CN1047927C - 鞋底组件和鞋底组件的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种高聚合物树脂材料成型的、具有由组件的顶部元件和底部元件中一方或双方向内伸出的凸起部分，且凸起部分伸入至两元件的间隔中并接近相对的元件，以形成鞋底组件的支承元件，可以用在模具中模制鞋底组件的上半部分和下半部分的方法制造鞋底组件，且模具可以在顶部元件和底部元件中形成凸起部分，然后将鞋底组件的上半部分和下半部分连接起来，以形成鞋底组件。

Description

鞋底组件和鞋底组件的制造方法

本发明涉及鞋底和鞋底组件以及鞋底和鞋底组件的制造方法。本发明特别涉及到一种柔性高聚树脂鞋底或鞋底组件以及鞋底或鞋底组件的热成型方法。

鞋一般由两个基本部分组成，即鞋帮和鞋底。一般说来，鞋帮是设计用于包入脚的，并具有衬垫。在典型情况下，鞋帮还包括鞋垫，后者对脚的底部提供起始的支承和减震作用。鞋帮被附装在鞋底上，而鞋底主要用于对脚底提供附加保护和减震作用。鞋底还使鞋具有稳定性。

对用于从事运动和其它室外活动，如用于从事散步、跑步、旅游、打网球、兰球以及其它大量高强度运动的鞋的不断增加的需求，已经促使人们在鞋的设计方面作出了许多改进，以增加对脚、腕、腿、臀等等部位的保护并使其更舒适。对鞋的改进主要集中在如何降低鞋的重量并增加减震性、柔软性和稳定性，以及如何改进鞋底的存储、消散冲击的能力和能量回收能力。

一般说来，对为改进鞋的设计的努力已促进了脚部动力学的研究，特别是与诸如跑步、打兰球和其它特定活动等等特殊活动有关的脚部动力学的研究。综合性研究和对鞋设计的研究已经在设计特殊活动用鞋方面取得了成果。例如，散步时脚作用于鞋底的压力不同于跑步或打网球时脚作用于鞋底的压力。因此，对现代运动鞋的设计要考虑到用于从事特殊活动用鞋的特殊需要，而且还要考虑到对不同使用者的有关诸如体重、脚宽、脚心向内或向外撇等等个人特性的特殊需要。因此，在设计用于满足特殊活动和不同使用者需要的运动鞋时，一般都要考虑到诸如鞋重、减震性、柔软性和稳定性等等因素。虽然鞋的功能特性是最主要的，但诸如鞋的成本和外观也必须加以考虑，以使广大使用者满意。

对运动鞋的改进特别集中的鞋底上。典型的运动鞋底有两个组成部分，即鞋底夹层和鞋底外层。鞋底外层(外层鞋底)是鞋底的接地部分并带动和保护着鞋底的其它部分。因此，鞋底外层由诸如橡胶等等具有附着力和高抗磨损性的耐用材料制作。夹层有助于使脚稳定，并作为初始冲击的吸收元件。鞋底夹层一般用此鞋底外层更柔软的材料制作。因为夹层对稳定性和冲击吸收等等是很重要的，因此运动鞋制造厂商已对鞋底夹层的设计给以了重视。

一般说来，夹层结构主要是采用泡沫膨胀成型的塑料，并以各种方式形成与鞋帮相对应的形状。然后再用诸如橡胶等等的更为耐用的鞋底外层材料复盖泡沫成型的鞋底夹层，以使鞋底具有足够的抗磨损性和附着力。将鞋底外层附装在泡沫鞋底夹层上的过程，一般是很费力的。例如要将橡胶外层附着在鞋底夹层上，需要擦磨夹层表面，用溶剂清洗该表面，再用粘接剂涂在需要接合的鞋底夹层和外层的表面上，然后通常是通过加热来热加工已处理过的表面，随后进入修整和装饰过程。

泡沫鞋底夹层材料本身一般并不足以为现代运动鞋提供所需的稳定性和减震性。用于目前的鞋的泡沫材料并不具有足够的外表面应力，从而不能提供相应于作用在鞋底上的压力的、所需的稳定力。当为了减少重量而采用超低密度泡沫材料时，这一问题就更为严重。而且，现有的泡沫鞋底夹层会很快丧失相应的减震能力，这一时间往往仅有鞋的寿命20％。

对于使用泡沫鞋底夹层的稳定性和减震问题，已有人提出了几种增加稳定性并延长夹层减震性能的有效时间的方案。改善稳定性的方法主要是采用比主要鞋底夹层组件密度更大、更硬的材料作衬垫，例如采用致密泡沫堵塞或固态热塑性衬垫。这些衬垫可以在固化前直接嵌入泡沫鞋底夹层组件中，也可以在此之后通过其它的费力的处理过程粘接列位。对在维持高稳定性的同时改进减震性能所作的努力，主要集中在采用柔性热塑性衬垫和充液或充气衬垫方面。这些衬垫一般也被封装在主要鞋底夹层组件之中。因此，现代鞋的设计主要集中在如何构造在鞋底的不同选定区域具有不同柔度的鞋底。例如，衬垫可以是包含有比主要鞋底夹层组件更硬或更软的泡沫堵塞材料。正如所述，衬垫一般被封装在鞋底夹层材料中，以便能在夹层中形成具有较低柔性的区域以提高所需的稳定性，以及具有较高柔性的区域以提高所需的减震性。其它方案还包括使用嵌埋入鞋底夹层的弹性球粒，并可采用使鞋底夹层围绕住球粒的浇铸或注塑成型方法。已有人提出可将弹性器件装入鞋的跟部区域，但成本和外观等等因素限制了这种方法的应用。也有人将各种凝胶体和气体加入至鞋底夹层中，以增强并延长减震性能和能量回收性能。但加入有凝胶体或诸如空气的气体的鞋的生产成本高，且相对而言，它们的功能特性尚难以确定。

还可以用热塑性弹性体构制鞋底夹层的外壳，以封闭并保护诸如聚醚、聚氨脂或聚酯聚氨酯等等低密度人工合成泡沫塑料。通过在外壳材料上沿着鞋底边缘设置结褶的方式，可以提高沿鞋底周边的刚性。在需要内侧泡沫组件具有更大刚性的区域，还要将密度更大的泡沫填塞物加入至主要的泡沫组件中。这种壳体通常用充气模制热塑性材料的方式制作。充气模制需要昂贵的模具，从而限制了设计尺寸和号码的变化。若对每一种鞋的尺寸均设置一套模具，则模具成本将成为一重要因素，进而使鞋的单位成本较高。因此，利用充气模制工艺制造的鞋仅限于价格较高的鞋。但由于鞋的壳体内部仍然是泡沫材料，它们将在相当短的时间内破损并丧失减震效果，因此并不能获得超过使用泡沫鞋底夹层的常规运动鞋的特别有利的效果。因为在制造这种鞋时的成本问题，其利用主要限于跟部组件。因此，有必要获得一种具有改进性能、降低成本的效果的鞋底组件。

本发明是一种包含由柔性高聚树脂制成的鞋底组件主要元件的鞋底组件。鞋底组件的特征在于有一个与鞋帮直接或间接相接的用于脚踩在上面的顶部元件。该组件还包括一个可作为与地接触或附装鞋底外层材料的元件的底部元件。用于鞋底组件的内部支承元件，可由形成在顶部和底部元件中一方或两方的凸起部分形成。这些凸起部分伸出到顶部元件和底部元件间的间隔中，并能与组件的相对元件相连接或跨接。由柔性鞋底组件材料上的凸起形成的支承元件，可以对作用于鞋底组件的压力提供弹性抵抗力。鞋底组件还可以包括与顶部元件和底部元件共同伸延的侧壁元件。

鞋底组件可以通过在模具中模制塑性树脂片料来制造，所用的模具应与所要成型的鞋底形状相吻合，并具有凸起部分以在材料上形成作为支承元件的凸起部分。用于制作本发明的鞋底组件的一种机理是热成型法。一般来说，热成型法是一种塑性树脂的成型方法，它将片状或膜状的塑料加热至树脂可足以弯曲形成所需要形状的温度，然后再强制材料进入单侧模具。本发明的鞋底组件最好通过如下步骤制作，(1)将第一热塑性片料加热至成形温度，(2)将第二热塑性片料加热至成形温度，(3)强制第一热望性片料进入用以形成具有脚可踩在上面的顶部元件的鞋底组件上半部份的第一模具，强制第二热望性片料进入用以形成具有底部元件的鞋底组件下半部分的第二模具，(4)用粘接、胶接、熔接或其它连接方式将两个模制成型的半部分结合起来。两半部分的模具的形状应能在顶部元件和底部元件中的一方或两方的预定位置处形成凹凸部分，以用作内部支承元件。一个最佳优选的制造方法是当材料处于成型温度时，将两半部分模具闭合起来，以使鞋底组件两半部分能在其接触点熔接在一起。

支承元件可以被热成型为不同的形状和尺寸，以便能够为满足稳定性和减震性的需要，形成具有不同柔度的特定区域。例如，直接向内凸起的部分可以为从顶部元件或底部元件上伸出并与相对的元件相啮合的圆柱形柱的形状。在需要较大抵抗力的区域，比如说在鞋底的前脚掌和跟部等等脚部施加的压力为最大的区域，可使这些柱形元件排列的更紧密些。在承重区域，这些柱形元件可以排列的稀一些，或是用较大的支承元件来替代，以提高减震性。支承元件还可以由由用于脚踏在上面的顶部元件伸出的、并与由底部元件伸出的相应的凸起部分相接触的凸起部分形成。相对应的凸起部分可以在热成型过程中熔接在一起，以构成跨接在鞋底组件的顶部元件和底部元件之间的内部支承元件的组合体。

采用由两层热塑性树脂构成鞋底组件的方法，便可以用两种具有不同特性的不同材料来制造鞋底组件，从而可以得到仅仅采用一种材料所难以得到的多种性能。例如，可以用相对较硬、较厚的热塑性材料制作底部元件，而用相对较软、较薄的热塑性材料制作顶部元件。而且，着用由两种不同的材料制作的、分别从顶部元件和底部元件伸出的相应的凸起部分作支承元件，则可以使支承元件具有双重特性。例如，用较硬的热塑性材料制作的支承元件的下侧部分，将构成一个较硬的支承元件部分，并由此可以对作用在鞋底的底部部分的力提供较大的抵抗力。用较薄、较软的热望性材料上的凸起部分形成的支承元件的上侧部分，将具有更大的柔性，并由此可以对作用在鞋底组件的顶部元件上的压力提供更好地减震作用。通过改变支承元件的形状和尺寸，以及所使用的热塑性材料的特性，设计者便可以控制整个鞋底组件的稳定特性和减震特性。

图1示出了具有根据本发明的一个实施例构造出的鞋底组件的运动鞋的侧视图。

图2示出了图1所示运动鞋的部分分解视图。

图3示出了图2所示鞋底组件实施例的顶面视图。

图4示出了图2所示鞋底组件实施例的底面视图。

图5示出了为表示图2所示鞋底组件实施例的内部结构的尚未结合的鞋底组件两半部分的透视图。

图6示出了图2所示鞋底组件实施例沿线6-6剖开的横剖面图。

图7示出了图2所示鞋底组件实施例沿线7-7剖开的横剖面图。

图8示出了根据本发明的一个实施例构造的尚未结合的内部支承元件的透视图。

图9示出了图8所示的内部支承元件相互结合的透视图。

图10示出了根据本发明一个实施例构造的凹座形鞋底实例的透视图。

图11是用于说明两层热成型方法的示意图。

图12示出了一个鞋底组件模具以及相应的根据本发明的一个实施例构造的鞋底组件的下侧部分和鞋底外层元件的局部剖开分解的透视图。

图13示出了如图12所示的根据本发明该实施例构造的带有鞋底外层元件的鞋底组件下半部分的透视图。

图14是图12所示的模具的部分横剖面图，它还示出了凹入模具凹槽的、与鞋底组件材料处于嵌合锁定状态的鞋底外层元件。

图15示出了具有多个凸起部分的、与鞋底组件材料处于嵌合锁定状态的鞋底外层元件的横剖面图。

图16示出了一个鞋帮的底侧视图，它用于表示根据本发明的一个实施例构造的附着组件的一部分。

图17示出了根据本发明的一个实施例构造的鞋底组件的顶侧视图，它用于表示图11中所介绍的相应的附着组件的另一部分。

图18示出了图16～17所介绍的鞋帮和鞋底组件的附着组件的侧向横剖面图。

图19示出了根据本发明一个实施例构造的鞋帮的底侧视图，它用于表示另一种附着组件的一部分。

图20示出了根据本发明一个实施例构造的鞋底组件的顶侧视图，它用于表示图19中所介绍的相应的附着组件的另一部分。

图21示出了图19～20所介绍的鞋帮和鞋底组件的附着组件的侧向横剖面图。

本发明是一种由柔性高聚塑料树脂制造的鞋底组件。该鞋底组件可以包括整个鞋底，也可以仅为鞋底的一部分，诸如鞋底夹层，跟部部分，弧形部分或前脚掌部分等等。可根据组件的使用方式，来确定组件的整体形状，使之适于放入鞋底。例如，假若鞋底组件为整个鞋底，所成型的组件就应与鞋帮的形状相吻合，即鞋底的形状要与鞋帮的形状相匹配、相适应。假若鞋底组件为鞋底的一部分，则该组件的形状要与鞋底的其它部分相吻合以构成完整的鞋底。例如，这种鞋底组件可以仅做成鞋底的跟部部分，并与诸如常规的乙烯-乙烯基乙酸基共聚物(EVA)泡沫鞋底夹层部分等等的其它鞋底材料和鞋底外层材料相连接。假若鞋底组件为鞋底夹层，则该夹层的形状要与鞋帮和鞋底外层的形状相适应。

鞋底组件一般可由能通过加热和加压来模制成型的一种或多种高聚物制造，这些材料通常为人工合成的。这些高聚物最好为热塑性聚合物，为那种可通过模制制成热成型聚合物的热塑性聚合物。聚合物可成型为用作鞋底或部分鞋底的主体元件。若不考虑鞋组件的特殊功用，该主体元件一般包括用于脚踩在上面的顶部元件和与其相对的底部元件。用于脚踩在上面的顶部元件为主体元件朝向鞋帮的表面。在顶部元件和鞋帮之间还可以配置其它中介材料。主体元件还包括作为主体元件组合体的朝向地面的鞋底触地部分的一部分的底部元件。底部元件至少应部分的与顶部元件在同一空间伸延。顶部元件与底部元件间的共同伸延的关系，限定着顶部元件和底部元件间的对应部分。然而，顶部元件和底部元件也可至少部分地空间分离。例如，当主体元件被用作鞋底或鞋底夹层组件时，从组件的跟部区域到中间部分，顶部元件和底部元件空间分离且大体平行。当顶部元件和底部元件伸延在前脚掌区域时，两个元件逐渐彼此靠近，并最终相遇在一起。在任何情况下，两元件均是至少部分地彼此分离的，而这种空间关系在顶部元件和底部元件之间限定了一个间隔。

在顶部元件和底部元件间的间隔中，设置有若干个支承元件。支承元件包括在顶部元件和底部元件中一方或两方中向内凸起的部分。这些主体元件上的凸起部分伸出至间隔中，并与相对元件的相应部分构成点状接近。在本发明的描述中，“接近”的含义是，凸起部分伸延至至少邻近于相对元件的相应部分的某一点，并且可以与相应部分相啮合。这一啮合可以是固接的，也可以是非固接的。在本发明的一个实施例中，一个或若干个支承元件与相对元件的相应部分固定啮合或结合，以保持住顶部和底部元件间的共同伸延和空间分离的关系。在本发明的另一个实施例中，顶部元件和底部元件是通过在它们之间伸延的耦合元件，来保持它们的空间分离和共同伸廷关系的。在这一实例中，支承元件可以按设计标准标明的那样，处于固接或非固接状态。

在本发明的另一实施例中，主体元件还包括有至少部分的随顶部元件和底部元件的周边共同伸延的侧壁元件。在该实施例中，侧壁元件可将顶部元件和底部元件连接起来，以保持它们的空间间隔和共同伸延关系。如果侧壁元件沿着顶部元件和底部元件的周边是连续的，则顶部元件、底部元件、侧壁元件可相互配合而构成一个壳体，该外壳中还具有由向内凸起部分形成的、伸出至壳体内部并接近于相对元件的相应部分的内部支承元件。

正如所述，支承元件是将鞋底组件连接在一起的部分，它包括有由制造鞋底组件的顶部元件和底部元件的聚合物材料形成的向内凸起的部分。支承元件可被视作为机械杠杆，通过形成材料的受控压凹，而在鞋底组件中构成具有减震性和稳定性的区域。支承元件可以伸入至顶部元件和底部元件之间的间隔中，并接近相对的相应部分。这种凸起可以在顶部元件和底部元件中的一方或双方中形成。而且，相对的相应部分本身也可以是向内凸起的部分。在本实例中，相对的相应支承元件伸入至该间隔中并彼此接近。重复一遍，相应的凸起部分至少应彼此接近，但也可以以固接或非固接方式彼此啮合。顶部元件和底部元件的凸起部分多少不限，只要能够为顶部元件和底部元件的非凸起部分的表面区域提供适当的支承，使其能用作鞋底组件即可。例如，可选用凸起部分占大约50％的组件。为了进一步说明本发明，附图示出了鞋底组件被作为鞋底的夹层部分的最佳实施例。

参见图1、图2，它们以例举方式示出了一典型的跑鞋，鞋1具有鞋帮2和鞋底3。鞋帮2的较低表面部分，其形状适于与鞋底相互吻接。如图所示，鞋底包括有夹层部分4和外层部分5。夹层的形状应与和鞋帮表面部分相吻接的鞋底相一致。在这一实施例中，夹层4是一个壳体。后者由用于脚踩在上面的顶部元件6、底部元件7和侧壁元件8构成。顶部元件和底部元件在鞋底的脚跟部分和中间部分，是彼此大体平行的，当它们进一步向前脚掌区域过渡时，彼此逐渐接近，并在夹层的前端处，顶部元件和底部元件彼此相接。顶部元件和底部元件位于同一区域，且其中的一部分彼此空间分离，从而在顶部元件和底部元件之间形成有间隔。用侧壁元件8连接顶部元件和底部元件的边缘部分，便可形成包含有内部空间的壳体。在顶部元件和底部元件上形成有若干个向内伸出的凸起部分9，其凸起部分伸向并接近与其相对的元件，用以对鞋底组合结构提供内部支承。如上所述，凸起部分可以形成在顶部元件和底部元件中的一个或两个上。

图3、图4示出了顶部元件和底部元件，图5示出了未连接在一起的鞋底组件的两个半部分，图6和7示出了分别沿图2中的线4-4，5-5剖开的夹层4的横断面图。上述各图用于进一步说明向内伸出的支承元件。正如所述，凸起部分可以取各种不同的形状，以形成内部支承元件。在前脚掌区域，可形成有从顶部元件40伸延出的向内的圆锥形柱10，和从底部元件41伸延出的相应的圆锥形柱11，这些柱伸入到位于顶部元件和底部元件之间的间隔中，如图6所示。在鞋底组件的上半部还形成有曲线形的槽形部分12，它构成贯穿前脚掌区域的槽形通道，在鞋底组件的下半部分亦形成有相应的曲线形的槽形部分13(参见附图)。当组件的两半部分接合时，曲线形的槽形部分12和13还将在鞋底组件的内部相互吻接，以形成带肋的支承元件。在鞋底组件的弧形过度部分或称中间部分，是向内伸延的圆锥形柱14和平台元件15相互吻接。平台元件15是形成在鞋底组件的下半部分的凸起部分。如图所示，在脚跟部区域形成有一个由鞋底组件的上半部分向内伸延的较大的柱形元件18，它朝向形成在鞋底组件下半部分上的相应的柱形元件19。在鞋底组件的上、下两半部分上还形成有向内伸延的沟槽16、17，它们从鞋底组件的中间部分的两个侧面部分向后伸延并环绕着较大的柱形元件18、19，还可以相互吻接以形成带肋的支承元件。在所介绍的这一实施例中，较大的柱形元件/柱形结构与同心设置的通道相互配合，以在鞋底组件的跟部中形成一个“环形”结构。如图所示，侧壁元件8还具有竖直的结褶部分20，它可与沿着组件的下部分的周边的相应结褶部分21相吻合，以形成沿着组件周边的附加结构支承。

如上所述，各支承元件通过鞋底组件上、下两半部分中的相应的凸起部分间的接触而相互吻接。根据本发明的一个实施例，当象图3-7所示的那样的鞋底组件的上、下两半部分形成接合时，用于形成吻接的支承元件的两个凸起材料部份间的接触点如图8、图9所示。参见图8、图9，形成在鞋底组件上半部分40上的上侧锥形元件10，与形成在鞋底组件下半部分41上的相应的锥形元件11形成接触。接触点可以是固接的，也可以是非固接的。假如是周接的，可以利用胶粘、熔接或类似方法，将两凸起部分在其接触点处接合在一起。

在某些实例中，向内凸起部份也可以是依在或靠在鞋底组件的相对元件或是相对元件上的相应的凸起部分上，而并不与相对元件上的相应点附着或接合在一起，例如，在顶部元件的弧形区域中的柱形部分14能够伸入鞋底的内部空间，朝向并接近于形成在底部元件上的凸起平台15，但与平台处于分离状态。在某些实例中，还可以按下述方式进行设计，即只有在有足够大的压力作用在鞋底组件的顶部元件或底部元件上，使凸起部分与相对元件的相应部分形成接触时，凸起部分才会与相对元件相吻接。

可根据所设计的鞋的性能要求，和所使用的热塑性材料的基本物理性质，来确定各支承元件的大小、形状和组合方式。例如，脚作用在鞋底上的压力最高的部位是在脚趾和脚跟的下方。因此要相应地选择材料、支承元件和支承元件的位置，以便在鞋底的这些区域提供更好的减震性和稳定性。类似的，在需要较大刚度的鞋底区域，也应适当地选择材料、支承元件和支承元件的位置，以提供较大的刚度或称刚性。例如，在作用于鞋底的压力将为最大，因而需要更大的抵抗力的区域，可使柱形元件紧密地靠在一起。在另一个实例中，也可以将名种不同形状的支承元件结合使用，以提供准确的减震、支承区域。例如，在所受压力最大的区域，比如说鞋底的脚跟区域，柱形元件可以做得大些，以提供一个减震更好的跟部冲击区域。这一跟部冲击区域还可以用更小、更密集的成组柱形元件或是带肋的支承元件加以环绕，以在跟部区域周围提供更好的根部稳定性。通过附加的沿着顶部元件的周边向上伸延的侧壁，可以增强其横向稳定性。例如，参见图10，可将附加有侧壁22和23而成形的凹座状鞋底，模压在鞋底组件中，以构成一整体鞋底组件。这种鞋底组件具有附加的横向支承，适用于网球等等运动。

正如所述，可被选择用于实施本发明的聚合物，必须具有足够的柔性以满足鞋底组件的要求。一般而言，柔性是指被成型的聚合物组件在其处于硬化状态时，可以弯曲或响应所施加的外力变形，而不会被破坏或断裂。可用于本发明的聚合物，最好是具有高拉伸率的弹性材料。一般说来，拉伸率越大，鞋底组件的柔性使用寿命和弹力也越大。据称，良好的拉伸性能还可以增加鞋底中的充分减震范围，提高即时舒适性，而运动鞋对此的要求是公知的。例如，那些根据ASTMD 638的测量，其断裂点的拉伸率为250％左右到300％左右或更高的聚合物，是可用于本发明的较好的聚合物中的代表。鞋底组件的柔性使用寿命最好应在50000次以上。通过使用挠曲机，比如说使用由英国北汉普顿郡凯特林Satra Footwear技术中心所生产的Satra/Bata弯曲挠曲机，即可以确定这一所希望的柔性使用寿命的指标。在实际使用中，优选的鞋底组件应当至少能承受大约一百万次的脚部冲击。

材料的硬度对于例如鞋底的整体性、横向稳定性等等所希望具有的鞋底组件特性，也是重要的。而且，较硬的材料使得可以使用较薄的材料来制造鞋底组件，由此可以减少组件的重量。一般说来，聚合物的硬度范围最好是从大约20肖氏A级硬度到大约55肖氏D级硬度(ASTM D 2240)。鞋底组件材料的其它优选特性为：(1)可成型性，即材料可模制成预期的组件形状的能力，(2)抗磨损性，(3)澄清度，(4)良好的撕裂强度，(5)低密度，(6)良好的张力强度，(7)材料适应于现有鞋类制造工艺的能力，(8)使材料着色的能力，(9)成本。良好的张力强度，是应付比如跑步等等的高强度运动期间所会出现的高剪切力所需要的。而且，良好的张力强度还可以使鞋底模压的更薄。澄清度对于获得鲜明的颜色对比是重要的，而这种对此对鞋底装饰是必要的。正如正将出现的式样和产业趋势，对鞋底的美化设计将包含透明部分。因此，透明性是另一个重要因素。与现有的鞋类制造工艺相适应包括，该组件应易于与其它的鞋底材料相粘合。

正如所述，鞋底组件最好由热塑性树脂制造。优选的材料是那种易于通过热成型形成预期的柔性鞋底组件形状的材料。能够在模制之后热定型并保持柔软特性、可适用于本发明的鞋底组件的材料均属于该优选热成型材料的范围之内。热固性树脂材料当被加热时，将由于聚合物化学链间的交键而被固化或不可逆定形。利用成核媒剂，高于材料变形温度的模制温度，辐射等等手段，便可以实现上述的交链。热固性树脂一经定形或处理便不能通过加热使其再次软化。热固性树脂包括诸如聚酯和尿酰类等等树脂，其一般特性是具有较高的热稳定性、空间稳定性、刚度和硬度。

热塑性树脂可以是结晶的，也可以是非结晶无定形的，并可以通过加热再次软化。非结晶的热塑性材料包括氰乙烯-丁乙烯-苯乙烯(ABC)共聚物，苯乙烯，纤维素和聚碳酸脂等。结晶的热塑性材料包括酰胺纤维，聚乙烯，聚丙烯和聚氨脂等。若举例来说，可用于本发明的最佳优选材料包括热塑性的聚氨脂、酰胺纤维、聚酯聚乙烯、聚酰胺及类似材料。

下面进一步介绍可用于本发明的典型材料。热塑性聚氨脂具有良好的柔性使用寿命，特别是还具有高硬度、良好的抗磨损性、易粘接性、良好的伸廷率和澄清度。最佳优选的热塑性聚氨酯的实例是由新泽西州Parsippany的BASF公司生产的Elastollan^1100系列聚合物。具有代表性的Elastollan^聚合物的特性如下表所示。

特性	ASTM	单位	牌    号
						1190A	1154D	1154D
			比重	D-792	gr/cc				1.13	1.16	1.19
硬度	D-2240	Shore D				42±2	53±2	73±2
			位伸强度	D-412	MPa				32	40	40
断裂点拉伸率	D-412	％				575	460	350
			抗磨损性	D-1044	mg				45	75	75

酰胺纤维具有良好的拉伸强度，因此能被模压的较薄。而且它们具有较低的密度，因而较轻，并具有较长的柔性使用寿命。可用于本发明的优选酰胺纤维聚合物的实例是由德拉维州Wilming ton的E.I.DuPout de Nemours & Co生产的Zytel 714。Zytel 714的典型特性如下表。

特性	ASTM	单位	ZYTEL 714
				比重	D-792	gr/cc	1.02
硬度	D-2240	shore D	55
				拉伸强度	D-638	MPa	27.2
断裂点拉伸率	D-638	％	260

聚酯类材料具有良好的低密度、易粘接性、拉伸强度和拉伸率。优选的聚脂聚合物的实例是由E.I.DuPont de Nemours and Company生产的Hytrel系列热塑性弹性材料。Hytrel聚合物是聚丁烯对酞酸盐和长链聚酯乙二醇的一组共聚物。Hytrel聚合物的具有代表性的实例的特性如下表所示。

特性	ASTM	单位	牌    号
						4056	5555HS	G-4774
			比重	D-792	gm/cc				1.16	1.16	1.20
硬度	D-2240	shore D				40	55	47
			拉伸强度	D-638	MPa				28	40	20.7
断裂点拉伸率	D-638	％				550	500	275

聚酰胺具有良好的撕裂强度、高弹性、低密度、较长的柔性作用寿命和澄清度。优选的聚酰胺材料的一个实例是法国巴黎Atochem生产的Pebax，它是一种聚酯组合酰胺的热塑性弹性材料。具有代表性的Pedax聚合物的特性如下表。

特性	ASTM	单位	牌    号
						533	4033	3533
			比重硬度拉伸强度断裂点拉伸率	D-792D-2240D-638D-638	gm/ccshore DMPa％				1.015544455	1.014036485	1.013534710

优选聚合物的另一个实例是由E.I.DuPont de Nemours andCompany生产的Surlyn。Surlyn是乙烯和甲基丙烯酸共聚物中的一种离子交链型热塑性聚合物。它具有良好的撕裂强度、低密度、较长的柔性使用寿命。Surlyn离聚物的特性如下表所示。

特性	ASTM	单位	牌    号
					9020	9450
			比重硬度拉伸强度断裂点拉伸率	D-792D-2240D-638D-638			gm/ccshore DMPa％	0.965526.2510	0.945421.4500

正如所示，对特定聚合物的特性的介绍是为了说明可用于本发明鞋底组件的、具有预期特性的聚合物的类型。很多具有类似特性的其它聚合物也可用于本发明。而且，所提供的数据是建立在可获得的信息的基础上的，并不能用来直接在各聚合物间进行比较，或是为精确设计的技术要求提供指南。例如，ASTM测试允许改变方法以获取性能参数。而且，将诸如填料、增强剂、着色剂等等其它配料加入至聚合物中，也会改变其特性。

制造本发明的鞋底组件的优选方法，是对柔性高聚物塑料树脂的片料进行模制，以形成鞋底组件的上、下两半部分，然后将这两半部分相接合以形成鞋底组件。正如所述，优选的材料是柔性热塑性树脂片料，它能够被加热模制成所需的鞋底组件的形状。最佳优选的热塑性片状材料的一个实例是94肖氏A级硬度的热塑性聚氨酯片料，可以从，比如说，马萨诸塞州Green field的Argotech公司得到。片料一般为0.010英寸左右厚。片料的厚度可根据设计标准进行选择，但根据特定的材料特性，一般可为从0.040英寸到0.100英寸。例如，对94肖氏A级硬度的热塑性聚酰胺的最佳优选厚度范围为0.060英寸左右到0.080英寸左右。

在本发明的一个实施例中，第一柔性热成型材料的片料被加热到成形温度，然后在相应的第一模具中对其进行模制，使该材料成型为作为用于脚踩在上面的顶部元件的鞋底的上半部分。第二柔性热成型材料的片料亦被加热到成形温度，然后在相应的第二模具中对其进行模制，使该材料成型为作为鞋底组件中底部元件的鞋底组件的下半部分。再用模具进一步进行成型，使得在顶部元件或底部元件中的一方或双方中形成相应于一个或两个模具上的突起的凸起部分。例如，图3-5示出了已模制成型但尚未连接的鞋底组件的两半部分，其中，鞋底组件的上半部分40和下半部分41均与具有多个凸凹成形部分的上模具和下模具的形状相对应。模制后，鞋底组件的上、下两半部分将被充分冷却以撤离模具，然而再利用，比如说，粘接、胶接、熔接，或是诸如铆钉等等的分离连接元件，或是通过其它的适用的附着方式，使之连接在一起。

本发明的制造方法的一个优点是能够利用两种具有不同特性的材料产生不能由一种提供的种种不同的性能。例如，鞋底组件能够用具有不同厚度的两种材料制作。用于提高鞋底组件性能的两种模制塑胶，也能在模制过程中拼合起来。其最大的优点是，当制作具有适当的减震性和稳定性的鞋底组件时，无需再附加高代价的辅助作业。若举例来说，制造本发明的鞋底组件的最佳优选方法，是利用特殊设计的两层热定型模制和成型技术。

一般说来，热定型是一种对塑性树脂的片状或膜状材料加热至足以使树脂变得柔软并定型为预期的形状的、使热塑性树脂成型的工艺过程。在一般情况下，材料被均匀加热至标准成形温度。用将材料加热至某一还能保持足够的热强度且又低于材料的降解温度的最高温度的方式，可以确定这一标准成形温度。材料最好应具有使材料可以环绕模具成型部位均匀拉伸的适当的热拉伸强度。处于成型温度的材料在其边缘被夹紧，并通过在材料的模具一侧形成真空而迫使材料进入模具的方法，强制材料进入一个通常为可控温度的铝制模具的单侧模具。通常还在材料的与模具一侧相反的材料一侧施加正的空气压力，以协助强制材料稳定地进入模具。当片状材料处于其成型温度时，该材料被基本上退火(消除应力)。为了避免在应力状态成型，可利用形成真空和施加空气压力的方式，使受热片料尽可能快地被强制压向模具。模制成型后，该部分被冷却到定型温度，即冷却到足以使该部分充分硬化，将该部分与模具分离后不会使已模制成型的部分产生变形的温度。然后对已模制成型部好修剪多余的材料部分，后者一般会出现于模制制品的被夹紧的边缘处。假如需要的话，这些多余的材料部分还可以被重新循环使用。

作为特例，双层热定型法是将两片材料加热至其成型温度，并强制上侧片料上升进入上半部分模具，下侧片料下降进入下半部分模具。将两半部分的模具压在一起，两模具的压力将把处于成型温度的片料挤压在一起，从而可有效地将两片料在其接触点熔接在一起。正如图3-7所示，接触点可以是在沿着鞋底组件上、下两半部分的周边的，也可以是在凸起部分与相对元件的对应部分之间的。接触点还可以是位于相应的凸起部分之间的。正如所述，在片料之间施加空气压力，有助于强制材料稳定地进入模具。适用于双层热定型法的最佳优选材料，应具有适当的比热，即在加工过程中，应能使受热片料在足够长的时间内维持其温度，以易于在接触点形成结合表面。若举例来说，热塑性聚酰胺就具有良好的比热。

下面参考图11，对本发明的鞋底组件热成型方法作一般性说明。参见图11，两卷热塑性片状坯料30、31由滚筒32、33通过滚轮34送入片状坯料加热器35，由后者将片状坯料的温度基本上提高到其标准成型温度。然后再将片状坯料送至具有鞋底组件上侧模具37和鞋底组件下侧模具38的成型工位36。这两半个模具被合在一起，并通过真空泵56在两个半模具中形成真空，以强制上侧片料进入上侧模具37，下侧片料进入下侧模具38。还可以在两片状材料之间施加空气压力，以协助强制材料平稳地进入模具。闭合在一起的两半部分模具应维持一定的闭合时间，以使上侧、下侧材料足以在其接触点熔接在一起。0.060至0.080英寸厚的94肖氏A级硬度热塑性聚酰胺片料，应在温度为400°F、周期时间为20秒的条件下进行模压。然后将两半部分的模具复位，并将足够冷却后的乙成型的鞋底移出模具，使其沿着生产线进一步传输以进行修剪。

热成型法具有许多超过包括充气模制法在内的其它类型的模制方法的优点，当其用于制造鞋底组件时，能因此产生相当好的性能。热成型的鞋底与其它的泡沫成型或部分泡沫成型的鞋底相比，具有更严密的公差。对于热定型所用的材料，其减震性、柔软性、稳定性等等可预知的因素越多，应用脚部动力学研究成果对鞋进行的设计就会更为合理。正如所述，热成型材料能够以各种角度弯曲成型，形成各种凸凹形状，故可以针对由脚或触地作用而产生的压力不同，在鞋底中形成可选定抵抗力的不同区域。因此，根据设计条件的不同，本发明还可给出各种不同的变型实施例。例如。圆锥形的形状可以是圆锥形的“柱”，也可以是螺脊，正方体，平台、肋形体或是类似物。

正如所述，鞋底组件的上、下两半部分可以由不同的热塑性材料制成。因此，许多优点能够经设计反映在鞋底中。例如，可用较厚、较重的热塑性材料制作顶部元件，用较薄、较轻的热塑性材料制作底部元件。类似的，采用由两种不同材料制成的相应的支承元件，使设计者能够对鞋底组件的不同的特定区域，设置具有不同程度的柔软性和抵抗力。按照材料的各种特性，诸如拉伸强度、材料厚度和拉伸率等等，变换所使用的材料，并通过改变形成支承元件的凸凹部分的形状的方式，可以在鞋底上形成一些具有所需抵抗力和柔软性的、始终可复原的区域，以满足特殊需要。例如，在柱形元件/柱形元件结构中，可以采用一种较厚、较硬的材料制作顶部元件，采用一种较薄、较软的材料制作底部元件。用较硬材料制作的、从顶部元件伸出的上侧柱形部份，将会构成具有较大刚性的上侧柱形部分。从底部鞋底元件伸出的下侧柱形元件，将会构成具有更大柔性、“较软”的下侧支承元件。这样，具有两种特性的支承元件相互配合，可以使支承元件的性能与设计要求更精确地吻合。而且，在组件包括有侧壁元件时，侧壁元件也可以由两种材料成型，即侧壁元件在鞋底组件的上、下两半部分之间可以是拼合的。

热定型法还具有其它的优点。热定型法效率高、成本低。比如说，充气模制法需要大量更换模具以制造具有不同尺寸的左、右鞋底，而这种模具的更换是非常不经济的。热定型法对一个鞋底单元的每一模制成型时间，至少要比过去缩短5～10倍。而且，充气模制法在每一周期仅能够使用1～4个模具，而热定型法在一个周期能够使用复盖全部鞋底尺寸范围的大约36个模具进行热定型。热定型法还可以在定型前，通过层压或印制，将图形附加到塑性片料上。这就使得可以采用高清晰度的图形和非限定性的颜色。例如，可以采用四包成象工艺。模制还可以将织物成型附着在组件材料上。而且，热定型法并不比充气模制法更多的对受热塑料进行拉伸。有限的拉伸仅是为了使图形能保持在可接受状态。拉伸还将影响材料厚度的连续性，进而影响鞋底组件性能的连续性。

本发明还将导致许多变形设计方案。当顾客或用户提出要求时，鞋底的间隔中还可以装有泡沫成型材料，例如是常规的EVA泡沫成型材料。在鞋底组件中还可以模制成型一个或多个诸如环形的凸凹或通道的槽形部分，以作为和从鞋底外层材料凸出的锁定元件相吻接的接受器元件，以便将鞋底外层附装在鞋底组件的底部元件上。另外，鞋底外层也可以在模制成型过程中附着在鞋底组件上。下面参考图12～15作进一步的介绍。图12示出了根据本发明一个实施例构造的鞋底组件下半部分模具24的局部剖开的视图，其中在模具上已设置了用于外层元件的槽25。在模制成型鞋底的下半部分之前，可先将诸如合成橡胶材料等等的鞋底外层材料26，放在相应槽25中，用于制作鞋底组件下半部分的材料27，以围绕着从鞋底外层材料伸出的凸起部分的方式被模制成型，由此将鞋底外层材料锁入在鞋底组件中，即如图13所示，凸凹部分28与鞋底外层材料26相互锁定。参见图14～15，在凹槽中的真空孔29与在鞋底外层材料中的沟槽互相配合，使得形成真空用的真空孔与模具内部相导通，从而能够利用真空压力将受热的鞋底组件材料吸引至并围绕在鞋底外层材料的凸起部分处。图15介绍了另一变型实施例，它具有多个由模具上的凹槽中伸出的鞋底外层材料的凸起部分。在模制成型之前，还可以向鞋底外层材料施加粘接剂，以确保在鞋底组件和鞋底外层材料之间形成相当强的连接。复盖外侧鞋底材料的凸起部分也可以用作支承元件。在一个最佳实施例中，外层鞋底将复盖着底部元件上的凸起部分，以阻止脏物和其它外部材料逐步沉积在凸凹部分上。

本发明的鞋底还可以以各种方式附着在鞋帮上。一种常规的方法是将鞋底简单地粘接在鞋帮上。然而，热成型法在用于将鞋底组件附装在鞋帮上时具有某些独特的优点。例如，非粘接附着机构包括有一系列个单个铆钉，将其与鞋帮上的或是鞋底上的接收元件相适配，即可以将鞋帮和鞋底锁定。最好是在鞋底的顶部元件上热成型有环绕着鞋底顶部元件上侧表面周边的接收元件，用于与从鞋帮下侧的周边向外伸出的单向铆钉相接合。参见图16～18，它们示出了根据本发明制作的鞋底50的顶部元件的上侧表面，沿着鞋底上表面的周边或称外侧边缘设置有若干个铆钉接收元件51。鞋帮52的下侧表面上，设置有沿鞋帮下表面的周边分布的、与鞋底上的接收元件位置相对应的若干个向外伸出的单向铆钉53。图19～21介绍了另一变形实施例，其中的锁定凹槽54模制成型在鞋底50的顶部元件上侧表面的周边处，且由鞋帮52的下侧表面向下伸出有相应的唇状带肋元件55。唇状的凸起部分与锁定凹槽相啮合，便可以将鞋帮附装在鞋底上。

上述介绍仅仅是为了说明本发明。显然，本领域的技术人员可以得出许多其它的变形，而所有这些变形均包含在本发明的范围之内。

Claims (12)

1.一种鞋底组件，包括一个其外形与鞋底相吻合的柔性高聚树脂的主体元件，所述主体元件还包括：

(a)一用于脚踩在上面的顶部元件；

(b)一底部元件，它至少部分地与所述顶部元件呈共同伸延的关系，所述的共同伸延关系确定着所述顶部元件和底部元件的相对的对应部分，所述顶部元件和底部元件还至少部分地呈空间分离的关系，以确定着它们之间的间隔；

(c)多个支承元件，其包括在所述顶部元件和底部元件方向内伸的凸起部分，所述在顶部元件和底部元件的每一个上的凸起部分分别与每个所述元件整体联接并伸入至所述间隔，一个或多个所述向内的凸起部分靠在所述相对元件的一个凸起部分，以使所述顶部元件和底部元件保持其共同伸延和空间分离的关系。

2.如权利要求1所述的鞋底组件，其特征在于所述一个或多个向内凸起的部分作为呈圆锥形柱的支承元件。

3.如权利要求1所述的鞋底组件，其特征在于所述的一个向内凸起的部分作为内部的平台状支承元件。

4.如权利要求1所述的鞋底组件，其特征在于所述的一个或多个向内凸起的部分作为内部的带肋支承元件。

5.如权利要求1所述的鞋底组件，其特征在于还包括有至少部分地与所述顶部元件和底部元件的周边共同延伸的侧壁元件。

6.如权利要求1所述的鞋底组件，其特征在于所述的柔性高聚合物脂是一种柔性热固性聚合物。

7.如权利要求1所述的鞋底组件，其特征在于所述的柔性高聚合树脂是一种柔性热塑性聚合物。

8.如权利要求1所述的鞋底组件，其特征在于所述的顶部元件和底部元件是由不同的热塑性材料构成的。

9.如权利要求1所述的鞋底组件，其特征在于所述的底部元件的厚度比顶部元件的厚度厚。

10.如权利要求1所述的鞋底组件，其特征在于还包括有附装在所述底部元件的外侧表面上的一部分上的鞋底外层部分。

11.如权利要求10所述的鞋底组件，其特征在于所述的底部元件还包括有一个或多个凹槽，所述鞋底外层还包括有一个或多个与鞋底整体在一起并与所述凹槽处于锁定啮合状态的凸起部分。

12.如权利要求1所述的鞋底组件，其特征在于所述的一个或多个向内凸起部分与相对元件的一个凸起部分相连接。

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