通過擦磨雙壁織物的遠(yuǎn)端表面、通過卷曲構(gòu)成紗的個(gè)個(gè)長絲、通過在制造紗的過程中采用假捻或空氣膨化熱定形卷曲變形步驟，如此等等，來進(jìn)行卷曲變形。這樣一個(gè)表面或膨化處理，在這里稱之為FIRTEC(即纖維界面加強(qiáng)技術(shù))表面處理。還期望使用一種紗，其中的長絲表面和光亮相對照是暗淡的或半光亮的。因此在最佳實(shí)施例中，要對構(gòu)成了雙壁織物的紗進(jìn)行處理，使得在最終的產(chǎn)品中紗的開放程度很大，并且各織物層的遠(yuǎn)端側(cè)面呈現(xiàn)出許許多多微小的環(huán)結(jié)或向外的凸起。在最佳實(shí)施例中，一個(gè)個(gè)的長絲在本質(zhì)上看可能是連續(xù)的，從而使這些環(huán)結(jié)在兩端都被固定住了。卷曲的長絲在組合成紗時(shí)也適合于按本發(fā)明使用。在某些情況下，還可以期望有一個(gè)被卷曲變形的纖維包圍的、由豎直的纖維構(gòu)成的紗芯。還有，除了圓形截面而外的纖維在為了粘結(jié)的目的而增加表面積方面也是有用的;這樣一些纖維的截面是橢圓形、十字形、啞鈴形或Y形。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在將紗置于卷曲變形/膨化變形的條件下進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒岫ㄐ螘r(shí)，就能得到最佳結(jié)果。
大量環(huán)形和其它形狀的卷須的存在顯著地增加了粘合強(qiáng)度，它超過了迄今工業(yè)已經(jīng)達(dá)到的粘合強(qiáng)度水平，從而在隔層封套材料和相對的織物層之間提供了異乎尋常強(qiáng)的粘合。一個(gè)因素是卷須的存在顯著地增加了固定部件的表面積。另一因素是纖維的里面的加強(qiáng)固定部件的分布基本上是均勻的和廣泛的，因此就保證了織物和外部封套件的整個(gè)配合表面上的強(qiáng)粘合。還有另一個(gè)因素是，紗的開放性允許有一個(gè)能小心仔細(xì)控制的連接材料穿透入其面對的布料件的穿透程度。
形成了充氣產(chǎn)品的有卷須的負(fù)荷支撐部分的布或織物結(jié)構(gòu)可按任何已知的工藝完成，包括編織、紡織、縫合、纏結(jié)、等等。最好將落線牢固地固定到織物層上，例如通過連鎖縫，由此即能防止沿織物層的邊緣出現(xiàn)布面小圈“疙瘩”。雙針床Raschel編織材料非常適合于本發(fā)明使用，因?yàn)檫@種材料能對織物層進(jìn)行連鎖縫。用連鎖縫編織的材料也適合于使用。大量的有許多不同形狀的復(fù)雜外形的和/或錐形表面的產(chǎn)品可以使用用調(diào)整計(jì)算機(jī)控制的復(fù)式縫合技術(shù)，該產(chǎn)品中的每一個(gè)落線或限制件的長度和角度都和相鄰的限制件的長度和角度不同。落紗或卷須件可以自織物層垂直伸出，或者可以處于剪切力平衡角度。在某些情況下，其中涉及到橫向負(fù)荷(和垂直于產(chǎn)品表面相對照的情況)，卷須紗的相反的和垂直的角度取向在支撐剪切負(fù)荷方面是有優(yōu)越性的，當(dāng)然，這種剪切負(fù)荷是不能由加壓的氣體支撐的。重要的是，成品布或織物結(jié)構(gòu)是沒有潤滑劑和加工助劑的，它們對實(shí)現(xiàn)織物的長絲和連接材料之間的強(qiáng)力粘合是有害的。
構(gòu)成連接雙壁織物的落線的紗必須由高拉緊強(qiáng)度的材料制成，這種材料在制造和使用的期望的條件下都必須是穩(wěn)定的?？梢允褂酶鞣N各樣的合成紗材料。但是由于在兩個(gè)外織物層、在比較長時(shí)期受到重復(fù)負(fù)荷作用的情況下彼此間發(fā)生了移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的彎曲和磨損，所以使用如下所述的具有良好的磨損性質(zhì)和抗彎曲疲勞能力的纖維是很重要的。
一般來說，在按本發(fā)明的紗中使用的長絲的旦尼爾數(shù)目為每根長絲約為1-20，其中的最佳范圍約為2-5。一般而言，各個(gè)長絲的拉伸強(qiáng)度(韌度)為每旦尼爾2-10克，最佳范圍為每旦尼爾4-6克左右。一般來說，每股紗的長絲數(shù)目范圍為1-300左右，最佳范圍為40-200左右。一般來說，每股或每束中約有1-8根紗，最佳范圍為每股1-3根紗。最佳的織物是用每平方英寸織物含約50-1000股(或束)的紗編織成的，最好為每平方英寸織物約有400-500股紗。因此，一般而言織物的松密度范圍為5，000-150，000根纖維/英寸2。
重要的是要對成品布(除起始的紗而外)進(jìn)行熱定形處理，從而使雙壁織物中的落紗趨向于豎直立起，使一個(gè)織物層上的一個(gè)指定點(diǎn)趨向于和與其相對的織物層上的同一個(gè)指定點(diǎn)軸向排齊。這樣做在結(jié)構(gòu)方面是有益的。最好在制造過程中就使落紗向上豎起，因此在上下表面織物層之間就不會(huì)出現(xiàn)明顯的排不齊的情況。落紗的卷曲變形能阻止各個(gè)長絲在任何情況下都作為Euler柱狀壓縮件用。
制造按本發(fā)明的內(nèi)部可加壓的多層封套是從選擇一種適當(dāng)?shù)碾p壁織物開始的，該織物中加有落線，這些落線在各織物層的相鄰表面之間伸出。對各織物層的外側(cè)和經(jīng)過仔細(xì)計(jì)量數(shù)量的連接材料一起進(jìn)行浸漬。在這樣做時(shí)，先浸泡大張或大卷的織物材料，而后加入連接材料。然后可從這些大張或大卷的經(jīng)過預(yù)處理的材料切割下適當(dāng)形狀的物品。這一步驟的優(yōu)點(diǎn)下面再進(jìn)行描述。
一般而言，連接材料是如下面所述的一種產(chǎn)品，1)它能穿透并粘合到外部織物材料上，其深入的深度能被小心控制，但又不超過所說表面布件的厚度，2)它的作用是一種半可滲透的彈蘊(yùn)鈧?，能穿过?束并和組成外織物層部件的纖維牢固地粘結(jié)結(jié)合在一起，以及3)它與半可滲透的彈性外部隔層材料或封套也形成一種強(qiáng)粘合。
可用常規(guī)的填加方法來填加連接材料，例如包括熱板壓、擠壓、或碾壓、噴灑和印花刮刀刮。
但是一般來說，最佳的填加方法是提供0.002至0.008英寸厚的片狀連接材料(最佳厚度是0.004英寸)，并且將熔化的片狀材料熔化壓制成織物層的外側(cè)。將一張連接材料置于織物的上部和下部，并且將一張脫模介質(zhì)放在連接材料和壓機(jī)的熱板之間，使織物在壓機(jī)的上下熱板間移動(dòng)。使用這樣一些適當(dāng)脫模介質(zhì)(脫模器)片來防止連接材料片粘結(jié)到壓機(jī)的上、下熱模板上。將這堆織物和連接材料片放在壓機(jī)的熱模板之間，其壓力較小(約5-3磅/英寸2)，溫度范圍340°F-400°F，壓制6-25秒。當(dāng)用熱塑的聚氨酯作連接材料時(shí)，溫度要提高到足以軟化和熔化該連接材料、但又不能高到能損傷或皺縮該織物的程度。對于這個(gè)過程用的供料系統(tǒng)，或者可以是一種間歇式系統(tǒng)(使用進(jìn)一出推送器)，或者是一個(gè)連續(xù)的供料過程，即用一個(gè)適當(dāng)?shù)某趶埰骱头侄绕?relaxer and indexer)傳送機(jī)構(gòu)，使用成卷的織物和成卷的連接材料在一個(gè)間歇性動(dòng)作的基座上移動(dòng)。壓板尺寸通常為14英寸×18英寸，30英寸×30英寸，或36英寸×36英寸，在0.002英寸誤差范圍內(nèi)將壓板磨成平直和相互平行。溫度均勻性應(yīng)該是成形點(diǎn)的正或負(fù)5°F。壓機(jī)的結(jié)構(gòu)傾斜不得超過0.002英寸至0.004英寸。用于冷凍該熱連接材料的冷壓機(jī)在60至120°F范圍內(nèi)工作。冷壓機(jī)的向上和向下運(yùn)動(dòng)的定時(shí)順序和熱壓機(jī)相同。由于在這個(gè)過程中某些織物在被加熱時(shí)趨向于產(chǎn)生一些皺縮，因此在編織或紡織該布料時(shí)使用預(yù)先皺縮的纖維是有益的。在某些情況下，在填加連接材料期間給織物施加縱向或橫向張力是有利的。按這種方式，在該織物的上表面和下表面上都獲得了加工好了的光滑表面。
準(zhǔn)確的溫度、壓力和時(shí)間控制是很重要的，只有這樣才能在織物和連接材料之間實(shí)現(xiàn)良好粘連，同時(shí)還能避免驅(qū)使連接材料一直穿過織物，傷及落線的柔性，或者按最壞的情況，將相對的織物層粘在一起，這種產(chǎn)品就不可能再充氣和加壓。在最佳實(shí)施例中，通過控制加到織物上的連接材料片的厚度來控制可用來穿透織物的連接材料的數(shù)量。還有，要極其精確地控制和調(diào)節(jié)熱量，從而就不會(huì)發(fā)生熱斑，穿透的深度也不會(huì)由于連接劑流動(dòng)性的變化從織物的一個(gè)區(qū)域變化到另一個(gè)區(qū)域。在這個(gè)連接材料填加步驟之后，詳細(xì)介紹目前使用的最高級的優(yōu)選方法。
織物的外表面必須有一個(gè)被控制的和均勻的緊密度，或編織密度。該密度應(yīng)該足夠均勻使得該織物擋住一個(gè)光源時(shí)不能檢測到不連續(xù)光線的穿透。在任何區(qū)域，該密度都不應(yīng)該太松散，也不應(yīng)該太緊密，用下邊所述的幾種方法來實(shí)現(xiàn)這樣的密度控制1)控制每平方英寸的紗的數(shù)目，2)控制每根紗中的長絲數(shù)，3)控制膨化變形、卷曲變形或FIRTEC處理的數(shù)量，4)例如控制編織過程中在拉舍爾(Raschel)機(jī)中的張力。因此，這種連接介質(zhì)就僅能穿透紗束和表面布件的斷面厚度至一個(gè)可控的深度，并且能把組成織物外表面的紗有效地粘結(jié)在一起。
在織物制造期間另一個(gè)要控制的因素是使用在制造纖維、紗和織物期間的潤滑劑或加工助劑。它們對實(shí)現(xiàn)強(qiáng)力粘合可能是有害的。硅潤滑劑和聚四氟乙烯加工助劑尤其有害。在制造纖維、紗和織物期間應(yīng)將這樣一些潤滑劑的使用減至最小程度，或者完全不使用。如在織物的表面上留有任何一點(diǎn)這樣的潤滑劑，就應(yīng)該在填加連接介質(zhì)之前先清洗(洗滌)或適當(dāng)干洗這樣的織物。
預(yù)先把連接材料固定到織物上的優(yōu)點(diǎn)之一是，在沖切被粘結(jié)的織物半成品時(shí)它實(shí)際上消除了纖維的自由的和橫向的伸展。消除這樣一些橫向的纖維在隨后的密封操作中是很重要的，在密封操作中要在產(chǎn)品的周圍的適當(dāng)區(qū)域?qū)⒏魧舆B接在一起以便產(chǎn)生能用氣體加壓的一個(gè)包殼。實(shí)際上，消除了橫向伸展的纖維，就阻止了在周圍的密封連接點(diǎn)區(qū)內(nèi)或織物邊緣的側(cè)向封套部分內(nèi)泄漏路徑的生成。存在橫向伸展的并且跨過周圍密封點(diǎn)的小纖維，即使是一個(gè)小纖維，也要形成一個(gè)潛在的泄漏區(qū)域，這種區(qū)域非常小，用通常的質(zhì)量控制檢查方法尋找它是極其困難的。其結(jié)果是產(chǎn)生了一個(gè)極其緩慢的、實(shí)際上是不可探測的泄漏，在兩個(gè)或三個(gè)目的期間才能產(chǎn)生壓力損失。
連接材料還可以作為半熔態(tài)的粘膠纖維膜通過使用加熱、冷卻以及在連續(xù)供料過程中的滾筒，被擠壓到表面織物層(一層或兩層)。
填加連接材料還有另一個(gè)方法，就是擠壓或噴曬一種經(jīng)適當(dāng)配制的多元醇-異氰酸酯混合物(它是一種粘膠部分固化液體)到表面織物層，然后進(jìn)行印制刮刀處理，這樣就隨著滾筒和排放材料把連接材料(也稱連接介質(zhì))驅(qū)送至經(jīng)仔細(xì)控制的必要深度。但這并不是最佳的技術(shù)，因?yàn)檫@種混合的剩余反應(yīng)性可能會(huì)和拉緊的紗起反應(yīng)，使紗變軟、變脆。再有，這種技術(shù)的粘合強(qiáng)度一般比上述的用熱壓板處理能夠達(dá)到的粘合強(qiáng)度差得多。
下一步將經(jīng)連接材料浸漬的織物切割成期望的形狀，切割時(shí)要仔細(xì)，切口處沒有橫向伸展的纖維或長絲。然后將經(jīng)連接材料浸漬的織物放在半可滲透的彈性外膜封套中，半可滲透的膜被牢固地粘結(jié)到連接材料浸漬過的上下織物層的外表面，最好是通過射頻加熱進(jìn)行上述處理。對于用來實(shí)現(xiàn)這些疊層的模具的溫度，最好要進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得連接材料和隔膜的內(nèi)表面之間的界面處發(fā)生熔化，而其它部位則不發(fā)生熔化。最好對射頻功率大小、預(yù)密封、密封、冷卻周期、模具溫度、以及模具的散熱器進(jìn)行選擇，使織物和隔膜受的熱量最小。這時(shí)尚未進(jìn)行外膜周圍的密封。
另一個(gè)可用來將隔層膜粘結(jié)到織物(用連接材料浸漬過的)上的處理方法是利用輻射熱源(如紅外加熱器)和大氣壓力來施加所需的粘結(jié)壓力。為此，可圍繞織物的邊緣密封兩層隔層膜(使用適當(dāng)?shù)膴A緊機(jī)械)，然后在被密封的封套內(nèi)抽真空。這樣，就利用了周圍的大氣壓力給隔層的外表面(當(dāng)它們變成熔化狀態(tài)并流入布層時(shí))施加了適當(dāng)?shù)寞B層/粘結(jié)壓力。
將半可滲透的外膜粘合到連接材料浸漬過的表面織物件的遠(yuǎn)端，將由此得到的這部分均勻附著上粘合劑，這種粘接又被由紗的環(huán)結(jié)或卷須組成多個(gè)微小的連接點(diǎn)所加強(qiáng)，因此半可滲透膜附著到織物上，它們基本上是連續(xù)地穿過上下表面織物膜，完全沒有可能跨過隔層封套的(自內(nèi)表面至外表面的)紗的纖維或長絲。外隔層也必須完全沒有針眼。這種結(jié)果表現(xiàn)出來的剝落強(qiáng)度很高;即超過20磅/英寸，在經(jīng)受典型的英斯特朗電子強(qiáng)力測試檢驗(yàn)時(shí)，一般都超過拉緊紗的極限拉緊強(qiáng)度。
通過熔接或密封外膜封套材料的適當(dāng)部位(該材料伸出來并超過被浸漬的內(nèi)部(布)件的部位)，將該緩沖物品制成可加壓的產(chǎn)品。如果外膜材料由兩張膜組成，則在靠近該內(nèi)部浸漬布件的整個(gè)周邊進(jìn)行熔接。如果隔層封套是部分預(yù)成形的，例如擠壓、吹模、真空/熱成形、熱定形澆鑄、或硫化，則可在上一個(gè)步驟期間部分地或全部地完成這一周邊的密封。
通常，周邊密封也可通過常規(guī)的技術(shù)完成，例如射頻熔接、熱脈沖密封、粘結(jié)合、超聲熔接、磁粒子密封、硫化、等等。這里，不存在橫向伸展的纖維變得很重要。如果這樣一些纖維存在，那么它們在周邊密封操作期間就趨向于被熔接到周邊焊縫內(nèi)，并且形成了一條潛在的泄漏路徑。如果這種纖維一直伸展到外周邊，就極為可能產(chǎn)生緩慢的和不可探測的泄漏。如果這種纖維只部分延伸，則它即構(gòu)成了一個(gè)可能發(fā)生泄漏的薄弱地帶，尤其在較大的和重復(fù)的負(fù)荷作用下更是如此。通過如前所述的填加連接材料，使隨后的切割操作成為一種清潔的切割，即消除了自由橫向伸向伸展的纖維存在的可能性。
盡管目前可能還不是最佳的制造方法，但仍舊可以使用可硫化的和/或熱定形的彈性體，而不使用上邊描述過的熱塑氨基甲酸乙酯，但是仍要求對彈性體穿透入上部和下部布或織物層的深度和數(shù)量進(jìn)行相同精度的控制。
最后一步，對在雙壁織物兩壁間確定的腔室用一種適當(dāng)?shù)臍怏w加壓，最好是大分子非極化氣體，例如高級氣體。按最佳方式，氣體通常是通過使用帶有一個(gè)注射咀的針(不帶任何布或纖維材料)被注入的，完成加壓操作后將注射咀密封住。還可以使用充氣/排氣閥。例如，在Rudy的第4，340，626號美國專利(批準(zhǔn)日期1982年7月20日)中就描述了伴隨充氣和擴(kuò)散發(fā)行的物理現(xiàn)象，請您注意這個(gè)專利公開的內(nèi)容。
在早些時(shí)候曾提及，本發(fā)明的物品對于控制擴(kuò)散抽吸的速率提供了一種新穎的和重要的方法。這種控制的一個(gè)目的是，在較長時(shí)間保持該產(chǎn)品在設(shè)計(jì)的充氣壓力上，比用其它方法能保持的時(shí)間都要長。由于在許多應(yīng)用場合該物品是厚的，因此被包含的充氣流體體積小。因此面積與體積之比極大。這可能對通過擴(kuò)散的快速壓力損失有影響。但是，可在隔層中增加一些晶狀氣體隔層部件，它們極為獨(dú)特的和有價(jià)值的功能是計(jì)量和控制向內(nèi)和向外擴(kuò)散的速率，尤其是在將它加到環(huán)境空氣蠴2和N2分子上時(shí)的情況。
將晶狀氣體隔層材料加入到物品的彈性封套中還有另外的優(yōu)點(diǎn)。按照我的早期專利制造的、并且在全世界使用的許許多多常用的多室氣體加壓鞋襪部件(美國專利第4，183，156號)中的大部分，是由酯基聚氨基甲酸乙酯膜制作的，這是因?yàn)檫@種配方在用一種高級氣體充氣時(shí)的氣體可滲透性較醚基聚氨基甲酸乙酯配方低的緣故。但是和酯基膜相比，醚基膜的缺點(diǎn)是，潮濕和水分都對醚基膜有不利的影響(能夠損害物理性質(zhì)的水解不穩(wěn)定性)，尤其是溫度高于100-110°F時(shí)霉菌和細(xì)菌對其的不利影響更大。因此，對這些用于鞋襪類的常用氣體加壓的氣體產(chǎn)品要進(jìn)行保護(hù)，即將它們包封在泡沫內(nèi)墊里，但這樣做的費(fèi)用很高;這種泡沫消弱并損傷了加壓鞋襪類產(chǎn)品的有益的彈性。另一方面，本發(fā)明的物品可利用滲透氣體更多的酯基膜的理想特性，并且，通過在該結(jié)構(gòu)的外隔層中嵌入晶狀部件可控制向外的擴(kuò)散速率，使其達(dá)到可接受的低水平，同時(shí)還能從周圍空氣的氮和氧分子的向內(nèi)極緩慢的擴(kuò)散得到好處，這就補(bǔ)償了高級氣體的損失，因此其使用壽命可達(dá)三年或三年以上。因此，泡沫包層是不必要的。空氣緩沖性能得到了極大的改善，同時(shí)成本和重量減至最小。
由上述可知，對該產(chǎn)品的外部隔層而言，或者使用薄膜、或者使用低彈性模量的膜有時(shí)是有益的。這種改動(dòng)會(huì)帶來比較柔軟的、比較柔順的感覺，并具有較大的總?cè)嵝浴Ｍㄟ^控制或改變彈性模量，可改變最終產(chǎn)品的負(fù)荷撓曲特性。較低的彈性模量的材料更加舒適，而彈性模量較高的材料則提供較好的能量返回性質(zhì)。通過加入織物的被扭曲的晶狀纖維，同樣可抵消在使用這種材料時(shí)可能存在的較快的擴(kuò)散速率。在某些情況下，在織物的外表面使用彈性的(雙向伸長的)纖維作為背面經(jīng)紗也可以增強(qiáng)柔軟感。
因?yàn)樵撐锲返捏w積在一定壓力作用下不可能顯著增加(絨頭、或界面或紗中的張力把物品厚度維持限制成基本上不變的量)，把空氣擴(kuò)散抽吸到物品內(nèi)很容易使產(chǎn)品在充氣的頭2-12月期間過壓。當(dāng)N2擴(kuò)散到本發(fā)明的產(chǎn)品的加壓物品中時(shí)，上述的過壓就是本發(fā)明產(chǎn)品的一個(gè)潛在的問題，需要予以解決。按照本發(fā)明解決或消除這個(gè)潛在問題的辦法是，在加壓包殼的半可滲透彈性隔層中嵌入晶狀氣體隔層紗或散粒元件。這一技術(shù)能夠限制、減少和控制從周圍空氣向內(nèi)擴(kuò)散的氮?dú)獾牟糠謮毫?大約12磅/英寸2)，在兩年期間保持在接近零的壓力，并且這一技術(shù)還能極大地減少和精確控制從周圍空氣向內(nèi)擴(kuò)散的氧氣的部分壓力。
對擴(kuò)散抽吸的控制還有一些實(shí)際的限制。即使在織物的外表面有一個(gè)非常致密的背面經(jīng)紗織紋，也將發(fā)生一些擴(kuò)散，也不可能將滲透性減到零。但是，對最好的結(jié)構(gòu)而言，對于最感興趣的氣體(包括氮?dú)?的擴(kuò)散進(jìn)行有效控制是實(shí)際可行的。但氧氣的擴(kuò)散可能比氮?dú)饪斓枚唷Ｊ褂眠@種擴(kuò)散控制技術(shù)，可在4至12個(gè)月的期望期間內(nèi)(在工廠經(jīng)充氣和密封以后)把氧氣擴(kuò)散到包殼內(nèi)。
環(huán)境空氣中氧氣的部分壓力約為2磅/英寸2(由14.7磅/英寸2的總壓力中分出的一部分)。因此，氧氣進(jìn)入包殼的反向擴(kuò)散僅能將包殼中的總壓力升高2磅/英寸2，這是一個(gè)最大值。如果期望，可對此進(jìn)行補(bǔ)償，即開始時(shí)充的高級氣體(或者是高級氣體和氮?dú)獾幕旌衔?，或者是高級氣體和空氣的混合物)略有不足。但是在某些情況下這種欠壓的加壓并不是必要的;2磅/英寸2的增量在充氣壓力規(guī)定的允許變化范圍之內(nèi)。再有，隨著老化和使用，該物品的體積的確略有增加。為了補(bǔ)償物品體積的這個(gè)小的增量，O2的這個(gè)增加的部分壓力幾乎剛好合適，這樣就在產(chǎn)品整個(gè)壽命期間提供了一個(gè)極其均勻的充氣壓力。
如果成本具有很大的重要性，所充的氣體可以是100%的氮?dú)?氧氣的向內(nèi)擴(kuò)散也將發(fā)生，這有助于維持設(shè)計(jì)的充氣壓力，補(bǔ)償?shù)獨(dú)獾木徛蛲鈹U(kuò)散。在物品的外層的斷面的大部分包含晶狀材料的某些情況下，可使用空氣和氮?dú)獾幕旌衔?。這樣做可能是十分有益的，因?yàn)榈獨(dú)獾某杀臼橇彝?高級氣體)的成本的1/10左右，氮?dú)獾闹亓渴歉呒墯怏w的重量的1/5左右。
按照本發(fā)明的加壓結(jié)構(gòu)在所有的各種各樣的鞋襪類物品中都享有廣泛的實(shí)用性，包括靴、運(yùn)動(dòng)鞋、日用便鞋、禮服鞋、工作鞋、替換鞋/物品、襪襯以及包括頭盔和保護(hù)用品(用于足球、曲棍球、英式足球、棒球和賽馬)在內(nèi)的其它物品。還可以將本發(fā)明用于娛樂、軍事、航海、工業(yè)和宇航方面，包括自行車車把手柄、風(fēng)錘手柄、鏈鋸、錘、球拍等，以及自行車、摩托車和騎手用的座墊和馬鞍。游藝場、運(yùn)動(dòng)墊、地板、工作臺(tái)緩沖墊、手套、救生衣等是本發(fā)明的另一些市場。由于高級氣體是電和熱的高級絕緣體，因此在需要將緩沖與電和/或熱的絕緣體一道使用時(shí)這種物品是很有用的。進(jìn)一步還應(yīng)注意到，按本發(fā)明制造的并充以高級氣體的和緩沖產(chǎn)品具有獨(dú)特的選擇性地吸收和衰減有潛在損傷性的高頻聲能的能力，還能同時(shí)傳送低頻能量波。
至少在以下各方面本發(fā)明的物品是獨(dú)一無二的(1)通過新穎的技術(shù)，有選擇性地控制自周圍空氣析出的擴(kuò)散抽吸速率即可實(shí)現(xiàn)基本上是永久性的充氣。
(2)使用卷曲變形、膨化變形、環(huán)結(jié)、卷須和/或自由單紗，極大地增加了連接件和織物之間的粘著，又將織物粘著到有關(guān)的彈性外封套材料上，因此所得到的粘合剝落強(qiáng)度比用其它常規(guī)方法可能得到的大好幾倍。
(3)為了把含氣的封套粘結(jié)到織物上要分兩步進(jìn)行，從而實(shí)現(xiàn)必要的高強(qiáng)度粘合(a)為了得到所說連接材料穿透到上部和下部相對的織物層的必要的、和精確的穿透程度和質(zhì)量，應(yīng)對加到該連接材料上的熱量、壓力、以及在該壓力下的冷卻(冷凍)、以及時(shí)間進(jìn)行仔細(xì)地控制;
(b)彈性的、半可滲透的外封套材料的內(nèi)表面到織物材料的外表面的短期、高功率射頻疊層處理。
(4)使用特殊的紗和纖維，它們具有良好的抗磨損、抗原纖維化和抗彎曲疲勞的性質(zhì)，并且有足夠大的絨頭纖維松密度。
(5)在布上使用一種連接材料，它能消除橫向伸展的纖維，因此能排除這樣一些纖維刺入和封入周邊的密封蓋因此跨過該密封，從而成為充入的氣體的泄漏路徑。
(6)能夠制造的各種各樣的有獨(dú)特緩沖性的產(chǎn)品，尤其是比較薄的和基本上是平直的或等高的產(chǎn)品，它們有各種各樣的形狀和結(jié)構(gòu)形態(tài)。
(7)能夠控制表面形狀的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。
(8)具有高內(nèi)部壓力、長耐用性、耐久性和使用壽命、高可靠性、和優(yōu)秀的抗疲勞斷裂性的充氣產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。
(9)使用了由長絲組成的織物材料，長絲由牢固地嵌入半可滲透的彈性封套中的氣體隔層材料構(gòu)成，以減少和精確控制來自周圍空氣的O2和N2向比較薄的產(chǎn)品中的向內(nèi)的擴(kuò)散，這些較薄的產(chǎn)品一般有一個(gè)高的面積與體積之比，因此對壓力損失非常靈敏。
(10)在任何指定的封裝限制內(nèi)，能實(shí)現(xiàn)最佳水平的緩沖和能量返回或彈性(即柔順性)的產(chǎn)品。
(11)能有選擇地衰減、轉(zhuǎn)換和慢化有潛在傷害性的高頻聲振動(dòng)、同時(shí)又能傳送低頻聲振動(dòng)的產(chǎn)品。
(12)即使周圍是高濕環(huán)境也能同時(shí)進(jìn)行緩沖和提供優(yōu)秀的電和熱絕緣。
現(xiàn)在詳細(xì)公開的內(nèi)容使其它一些新穎的特性也變得很明顯了。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的、空氣緩沖型物品，在一種可能是比較薄的并且可能是有基本上平直的和平行的或等高表面的充氣物品內(nèi)，該物品能產(chǎn)生優(yōu)良的舒適感、比較有效的緩沖、有潛在傷害性的沖擊負(fù)荷的衰減、能量的貯存和返回。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供所述類型的、氣體充入式空氣緩沖型產(chǎn)品，在要求結(jié)構(gòu)精良、抗疲勞性好的應(yīng)用場合，在產(chǎn)品受到重復(fù)施加的劇烈重復(fù)負(fù)荷作用時(shí)，該產(chǎn)品具有所需要的可靠性，耐用性和使用壽命。
本發(fā)明的第三個(gè)目的是選擇性地控制和慢化充入氣體的向外流動(dòng)，從而能在適當(dāng)?shù)某錃鈮毫λ较?、在一個(gè)密封的、比較高的面積與體積比的物品內(nèi)、在比較長的時(shí)期內(nèi)(即5年或更長)、保持均勻的內(nèi)部壓力。
本發(fā)明的第四個(gè)目的是慢化和精確控制在加壓的早期階段(2-12個(gè)月)周圍空氣進(jìn)入空氣緩沖件的反向(向內(nèi))的流動(dòng)，由此即消除了產(chǎn)品的過壓趨勢，和我的早期發(fā)明對照，本發(fā)明的產(chǎn)品在加壓時(shí)的體積增長基本上是零。
本發(fā)明的第五個(gè)目的是允許使用比較容易得到的、重量較小的、價(jià)格較便宜的充入氣體。
本發(fā)明的第六個(gè)目的是提供一種實(shí)用的充氣緩沖產(chǎn)品，它能由空氣、或氮?dú)?、或它們的組合物加壓，并且還有一個(gè)至少兩年的可接受的使用壽命。
本發(fā)明的其它一系列優(yōu)點(diǎn)通過下面的描述將變得更加明顯，從前邊的描述也應(yīng)該導(dǎo)出下邊的描述內(nèi)容，下邊的結(jié)合附圖的描述介紹并圖示出本發(fā)明的各種形式的實(shí)施例。


圖1是按本發(fā)明的鞋襪類物品的一個(gè)內(nèi)底的平面圖;
圖2是本發(fā)明產(chǎn)品的部件在最后組裝前的分解圖，一部分是剖面圖，一部分是下視圖;
圖2a類似于圖2，表示部分組裝好的形態(tài)結(jié)構(gòu)，其中連接層已浸漬到織物層的外表面;
圖2b類似于圖2，表示完全組裝好的形態(tài)結(jié)構(gòu)，并代表沿圖1的線2b-2b取的剖面;
圖3a、3b、3c類似于圖2、2a、2b，表示本發(fā)明的產(chǎn)品，其中的限制件或落線被定位成三角形布置;
圖4a是一個(gè)單纖維的放大圖，圖解式地表示出卷須和粘結(jié)點(diǎn);
圖4b的視圖，部分是沿圖4a的線4b-4b取的剖面圖，部分是正視圖;
圖4c是一個(gè)放大的分解示意圖，表示按本發(fā)明的在織物和連接介質(zhì)浸入的封套之間的粘結(jié);
圖5是一短截平直的、未卷曲變形的紗;
圖6是由圖5的平紗編織或紡織成的一部分織物的圖形表示;
圖7是一短截紗的示圖，該紗已通過假捻、摩擦捻、填塞箱、刀口卷曲變形、或類似類型的卷曲變形法進(jìn)行了卷曲變形;
圖8是使用如圖7所示的卷曲變形紗編織或紡織成的織物的一部分的圖形表示;
圖9是一短截紗的放大圖，它是用一種特殊的方法，即空氣膨化熱定形法，卷曲變形的紗;
圖10是使用圖9的特殊的卷曲變形紡織或編織成的織物的一部分;
圖11是具有法蘭絨化和/或被擦磨的表面的織物的一部分;
圖12是一短截紗的示意圖，這種紗是使用連續(xù)纖維和不連續(xù)纖維的組合物紡出來的，其中的不連續(xù)纖維在總纖維量中占大約30%;
圖13部分是本發(fā)明的組合結(jié)構(gòu)的剖面圖，部分是其正視圖，該結(jié)構(gòu)裝在一個(gè)射頻密封壓機(jī)內(nèi)并且定位在上下兩臺(tái)疊層模具之間;
圖14是一個(gè)平面圖和整個(gè)長度的充氣元件的縱向剖面圖，該充氣元件的厚度可變，按本發(fā)明是用一個(gè)錐形體部分將較厚的后跟部分同較薄的前掌部分結(jié)合在一起;
圖14a是一個(gè)沿圖14的線14a-14a取的剖面圖;
圖15是一個(gè)按本發(fā)明的后跟平面圖;
圖16是一個(gè)按本發(fā)明的眼鏡蛇形墊式緩沖的后跟穩(wěn)定襯墊;
圖17是按本發(fā)明的另一種眼鏡蛇形墊襯;
圖17a是沿圖17的線17a-17a取的、部分是剖面圖，部分是正視圖;
圖18是按本發(fā)明的多層、多室的產(chǎn)品的視圖，部分是剖面圖，部分是正視圖;
圖19是一個(gè)按本發(fā)明的后跟視圖，其中的封套是通過注模、吹模、凹模等預(yù)成型的，其中的織物用連接介質(zhì)浸漬，然后熱定形到該預(yù)成型封套的內(nèi)表面;
圖19b是從圖19的左方觀察的透視 圖19c是沿圖19的線19c-19c取的剖面圖;
圖19d是沿圖19的線19d-19d取的剖面圖;
圖20對充氣到一個(gè)平均壓力水平的已有技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)管狀充氣元件與本發(fā)明的新緩沖物品的支撐力-撓曲特性進(jìn)行了比較;
圖21對充氣到高于平均壓力的壓力水平的已有技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)管狀充氣元件和本發(fā)明的新緩沖物品的支撐力-撓曲特性進(jìn)行了比較;
圖22是本發(fā)明的緩沖件的支撐力-撓曲特性圖，表示由有鼓形頭性質(zhì)的物品支撐的負(fù)荷部分和由有熱動(dòng)力性的加壓空氣介質(zhì)支撐的負(fù)荷部分;
圖23a是一個(gè)示意剖面圖，本發(fā)明的緩沖件的向量力曲線受到一個(gè)負(fù)荷(一只腳)的壓縮，這是負(fù)荷與緩沖件剛開始接觸時(shí)的情況;
圖23b是一個(gè)示意剖面圖，表示出本發(fā)明緩沖件的內(nèi)部壓力和隔層封套內(nèi)的力的向量曲線，說明該物品是如何工作以提供這個(gè)新的緩沖件的獨(dú)特的鼓形效應(yīng)和獨(dú)特的支撐力-撓曲特性的;
圖24比較已有技術(shù)的常用的泡沫包封的、管狀緩沖和加壓的鞋襪底以及由泡沫、Serbarthane、凝膠等制成的非充氣的內(nèi)底的支撐力-撓曲特性和柔順性和本發(fā)明的充氣到平均壓力的充氣件的支撐力-撓曲特性和柔順特性;
圖25表示充氣壓力水平的差別如何影響本發(fā)明緩沖件的支撐力-撓曲特性;
圖26表示緩沖墊內(nèi)表面的不同結(jié)構(gòu)的物品(如突起、條帶等)是如何能影響和改變本發(fā)明物品的支撐力-撓曲、反彈速率特性的;
圖26a是按本發(fā)明的具有突起和類似物的產(chǎn)品的平面圖;
圖26b是沿圖26a的線26b-26b取的剖面圖;
圖27a是本發(fā)明的物品的示意斷面，該產(chǎn)品安裝在一個(gè)特殊的Kim扭曲試驗(yàn)機(jī)上，從而提供該充氣物品的加速彎曲疲勞檢驗(yàn)，該示意圖表示處于部分扭曲條件下的充氣件;
圖27b是和圖27a相同的物品的示意斷面，該充氣件處于完全扭曲的、壓癟的條件下;
圖28a是一個(gè)高倍放大的、處于拉緊狀態(tài)的三種不同類型纖維的示意圖，1)平直、未經(jīng)卷曲變形的纖維，2)經(jīng)常規(guī)卷曲變形的纖維，3)特殊的、空氣膨化變形的、熱定形纖維;
圖28b是和圖28a的相同的三種纖維的示意圖，處于部分壓縮、或松弛的條件下;
圖28c是和圖28b的相同的三種纖維經(jīng)幾百萬次扭曲后處于接近壓癟的條件下的示意圖，比實(shí)際大小放大了1，000倍;
圖29a是一束平直的未經(jīng)卷曲變形的纖維的平面示意圖，它是紗束的一部分，在橫向負(fù)荷條件的作用下;
圖29b是圖29a纖維束的剖面圖;
圖29c是圖29a纖維束中的單個(gè)平直纖維的放大剖面圖，表示橫向負(fù)荷條件如何能夠使單根纖維內(nèi)的分子鏈?zhǔn)?或組)開始分開以及隨后發(fā)生斷裂，引起單根纖維的原纖維化型斷裂(也參見圖30)，這種情況是在橫向負(fù)荷重復(fù)加上和卸去后發(fā)生的;
圖29d類似于29a，是一個(gè)空氣膨化變形的、熱定形的纖維束的實(shí)例;
圖29e類似于圖29a，是一個(gè)空氣膨化變形的、熱定形的纖維束的實(shí)例;
圖30是一個(gè)掃描電子顯微鏡照片，它是由一個(gè)單絨頭雙羅紋纖維得到的，比實(shí)際大小大1000倍，即該照片是在本發(fā)有的這些拉緊件纖維當(dāng)中的一根在經(jīng)受由100萬次左右的壓縮、相關(guān)連的磨損、彎曲、扭曲疲勞產(chǎn)生的原纖維化型斷裂后得到的;
圖31表示體積或平面形狀的差別是如何能影響本發(fā)明充氣物品的支撐力-撓曲特性、緩沖特性的，圖31a 1b、31c、和31d圖示出由圖31代表的幾何形狀;
圖32是本發(fā)明的兩個(gè)充氣的緩沖件的平面圖和剖面圖，為了制作具有緩沖性的物品，在它們的周邊有不同的、彈性的、可變形的壓力積累體積;
圖33是本發(fā)明物品的平面圖和橫向剖面圖，是具有正比于負(fù)荷的、動(dòng)態(tài)的、自動(dòng)縱向拱形支撐的綜合設(shè)計(jì)圖形，其中的一個(gè)圖比較了帶有和不帶有拱形支撐積累體積的該物品的負(fù)荷-撓曲特性;
圖34是本發(fā)明的雙壓、雙室緩沖物品的兩個(gè)剖面圖，一個(gè)圖表示負(fù)荷的起始沖擊，另一個(gè)圖表示部分受壓的緩沖件的瞬時(shí)緩沖特性;
圖35是本發(fā)明緩沖物品的一個(gè)平面圖和一個(gè)剖面圖，有側(cè)向扭曲縫紉線以改進(jìn)在走路、跑步和其它體育比賽期間該物品的彎曲柔性;
圖36a是一個(gè)放大了20倍的長絲的平面示意圖，該長絲當(dāng)在隔層膜中進(jìn)行周邊密封時(shí)已被嵌入到一個(gè)周邊封口內(nèi);
圖36b是圖36a的剖面圖，表示在纖維周圍的潛在泄漏路徑，當(dāng)使用了不正確的制造或質(zhì)量控制步驟時(shí)，通過這些路徑就可使充入的氣體慢慢從該物品泄漏出去;以及圖36c是在本發(fā)明物品的織物的外層中的一組纖維的斷面，已經(jīng)放大了500-1000倍，這組纖維已由熔化的連接介質(zhì)材料浸漬并包圍，當(dāng)纖維冷卻時(shí)連接材料皺縮并且在每一個(gè)纖維的周圍形成了一個(gè)致密的皺縮圈，由此即消除了潛在的充氣泄漏路徑。
現(xiàn)在著重參照表示本發(fā)明最佳形式的附圖，在圖1中一般用10表示按本發(fā)明的一個(gè)充氣產(chǎn)品，為了進(jìn)行說明，該產(chǎn)品可以是一個(gè)鞋墊(即內(nèi)底)。進(jìn)一步如圖2、2a、和2b所示，鞋墊10是一個(gè)復(fù)合的結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)外部半可滲透的彈性隔層12確定了一個(gè)壓力密封腔室，在腔室內(nèi)定位一個(gè)拉緊負(fù)荷支撐結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由一般用14表示的雙壁線(紗)連接織物組成。雙壁線連接織物結(jié)構(gòu)14包括第一織物層16、第二織物層18和落紗20(絨頭交織紗)，落紗20的專門作用是作為拉緊元件用，在該封套被加壓和密封時(shí)它們處于拉緊狀態(tài)?？椢飳拥牟牧峡梢院吐浼喌牟牧喜煌Ｔ谶@些圖中還指示出連接材料層23和24，環(huán)和卷須29和36分別自遠(yuǎn)端表面32和34處向外伸出。
顯然，圖2、2a和2b的順序就是制造本發(fā)明產(chǎn)品的一般的順序。如圖2所示并且如這里詳細(xì)描述的，連接介質(zhì)23和24被粘結(jié)到織物14的外露表面16和18。因此，隔層材料12被組裝和粘結(jié)到連接材料上以及下面的織物16和18上，從而即形成了一個(gè)組合的連接層35，該隔層按接縫熔接，如38所示，從而即形成了一個(gè)封套殼體。然后用任何一種氣體或所述氣體的組合物對該封套加壓。
封套12的材料最好是在上述的Rudy的專利中提到過的彈性材料中的一種。最佳材料是聚氨基甲酸乙酯，例如聚酯或聚醚基的聚氨基甲酸乙酯彈性體，或聚酯彈性體，當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于這些特殊的材料。根據(jù)使用該產(chǎn)品的最惡劣的環(huán)境，這些材料中的一種可能比另一種更好些。例如，熱、濕和細(xì)菌在一段時(shí)間內(nèi)都有產(chǎn)生問題的趨勢。如果產(chǎn)品不是在這種類型的環(huán)境中使用，那么聚酯氨基甲酸乙酯材料會(huì)是相當(dāng)好的。如果環(huán)境是熱、濕和細(xì)菌都可能出問題的環(huán)境，則寧愿使用聚醚氨基甲酸乙酯材料。后者略微貴一些，并且在最終產(chǎn)品制造過程中需更加仔細(xì)些。至于聚醚氨基甲酸乙酯，它對于高級氣體的較大的擴(kuò)散速率，由于下面將要討論的理由，并不是本發(fā)明新產(chǎn)品中的一個(gè)嚴(yán)重問題。應(yīng)該認(rèn)識到，在該封套的外表面最好粘結(jié)上一層比較薄的織物材料。
已經(jīng)討論過的織物材料可以是聚酰胺材料(如著名的尼龍材料)、或聚酯紗、或諸如按商標(biāo)DACRON可得到的材料。聚酰胺材料趨向于有較大的拉緊強(qiáng)度和較大的抗磨損和抗原纖維化性能(同所述其它材料相比較而言)，但在生產(chǎn)中需更加仔細(xì)，尤其是如果使用射頻熔接技術(shù)的話就更需如此。一般而言，和其它類型的熱密封相比，使用短期高射頻能量是令人滿意的。當(dāng)然，眾所周知的是，射頻能量是能夠十分精確控制的。
在相對的紗16和18組合成的連接層35以及封套的半可滲透彈性隔層12之間的剝落強(qiáng)度至少必須是18磅/英寸，最佳值在25/35磅/英寸之間。而常規(guī)的粘結(jié)技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)的最大剝落強(qiáng)度僅為8至15磅/英寸。
圖3a、3b和3c和圖2、2a和2b類似，只是在織物14a中落紗20a是按一定角度定向的。所有其它方面，兩個(gè)結(jié)構(gòu)基本相同。
本發(fā)明的重要特征之一是在隔層材料和相對的織物材料之間進(jìn)行強(qiáng)力粘合。
現(xiàn)在參照圖4a和4b，其中示出了一個(gè)分解的剖面，織物層16和18每一個(gè)都包括纖維40，從纖維40上伸出卷須42和46。最好，連接材料和隔層12由相同材料組成，從而形成一種最佳的粘合。連接材料23和24僅穿過織物層16(和20)，并不穿透到拉緊件20內(nèi)。這樣，連接介質(zhì)不侵入層16和18之間由拉緊件20占據(jù)的區(qū)域，因此允許拉緊件自由地發(fā)揮作用，沒有任何限制。此外，彈性連接材料35牢牢地將拉緊紗20鎖定在相對層16和18內(nèi)部，所以在要切成期望的產(chǎn)品的大小和形狀時(shí)它們在靠近織物的切割邊緣處并不松散開。在拉緊的落紗20沒有按其它方式固定在相對的布層16和18內(nèi)時(shí)上述特點(diǎn)尤其重要(例如在一種紡織的三維織物內(nèi))。但是，制造三維布的最佳方法是雙針床拉舍爾(Rasohel)編織。
各個(gè)纖維的卷曲的和扭結(jié)的幾何形狀使它們的作用類似于微型的彈簧。這樣，所加的負(fù)荷就比較均勻地分布在紗的所有纖維上，因此紗的極限拉緊強(qiáng)度近似等于各個(gè)纖維的極限拉緊強(qiáng)度乘以紗中的纖維數(shù)目;在非卷曲變形的紗中，紗的極限拉緊強(qiáng)度僅僅等于各個(gè)纖維的極限拉緊強(qiáng)度與每個(gè)紗中的纖維數(shù)目的乘積中一小部分。這是由于應(yīng)力最大的各個(gè)纖維的“多米諾斷裂”(“DominoFailure”)作用的結(jié)果。
除了磨光整理外，對聚酯長絲還應(yīng)使用特殊的整理(即半消光、消光、等)。這將增加其粘合強(qiáng)度并且增加半可滲透彈性連接體35的剝落強(qiáng)度。但是對本發(fā)明的加壓產(chǎn)品，這樣作時(shí)必須小心仔細(xì)，因?yàn)檫@樣作還消弱了落線拉緊纖維20的拉緊強(qiáng)度和磨損強(qiáng)度。
還可以使用諸如DowCorningSilaneQ1-6106或PAPI50這樣一些粘合介質(zhì);但是至今的試驗(yàn)表明，當(dāng)對非卷曲變形的聚酯或尼龍66布使用它們時(shí)，剝落強(qiáng)度的改善小于15%還可使用除圓形而外的斷面的長絲(即十字形、啞鈴形，等)來改善連接層35的粘合強(qiáng)度，但如果對拉緊的落紗使用，則可能使拉緊強(qiáng)度和抗磨性能變低，并且有成本更高的趨勢。平直帶型長絲在控制被激勵(lì)的擴(kuò)散過程方面比較有效。
為了實(shí)現(xiàn)一種能抗疲勞脫層斷裂的粘合，纖維界面加固(嵌入連接層內(nèi)的相對的紗)是很重要的。這可以通過法蘭絨化、擦磨、卷曲成形來實(shí)現(xiàn)?？衫酶鞣N卷曲成形方法，即假捻、摩擦捻、填塞箱法、刀口卷曲、和空氣膨化。假捻和熱定形空氣膨化較好，如下面將要描述的，兩種方法中以熱定形空氣膨化為最好。
在布的相對層12中的背面經(jīng)紗和絨頭紗的外表面有如下所述的主要特性必須使卷曲成形的和/或法蘭絨化的紗股的各個(gè)長絲扭曲或彎曲、或者制成環(huán)形，并且/或者選擇性地將其弄斷并從紗表面突出出來。平直的基紗的直徑和體積都擴(kuò)大了，這使上部和下部的相對的布件上產(chǎn)生了一個(gè)外表面，在該外表面內(nèi)，平常存在在織物的各紗股重疊交錯(cuò)處的空間就被環(huán)結(jié)、紗、或變形的長絲填入和/或復(fù)蓋。
因此，重要的是要注意到，適當(dāng)?shù)木砬冃谓M成上、下相對布件的紗和組成拉緊的落紗的紗，對能夠?qū)崿F(xiàn)在別處曾說明過的所要求的產(chǎn)品耐用性和疲勞強(qiáng)度，是根本性的措施。同樣也很重要但并非根本的是，卷曲成形的紗還有整理過的三維布都要進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒岫ㄐ巍?br> 上述的表面特性是極其重要的。此外，重要的是，彈性連接層35的連接材料的分子量要大(100，000至500，000，理想情況為170，000-350，000)并且是一種長鏈的分子。再有，在將聚氨基甲酸乙酯連接件加入到上下相對織物的最佳方方法中，根本的要求是在整個(gè)表面的熱量輸入要均勻，加熱壓板的溫度在規(guī)定的極限范圍內(nèi)(對聚氨基甲酸乙酯而言為350°F-390°F)要仔細(xì)控制。對時(shí)間和熱量的精確控制能保證，在加上機(jī)械的或氣體的壓力以驅(qū)使連接材料進(jìn)入織物的上、下層16和18時(shí)，該連接材料有一個(gè)正確的粘性。如果粘性太大，連接材料將不能充分地穿透到紗束的斷面深度。如果粘性正確，則半可滲透的連接材料將移動(dòng)到上、下相對的織物中，并且包圍、圍繞并粘結(jié)到包括每一根紗在內(nèi)的各個(gè)長絲上，同時(shí)堵塞并限制連接材料對某一深度的繼續(xù)穿透，使其不超過上或下相對布件16和18的總厚度。極其重要的是，連接層35的穿透不得擴(kuò)展到織物相對層的內(nèi)表面，否則將干擾落紗拉緊件20的自由移動(dòng)。發(fā)生這種情況的條件是1)連接材料不具有充分均勻的高分子量，2)連接介質(zhì)的溫度不在溫度-粘性曲線的正確位置上，3)沒有如上一段落所述正確構(gòu)造織物的外表面(對此，在對附圖的描述中還要進(jìn)一步討論)，4)在適當(dāng)溫度下的時(shí)間不正確，5)所加壓力不正確，6)在除去脫模紙之前沒有將該復(fù)合產(chǎn)品冷凍(冷卻)到室溫附近。相對的布16和18的這種結(jié)構(gòu)有效地構(gòu)成了一種連接介質(zhì)穿透控制機(jī)構(gòu)。高分子量、長鏈分子組成的半可滲透的連接材料蓋住了經(jīng)卷曲變形和法蘭絨化的紗中的極其細(xì)微的長絲，后者形成了一個(gè)用于控制和限制連接材料35穿入上、下相對布層16和18的深度的過濾器。
討論至此，重要的是要進(jìn)一步討論織物表面所需要的特性。圖5示出了單個(gè)的平紗50(未經(jīng)卷曲變形)，其中的各個(gè)纖維或長絲基本上是直的，并且在一個(gè)比較緊密的束內(nèi)平放在一起。在長絲之間有很小的開放的空間。連接層35的材料不可能穿透到這種紗的斷面內(nèi)，并且只附著在紗束的外表面上。這是不能接受的，因?yàn)?1)粘合太弱，(2)開放的紗束加速了向外激勵(lì)的擴(kuò)散，而不能限制和控制它。
圖6說明了平紗織物的附加問題。開放的空間在被完成的三維織物的各個(gè)重疊的紗之間存在著，這就會(huì)使連接材料基本上不受阻擋地穿過布的相對層16和18進(jìn)入織物的絨頭區(qū)域。絨頭(拉緊的)紗20因此變成被粘在一起，因此空氣緩沖件將不能均勻地充氣到適當(dāng)?shù)暮穸?。在極端情況下，上部的和下部的相對布層16和18被粘結(jié)在一起，即不可能再進(jìn)行任何充氣。
圖7表示一根典型的卷曲成形紗。環(huán)結(jié)、卷須、和長絲50自紗的表面突出出來。一個(gè)個(gè)纖維扭結(jié)或纏繞，因此不再是直的。這種紗被抖松或膨化變形，和相應(yīng)的平紗比其直徑較大。在一個(gè)致密的結(jié)構(gòu)內(nèi)，纖維并不平躺在一起。在各個(gè)纖維之間存在相當(dāng)大的空間和開口，能讓連接材料穿透進(jìn)紗內(nèi)。連接材料能輕易穿透紗的整個(gè)斷面，將各個(gè)高強(qiáng)度纖維在彈性的半可滲透體內(nèi)(聚氨酯甲酸乙酯)固定在一塊，從而形成一種極強(qiáng)的復(fù)合材料。由于纖維的扭結(jié)幾何形狀以及在纖維間彈性體的全深度的穿透，使紗和彈性體之間的剝落強(qiáng)度極高。
圖8示意地說明了使用如圖7所示的卷曲變形紗構(gòu)成的織物55。這種織物在重疊的紗件55a和55b之間沒有任何開放的空間，開放的空間可能會(huì)使聚氨酯甲酸乙酯連接材料35產(chǎn)生過多的穿透，這就是使用平紗制造圖6織物的情況。即使對于卷曲變形紗，在編織或紡織織物時(shí)也必須遵循正確的方法步驟，才能保證在編織或紡織期間在紗上有正確的(不是過大的)張力，才能在織物的所有部分提供具有均勻密度的織物表面。按這種方式堅(jiān)持使用大分子過濾器穿透控制技術(shù)，這種技術(shù)在實(shí)現(xiàn)連接物質(zhì)35的期望精度的穿透方面是非常有效的。
圖9是一個(gè)單紗60的圖形表示，該單紗已用極特殊的工藝卷曲變形。它是一種空氣膨化紗。這種紗不僅比其它的卷曲變形紗更松散，而且在卷曲變形過程中可得到更加持久的熱定形。這種熱定形操作固定住環(huán)結(jié)、卷須和扭結(jié)56，即使在諸如編織和整理產(chǎn)品期間在張力下被拉直和放松多次后，它們在移去張力負(fù)荷時(shí)也能返回到它們原來的卷曲變形狀態(tài)。這種永久性的像彈簧一樣的性質(zhì)即使在數(shù)百萬次拉緊和松弛后也能存在，這就大大提高了絨頭(拉緊的)纖維20的抗彎曲疲勞性和抗磨損性。下面對此還要進(jìn)一步討論?，F(xiàn)在可以說，空氣膨化熱定形的卷曲變形對于協(xié)助連接材料35的大分子穿透控制也是極為令人滿意的一種方法。
圖10表示的是使用圖9的空氣膨化紗制作的一種織物65。這樣一種織物優(yōu)于圖8的織物。顯然，重要的是，該織物層沒有任何可通向該織物層的中心部分或芯部的直接的、不受阻礙的通路或路徑。
還可以使用通過處理織物表面以增加粘合強(qiáng)度的另外一些方法，當(dāng)然它們并不是最佳的方法。這些方法包括擦磨織物表面或使織物表面法蘭絨化，從而產(chǎn)生了環(huán)結(jié)、或卷須、或突起的斷纖維絲。這些卷須和斷裂的長絲復(fù)蓋住重疊的紗之間的可能開放的空間，從而實(shí)現(xiàn)了至少是部分的、連接材料的大分子穿透控制。
另一種較差的一點(diǎn)的優(yōu)選方法是使用不連續(xù)的纖維，將其紡入至少包含70%連續(xù)長絲的紗中。這樣，斷的、不連續(xù)纖維或卷須即從紗的表面伸出，它們的另一端被固定在紗/纖維束中，如圖12所示。
現(xiàn)在再次參照圖2，由于剛剛討論過的長絲和紗的結(jié)構(gòu)，如圖2所示，在織物層的各遠(yuǎn)端或外表面32和34上提供有許許多多的微小卷須或環(huán)結(jié)，它們形成了粘結(jié)場所或粘結(jié)點(diǎn)29和30。為了進(jìn)行說明，在圖2中將它們以自遠(yuǎn)端表面向外伸出的形式表示出來，應(yīng)該理解，將來它們要被粘結(jié)在如圖4c所示的連接材料里，在圖4c中再次使用了以前曾使用過的參考標(biāo)號。卷須是構(gòu)成了織物的長絲的一部分，這些卷須提供了這些粘結(jié)點(diǎn)。
現(xiàn)在再次參照圖4a和4b，紗束40包括多個(gè)卷須42，卷須42自該紗束的表面部分伸出。卷須可能是些環(huán)結(jié)44或斷纖維束46，或者是兩者的結(jié)合。已經(jīng)討論形成這樣一些卷須的過程。如前邊所述，卷須的功能是大大增加粘結(jié)表面積。卷須在各個(gè)方向上伸出，這依賴于形成卷須所使用的方法。如圖所示，在纖維束的上表面存在著卷須，最好在紗束整個(gè)外表面的周圍都有卷須。
在例如由圖4c表示的完成的結(jié)構(gòu)內(nèi)，為了和例如連接介質(zhì)23進(jìn)行粘合，使外部的半可滲透隔層12的內(nèi)表面68熔化，這也使交界平面69熔化。最好對制作期間加到該封套的熱量進(jìn)行控制，這就使熔化區(qū)35和各纖維層內(nèi)的連接介質(zhì)的對應(yīng)區(qū)域是變成熔化狀態(tài)的該結(jié)構(gòu)的唯一一些部分。這個(gè)熔化層在隔層內(nèi)和在連接介質(zhì)層內(nèi)的深度都受到了限制(即深度為0.001英寸至0.002英寸)。
射頻的電介質(zhì)加熱(和散熱片一道使用)對選擇性的焦中熱量輸入、和控制什么該加熱、什么不該加熱方面，是極為有用的。圖13表示的是對控制隔層膜12和連接介質(zhì)35的疊層非常有效的設(shè)備。上和下疊層70和71由硬黃銅制成并用水冷卻，它們的結(jié)構(gòu)形狀要和沖壓的織物的周邊吻合。它們的高度為1英寸至2英寸，這樣就能把最大射頻能量輸入?yún)^(qū)域集中在織物的水平中心平面。因?yàn)榭椢锏慕殡姵?shù)小，因此織物得不到熱量。另一方面，隔層模12和連接層23及24的材料都高度極化，因此在界面處很快被射頻能量加熱。冷卻的疊層模起散熱片作用，將熱量從隔層膜的外表面吸走。結(jié)果是熱量集中在隔層膜12的內(nèi)表面和連接材料層之間的局部分界面上。這一區(qū)域迅速被加熱到350°F-390°F左右，如圖13中的溫度刻度所示。在此溫度下，隔層膜和連接層在疊層模壓力作用下以分子形式緊緊固定在一起。實(shí)現(xiàn)這一過程的最佳條件是在可能作到的最短的時(shí)間間隔進(jìn)行最大的實(shí)際射頻能量輸入。
一旦封套層12(圖2b)如上所述和被涂敷的織物材料表面連接在一起，連接層的材料就趨向于和封套材料熔合成一個(gè)粘連的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中的纖維被牢牢地固定住。由于封套材料被結(jié)合到連接材料上，并且連接材料又有效地包圍、復(fù)蓋、封閉和穿透幾乎所有的比較大的紗和比較小的纖維和絲線，因此粘合強(qiáng)度異乎尋常地大，比只用連接介質(zhì)可能得到的大得多。顯然，由于內(nèi)部氣體壓力而產(chǎn)生的脫層不會(huì)出現(xiàn)在兩種材料之間的界面上，產(chǎn)生脫層的原因完全是由于纖維和卷須相對于連接材料35的拉曳或斷裂。換言之，所說的超過該比較高的剝落強(qiáng)度的脫開不是兩個(gè)不同層之間的脫層，將兩個(gè)片狀材料粘性地結(jié)合或疊層在一起本來是可能發(fā)生兩個(gè)不同層之間的脫層的情況的。
通過熔接點(diǎn)38(圖2b)將隔層12嚴(yán)密地密封起來，熔接點(diǎn)38圍繞著該結(jié)構(gòu)的整個(gè)周邊，從而獲得了一個(gè)壓力密封殼。最好，在熔接點(diǎn)處的結(jié)構(gòu)周邊是兩個(gè)片狀隔層材料起始斷面厚度的一半左右。熔合點(diǎn)38一般來講距雙壁織物14的邊緣要可盡可能地近，在熔接點(diǎn)本身里面沒有夾住任何一點(diǎn)織物材料或紗線。任何一點(diǎn)陷入熔合點(diǎn)中的長絲都將可能引起物品的泄漏，下面還要詳細(xì)描寫這一點(diǎn)。如早些時(shí)候曾說過的，可首先通過將連接材料加到織物材料上來實(shí)現(xiàn)在熔合區(qū)域內(nèi)消除織物或紗束。但在某些情況下，還希望將熔合點(diǎn)定位在距布的邊緣有一個(gè)指定距離的位置上以便產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定器件和蓄壓管(一個(gè)或多個(gè))或部分(圖32，33a-c)。如果將織物材料加到該封套的外表面上，即加到除了形成周邊熔接點(diǎn)的表面上，則織物或蓋布的那部分中就沒有任何一點(diǎn)能被定位到該熔接點(diǎn)內(nèi)。
如果需要的話，可用諸如硅烷或硅橡膠材料(DOWQ1-6106)之類的化學(xué)粘合劑來處理織物的遠(yuǎn)端以改善粘接。但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，要提供必要的剝落強(qiáng)度，單用化學(xué)粘合劑是不夠的。
在一個(gè)較差的優(yōu)選方法中，對織物14的遠(yuǎn)端進(jìn)行火焰處理，從而使表面氧化并提供出多個(gè)粘結(jié)點(diǎn)。但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，火焰處理可能會(huì)降低織物的強(qiáng)度至不再令人滿意的水平。
按照本發(fā)明的、具有范圍為0.100英寸至0.500英寸的充氣厚度的結(jié)構(gòu)已經(jīng)成功地充氣到大于180磅/英寸2，并且已經(jīng)將這個(gè)壓力保持了九個(gè)月而不失效。按照本發(fā)明還可能提供具有可變充氣厚度的產(chǎn)品，它有一個(gè)可控的表面輪廓，即該產(chǎn)品的一部分織物較薄，另一部分織物較厚。圖14和14a示出了一個(gè)鞋墊75，其中的已經(jīng)描述過的織物76被紡織或編織成有連續(xù)的厚度77(后跟部)和較薄部分79(前腳部分)，它們由一個(gè)楔形的斜臺(tái)部分80分開并連接在一起。按這種形式，也說明了一個(gè)充氣/排氣的物品。給織物涂敷連接材料，然后進(jìn)行沖切，厚的織物形成后跟部分，薄的織物形成前腳部分，楔形部分組成了該加壓產(chǎn)品的主要區(qū)域。
一般而言，隔層膜材料是聚氨基甲酸乙酯，這種材料在上邊介紹已有的Rudy的美國專利時(shí)已經(jīng)描述過，但也可使用在先前提到過的專利中介紹的其它彈性隔層膜。這種連接材料習(xí)慣上和外部隔層使用的氨基甲酸乙酯相同?？椢镉蔁岫ㄐ伍L絲組成，因此各個(gè)織物層在處理和制造期間彼此之間都保持排齊對準(zhǔn)的關(guān)系。使用下述長絲得到了極其滿意的結(jié)果，該長絲的拉緊強(qiáng)度為3克/旦尼爾，每一根紗含40左右根長絲，每股紗有1至3根紗，每平方英寸的織物約由440股紗組成。當(dāng)使用射頻加熱來將半可滲透的彈性體層粘合到用連接介質(zhì)涂敷的雙壁織物的遠(yuǎn)端時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，在將壓模加熱到約100°F和150°F之間并使用27.12MHZ的射頻的情況下就能實(shí)現(xiàn)期望的粘合而不傷害其余的結(jié)構(gòu)。
最佳的充氣氣體是高級氣體，但本發(fā)明并不限于此?？諝鈹U(kuò)散到封套里的速率以及高級氣體從封套擴(kuò)散出來的降低速率都和擴(kuò)散可能發(fā)生的表面面積有關(guān)。稍微詳細(xì)一點(diǎn)參照例如在圖2、2a和2b中描述的結(jié)構(gòu)還是有用的。可以看出，該物品的外層的大部分?jǐn)嗝媸怯汕度脒B接材料35的彈性材料以及嵌入彈性隔層(壓力閉合封套)膜12中的纖維所占據(jù)，包括織物的遠(yuǎn)端表面在內(nèi)。織物的纖維是由變形很大的晶狀氣體隔層材料(例如聚酯或尼龍)構(gòu)成。穿過這種材料的擴(kuò)散速率極小。因此，在產(chǎn)品的外部的、復(fù)合的、連接隔層內(nèi)存在著大量變形的晶狀聚脂，通過被激勵(lì)的擴(kuò)散過程，就能對氣體的運(yùn)動(dòng)形成有效的控制或堵塞，即或者讓氣體進(jìn)入充氣物品，或者讓氣體離開充氣物品。通過改變織物外表面的結(jié)構(gòu)或密度，即改變構(gòu)成織物的背面部分的纖維和紗，就能控制擴(kuò)散的速率和抽吸的速率。如果需要的話，織物的背面表面可進(jìn)行和絨頭(交織)部分20無關(guān)的改變，這里所說的部分20是在織物的外表面之間伸展的并且連接了織物的外表面。這種新穎的安排，通過有選擇性的在連接層和彈性包殼內(nèi)加入晶狀元件，能保持該包殼彈性材料的所期望和所需要的性質(zhì)，并且同時(shí)還能享受控制擴(kuò)散速率和擴(kuò)散抽吸的益處。其直接的效果是，對于高級氣體，顯著地減少了本來就比較慢的離開封套的擴(kuò)散速率。實(shí)際的效果是，能使高級氣體維持的時(shí)間更加長得多。在按本發(fā)明的薄型物品中這一點(diǎn)尤其重要，這種薄型物品的表面與體積之比很大。例如，按本發(fā)明的薄型物品的表面積，和含氣體積的每一個(gè)相應(yīng)的單位相比，可能比用于氣體擴(kuò)散的表面積大40個(gè)單位。這比先前介紹的Rudy的專利中的典型的管狀的膨松的氣墊大4倍左右，因此在所說的期望壽命期間在產(chǎn)品中保持期望的均勻充氣壓力的問題就嚴(yán)重了4倍。
這個(gè)第二種效果是允許在充氣的初期使用除高級氣體而外的氣體或大量的其它氣體。例如，眾所周知，氧氣通過彈性隔層材料的擴(kuò)散速率很大。氮?dú)獾臄U(kuò)散速率低得多，高級氣體的擴(kuò)散速率更低。由于織物的作用是減少可利用的彈性氣體的擴(kuò)散通路面積，因此擴(kuò)散更慢些的氣體可被用作充氣氣體，即那些擴(kuò)散速率比氧氣小的氣體。因?yàn)榭諝獍s78%的氮?dú)夂图s21%的氧氣，其余部分是微量氣體，由于用于擴(kuò)散的表面積減少所以氮?dú)獾臄U(kuò)散比較緩慢，雖然氧氣擴(kuò)散速率較大但氧氣占?xì)怏w組分的21%(2.5磅/英寸2)，故在適當(dāng)構(gòu)成的物品內(nèi)可用空氣作充氣氣體。這樣，開始時(shí)用空氣充氣，充到比較高的水平，壓力隨時(shí)間的損失就比較小。顯然，使用空氣或其它的有效擴(kuò)散速率比氧氣低的氣體有一些實(shí)際的優(yōu)點(diǎn)?？椢锊牧系臄U(kuò)散性質(zhì)和以分子形式受壓、變形的、以及強(qiáng)烈結(jié)晶的織物材料有關(guān)。在每種情況下，粘連的能量密度就是用作氣體隔層的織物材料的密度。
當(dāng)要求阻擋幾乎是100%的擴(kuò)散時(shí)，先用一層高溫度熔點(diǎn)的氨基甲酸乙酯浸漬致密編織的布(已經(jīng)成功地使用了塔夫綢)，然后再和一個(gè)低溫度熔點(diǎn)的氨基甲酸乙酯的第二層疊在一起。使用這種組合的布作隔層封套12的材料(代替了氨基甲酸乙酯膜)。使用射頻能量的疊層操作成功地將低溫度層粘結(jié)到織物遠(yuǎn)端表面上的連接介質(zhì)48上。在這種情況下，晶狀件不僅由芯部織物表面內(nèi)的加固纖維提供，而且由塔夫綢布外隔層的晶狀纖維提供。按這種布置，物品的整個(gè)表面向外到周邊熔接縫并且包括該熔接縫在內(nèi)都是由這種特殊的隔層材料構(gòu)成，它對周圍空氣環(huán)境中的氧氣能有選擇地滲透，它對周圍環(huán)境中的氮?dú)馄鹨粋€(gè)隔層的作用。
使上述的、有關(guān)熔化由彈性組分和晶狀組分的組合體組成的復(fù)合材料的某些概念具體化的一個(gè)良好方式是將彈性材料看成是將晶狀元件粘結(jié)在一起的組合體。彈性組分提供了良好的抗扭曲疲勞性能和一些期望的物理性質(zhì)彈性模量、伸長性，可制造加工性、以及可熱密封性。結(jié)晶組分提供了均衡的擴(kuò)散阻滯性。按這種方式，一直到該結(jié)構(gòu)的彈性件和晶狀件之間都存在該復(fù)合結(jié)構(gòu)的彈性。這樣，晶狀材料就受到了保護(hù)，不受有害的疲勞應(yīng)力的傷害。在該復(fù)合的隔層產(chǎn)品的彈性的內(nèi)表面部分里實(shí)現(xiàn)了熱穩(wěn)定性。對于在隔層產(chǎn)品的周邊內(nèi)部接合處的熔接點(diǎn)要保證，沒有任何布纖維會(huì)受到內(nèi)部加壓氣體的作用，否則將會(huì)產(chǎn)生泄漏路徑。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可能形成的形狀非常多。例如，圖15表示了一個(gè)后跟墊90，其中的上、下表面都是平面形的，它們是互相平行的并且分開一定距離。由于它的表面是平面形的，而已有技術(shù)是管狀或松散的物品，因此這種后跟墊和已有技術(shù)的后跟墊不同。由于本發(fā)明的后跟墊比較薄，壓力可加到很高，并且重量輕，因此比已有技術(shù)的后跟墊有更明顯的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)樾m類物品的后跟的外形可以做得更薄些，因此能在許多類型的鞋中使用，其中包括男女室外用鞋或禮服鞋。后跟墊90的結(jié)構(gòu)是已經(jīng)描述過的結(jié)構(gòu)。
圖16表示一種按本發(fā)明的充氣墊95，由于它的形狀，有時(shí)稱其為眼鏡蛇墊。該物品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就是先前已經(jīng)討論過的結(jié)構(gòu)。該物品可以包括一個(gè)中腿97和一個(gè)橫向略短的腿99，在兩個(gè)腿和后部101的前方之間有一開放區(qū)100。將該物品95插入鞋襪內(nèi)，使中腿97在腿的中部，而開放區(qū)100一般在腳跟骨之下。該中腿在腳拱之下，并且在后部101如圖所示發(fā)生彎曲時(shí)提供腳拱的支撐以便適應(yīng)腳跟的一般輪廓。其上、下表面平直、并且是成平面形的，兩個(gè)表面一般隔開一定距離，相互平行。該物品趨向于使腳穩(wěn)定并提供緩沖和腳拱的支撐。
現(xiàn)在參照圖17和17a，它是充氣的穩(wěn)定物品110的變形圖，它也是眼鏡蛇形式的墊，帶有中腿112和橫腿113。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)就是已經(jīng)描述過的結(jié)構(gòu)。其中腿和橫腿相互分開并且都連到后部114，后部114是彎的以適應(yīng)后跟的輪廓。按這種形式，在后部114的前方和兩腿之間有一個(gè)分開的充氣室115。這一充氣部分的結(jié)構(gòu)是球形的(如圖17a所示)從而就能提供一個(gè)位于腿跟下的特殊緩沖件。該球形部分的表面在鄰近的腿的表面之上方。按所示的方式，熱密封熔接縫一直圍繞著該充氣室的周邊伸展，該充氣室是一個(gè)和墊的外部分開的腔室。這樣一來，可以將墊的外部加壓至一個(gè)水平，而將腔室115加壓至另一個(gè)水平，為舒適和緩沖起見，其壓力較低。還可以將其中心部分連到外部，起一個(gè)蓄壓器的作用，從而在氣墊內(nèi)可提供不同的負(fù)荷-撓曲性質(zhì)。
應(yīng)該理解，該分開的腔室115不僅僅是一個(gè)充氣球形室，還可以用三維織物材料制作。按這種變形，室115的織物材料可比中腿和橫向腿的材料厚些以增加緩沖性，并且室115的充氣壓力較低以便在跟骨下方得到柔軟性。
圖18和34a-b表示一個(gè)充氣結(jié)構(gòu)120，其中有由三個(gè)隔層片125、126和127形成的多個(gè)腔室122和124。隔層片由已描述過的彈性材料組成，在相鄰的片之間容納已經(jīng)描述過的織物材料128和129。本發(fā)明的這種特殊形式可以是一種產(chǎn)品，在該產(chǎn)品中一個(gè)腔室是全長度的鞋墊，其上部呈后跟墊或緩沖體的形式。再有，為了和產(chǎn)品的底部相比，提供一個(gè)比較柔軟的上部緩沖墊，給該產(chǎn)品的上部加壓的壓力要比對其下部加壓的壓力低些，給產(chǎn)品下部加壓高一些能防止壓癟。
按圖18的形式，上部腔室表面積可以比下部腔室的小些，也就是說上部和下部勿需同時(shí)伸展。對于某些產(chǎn)品，可以期望使用比下部的壓力高的后跟墊，這是因?yàn)榭梢詫⑾虏糠胖迷诤蟾鷥?nèi)的一個(gè)空腔內(nèi)而上部起一全長襪襯的作用。顯然，本發(fā)明提供出各種各樣可能的結(jié)構(gòu)及其變形。
借助于實(shí)例可知，這種加壓物品或可作為全長的襯里使用或者作為部分長的襪襯使用?？梢詫⑵渲瞥赡芴峁┮r里類的拱形支撐或者能置入鞋襪內(nèi)?？梢栽谥圃炱陂g通過將其放入前掌或鞋襪中其它部位的一個(gè)凹形空腔內(nèi)將其安裝在鞋襪內(nèi)?？梢杂门菽瓕⑵淙炕虿糠值匕鼑饋矸旁谇罢苹蛐m中的其它部位。
應(yīng)該理解，這些片狀產(chǎn)品可能具有不同的氣體擴(kuò)散特性。因此，只有表面層需要對氣體是半可滲透的，其它部分是不可滲透的。實(shí)際上，全部的要求只是，在該結(jié)構(gòu)中至少存在一個(gè)半可滲透區(qū)。盡管最好要使織物表面能均勻地粘合到隔層材料的相對表面上，但是可能還存在另一種情況，即一個(gè)表面的指定區(qū)域不被粘結(jié)，或者不存在任何織物組分。圖17、17a、33a給出了一個(gè)典型的這樣的結(jié)構(gòu)。很顯然地還有，該封套可以由初始的材料而不是由片狀材料制成。還可以使用其它技術(shù)(例如吹?；蜃⒛?來形成封套，接著再使封套和織物組分結(jié)合，然后再加壓。圖19-19d示出了這樣一種方法。其中，后跟墊130包括一個(gè)較厚的后壁部分132，和較厚的側(cè)壁133和134，如圖所示。還有織物物材料14。附加的處理方法可能包括真空成形、空心鑄造、轉(zhuǎn)輪凹版鑄模、吹模、硫化、開口澆鑄、等等。
討論至此，重要的是要再次強(qiáng)調(diào)該新型充氣物品所提供的這種獨(dú)特的柔順性。如早些時(shí)候曾經(jīng)說過的，一個(gè)最佳的緩沖產(chǎn)品應(yīng)該吸收最大的可能的沖擊輸入能量并且返回該能量的最大可能的百分?jǐn)?shù);同時(shí)還能衰減該沖擊力至最低可能的水平。這樣一種最佳的緩沖物品被定義為有最高級的柔順性。
研究圖20、21、22、23、24，就可以看出本發(fā)明的產(chǎn)品能提供良好柔順性的方式。本發(fā)明的氣墊由于它的圖20的負(fù)荷-撓曲線150的獨(dú)特形狀，能夠吸收最大的沖擊輸入能量，并且有最大的緩沖性(在最大的可允許的撓曲中的良好沖擊衰減)。曲線150的形狀接近矩形形狀，和曲線152相比它是一個(gè)理想的形狀，曲線152代表已有技術(shù)的多室充氣物品的負(fù)荷-撓曲曲線。圖21表示已有技術(shù)產(chǎn)品的能量吸收(由曲線155表示)，本發(fā)明的產(chǎn)品的能量吸收由曲線156表示，本發(fā)明的產(chǎn)品厚度約為已有技術(shù)的產(chǎn)品厚度的一半。
圖22、23a、23b表示的是如何實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的。在圖23a中表示出腳開始沖擊氣墊160的情況。由圖可見，物品內(nèi)的壓力可能作用在腳底部的整個(gè)負(fù)荷支撐表面面積上，在明顯的撓曲發(fā)生之前瞬時(shí)產(chǎn)生一個(gè)大的支撐力。因?yàn)槟_進(jìn)一步下沉到氣墊內(nèi)(如圖23b所示)，上部遠(yuǎn)端在張力作用下像一個(gè)鼓形頭并且借助于該張力的垂直分量在該上部遠(yuǎn)端內(nèi)增加了第二個(gè)支撐力(由向量圖162指示)，這里提到的上部遠(yuǎn)端是一個(gè)復(fù)合結(jié)構(gòu)，由嵌入聚氨基甲酸乙酯連接介質(zhì)的織物外層和隔層膜組成。這個(gè)附加的支撐力在圖22中被交叉的陰影區(qū)165表示出來。
由1)鼓形頭效應(yīng)，2)充氣流體的極其有效的、基本是完美的氣體熱動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，3)本發(fā)明的緩沖件勿需泡沫包殼就可置入鞋襪或其它緩沖物品中(有泡沫包殼，將大大干擾能量返回能力)的事實(shí)，即組成了本發(fā)明的有效能量返回特性，因此本發(fā)明的產(chǎn)品和傳統(tǒng)的泡沫包封的、氣體加壓的產(chǎn)品、泡沫前墊、Sorbathane、凝膠等相比，能返回被緩沖的沖擊能量中的大部分，上述傳統(tǒng)產(chǎn)品以熱的形式浪費(fèi)和消耗掉大部分這種能量。在圖24中，17c表示被傳統(tǒng)的泡沫包封的已有技術(shù)產(chǎn)品吸收的能量曲線，曲線172表示該產(chǎn)品的能量返回(有效值，約40%);曲線175代表被本發(fā)明產(chǎn)品吸收的能量曲線，曲線176代表這種產(chǎn)品的能量返回(有效值，50%到90%);曲線177是泡沫產(chǎn)品的能量返回(有效值，30%)，曲線179是Sorbathane、凝膠型產(chǎn)品的能量返回(2%，有效值)。
和我的早期的管狀加壓產(chǎn)品(已有技術(shù))相比，使用本發(fā)明的產(chǎn)品能夠在小得多的位移空間里吸收指定數(shù)量的沖擊能量。例如，圖21表示出，本發(fā)明的產(chǎn)品在傳統(tǒng)的加壓產(chǎn)品的二分之一位移距離內(nèi)吸收了相同的沖擊能量，并且還有優(yōu)異的總緩沖性(即，有可接受的程度那么低的沖擊負(fù)荷)。
充氣壓力是主要因素(但不是唯一因素)，可利用它來改變本發(fā)明產(chǎn)品的支撐力-撓曲性質(zhì)。圖25表示出三個(gè)不同的墊在三種不同的壓力下的曲線，即中壓力曲線180、高壓力曲線182、和低壓力曲線184。由圖可見，高壓力物品能在受限制很大的空間(或撓曲大的空間)吸收多得多的能量。圖25的曲線182等同于圖21的曲線156。低壓力物品有一個(gè)較軟的感覺，但在某些情況下容易壓癟。
在某些情況下，負(fù)荷-撓曲曲線起始處的尖銳上升是有害的。這種情況發(fā)生在穿著舒適具有首要的重要性并且沖擊負(fù)荷低的鞋中，如室外鞋、女式工作鞋以及某些類型的行路鞋。有許多方法能產(chǎn)生起始的較軟感覺(不是減少空氣壓力)。在圖26及其相關(guān)的圖26a和26b中就示出了其中的某些方法。例如在緩沖體底部設(shè)置凸起190、條帶191或蛋形格圖案192就能通過改變鼓形頭的負(fù)荷/撓曲特性(見該負(fù)荷-撓曲曲線的各個(gè)虛線部分)來得到這種效果。該緩沖體和本發(fā)明的氣墊一道使用，該緩沖體經(jīng)過點(diǎn)綴的這個(gè)面和氣墊的背面接觸。此外，紗的類型、織物的結(jié)構(gòu)、隔層膜的彈性模量等都能改變該物品的穿著舒適性和負(fù)荷/撓曲特性。
討論在六年的開發(fā)研究期間遇到的眾多的棘手問題中的一個(gè)問題的解決辦法是沒有價(jià)值的。經(jīng)過這六年的開發(fā)使這種新型氣墊處于準(zhǔn)備投放市場的可靠產(chǎn)品的狀態(tài)。
這個(gè)問題涉及到拉緊長絲(落線)在長期受到多次彎曲、扭曲、彎折、磨擦后的疲勞斷裂。由許許多多世界級別的運(yùn)動(dòng)員穿著幾百雙運(yùn)動(dòng)鞋跑了幾千英里，在對這些充氣件進(jìn)行檢驗(yàn)的期間碰到了上述這些斷裂(以及脫層斷裂)。盡管這些斷裂的速度還沒有超出鞋的其它部件的斷裂速度，但對這種類型的高壓充氣物品而言，其可靠性必須要比這些其它部件大，這是因?yàn)樗坏嗔?，整個(gè)產(chǎn)品就要變成基本上不能使用的了。
在運(yùn)動(dòng)鞋中使用的氣墊除了要受到和簡單的上下運(yùn)動(dòng)有關(guān)的負(fù)荷而外，還要經(jīng)受許多其它類型的負(fù)荷作用。例如，由轉(zhuǎn)彎和停止引起的剪切力、當(dāng)腳從后跟蹬擊移至腳趾離地的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的縱向扭曲、在俯和仰期間的橫向扭曲和彎轉(zhuǎn)。還使用了模擬鞋內(nèi)工作循環(huán)的極為特殊的檢驗(yàn)機(jī)器來加速這種氣墊的質(zhì)量控制檢驗(yàn)。這些機(jī)器以較高的速度運(yùn)行，并且使氣墊在兩天內(nèi)經(jīng)受多次負(fù)荷作用，相當(dāng)于一個(gè)運(yùn)動(dòng)員積累了2至3年的檢驗(yàn)。此外，這些試驗(yàn)的負(fù)荷類型惡劣得多，使得我們稱之為Kim扭曲試驗(yàn)機(jī)的兩天的檢驗(yàn)事實(shí)上近似等于3，500哩的馬拉松賽跑。典型的制造精良的跑鞋不會(huì)經(jīng)受超過800-1，400哩左右的距離。因此，經(jīng)過兩天的這種檢驗(yàn)的物品所經(jīng)歷的時(shí)間一般超過普通鞋襪的兩倍以上。圖27a和27b表示一個(gè)典型的氣墊210，它安裝在活動(dòng)的檢驗(yàn)頭212的下方，并且由滾輪213形式的固定導(dǎo)軌支撐，在這些特殊的“kim”扭曲試驗(yàn)機(jī)中的一個(gè)試驗(yàn)機(jī)的檢驗(yàn)頭的每一邊都有一個(gè)滾輪213。由圖可見，氣墊210由于檢驗(yàn)頭212的上下運(yùn)動(dòng)而同時(shí)滾輪保持不動(dòng)，要經(jīng)受惡劣的上下壓力負(fù)荷和彎曲/扭曲作用以及某種剪切作用。如圖25b所示，由檢驗(yàn)頭212提供壓力，迫使氣墊靠緊外形為圓柱形的底座215。為了將各種斷裂方式分開要進(jìn)行許多這樣一些試驗(yàn)。這種試驗(yàn)?zāi)軠?zhǔn)確迅速地復(fù)制出在實(shí)際的磨損試驗(yàn)中能碰到的斷裂方式。
落線的唯一目的和功能是起拉緊件的作用，這些拉緊件包含加壓介質(zhì)，并能維持期望的幾何形狀以及該物品的結(jié)構(gòu)整體性。因此，不期望所說的斷裂問題發(fā)生在落紗不受張力以及不發(fā)揮有用作用的工作循環(huán)期間。落紗在不受張力以及不支撐壓力負(fù)荷時(shí)不發(fā)揮作用，因此不干擾將要支撐壓力負(fù)荷的加壓介質(zhì)的主要功能。
一個(gè)好的設(shè)計(jì)應(yīng)該在約束空間中有盡可能大的撓曲，這樣才能使加壓介質(zhì)完全支撐和衰減沖擊負(fù)荷，并且盡可能多的返回按其它方式可能要浪費(fèi)的能量。一旦落紗擺脫張力(圖28b)，它們就開始彎曲、結(jié)圈、折疊。當(dāng)向下運(yùn)動(dòng)繼續(xù)時(shí)，它們就進(jìn)一步按隨機(jī)的方式彎曲、折疊，還要相互摩擦。在這一部分工作循環(huán)期間，沿著紗束并且在紗束之間存在著相當(dāng)大的運(yùn)動(dòng)。通過加到氣墊上的剪切負(fù)荷(與停止和轉(zhuǎn)彎有關(guān))，并且通過該氣墊的縱向和橫向的彎曲和扭曲，將要加劇這種運(yùn)動(dòng)，這種情況是在運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行各種體育比賽時(shí)有時(shí)要進(jìn)行極為激烈的運(yùn)動(dòng)的情況下發(fā)生的。這樣的落紗彎曲和扭曲在各纖維的外部產(chǎn)生疲勞應(yīng)力。當(dāng)纖維扭曲和相互間移動(dòng)時(shí)可能發(fā)生磨損傷害。在負(fù)荷極大的條件下(即，該產(chǎn)品的正常時(shí)間/有效的工作時(shí)間一般小于2%)，產(chǎn)品被壓癟了，把拉緊纖維夾住，并且拉緊纖維相互擠壓，拉緊纖維還和與其相對的復(fù)合層相互擠壓(圖28c)。經(jīng)過許多次這樣的彎曲后，拉緊紗的長絲疲勞和原纖維化疲勞就可能產(chǎn)生，它是在壓癟發(fā)生時(shí)的反復(fù)擠壓拉緊纖維的結(jié)果(圖29c和30)。某些纖維變?nèi)?，并且隨后不能再拉緊。在其余的纖維中的拉緊應(yīng)力增加了，并且當(dāng)連續(xù)的纖維不能再拉緊時(shí)就產(chǎn)生了波紋效應(yīng)。最后產(chǎn)生了一個(gè)“疙瘩”。空氣膨化熱定形的卷曲變形纖維在控制和防止這種類型的斷裂方面是有效的，下面再予以介紹。
由于大多數(shù)這種類型的緩沖物品都被設(shè)計(jì)成接近它們的壓癟極限，為了在最小的空間提供最大的緩沖，壓癟的情況的確是會(huì)發(fā)生的，這就使這種斷裂問題更加嚴(yán)重。
為了解決這個(gè)問題，需要進(jìn)行大量的斷裂分析和實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)。通過較詳細(xì)地參照圖28和29所示的系列圖，很好地描述了斷裂的機(jī)理和被設(shè)計(jì)用來解決這些問題的解決辦法。圖28的系列圖表示了三種類型的纖維在向下扭曲期間、尤其是對于壓癟的情況下發(fā)揮不同作用的方式，這三種纖維是1)平直纖維200，2)傳統(tǒng)的卷曲變形纖維201，3)空氣膨化熱定形纖維202。如圖28a所示，在拉緊狀態(tài)下所有三種類型的纖維都伸展開來形成一根豎直的直線，在張力負(fù)荷作用下，三者的作用方式全相同。但是，一旦加上了外部壓力負(fù)荷，氣墊向下?lián)锨?，并且落紗的纖維立即擺脫了張力作用而進(jìn)入松弛狀態(tài)(圖28b)。直的(未經(jīng)卷曲變形的)纖維200的反應(yīng)很像一個(gè)Euler柱，開始彎曲。傳統(tǒng)的卷曲變形纖維201(由圖可以看出，它比直纖維膨松一些)的長度縮短了，像一個(gè)彈簧一樣?？諝馀蚧療岫ㄐ蔚睦w維202(它比傳統(tǒng)卷曲變形纖維更加膨松一點(diǎn))也以類似的方式像彈簧一樣發(fā)生了長度皺縮。圖28c示出了在幾百萬次上下扭曲后的壓癟狀態(tài)。由圖可見，直纖維200彎向它自身?？諝馀蚧w維202被壓成膨松的柔順束，該柔順束由打圈的、相互混雜的纖維組成，這些纖維本身也有各種方向的隨機(jī)而成的圓圈。傳統(tǒng)的卷曲成形纖維201由于多次拉緊和彎曲已經(jīng)恢復(fù)返回到它的起始的預(yù)卷曲成形狀態(tài)，即它現(xiàn)在已是直纖維了，并且照這樣它以和其它直纖維一樣的方式自己又彎回來。經(jīng)受多次這樣的作用后，這種纖維就將趨于斷裂，這一點(diǎn)下面再予以說明。
圖29a表示包含直纖維的紗的一部分，它處于壓癟的形態(tài)(實(shí)際大小的40倍)。由圖可見，這些纖維緊緊地堆在一起，成平行、排齊、并列的狀態(tài)。如圖29a和剖面圖29b所示，壓力負(fù)荷加到該紗束的側(cè)面。這些纖維彼此間正在施加橫向負(fù)荷。每一根紗都由一種聚酯制成，長鏈分子的取向一般沿纖維的縱向軸線。在工作循環(huán)的向上和向下部分期間的長期彎曲和扭曲以后，再加上該循環(huán)的壓癟部分的橫向負(fù)荷和擦磨、扭曲的作用，在單個(gè)直纖維的內(nèi)部就可能發(fā)生各分子鏈?zhǔn)g的橫向脫層。圖29c說明了這種斷裂的方式，圖29c是一個(gè)纖維束(圖29b)的單個(gè)纖維的放大剖面圖(實(shí)際大小的1000倍)。由圖可見，橫向壓力負(fù)荷加到直纖維上，該纖維趨向于在水平中心線平面上向外突出出來，在纖維的側(cè)面出現(xiàn)拉緊的脫開的應(yīng)力，趨向于把各個(gè)分子鏈?zhǔn)粋€(gè)個(gè)拉開和脫開。該纖維裂開，變成一個(gè)個(gè)分子鏈?zhǔn)Ｗ罱K，這些小的分子鏈?zhǔn)蚱诙內(nèi)?，拉緊或彎曲都能很快使其折斷和斷裂。在圖30中可以看到這種狀態(tài)，圖30是這種類型的斷裂的一個(gè)電子顯微鏡照片(放大了1，000倍左右)。從中可看出單纖維脫開成的各個(gè)分子鏈?zhǔn)?br> 另一方面，空氣膨化熱定形纖維(圖29d和29e)的行為和直纖維不同?？諝馀蚧睦w維在壓癟的狀態(tài)下已經(jīng)被壓成大量相互纏繞在一起的、具有環(huán)結(jié)的和波浪狀的長絲。纖維材料的這樣一種堆積就起到一個(gè)緩沖件的作用(非常像一個(gè)氈墊)，由此即就緩解了作用在任何一個(gè)單絲上的壓縮應(yīng)力，將這些力分配在整個(gè)纖維體積上。
作為剛剛描述的這種類型的試驗(yàn)分分析結(jié)果，我們認(rèn)定，為了控制或消除這種類型的斷裂需要考慮的幾個(gè)因素是很重要的。第一，重要的是要有一種具有可能是最長的分子鏈的纖維，該纖維的取向盡可能沿著長絲的縱向軸線。第二，重要的是要使用具有高級抗磨性的多聚物，例如DuPont的工業(yè)聚酯68L。還要好些的由尼龍66族、尤其是CORDURA尼龍(具有極長的分子鏈)制成的纖維。
第三，落線長絲的卷曲變性的必要性是為了改善摩擦、扭曲疲勞和抗原纖維化作用，這是通過協(xié)助緩沖加在任何一根纖維上的負(fù)荷、防止長紗在這些紗彼此相靠移動(dòng)時(shí)經(jīng)受銳折而實(shí)現(xiàn)的。在這一方面，Cordura是極為優(yōu)越的，其原因在于它是空氣膨化變形型的熱定形卷曲變形，這種卷曲變形由于它是在卷曲變形狀態(tài)下被熱定形的，因此不僅能提供更加蓬松的紗，而且能提供在長期的從拉緊狀態(tài)至松弛狀態(tài)、折疊狀態(tài)、再回到拉緊狀態(tài)的循環(huán)后還能保持它們的像彈簧一樣的卷曲變形狀態(tài)的纖維。其它類型的卷曲變形長紗在受到反復(fù)的加負(fù)荷和卸負(fù)荷的產(chǎn)品工作循環(huán)后(還有制造期間的加熱)將要失去它們的卷曲形狀并且回到它們起始的未經(jīng)卷曲變形的直紗形態(tài)。正是因?yàn)檫@個(gè)原因，這種由Cordura尼龍制作的新型氣墊的使用壽命比標(biāo)準(zhǔn)卷曲變形尼龍66紗好一個(gè)數(shù)量級左右。再有，標(biāo)準(zhǔn)卷曲變形紗的使用壽命比未經(jīng)卷曲變形的拉緊直紗也要好一個(gè)數(shù)量級左右。
為了將這些斷裂減至最小還有第四個(gè)重要的考慮。為了進(jìn)一步緩沖摩擦和橫向負(fù)荷力，尤其是那些和氣墊的平面表面的側(cè)向負(fù)荷剪切擠壓和彎曲有關(guān)的負(fù)荷力，我們發(fā)現(xiàn)提供足夠的每單位面積落線中的纖維數(shù)目是很必要的。在這方面，每平方英寸中的落紗纖維的最低數(shù)目約為5，000，最大數(shù)約為80，000。
在圖31和與其相關(guān)的圖31a-31d中表示了本發(fā)明的其它幾個(gè)實(shí)施例，其目的是為了強(qiáng)調(diào)在同樣的充氣壓力下對幾種不同類型的設(shè)計(jì)可能得到的不同的緩沖性質(zhì)。在圖31a中，墊220的支撐力隨著撓曲的增加表現(xiàn)出一個(gè)陡峭的升起220a，這是因?yàn)榘趬|中的氣體體積小的緣故(即該物品的大部分負(fù)荷支撐體積落在負(fù)荷面積之下)。全長設(shè)計(jì)的各小室221，222，223的情況與上述相同(220a)，和全長設(shè)計(jì)的圖31d的緩沖產(chǎn)品225相比(見225a)，上述小室提供了一種較堅(jiān)硬的感覺。圖31c的形狀227(啞鈴形結(jié)構(gòu))提供的支撐主要在腳的負(fù)荷承受部分的下面(為了節(jié)省成本起見)，并且具有一個(gè)中等的力-撓曲曲線227a。
現(xiàn)在參照圖32和32a-32c，影響和控制緩沖特性的另一種方法是提供一個(gè)蓄氣體積，充氣氣體在負(fù)荷作用下可以大量地從該物品的一個(gè)部分被輸送至另一部分，進(jìn)入該蓄氣體積。一個(gè)這樣的蓄氣輸送體積可以圍繞周邊230，如圖32、32a和32b所示。當(dāng)然，圖32c-32e的較大的體積233能提供較柔軟的感覺。有兩種方法可實(shí)現(xiàn)這種柔軟感1)在負(fù)荷面積外面的額外體積(圖32e)提供一個(gè)在負(fù)荷作用下移入充氣氣體的一個(gè)空間，2)包圍該蓄氣體積的彈性膜可以根據(jù)負(fù)荷加上時(shí)的氣體壓力變化彈性地膨脹和收縮，由此進(jìn)一步增加了蓄氣體積和物品的柔軟響應(yīng)緩沖性質(zhì)。這個(gè)較大的管狀部分起第二個(gè)動(dòng)態(tài)的、和負(fù)荷成正比的作用，將腳容納在鞋的中間。
圖33表示提供蓄氣體積的另一種有益的獨(dú)特方式。為此，讓按本發(fā)明的一個(gè)綜合性產(chǎn)品250(其中包括一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的氣墊系統(tǒng))在拱形區(qū)加入一個(gè)管狀部分251，如圖33b、33c和按本發(fā)明的一個(gè)部分252所示。圖33b表示一個(gè)通過拱形區(qū)的剖面圖，未加負(fù)荷。圖33c是一個(gè)同樣的剖面圖，但處于有負(fù)荷的狀態(tài)。圖33d是負(fù)荷-撓曲曲線，如圖所示，這些管的大小(直徑)在負(fù)荷被加上和移去時(shí)正比于所加負(fù)荷彈性地脹縮，并且在該物品內(nèi)的最終瞬時(shí)壓力發(fā)生了變化。對加上了負(fù)荷的氣墊部分(后跟區(qū)和前掌)提供了較柔軟的感覺。在腳的縱向拱形部分還產(chǎn)生一種適應(yīng)穿著者需要的自動(dòng)動(dòng)態(tài)拱形支撐，因此有助于作為一個(gè)矯正物品去進(jìn)行俯臥時(shí)的控制。在腳趾離地時(shí)，這種拱形支撐自動(dòng)地從與腳的支撐接觸點(diǎn)處退回，因此它們在腳趾離地期間伸展時(shí)并不刺激腳底部的腱。
另一種令人感趣的結(jié)構(gòu)涉及到一個(gè)多層的加壓產(chǎn)品。這種產(chǎn)品示于圖34a、34b和18中，其中的參考標(biāo)號相同?？捎脙蓚€(gè)分開的拉緊氣墊物品來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)(或多個(gè))加壓層，一個(gè)在另一個(gè)的上方，周邊的熔接縫也分開，所有這些都已經(jīng)描述過。另一種方法是在一次操作中進(jìn)行疊層，并且在一次操作中密封圍繞周邊的三張隔層膜。為了得到最大的舒適感，上部的充氣壓力可比底部室低。這樣，壓力較低的上部比下部更容易撓曲，更容易符合于腳的底部的平面形的表面;因此就能得到高度的起始接觸柔軟性。壓力較高的底部室能防止該物品在高負(fù)荷下壓癟，并且能返回較大比例的、按其它方法要損失浪費(fèi)的沖擊能量。
在鞋的某些應(yīng)用場合，期望腳趾的彎曲程度能更大些，如行路鞋中的情況。為此，可在鞋中加入兩個(gè)或多個(gè)分開的墊，一個(gè)用于后跟，一個(gè)用于前腳，并且可能一個(gè)用于拱形/中部區(qū)。另一種方法涉及縫線260，該縫線穿過模切的織物坯料橫向延伸，然后再進(jìn)行最終的步驟，即將隔膜疊層到適當(dāng)位置，如圖35a和35b所示。這樣的縫線將織物向下拉了一個(gè)規(guī)定的距離(織物厚度的1/2至3/4)，縫紉時(shí)要小心，不要完全封住該織物，由此即可禁止空氣穿過縫線移動(dòng)，否則將在腳下產(chǎn)生一系列不適。另一種方法是在緩沖體的底部的一些期望產(chǎn)生彎曲的區(qū)域設(shè)置一些凸起或條帶，如圖26a所示。
為了較好的理解泄漏問題，應(yīng)參照圖36a、36b和36c，泄漏問題被發(fā)現(xiàn)是一個(gè)重要的問題，這個(gè)問題已為本發(fā)明解決。在圖36a和36b中，示出了一個(gè)熔接部分275，它由層275a和275b組成，其中壓力側(cè)為276。單個(gè)長絲277穿過熔接部分275自壓力側(cè)276伸展到外部環(huán)境壓力側(cè)278。在膜或?qū)?75a和275b中的剩余應(yīng)力趨向于從長絲277拉開，結(jié)果是沿層275a和275b與長絲相結(jié)合的橫向側(cè)出現(xiàn)泄漏路徑279a和279b。如圖所示，長絲277一直穿過該熔接部分伸展，這代表了最壞的情況。即使長絲沒有一直穿過該熔接部分伸展，由于長絲末端和熔接部分外部之間的距離可能是足夠小，使在這個(gè)區(qū)域發(fā)生的擴(kuò)散比在膜的其它區(qū)域發(fā)生的擴(kuò)散更快，因此也可能發(fā)生泄漏。
圖36c表示本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)，它是為減少沿纖維290的泄漏而填加的連接介質(zhì)的結(jié)果。例如，纖維290是一個(gè)落線，并且位于本發(fā)明充氣產(chǎn)品的氣體壓力側(cè)295上。在填加連接介質(zhì)期間，連接介質(zhì)被熔化并且圍繞該纖維流動(dòng)(如297所示)，這樣，就用連接介質(zhì)有效地包裹住所有的或一部分的纖維外表面。這就有效地防止或極大地減少了沿纖維或沿纖維外表面以及在纖維外表面和隔層膜材料之間的空氣的通路。
已經(jīng)描述的是一些最佳實(shí)施例和改進(jìn)，可以對它們加以變化而不脫離所附的權(quán)利要求書的范圍和構(gòu)思。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)部可加壓的封套，具有隔開一定距離的內(nèi)表面和外表面，包括第一和第二織物層，位于所說封套內(nèi)，使每一個(gè)織物層的一個(gè)表面面對著所說封套的一個(gè)內(nèi)表面，所說封套具有彈性材料，第一個(gè)所說織物表面被粘合所說封套的與其相對的內(nèi)表面，所說織物層包括一種紗材料，該紗材料是卷曲變形的或法蘭絨化的或膨化變形的，從而即可增加和所說封套的與其相對的層的粘結(jié)，柔性件，位于所說織物層之間，用于限制所說織物層彼此間脫開超開一預(yù)定距離，以及在所說封套內(nèi)部的一種氣體以便給封套加壓。
2.一種用于鞋襪的、內(nèi)部可加壓的封套，有分開一定距離的內(nèi)表面和外表面，其中所說的封套經(jīng)受比較高的局部和循環(huán)負(fù)荷的作用，該封套包括一種織物材料，有第一和第二織物層，定位于所說封套內(nèi)，使每一織物的每一表面面對所說封套的內(nèi)表面，所說封套具有彈性材料并且至少包括形成了密封縫的一部分，每一個(gè)所說織物表面被粘結(jié)到所說封套的與其相對的內(nèi)表面，柔性件，位于所說織物層之間，用于限制所說織物層彼此脫開超過一預(yù)定距離，所說柔性件包括多個(gè)纖維束，它們在所說織物層之間伸展并且被結(jié)合到所說織物層上，所說密封縫基本上不存在所說織物層和所說纖維束的纖維材料，以及在所說封套內(nèi)部的一種氣體，以便給封套加壓，由此使所說纖維束處于拉緊狀態(tài)以維持所說封套的相對表面成平面結(jié)構(gòu)形態(tài)，所說氣體作為吸收在所說封套上的壓力負(fù)荷的介質(zhì)而工作。
3.一種內(nèi)部可加壓的封套，包括一個(gè)嚴(yán)密密封的封套，它至少確定一個(gè)加壓室，所說封套由彈性材料組成，該彈性材料和本結(jié)構(gòu)的其它部分聯(lián)合作用使該封套對大的分子大小的氣體基本上是不能穿透的，對氧氣是略微可滲透的，在所說加壓室內(nèi)的一個(gè)可壓縮的織物結(jié)構(gòu)，所說可壓縮織物結(jié)構(gòu)中的織物包括一種紗材料，該紗材料被卷曲變形或法蘭絨化或膨化變形，所說可壓縮織物結(jié)構(gòu)與所說加壓室基本上一起伸展的，并且包括第一織物層和一般與所說第一層間隔開的第二織物層，柔性件，它也是可以壓縮的并且置于所說層之間，并且形成了所說織物的一部分，用于限制所說織物層彼此分開超過預(yù)定距離，用于在所說外復(fù)蓋層和所說第一和第二織物層之間形成基本上是連續(xù)的粘合的部件，所說織物層至少部分嵌入所說外部復(fù)蓋層以減少通過這個(gè)復(fù)蓋層的擴(kuò)散，所說封套至少包括一個(gè)有縫的部分，所說有縫部分沒有所說可壓縮的織物結(jié)構(gòu)的纖維材料存在，以及在所說加壓室內(nèi)的一種大的分子大小的非極化氣體，所說封套被加壓到至少2磅/英寸2的壓力，因此所說封套對壓縮的阻力基本上全都由所說壓力室內(nèi)的氣體提供。
4.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說用于限位的部件按相互間預(yù)定的空間關(guān)系固定住所說織物層。
5.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的封套基本上沒有不可壓縮的面積。
6.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的第一和第二織物層包括的紗中，有最多為30%左右的纖維件是斷的，從而可增加和所說封套的相對的內(nèi)表面的粘結(jié)。
7.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中，在所說內(nèi)表面和所說織物的與其配接的表面之間的剝落強(qiáng)度大于18磅/英寸左右。
8.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中的織物層包括具有分子結(jié)構(gòu)的長絲，在本質(zhì)上它主要是結(jié)晶狀的，并且對通過它的氣體擴(kuò)散起一個(gè)隔層的作用。
9.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的卷曲變形或法蘭絨化或膨化變形的紗材料是熱定形的。
10.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的織物層由已經(jīng)處理過的紗材料組成，以防止形成任何直接的和不受任何阻攔的通過織物層芯部的通路。
11.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說用于限制所說織物層運(yùn)動(dòng)的柔性件，在所說加壓室內(nèi)的氣體壓力超過150磅/英寸2左右時(shí)，具有能保持所說織物層在所說預(yù)定距離的足夠大的強(qiáng)度。
12.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說用于限制所說織物層運(yùn)動(dòng)的柔性件包括在所說織物層間伸展的并且被固定在所說織物層上的長絲。
13.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中的柔性件是一種長絲材料，織物層是和長絲材料不同的材料。
14.一種如權(quán)利要求12所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的長絲由具有良好的氣體隔層性質(zhì)的材料組成。
15.一種如權(quán)利要求12所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的長絲由有一定取向的長鏈大分子量的多聚物組成。
16.一種如權(quán)利要求15所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的多聚物是從下述這組材料中選出來的Dacron 56、尼龍66和Cordura尼龍。
17.一種如權(quán)利要求15所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的長絲有一個(gè)半消光或消光的整理步驟。
18.一種如權(quán)利要求15所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的長絲由卷曲變形、或法蘭絨化、或膨化變形的、和熱定形的紗構(gòu)成，并且其中所說的紗具有均勻的高度柔軟性。
19.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的織物層用一種連接介質(zhì)浸漬到約小于它們的厚度的一個(gè)深度，所說的連接介質(zhì)被粘到所說封套的所說相對面。
20.一種如權(quán)利要求19所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的連接介質(zhì)是一種彈性材料，并且對氧氣是半可滲透的。
21.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的氣體包括一種高級氣體。
22.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的彈性材料包括聚氨基甲酸乙酯彈性體。
23.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中，該封套包括一個(gè)外表面，所說外表面包括粘結(jié)到它上面的布材料。
24.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的氣體是一種含氮?dú)獾臍怏w。
25.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的封套是在鞋襪中使用的全長度內(nèi)底。
26.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的封套是一個(gè)后跟墊。
27.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的封套是一個(gè)眼鏡蛇型后跟墊，所說后跟墊有腿部。
28.一種如權(quán)利要求27所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中的一個(gè)腿部長于另一個(gè)腿部。
29.一種如權(quán)利要求28所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的腿部間隔開并且相互分開。
30.一種如權(quán)利要求29所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中有一個(gè)充氣室，它位于所說腿部之間。
31.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的封套至少包括兩個(gè)加壓室。
32.一種如權(quán)利要求31所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的兩個(gè)加壓室相互連接。
33.一種如權(quán)利要求31所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的兩個(gè)加壓室，一個(gè)在另一個(gè)的上方。
34.一種如權(quán)利要求31所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中的一個(gè)所說加壓室被加壓的壓力不同于另一個(gè)。
35.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中的封套表面成平面關(guān)系。
36.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的織物材料是一種雙針床Raschel編織材料。
37.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的柔性件是由每平方英寸的織物中含50-1，000束紗的落線，并且其中的落線的松密度范圍是每平方英寸有5，000至150，000根纖維或長絲。
38.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說封套成內(nèi)底形態(tài)，其厚度基本上是均勻的，所說封套在整個(gè)所說內(nèi)底的負(fù)荷支撐部分沒有不可壓縮的區(qū)域。
39.一種如權(quán)利要求38所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說內(nèi)底與腳的平面形的負(fù)荷支撐面的形狀相符。
40.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的織物層彼此間成預(yù)定的等高間隔開的關(guān)系。
41.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的封套包括一個(gè)不存在織物材料的充氣部分。
42.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的封套沿著它的周圍至少包括一個(gè)可彈性變形的、氣體壓力能量的蓄氣部分。
43.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，它進(jìn)一步還包括至少一種柔性的泡沫材料，它至少和所說封套的一部分相接觸。
44.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的織物包括縫紉線。
45.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，它進(jìn)一步還包括一個(gè)經(jīng)過點(diǎn)綴的緩沖體，其中的凸起和肋條至少與封套的一部分相接觸。
46.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的柔性件是落線，它們垂直于織物層布置。
47.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，所說的柔性件是落線，它們按相對于所說織物層成一定角度取向的方式布置。
48.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說封套由薄膜材料構(gòu)成。
49.一種如權(quán)利要求1、2或3中任何一個(gè)所述的內(nèi)部可加壓的封套，其中所說的封套是一種預(yù)成型的封套。
50.一種用于制造內(nèi)部可加壓的多部件封套結(jié)構(gòu)的方法，包括如下步驟選擇一種片狀的半可滲透的彈性材料，它對于大的分子大小、非極化氣體基本上是不可穿透的，對氧氣略微能滲透一些;選擇一種可壓縮的結(jié)構(gòu)，它包括第一織物層、一般和所說第一層隔開的第二織物層、以及在所說兩個(gè)織物層相鄰側(cè)之間的部件，該部件的作用是限制所說織物層隔開的距離大于一個(gè)預(yù)定的距離，還包括一個(gè)用于形成粘結(jié)點(diǎn)的部件，這些粘結(jié)點(diǎn)基本上均勻地分布在所說織物層的遠(yuǎn)端表面上;用一種連接介質(zhì)浸漬所說第一和第二織物層的遠(yuǎn)端至一個(gè)小于所說織物層的大致厚度的一個(gè)深度;把所說彈性材料粘結(jié)到所說的遠(yuǎn)端，以便在所說織物層和所說彈性材料之間形成一種粘結(jié)，這種粘結(jié)在所說遠(yuǎn)端基本上連續(xù)地伸展;在所說可壓縮結(jié)構(gòu)周邊的周圍密封所說的彈性材料，從而形成一個(gè)嚴(yán)密密封的封套;以及置氣體于所說加壓室以便給所說封套加壓。
51.一種如權(quán)利要求50所述的用于制造一種內(nèi)部加壓的多部件封套結(jié)構(gòu)的方法，其中所說的氣體至少包括一種大的分子大小的、非極化的氣體。
52.一種如權(quán)利要求50所述的用于制造一種內(nèi)部加壓的多部件封套結(jié)構(gòu)的方法，其中選擇所說可壓縮結(jié)構(gòu)，包括選擇其中的纖維已經(jīng)法蘭化或卷曲變形或膨化變形，并且已經(jīng)熱定形的織物材料。
53.一種如權(quán)利要求50所述的用于制造一種內(nèi)部加壓的多部件封套結(jié)構(gòu)的方法，其中至少對所說的織物層施加上一種粘結(jié)介質(zhì)，然后再加上所說的連接介質(zhì)。
54.一種如權(quán)利要求50所述的用于制造一種內(nèi)部加壓的多部件封套結(jié)構(gòu)的方法，其中，連接介質(zhì)的分子量范圍是100，000至500，000，并且，其中的彈性材料至少由聚氨基甲酸乙酯組成。
55.一種如權(quán)利要求50所述的用于制造一種內(nèi)部加壓的多部件封套結(jié)構(gòu)的方法，其中所說彈性材料的彈性模量與充氣的壓力相關(guān)并且相互配合協(xié)調(diào)給完工的封套提供期望的力-撓曲反彈特性和緩沖性。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種內(nèi)部可加壓的多層結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有一個(gè)由彈性的半可滲透材料組成的外隔層封套，外隔層在許多粘結(jié)點(diǎn)上被粘結(jié)到雙壁結(jié)構(gòu)的、落紗連接的織物的、基本上整個(gè)遠(yuǎn)端表面，織物中的長絲是一種強(qiáng)烈變形的長鏈軸向結(jié)晶的分子結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的氣體可滲透性很低。由于原纖維的存在和卷曲變形使隔層和相對的織物層之間的粘結(jié)性明顯增加。經(jīng)同樣卷曲變形的落線起應(yīng)力均衡件的作用，使該復(fù)合結(jié)構(gòu)保持基本上平直、平面、或等高的結(jié)構(gòu)形態(tài)。
文檔編號A45F3/02GK1038018SQ89103719
公開日1989年12月20日 申請日期1989年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1988年6月1日
發(fā)明者馬里恩·富蘭克林·魯?shù)?申請人:馬里恩·富蘭克林·魯?shù)?br>