超回弹性垫

申请号 CN201080030991.8 申请日 2010-05-27 公开(公告)号 CN102459732B 公开(公告)日 2015-01-14
申请人 阿尔巴尼国际公司; 发明人 罗伯特·A·汉森; 比约恩·吕丁;
摘要 本 发明 公开了一种用作可压缩的超回弹性垫的结构。所述结构以各种图案包含在轴向和径向上有弹性的中空构件以及相对无弹性的 纱线 。所述结构既在施加的法向 载荷 下具有高度的可压缩性,又在移除该载荷后具有优异的回复性(回弹性或弹回)。
权利要求

1.一种可压缩的回弹性垫,其中所述垫包括的结构包含:
多根平行的纵向纱线
多根平行的横向纱线;
多根平行的中空弹性构件;
在纵向或横向上延伸的所述平行纱线的第一层;
在所述第一层的一侧上的所述平行的中空弹性构件的第二层,所述第二层的中空弹性构件在不同于所述第一层的纵向或横向上延伸;和
相对于所述第一层位于所述第二层的相反侧上并且与所述第一层的纱线在相同的方向上延伸的所述平行纱线的第三层,
其中所述第三层的所述平行纱线排列成使其在全厚度方向上在相同的平面中嵌套在所述第一层的所述平行纱线之间;
其中所述中空弹性构件在其厚度或径向以及长度或轴向上是弹性的,并且其中所述中空弹性构件伸展和压缩以使所述垫在法向载荷下压缩并且在移除所述载荷后弹回。
2.根据权利要求1所述的垫,其中所述结构包含:
接结纱体系,其中所述接结纱将所述第一层、第二层和第三层接结在一起。
3.根据权利要求1所述的垫,其中所述第三层中的纱线数量少于所述第一层中的纱线数量。
4.根据权利要求1所述的垫,其中所述第二层的所述中空弹性构件与所述第一层和第三层的平行纱线正交
5.根据权利要求1所述的垫,其中所述第二层的所述中空弹性构件与所述第一层和第三层成小于90度的
6.根据权利要求5所述的垫,其中所述中空弹性构件在45度的角度上。
7.根据权利要求1所述的垫,其中所述结构包含:
与所述第二层在相同方向上的平行的中空弹性构件的第四层;和
与所述第一层在相同方向上的平行纱线的第五层,其中所述第五层的所述纱线在全厚度方向上在相同的竖直平面中与所述第一层对齐。
8.根据权利要求1所述的垫,其中所述中空弹性构件选自:单丝、复丝、不同材料的包覆构件、针织构件、加捻构件、多组分构件和编织构件。
9.根据权利要求1所述的垫,其中所述中空弹性构件选自:合股的单丝或合股的复丝。
10.根据权利要求1所述的垫,其中所述中空弹性构件选自:聚酯和橡胶
11.根据权利要求1所述的垫,其中所述中空弹性构件为
12.根据权利要求1所述的垫,其中所述中空弹性构件为
13.根据权利要求1所述的垫,其中所述中空弹性构件选自具有不同几何形状构造的横截面的构件。
14.根据权利要求13所述的垫,其中所述中空弹性构件为圆形或非圆形。
15.根据权利要求13所述的垫,其中所述中空弹性构件选自:椭圆形、多边形和叶形。
16.根据权利要求13所述的垫,其中所述中空弹性构件选自:正方形、矩形、三角形和梯形。
17.根据权利要求1所述的垫,其中所述中空弹性构件具有一个或更多个沿其长度或轴向延伸的孔。
18.根据权利要求17所述的垫,其中所述一个或更多个孔为圆形或非圆形。
19.根据权利要求17所述的垫,其中所述一个或更多个孔选自:椭圆形、多边形和叶形。
20.根据权利要求17所述的垫,其中所述一个或更多个孔选自:正方形、矩形、三角形和梯形。
21.根据权利要求1所述的垫,其中所述结构包含层合结构。
22.根据权利要求21所述的垫,其中所述结构包含其间具有弹性中空构件层的两个织造层。
23.根据权利要求21所述的垫,其中所述结构包含在所述层之间织造的接结纱体系。
24.根据权利要求2所述的垫,其中所述接结纱和所述中空弹性构件在相同的方向上。
25.根据权利要求2所述的垫,其中所述中空弹性构件和所述接结纱的方向在横向上。
26.根据权利要求25所述的垫,其中所述中空弹性构件的层在双层构造内。
27.根据权利要求25所述的垫,其中所述结构包含:
所述中空弹性构件比所述接结纱更粗。
28.根据权利要求1所述的垫,其中所述结构包含:
每两个循环,四个末端在所述中空弹性构件的层上方织造并且转换成两层接结;和四个末端在所述中空弹性构件的层下方织造并且转换成两层接结。
29.根据权利要求1所述的垫,其中所述结构为最终产品或者所述结构可以是另一结构的部件。
30.根据权利要求1所述的垫,其中所述垫包含在选自如下产品的产品中或者是选自如下产品的产品:
足装;地板;地毯;地毯垫;汽车部件;复合材料压榨垫;防弹布;防弹衣;防飓窗;
衬垫;棒球接手护胸;垫;运动鞋的鞋跟/鞋底;和寝具的缓冲层
31.根据权利要求1所述的垫,其中所述垫包含在选自如下产品的产品中或者是选自如下产品的产品:
矫形鞋垫和车辆座椅的缓冲层。
32.根据权利要求1所述的垫,其中所述垫包含在选自如下产品的产品中或者是选自如下产品的产品:
鞋;运动地板;底层地板;运动设备垫;膝部/肘部垫;臀部垫;墙壁垫。
33.根据权利要求1所述的垫,其中所述垫包含在选自如下产品的产品中或者是选自如下产品的产品:
运动鞋;靴子;健身房底层地板;运动竞技场底层地板。
34.根据权利要求1、30、31、32、或33所述的垫,其中所述结构包含允许表面可替换的材料。
35.根据权利要求34所述的垫,其中所述材料为钩状成圈纱线。
36.根据权利要求1或7所述的垫,其中所述结构的所述层包含:
多个包含所述中空弹性构件的邻接层。
37.一种可压缩的回弹性垫,其中所述垫包括的结构包含:
多根经纱
多根纬纱
多个中空弹性构件;
在纵向或横向上延伸的所述平行纱线的第一层;
在所述第一层的一侧上的所述平行的中空弹性构件的第二层,所述第二层的中空弹性构件在不同于所述第一层的纵向或横向上延伸;和
相对于所述第一层位于所述第二层的相反侧上并且与所述第一层的纱线在相同的方向上延伸的所述平行纱线的第三层,
其中所述第三层的所述平行纱线排列成使其在全厚度方向上在相同的平面中嵌套在所述第一层的所述平行纱线之间;
其中任意数量的所述纬纱、经纱和中空弹性构件交织形成织造结构;和
其中所述中空弹性构件在其厚度或径向以及长度或轴向上是弹性的,并且其中所述中空弹性构件伸展和压缩以使所述垫在法向载荷下压缩并且在移除所述载荷后弹回。
38.根据权利要求37所述的垫,其中所述结构还包含接结纱体系。
39.根据权利要求37所述的垫,其中所述中空弹性构件选自:单丝、复丝、包覆构件、针织构件、加捻构件、多组分构件和编织构件。
40.根据权利要求37所述的垫,其中所述中空弹性构件选自:合股的单丝或合股的复丝。
41.根据权利要求37所述的垫,其中所述中空弹性构件选自:聚氨酯和橡胶。
42.根据权利要求37所述的垫,其中所述中空弹性构件为
43.根据权利要求37所述的垫,其中所述中空弹性构件为
44.根据权利要求37所述的垫,其中所述中空弹性构件选自具有不同几何形状构造的横截面的纱线。
45.根据权利要求44所述的垫,其中所述中空弹性构件为圆形或非圆形。
46.根据权利要求44所述的垫,其中所述中空弹性构件选自:椭圆形、多边形和叶形。
47.根据权利要求44所述的垫,其中所述中空弹性构件选自:正方形、矩形、三角形和梯形。
48.根据权利要求37所述的垫,其中所述中空弹性构件具有一个或更多个沿其长度或轴向延伸的孔。
49.根据权利要求48所述的垫,其中所述一个或更多个孔为圆形或非圆形。
50.根据权利要求48所述的垫,其中所述一个或更多个孔选自:椭圆形、梯形和叶形。
51.根据权利要求48所述的垫,其中所述一个或更多个孔选自:正方形、矩形、三角形和梯形。
52.根据权利要求37所述的垫,其中所述结构包含2-8-梭口图案。
53.根据权利要求37所述的垫,其中所述结构包含层合结构。
54.根据权利要求53所述的垫,其中所述结构包含其间具有弹性中空构件层的两个织造层。
55.根据权利要求53所述的垫,其中所述结构包含在所述层合物的层之间织造的接结纱体系。
56.根据权利要求38所述的垫,其中所述接结纱和所述中空弹性构件在相同的方向上。
57.根据权利要求56所述的垫,其中所述中空弹性构件和所述接结纱为经纱并且彼此交替。
58.根据权利要求57所述的垫,其中所述中空弹性构件的层在双层构造内。
59.根据权利要求38所述的垫,其中所述结构包含:
由较粗的经纱构成的中空弹性构件;和
由比所述中空弹性构件的经纱小的经纱构成的接结纱。
60.根据权利要求37所述的垫,其中所述结构包含:
每两个循环,四个末端在所述中空弹性构件的层上方织造并且转换成两层接结;和每两个循环,四个末端在所述中空弹性构件的层下方织造并且转换成两层接结。
61.根据权利要求37所述的垫,其中所述垫包含在选自如下产品的产品中或者是选自如下产品的产品:
足装;地板;地毯;地毯垫;汽车部件;复合材料;压榨垫;防弹布;防弹衣;防飓风窗;
衬垫;棒球接手护胸;鞋垫;运动鞋的鞋跟/鞋底;和寝具的缓冲层。
62.根据权利要求37所述的垫,其中所述垫包含在选自如下产品的产品中或者是选自如下产品的产品:
矫形鞋垫和车辆座椅的缓冲层。
63.根据权利要求37所述的垫,其中所述垫包含在选自如下产品的产品中或者是选自如下产品的产品:
鞋;运动地板;底层地板;运动设备垫;膝部/肘部垫;臀部垫;墙壁垫。
64.根据权利要求37所述的垫,其中所述垫包含在选自如下产品的产品中或者是选自如下产品的产品:
运动鞋;靴子;健身房底层地板;运动竞技场底层地板。
65.根据权利要求37、61、62、63或64所述的垫,其中所述结构包括允许表面可替换的材料。
66.根据权利要求65所述的垫,其中所述材料为钩状成圈纱线。
67.根据权利要求37所述的垫,其中所述结构的层包含:
多个包含所述中空弹性构件的邻接层。

说明书全文

超回弹性垫

[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请是2008年12月29日提交的美国申请号12/345,215的部分连续申请,申请12/345,215要求2007年12月28日提交的美国临时专利申请序列号61/017,447的优先权,所述申请的整个内容通过引用并入本文中。

技术领域

[0003] 本发明涉及具有优异的可压缩性和回弹性的超可压缩/回弹性结构,用于各种用途如运动、常规鞋、靴子、地板地毯、地毯垫、运动地板等。所述结构自身可以是最终产品或者所述结构可以是另一结构的部件。可预见的用途包括但不限于:汽车部件和其他复合材料;地板;底层地板,尤其是健身房或其他运动竞技场的底层地板;压榨垫;防弹布,例如防弹衣或防飓窗;运动设备垫,例如棒球接手护胸;用于跑步者、赛跑者、滑者、排球运动员的膝部/肘部垫;板球运动员的胫骨/膝部垫;足球运动员的臀部垫;体育场、健身房、竞技场的墙垫;鞋垫(矫形鞋垫);运动鞋如跑鞋的鞋跟/鞋底;寝具、车辆座椅、枕头的缓冲层;和需要全厚度(through thickness)可压缩性和回弹性的其他工业用途。

背景技术

[0004] 虽然复合材料通常为刚性并在所有维度上都不可压缩的纤维增强树脂基体,但某些用途例如汽车保险杠要求一定的挠性和冲击吸收性能,以及一旦移除冲击后回到其初始形状的能力。同样,运动鞋中使用的垫、地板地毯、地毯垫、健身房地板等要求结构既具有高度的可压缩性又具有高度的回弹性,以便其在外加载荷移除后可弹回到其初始形状和尺寸。
[0005] 运动鞋的鞋底/鞋跟通常为密实的粘弹性材料,人们已在通过成型有例如“气道或气囊”来改善“缓冲”方面做了一些尝试。但模塑材料的刚性使得缓冲效果有限。在相关技术中,授予Pettit的美国专利号3,553,857描述了一种不同于热塑性橡胶的弹性体鞋底材料的鞋底单元,所述鞋底单元的卤化表面上叠加溶剂型聚酯或聚氯丁烯粘合剂的干膜。
[0006] 授予Clemens的美国专利号3,733,721描述了一种回弹性垫,例如发泡弹性体材料,所述垫通常被轮廓化以安装在足装物品如鞋等的底部上。所述垫在上侧上提供有压敏粘合剂以使其可被粘附于足装物品的底部从而提供缓冲,同时在需要时可容易地从足装物品取下所述垫。
[0007] 授予Cavanagh的美国专利号4,608,768描述了一种具有冲击吸收跑鞋底的运动鞋,所述运动鞋具有至少一个中间支撑体,所述中间支撑体至少与跑鞋底的主平面大致平行地延伸。所述透孔织物中间支撑体布置在提供于鞋垫和跑鞋底之间的柔软弹性的鞋底中层中。
[0008] 授予Vu的美国专利号5,480,646涉及一种用于施加药剂的垫,例如垫在足装中的鞋垫,所述垫衬有肉桂粉、沉香木粉和八粉的混合物,具有可渗透的表面以接触皮肤和使皮肤暴露于来自所述粉的散发物。所述垫具有多个室,这些室含有所述粉部分并使所述粉保持均匀分布作为所述垫的衬里。也参见‘646专利的背景技术中所讨论的专利。
[0009] 但这些结构缺乏所需的全厚度压缩和弹回性。向鞋底中引入“弹性”(在厚度或径向上)介质在一定程度上影响了当法向载荷被移除时鞋底的回弹性或弹回。但同样,使用这些介质,可压缩性和弹回至多限于介质厚度的一些部分。
[0010] 因此,提供在载荷下具有优异的弹性行为并具有高的全厚度回复性的垫将是现有“垫制造”领域的进步。

发明内容

[0011] 本发明为采用独特结构的“冲击吸收垫”,其在载荷下提供极其弹性的行为并具有高的全厚度回复性。本发明的结构采用在任意方向上的中空弹性介质,主要基于该介质的弹性以及结构在压力下的适形,允许整个结构向其自身中“塌陷”,从而允许该独特行为。
[0012] 本发明的一个实施方案为用于运动鞋、跑鞋、常规鞋、靴子等中的超回弹性垫。所述结构可以是织造或非织造织物,该织物包括纵向或纬向的功能性纱线,所述功能性纱线层叠在中空弹性介质的上方和下方,所述中空弹性介质在横向或经向上层叠。横向上使用的中空弹性介质可以是聚氨酯、橡胶、或Lycra 或Estane 或任何具有优异的弹性如可压缩性和回弹性以及强度以允许结构压缩和回弹或“弹回”的可变形材料。整个结构可用“接结纬纱”或织进结构中以将结构接结在一起的纱线“接结”在一起以允许所述结构的进一步加工。虽然本文中称为接结纬纱,但接结纱可改为在横向上或者在纵向和横向两个方向上。也可采用其他措施如粘合剂、焊接技术或激光粘结来实现该粘结功能。
[0013] 根据一个实施方案,本发明涉及一种用于地板地毯、运动地板、地板覆盖物等中的超回弹性“地毯垫”。所述结构可以是织造或非织造织物,该织物包括纵向或纬向的功能性纱线,所述功能性纱线层叠在中空弹性介质的上方和下方,所述中空弹性介质在横向或经向上层叠。经向上使用的中空弹性介质可以是聚氨酯、橡胶或Lycra 或Estane 或任何具有足够的弹性和强度以允许结构压缩和回弹或“弹回”的可变形材料。整个结构可用“接结纬纱”或织进结构中以将结构接结在一起的纱线“接结”在一起,以允许所述结构的进一步加工。同样,虽然本文中称为接结纬纱,但接结纱可改为在横向上或者在纵向和横向两个方向上。也可采用其他措施如粘合剂、焊接技术或激光粘结来实现该功能。
[0014] 本发明的一个目的是提供一种与记忆泡沫、凝胶、弹簧系统等相比具有改善的回复特性的结构。
[0015] 本发明的另一目的是在垫上形成光滑且均匀的表面以改善对于鞋和脚的支撑。
[0016] 本发明的再一目的是形成对地毯/运动地板/地板材料具有改善支撑的“平面的”非交叉结构。
[0017] 本发明的又一目的是通过利用中空弹性材料在结构内的“完全”回复来提供优异的回复/阻尼特性保持,这与材料的直压缩相反。获得此是由于结构在中空弹性材料的断面间提供支撑,避免了材料的“过度应力”,从而使其保持“活力”并导致更长的使用寿命。
[0018] 本发明的又一目的是提供优异的抵抗湿气损害或抵抗某些应用中因压缩和随后回复的自清洁效应而保持所引起的问题。
[0019] 本发明的又一目的是提供优异的压缩回复性-重量比率,从而允许轻质结构提供相当大的阻尼能力。
[0020] 本发明的又一目的是提供冲击吸收结构优异的“可呼吸性”,从而允许汗液和其他湿气在压缩阶段过程中蒸发和/或移除。
[0021] 因此,本文中公开了一种可压缩的回弹性垫,其中所述垫包括的结构包含:多根平行的横向纱线或经纱以及多根平行的纵向纱线或纬纱,其中纬纱或经纱中的任一或二者包括具有优异的可压缩性和回弹性的中空弹性(在厚度或径向上以及在长度或轴向上)材料构件。所述结构包含:在经向或纬向上延伸的平行纱线的第一层;在第一层的一侧上的平行纱线的第二层,第二层的纱线在不同于第一层的经向或纬向上延伸并且包含中空弹性构件;和在相对于第一层位于第二层的相反侧上并且与第一层的那些在相同的方向上延伸的平行纱线的第三层。第三层的平行纱线排列成使其嵌套在第一层的平行纱线之间所产生的间隔之间。换句话说,这种设计可被归为“非交叉”一类,因为经向和纬向或纬向上的纱线或构件不彼此交织,而是彼此正交层叠并位于单独的平面中。所述结构还可包含接结纱体系。接结纱可以在经向或纬向上或在经向和纬向二者上。在所述垫中,第三层中的纱线数量可少于第一层中的纱线数量。第二层的纱线可与第一和第三层的那些正交。第二层可与第一和第三层成小于90度的角,例如成45度角。
[0022] 所述垫的结构可包含与第二层在相同方向上的平行构件的第四层,所述纱线包含中空弹性构件;以及与第一层在相同方向上的平行纱线的第五层,其中第五层的纱线在全厚度方向上排列在与第一层的纱线相同的竖直平面中。
[0023] 在又一实施方案中,公开了一种可压缩的回弹性垫,其中所述垫包括的结构包含:多根经纱,多根纬纱,其中任意数量的纬纱和经纱交织形成织造结构;并且其中任意数量的纱线由在轴向和径向上有弹性的中空材料构件组成。所述垫还可包含接结纱体系。在一个实施方案中,所述垫可以2-8-梭口图案进行织造。
[0024] 应指出,在本文描述的各个实施方案中,中空弹性构件可以结合到经向和纬向中的任一或二者上以赋予所需质量的可压缩性和回弹性。此外,任何数量的层可包括任何数量的中空弹性构件,条件是最终结构的至少一个层完全由中空弹性构件组成。中空弹性构件可具有适于应用的任何形式并且可为例如单根单丝、合股的单丝或复丝、不同材料的包覆构件、多组分构件、针织构件、加捻构件或编织构件。中空弹性构件可部分地由弹性材料构成,例如其中一个组分为弹性材料的多组分构件,或者中空弹性构件可完全由弹性材料构成。中空弹性构件可具有圆形或非圆形的横截面形状。非圆形横截面形状可包括但不限于正方形、矩形、三角形、椭圆形、梯形、多边形和叶形。中空弹性构件可具有一个或更多个沿其长度或轴向延伸的孔,所述孔自身可具有圆形或包括正方形、矩形、三角形、椭圆形、梯形、多边形和叶形在内的非圆形横截面形状,并且可具有任何适合的尺寸。好的弹性材料的实例包括但不限于聚合物如聚氨酯、橡胶或Invista以商标Lycra 出售的那些或Lubrizol以商标Estane 出售的那些。
[0025] 在本发明的公开内容及其中的实施方案中,所述垫的结构可包含层合结构。层合结构可包括两个独立织造的织物层以及其间的中空弹性构件层。层合结构还可包括在层合物的层之间织造的接结纱体系。
[0026] 在本发明的公开内容及其中的实施方案中,垫还可包括其中接结纱体系和中空弹性构件在相同方向上的结构。中空弹性构件和接结纱的方向可以为经向或纬向。这样的结构可包括在双层构造内的中空弹性构件层。在所述垫中,结构可包括由较粗(较大)经纱构成的中空弹性构件和由比所述中空弹性构件的经纱小的经纱构成的接结纱。
[0027] 在本发明的公开内容及其中的实施方案中,在所述垫中,所述结构可以是最终产品或者所述结构可以是另一结构的部件。所述垫可包含在选自如下产品的产品中或者可以是选自如下产品的产品:足装;鞋;运动鞋;靴子;地板;地毯;地毯垫;运动地板;汽车部件;复合材料;底层地板;健身房底层地板;运动竞技场底层地板;压榨垫;防弹布;防弹衣;防飓风窗;衬垫;运动设备垫;棒球接手护胸;膝部/肘部垫;臀部垫;墙壁垫;鞋垫和矫形鞋垫;运动鞋的鞋跟/鞋底;寝具和车辆座椅的缓冲层。所述结构还可包括允许表面可替换的材料;所述材料可以是钩状的成圈纱线。
[0028] 例如,使用本发明的结构作为汽车保险杠的一个层(所述结构层在其内部无树脂以允许按需运动)相比于当前所使用的是一种改进。本发明还可用作鞋垫或矫形鞋垫,所述鞋垫或矫形鞋垫通常为模塑的固体树脂。引入根据本发明的超回弹性垫的层改进其缓冲作用。引入根据本发明的超回弹性垫作为铸造结构中的层(无“树脂”来允许运动)大大改进跑鞋/运动鞋的缓冲作用。
[0029] 在本发明的公开内容及其中的实施方案中,所述结构的层可包含多个包含中空弹性材料的邻接层。
[0030] 为了更好地理解本发明、其操作上的优点以及通过其使用达到的特定目的,参照所附的说明书内容,其中示出本发明的优选但非限制性的实施方案。
[0031] 本公开中的术语“包含”可指“包括”或可具有美国专利法中通常赋予术语“包含”的含义。权利要求中如果使用了术语“基本由……组成”,其将具有美国专利法中赋予其的含义。本发明的其他方面将在下面的公开中描述或从下面的公开中显而易见(并且在本发明的范围内)。附图说明
[0032] 本说明书中结合了附图并且附图构成本说明书的一部分,这些附图旨在提供对本发明的进一步了解。本文中和描述一起给出的附图用来阐明本发明的原理。在附图中:
[0033] 图1示出了根据本发明的一个实施方案的超回弹性鞋垫;
[0034] 图2示出了根据本发明的一个实施方案的超回弹性鞋垫在鞋内的安装;
[0035] 图3示出了根据本发明的一个实施方案的织造结构;
[0036] 图4示出了根据本发明的一个实施方案的结构的形成;
[0037] 图5A-B分别为本发明的垫的另一实施方案的侧视图和剖面图;
[0038] 图6示出了根据本发明的一个实施方案的结构形成中的又一步骤;
[0039] 图7示出了根据本发明的一个实施方案的织造结构;
[0040] 图8示出了根据本发明的另一实施方案的另一结构;
[0041] 图9示出了本发明的一个实施方案,其包括含有中空弹性构件的多组分卷绕纱线;
[0042] 图10A示出了层合结构的一个实施方案;
[0043] 图10B示出了一种织造的“非交叉”结构;
[0044] 图11示出了本发明的一个实施方案,其包括5-层的可压缩回弹性织物,所述织物包含接结经纱;
[0045] 图12示出了本发明的另一实施方案,其包括经纱的织入;
[0046] 图13A-13E示出了织物实施方案的另一交织变型;和
[0047] 图14示出了本发明的中空弹性构件的不同横截面。
[0048] 发明详述
[0049] 根据一个实施方案,本发明为采用独特结构的“冲击吸收垫”,其在法向压力载荷下提供极其弹性的行为并具有高的厚度(caliper)回复性。这种具有优异的可压缩性和回弹性的超回弹性结构可用在多种应用如运动鞋、常规鞋、靴子、地板地毯、地毯垫、运动地板等中。该结构自身可以是最终产品或者该结构可以是另一结构的部件。可预见的用途包括但不限于:汽车部件和其他复合材料;地板;底层地板,尤其是健身房或其他运动竞技场的底层地板;压榨垫;防弹布,例如防弹衣或防飓风窗;运动设备垫,例如棒球接手护胸;用于跑步者、赛跑者、滑冰者、排球运动员的膝部/肘部垫;板球运动员的胫骨/膝部垫;足球运动员的臀部垫;体育场、健身房、竞技场的墙壁垫;鞋垫(矫形鞋垫);运动鞋如跑鞋的鞋跟/鞋底;寝具、车辆座椅、枕头的缓冲层;和需要全厚度可压缩性和回弹性的其他工业用途。
[0050] 该结构在织造或非织造结构或织物的一个方向上采用中空弹性构件,主要基于该构件的弹性以及基底织物结构在压力下的适形,允许整个结构向其自身中“塌陷”,并然后回复至与初始形式和厚度基本相同的形式和厚度,从而允许独特的行为。
[0051] 本文中讨论的所有实施方案都需要在其厚度或径向和长度或轴向上限定为弹性的中空弹性构件。所述中空弹性构件可具有适于应用的任何形式,并且可为例如单根单丝、合股的单丝或复丝、不同材料的包覆构件、多组分构件、针织构件、加捻构件或编织构件。中空弹性构件可部分地由弹性材料构成,例如其中一个组分为弹性材料的多组分构件,或者所述中空弹性构件可完全由弹性材料构成。中空弹性构件可具有圆形或非圆形的横截面形状。非圆形横截面形状可包括但不限于正方形、矩形、三角形、椭圆形、梯形、多边形和叶形。中空弹性构件可具有一个或更多个沿其长度或轴向延伸的孔,并且所述孔自身可具有圆形或包括正方形、矩形、三角形、椭圆形、梯形、多边形和叶形在内的非圆形横截面形状,并可具有任何适合的尺寸。图14中示出了中空弹性构件的横截面形状的一些非限制性实例。应指出,本发明的中空弹性构件比具有相同外径但无任何沿其长度或轴向延伸的孔的弹性构件重量轻并且更可压缩(在厚度方向上)。一些好的弹性材料的实例包括但不限于聚合物如聚氨酯、橡胶或Invista以商标Lycra 出售的那些或Lubrizol以商标Estane 出售的那些。
[0052] 图1中示出了本发明的一个实施方案,其为用于鞋如运动鞋、跑鞋、常规鞋、靴子等中的鞋垫10。图2示出了鞋垫10向足装例如鞋中的安装。图3为根据本发明的一个实例的结构的“顶视图”,该结构也被称为基底织物,该图是从织物上方看。图3示意了功能性纱线20、30在一个方向例如织物的纵向或纬向上的使用,这些功能性纱线层叠在横向或经向上的中空弹性构件40的层的上方和下方。在该点处,中空弹性构件40适应功能性纱线20、30的嵌套,并且绕功能性纱线20、30弯曲和变平/伸展。功能性纱线可包括本领域普通技术人员已知的任何类型的纱线(例如单根单丝、复丝、纹理化复丝等)或组合结构(任何数量的材料的加捻、合股、针织、编织结构等)。
[0053] 中空弹性构件40可以是聚合物如聚氨酯、橡胶、或Invista以商标Lycra 出售的那些或Lubrizol以商标Estane 出售的那些、或任何具有足够的弹性和强度以允许结构回弹或“弹回”的可变形材料。结构10可以90度方式制造,切换纵向和横向纱线。应指出,纱线/材料/带/索/介质20、30在整个结构10中错位以使得纵截面几乎完全压缩而不相互干扰,从而形成仍具有开放区域的平面结构以允许渗透。整个结构10可用如图3中所示的“接结纬纱”50或织进结构中以将结构接结在一起的另一纱线“接结”在一起以允许“基底织物”的进一步加工。虽然本文中称为接结纬纱,但接结纱可改为在经向上或者在经向和纬向二者上。也可采用其他措施如粘合剂、焊接技术或激光粘结来实现此将结构纱线保持在一起的功能。
[0054] 在施加压缩载荷后,中空弹性构件40将伸展,从而使得纱线20和30朝着彼此移动并且“嵌套”在彼此之间,实际几乎在相同的平面中,如图6中所示。在该点处,中空弹性构件40适形于该嵌套并且绕顶层和底层中的纱线20、30弯曲和变平/伸展。在移除载荷后,由于构件40的弹性,其将使纱线层20和30彼此相背移开或“弹回”,从而使织物回复其所需的厚度和松散性(openness),如图4中所示。因此,在法向未压缩状态下总厚度为纱线20的厚度加纱线30的厚度加中空弹性构件40的厚度的垫可压缩和回弹到几乎整个的纱线厚度,即在压缩状态下失去的厚度为中空弹性构件18的一些部分,并且织物可几乎与纱线20或30的较粗直径一样薄。需要指出的是,虽然在一些附图中功能性纱线20、30示意为具有正方形横截面,但其可以具有适于目的的任何尺寸、形状、材料或形式。
[0055] 在与上面相似的另一实施方案中,纱线20和30的层具有与上面相同的位置和相对取向/间隔,但中空弹性构件40的层取向为与顶层和/或底层成小于90度的角,优选成45度角。
[0056] 此外,可以有超过两个功能性纱线层和超过一个中空弹性构件层,如图5A中所示。例如,具有三个功能性纱线层时,三个纱线层中的两个必须相对于彼此间隔开以允许嵌套。例如,顶层和中间层可取向为使中间层中的纱线适配在顶层的两根相邻纱线之间的间隔中并且底层中的纱线相对于顶层或中间层以垂直取向堆叠。此外,两个横向层可以都包含中空弹性构件,或者仅一个层可以包含中空弹性构件而另一个层可以是功能性纱线层。同样,顶层、中间层和底层中的纱线的形式、材料、形状等可以彼此相同或不同。
[0057] 图5B中示出了结构35的剖面图,结构35包含在大致平行的平面中的五个层,每个层包含多个平行纱线/构件。第一、第三和第五层(即层12、16和22)的纱线取向为例如纵向,而第二和第四层(即层14和18)的中空弹性构件取向为例如横向。如图中所示,第三层16中的功能性纱线30以上述方式间隔开以使其落在第一层12和第五层22的纱线20之间,从而实现上述“嵌套”。第二层14和第四层18包含中空弹性构件40。接结纱50(未示出)布置在例如横向上,但其也可布置在纵向上。虽然本文中描述的一些实施方案具有取向为纵向的第一、第三和第五层并且第二和第四层的中空弹性构件取向为横向,但这些层可互换地使用,只要有至少一个中空弹性构件层即可。举例来说,第一和第五层可以取向为横向,而第二和第四层的中空弹性构件与第三层的功能性纱线可一起取向为纵向。与之类似,接结纱50可根据需要布置在任一方向或二者上。
[0058] 层12、14、16、18和22不是交织的,如图5中所示。而是使用了一根或多根较细的线或接结纱50将这些层竖直地接结在一起。这种类型的构造确保这些层的各根纱线不会横向移位。接结纱可从一排到另一排交替,各排例如在横上向延伸。
[0059] 此外,压缩/回弹性的程度由如下因素控制:所需弹性构件的弹性,弹性构件的层数,各个弹性构件层中的弹性构件的尺寸、形状和数量,当然还有结构自身的整体性(totality)。本发明的结构还可以是层合物的一部分,其上连接其他纱线排列或基底织物。所述结构可在任一或两个表面上具有涂层,并且涂层也可部分地或完全地封装或浸渍整个结构。涂料/浸渍剂也可以是网状或非网状泡沫。
[0060] 任何纵向纱线可以是性质上单一的(例如单根单丝、复丝、纹理化复丝等)或者是组合结构(任何数量的材料的加捻、合股、针织、编织结构等),这是本领域普通技术人员已知的。其对流体可以是可渗透的或不可渗透的。其可由聚合物如聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚烯、或金属、橡胶等或它们的组合制成。
[0061] 如果需要,可用纤维对所述织物进行针刺以产生光滑的表面,并可涂覆以泡沫、涂料或颗粒。其他形式包括膜、纱线排列,或者可以向所述织物层合其他纱线织物。包括这些中空弹性构件的结构必须构造成具有足够的可压缩性程度以及具有足够的弹性和强度以允许结构回弹或“弹回”。结构的压缩和回弹具有如下益处:
[0062] 1)相比于记忆泡沫、凝胶、弹簧体系等改善的回复特性。
[0063] 2)在例如具有纱线的“平面的”非交叉结构的物品中,具有光滑且均匀的表面特性(例如以允许改善对鞋和脚的支撑)。
[0064] 3)由于中空弹性材料构件在结构内的“完全”回复(这与材料的直压缩相反),因而具有优异的回复/阻尼特性的保持。这是由于结构在中空弹性材料构件的断面间提供支撑;这避免了材料构件的“过度应力”,从而使其保持“活力”(例如具有更长的使用寿命)。
[0065] 4)优异的抵抗湿气损害或抵抗因压缩和回复的自清洁效应而保持水所引起的问题。
[0066] 5)优异的压缩回复性-重量比率,从而允许相当大的阻尼能力与轻质。
[0067] 6)冲击吸收结构具有优异的“可呼吸性”,从而允许汗液和其他湿气在压缩时蒸发和/或移除。
[0068] 结构35可以织造成平面的、环形的或以本领域技术人员已知的其他方式汇集。所述纵向层(或者,如果取向为另一方向时为横向层)的分度(indexing)可能很关键,因为结构的间隔必须允许一层中的纱线均匀压缩进另一层的纱线中,从而允许在整个结构长度和宽度上的均匀行为。应指出,所述结构也可以不经过织造,通过如图4和5中所示互相垂直地随后层叠所述纱线/构件并适当地分度以产生最终结构进行构建。这些纱线/构件可通过粘合剂、焊接技术(例如激光和/或超声)固定在合适的位置,或者用其他焊接和/或胶粘技术粘附。也可以将数个层以彼此垂直或成角度的方式进行堆叠以产生更厚、甚至更可压缩的结构。
[0069] 根据一个实施方案,本发明为采用独特结构60的“地毯垫”,其在载荷下提供极其弹性的行为并且具有高的厚度回复性。该结构60,例如图7中所示,在织造织物的一个方向上采用中空弹性构件140,主要基于该中空构件140的弹性以及基底织物结构在压力下的适形,允许整个结构向其自身中“塌陷”,并在当压力释放时回弹,从而允许该独特行为。
[0070] 图7为根据本发明的结构的“顶视图”,该结构也被称为基底织物,该图是从织物上方看。纱线120、130在织物的一个方向例如纵向上使用,这些纱线层叠在横向上的中空弹性构件140的上方和下方。中空弹性构件140可以是聚氨酯、橡胶、或Lycra 或Estane 或任何具有足够的弹性和强度以允许结构回弹或“弹回”的可变形材料。结构60可以90度方式制造,切换纵向和经向纱线。应指出,纱线/带/索120、130在整个结构60中错位以允许纵截面可完全压实而不相互干扰,从而形成仍具有开放区域的平面结构以允许渗透。整个结构60可用如图7中所示的“接结纬纱”150或织进结构中以将结构接结在一起的另一纱线“接结”在一起以允许所述“基底织物”的进一步加工。虽然本文中称为接结纬纱,但接结纱可改为在经向上或者在经向和纬向二者上。也可采用其他措施如粘合剂、焊接技术或激光粘结来实现此功能。
[0071] 任何纵向纱线可以是性质上单一的(例如单根单丝、复丝、纹理化复丝等)或者是组合结构(加捻、合股、针织的等)。其对流体可以是可渗透的或不可渗透的。其可包含聚酯、聚氨酯、聚酰胺、聚烯烃、金属、橡胶、Lycra 或Estane 等或它们的组合。如果需要,可用纤维对所述织物进行针刺以产生织物的光滑表面,和/或可涂覆以泡沫、树脂或胶乳涂料、或颗粒。含有中空弹性构件的结构必须允许结构压缩和回弹或“弹回”。结构的回弹具有如下益处:
[0072] 1)相比于记忆泡沫、凝胶、弹簧体系等改善的回复特性。
[0073] 2)由于纱线的“平面的”非交叉结构,因而具有光滑且均匀的表面特性(例如为地毯/运动地板/地板材料提供改进的支撑)。
[0074] 3)由于中空弹性材料构件在结构内的“完全”回复(这与材料的直压缩相反),因而具有优异的回复/阻尼特性的保持。这是由于结构在中空弹性材料构件的断面间提供支撑;这避免了材料构件的“过度应力”,从而使其保持“活力”。这将尤其是提供更长的使用寿命。
[0075] 4)优异的抵抗湿气损害或抵抗因压缩的自清洁效应而保持水所引起的问题。
[0076] 结构60可以织造成平面的、环形的或以本领域技术人员已知的其他方式汇集。所述纵向层(或者,如果取向为另一方向时为横向层)的分度可能很关键,因为结构的间隔必须允许纱线均匀压缩进另一层的纱线中,从而允许在整个结构长度和宽度上的均匀行为。应指出,所述结构也可以不经过织造,通过互相垂直地随后层叠所述纱线/构件并适当地分度以产生最终结构进行构建。这些纱线/构件可通过粘合剂、焊接技术(例如激光和/或超声)固定在合适的位置,或者用其他焊接和/或胶粘技术粘附。也可以将数个层以彼此垂直或成角度的方式进行堆叠以产生更厚、甚至更可压缩的结构。
[0077] 在又一实施方案中,织物的层可各自通过混合不同的织样循环或梭口图案来形成。作为背景,在平织中,经纱穿过综片,织样图案通过升高和降低每一根经向纱线的综片位置、随后将纬线或纬纱插入因升高或降低经纱所产生的梭口中而产生。织样图案循环之前相交的纱线数量称为梭口。基于这种认识,平纹织样在织机上采用例如两个梭口来改变经纱位置并因此可被称为两梭口织样图案。相应地,本发明的织物可包括2、4、6或8梭口织样图案等。
[0078] 图8示出了具有0.35mm纬纱的2-梭口图案;该图示出了中空弹性构件40和接结纱50的两种不同密度。为了用中空弹性构件18织造例如5-层织物的2-梭口表面,可使用16综(16/4=4,4/2=2梭口)图案。在另一实例中,2-层4/8-梭口织样可以用4股Lycra 或Estane 纱线作为纬线。
[0079] 示意结构的其他实施方案的图9中示出了用于具有2层构造的多层织物的多组分卷绕纱线,所述纱线包含中空弹性构件40。图10A和10B示出了织物的层合结构的实施方案。图10A示出了一种基底结构,其中中空弹性构件40和功能性纱线20、30层合在两个织物之间。
[0080] 图10B示出了织造的“非交叉”基底。该基底显示出中空弹性构件40和功能性纱线20、30以及接结纱50。本发明还涵盖其他实施方案,其中中空弹性构件可以是针织、合股/加捻或钩状成圈纱线。
[0081] 对于包括钩状成圈纱线的实施方案,可例如使织物适于容易地附接和替代由于垫和结构经受应力而磨损的织物表面。在另一实例中,织物可具有可替换的表面,从而允许将同一织物用于不同的用途中,例如运动地板,其中对于不同的运动而言需要不同的表面。
[0082] 在另一实施方案中,图11示出了包含接结经纱50的5-层可压缩回弹性织物。包含在经向上延伸的中空弹性构件40的排列116位于第一排列112和第三排列122之间。包含中空弹性构件40的第四层126的纱线布置为使其与第二层16的平行中空弹性构件在竖直平面中处于交替的间隔中。第五层128的纱线20处于与第一层112的纱线20相同的竖直平面中。如图中所示,各根经向接结纱50交替地在第一和第五层中的三根平行纱线的上方和下方织造,并且在纬向上间隔开以使第一层112和第五层128的各根纱线20产生长浮线。如图所示,中空弹性构件在双层织样构造内,其可采用16综进行环形织造或8综织样进行平织。根据该实施方案织造的织物可使用单根单丝经纱或4股纱线或其他纱线类型。还可以使用两种不同的经纱:包括中空弹性构件40的较粗(较大)经纱,和用于接结纱50的较小经纱。图11中所示的织物结构还可用两个单独的经轴形成;例如,包括中空弹性构件40的较粗经纱在一个经轴上,而包括接结纱50的较小经纱在另一经轴上。但如果不需要两个经轴,则可使较小的接结纱与中空弹性经纱构件在同一经轴上交替。但织造必须允许中空弹性构件伸展和压缩,并且基底在法向载荷下压缩,然后在移除载荷后“弹回”。
[0083] 图12示意了另一实施方案。如其中所示,每两个循环,第一层112中的纱线20的四个末端在中空弹性构件40的层116、122、126上方织造,并转换成两层接结,并且每两个循环,纱线20的四个末端在层116、122、126下方织造并且转换成两层接结。每层不必由中空弹性构件构成。但织物结构应包括至少一个中空弹性构件的层以便具有所需的“弹回”性能。
[0084] 图13A-13E中示出了织物实施方案的其他变型,构造的织物具有或多或少的纵向卷曲织样并且在内部层中具有中空弹性构件。图中示出了中空弹性构件40的三个层212、216、220:顶层212和底层220在横向上延伸,而中间层216的长度方向排列在纵向上。如图所示,接结纱50行进或织造穿过结构,其中在最上面的表面上,纱线50在顶部横向层212中空弹性构件40中的两个上方延伸,然后向下穿以在中空弹性构件的底层220中的单个横向中空弹性构件40下方成环,并从这里再次向上穿。如图所示,接结纱50形成为具有卷曲
230,从而在织物的顶面上产生长浮线并在织物的底侧上产生小结子。但是,中空弹性构件的织样和铺设必须使中空弹性构件在基底织物被施加法向载荷(压力)时压缩并且在移除该载荷后基底织物将“弹回”。
[0085] 鉴于本文中的公开,本发明的变型对于本领域普通技术人员来说将是显而易见的,但这样的变型不超出所附权利要求的范围之外。
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