ЭЛАСТИЧНАЯ ПРОКЛАДКА И СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТАКОЙ ПРОКЛАДКИ
ELASTIC GASKET AND METHOD OF MAKING SAID GASKET

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к сжимаемым и/или эластичным структурам для различных применений, таких как, например, кроссовки, повседневная обувь, ботинки, половые коврики автомобиля, подоснова дорожного покрытия, спортивные напольные покрытия и т.д. Сама по себе структура может представлять собой конечное изделие или структура может представлять собой компонент другой структуры. Предусмотренные применения охватывают, без ограничения: автомобильные детали и другие композитные материалы; половой настил; черные полы гимнастических залов и других спортивных арен; плиты пресса, баллистический материал, такой как бронежилеты или защиту окон от ураганов; набивочный материал для спортивного оборудования, например, защита грудной клетки ловца бейсбольного мяча; налокотники/наколенники для бегунов, гонщиков, скейтбордистов, волейболистов; наколенники/накладки на голень игроков в крикет; накладки на бедра для футболистов; обивочные материалы стен на стадионах, гимнастических залов, арен; вставки в обувь (ортопедические); каблуки и/или подошвы для спортивной обуви; амортизирующий слой для основания; сиденья транспортных средств, подушки; и другие применения, требующие от материала сжимаемости и эластичности по толщине.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Не смотря на то, что композитные материалы, как правило, представляют собой усиленное волокнами отверждающееся связующее, которое является твердым и несжимаемым по всем размерам, тем не менее, конкретные применения, например, для автомобильных бамперов, требует некоторой гибкости и амортизирующей способности, плюс способность возвращаться в исходную форму после снятия ударной нагрузки. Бампер, содержащий структуру по настоящему изобретению в виде слоя, причем слой структуры не содержит в своем составе смолы для обеспечения возможности движения при необходимости, представляет собой усовершенствование по отношению к бамперам, используемым в настоящее время.
Заявка на патент США №2007/0202314, международная заявка WO 2007/067949 и заявка на патент США №2007/0194490 является примерами, в которых «не содержащие пересечений» структуры использованы в качестве подложек. Замена настоящим изобретением по меньшей мере некоторых из этих слоев, причем слои по настоящему изобретению не пропитаны смолой для обеспечения возможности сжатия толщины по толщине и отскакивания, приводит в результате к улучшенной структуре.
Кроме того, настоящее изобретение может быть использовано в качестве вставок в обувь или ортопедических вставок, которые обычно формуются из твердого смолистого вещества. Объединение слоя настоящего изобретения повышает его амортизирующий эффект. Подошвы/задники для спортивной обуви представляют собой обычно твердые вязкоэластомерные материалы, и некоторые попытки улучшить «амортизацию» состояли в формовании их, например, в «воздушных каналах или карманах». Однако жесткость сформованного материала такова, что амортизирующие эффекты все же ограничены. Включение настоящего изобретения в качестве слоя в литую структуру, не содержащую «смолы» для обеспечения возможности движения, по существу увеличивает амортизирующий эффект и спортивной обуви и/или кроссовок.
Таким образом, обеспечение прокладки, которая демонстрирует превосходное свойство упругости под нагрузкой с высокой восстанавливаемостью по толщине, будет предпочтительно для уровня техники, относящегося к «изготовлению прокладок».
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение представляет собой «амортизирующую прокладку», использующую уникальную структуру, которая обеспечивает высокую упругость под действием нагрузки с высокой восстанавливаемостью по толщине. Примерная структура использует упругий материал, обеспечивающий возможность «смятия» всей структуры в саму себя главным образом на основании упругости такого материала и возможность адаптации структуры под действием сжатия, и отскакивания к ее начальной несжатой толщине, таким образом, обеспечивая такую уникальную способность.
Цель настоящего изобретения заключается в обеспечении структуры, которая обладает улучшенными характеристиками восстановления по отношению к запоминающим пеноматериалам, гелям, системам пружин и т.д.
Другая цель настоящего изобретения заключается в формировании плавной и равной поверхности поверх прокладки для улучшения основы туфли и стопы.
Другая цель настоящего изобретения заключается в формировании плоской не содержащей пересечений структуры из нитей с улучшенной основой материала пола/спортивного пола/ковра.
Другая цель настоящего изобретения заключается в обеспечении способности превосходного сохранения характеристик восстановления и/или амортизации путем применения «полного» восстановления упругого материала в пределах структуры в противоположность прямому сжатию материалов. Такая способность достигается благодаря структуре, обеспечивающей основу между секциями упругого материала, что позволяет избежать «перенапряжения» материала, поддерживая его «в живых», и приводя в результате к более длительному полезному сроку службы.
Другая цель настоящего изобретения заключается в обеспечении превосходного сопротивления повреждению от влаги или проблемам, связанным с влагоудержанием вследствие самоочищающегося эффекта сжатия и восстановления.
Другая цель настоящего изобретения заключается в обеспечении превосходного восстановления сжатия по сравнению с отношением веса, что обеспечивает способность существенной амортизации при наличии небольшого веса
Другая цель настоящего изобретения заключается в обеспечении превосходной «воздухопроницаемости» амортизирующей структуры, что обеспечивает возможность испарения пота и другой влаги и/или удаления ее в течение сжатия.
Соответственно, один вариант реализации настоящего изобретения относится к сверхэластичной прокладке для использования в спортивной обуви, кроссовках, повседневной обуви, ботинках и т.д. Согласно другому варианту реализации настоящее изобретение представляет собой сверхэластичную «ковровую прокладку» для использования в автомобильных половых ковриках, спортивных этажах сооружения, покрытиях пола и т.д. Упругая нетканая экструдированная пленка или лист, который определен как эластичный, сжимаемый и упругий в направлении своей толщины и расширяемый, гибкий и сверхэластичный в его продольном и поперечном направлениях, необходим для всех вариантов реализации, рассмотренных в настоящем описании. Упругая нетканая экструдированная пленка или лист необязательно может быть перфорирован для содержания множества сквозных отверстий, распределенных в предопределенном симметричном рисунке или в случайном асимметричном рисунке. Упругая нетканая экструдированная пленка или лист может содержать любой упругий материал, такой как термопластический полиуретан (TPU) или любой другой упругий материал. Примеры материалов, демонстрирующих хорошие свойства упругости, содержат, без ограничения, полимеры, такие как полиуретан, резина, силикон или полимеры, продаваемые под торговыми марками Lycra Invista или Estane Lubrizol. Сквозные отверстия, сформированные в упругой нетканой пленке или листе, могут иметь круговую или некруговую форму, соответствующего размера. Некруговые формы могут охватывать, без ограничения, квадратную, прямоугольную, треугольную, эллиптическую, трапецеидальную, гексагональную и другие многоугольные формы.
В первом варианте реализации использована структура в ее самом простом виде, которая может быть описана следующим образом. Слой (1), который является верхним слоем, представляет собой набор параллельных нитей, охватывающих нити любого типа, известные специалистам в данной области техники, хотя в качестве полимера полиамид будет предпочтительным. Такие нити могут быть выполнены любого размера, формы, сформированы из любого материала или сформированы в соответствии с требованиями конкретного применения, известного специалистам в данной области техники, например, они могут иметь круговую или некруговую форму поперечного сечения, включая, без ограничения, квадратную, прямоугольную, треугольную, эллиптическую, трапецеидальную, гексагональную и другую многоугольную форму. Следующий слой (2) представляет собой необходимую упругую нетканую экструдированную пленку или лист. Третий слой (3) также является параллельным набором нитей, расположенных на противоположной стороне слоя (2), однако, нити в слое (3) расположены таким образом, что каждая нить в слое (3) лежит в промежутке между двумя соседними нитями в слое (1), вызывая так называемое «гнездование». Слои структуры могут быть скреплены вместе любым способом, известным специалисту в данной области техники. Например, они могут быть прикреплены с использованием волоконного слоя или нити одного слоя могут быть прикреплены к упругой нетканой экструдированной пленке или листу соседнего слоя в точке касания нитей с экструдированной пленкой или листом посредством применения клеев, клеящих веществ или с использованием способа термического сплавления и/или сварки, известного специалистам в данной области.
Следует отметить, что системы (1) и (3) нитей могут быть одинаковыми или они могут отличаться материалом, формой и т.д. Только необходимо, чтобы нити в слое (3) были расположены на расстоянии друг от друга для того, чтобы соответствующим образом входить между соседними нитями в слое (1), и наоборот.
Кроме того, следует отметить, что между количеством нитей слоев (1) и (3) не обязательно должно быть задано отношение один к одному, и количество нитей в слое (3) может составлять только часть нитей в слое (1), и наоборот. Например, слой (3) может содержать только половину нитей слоя (1), так что остаются промежутки между нитями в слое (3) при эксплуатации.
Также могут быть прикреплены другие функциональные слои, например, путем наслаивания, для повышения функциональности или характеристик конечной структуры. Например, по меньшей мере один набор нитей, ориентированных в поперечном направлении, может быть прикреплен сверху слоя (1) или снизу слоя (3) для обеспечения прочности в поперечном направлении. Нити одного слоя, ориентированные в поперечном направлении, могут быть присоединены к поверхности смежного слоя в местах их соприкосновения путем использования клеев, клеящих веществ или способов термического сплавления и/или сваривания, известных специалистам в данной области техники. По меньшей мере один слой волокнистой холстовой ткани может быть приложен к такой структуре способами, известными для специалистов в данной области техники, для усиления связанности между слоями. В качестве дополнительного примера, функциональное покрытие может быть нанесено на одну или обе стороны структуры, например, для повышения устойчивости к загрязнению и/или истиранию.
Соответственно, один типовой вариант реализации настоящего изобретения представляет собой сжимаемую сверхэластичную прокладку, содержащую по меньшей мере один слой из упругой нетканой экструдированной пленки или листа, в котором нетканая экструдированная пленка или лист является упругим, эластичным и сжимаемым в направлении толщины и расширяемым, гибким и сверхэластичным в продольном и поперечном направлениях, и по меньшей мере два слоя из множества по существу параллельных продольных нитей, прикрепленных по обе стороны нетканой экструдированной пленки или листа для обеспечения возможности «гнездования» параллельных продольных нитей из одного слоя между параллельными продольными нитями другого слоя. Прокладка может также содержать по меньшей мере один слой из множества по существу параллельных нитей, ориентированных в поперечном направлении, прикрепленный на внешней стороне по меньшей мере двух слоев из параллельных продольных нитей.
Другой типовой вариант реализации настоящего изобретения представляет собой сжимаемую сверхэластичную прокладку, содержащую (a) первый слой из множества по существу параллельных нитей, (b) второй слой из упругой нетканой экструдированной пленки или упругого нетканого экструдированного листа, в котором упругая нетканая экструдированная пленка или лист являются упругими, эластичными и сжимаемыми в направлении толщины и расширяемым, гибким и сверхэластичным в своем продольном и поперечном направлениях, (c) третий слой из множества по существу параллельных нитей, (d) четвертый слой из множества по существу параллельных нитей, ориентированных в поперечном направлении, (e) пятый слой из упругой нетканой экструдированной пленки или листа, (f) шестой слой из множества по существу параллельных нитей, ориентированных в поперечном направлении, и (g) седьмой слой из упругой нетканой экструдированной пленки или листа.
Еще один вариант реализации настоящего изобретения представляет собой способ формирования сжимаемой сверхэластичной прокладки. Способ содержит обеспечение по меньшей мере одного слоя из упругой нетканой экструдированной пленки или упругого нетканого экструдированного листа, в котором нетканая экструдированная пленка или упругий нетканый экспедированный лист являются упругими, эластичными и сжимаемыми в направлении толщины и расширяемыми, гибкими и сверхэластичными в продольном и поперечном направлениях; и прикрепление по меньшей мере одного слоя из множества по существу параллельных нитей к верхней и нижней поверхности нетканой экструдированной пленки или нетканого экструдированного листа. Кроме того, способ может содержать этап прикрепления по меньшей мере одного слоя из множества по существу параллельных нитей, ориентированных в поперечном направлении, сверху или снизу указанного по меньшей мере одного слоя из параллельных продольных нитей.
Еще один вариант реализации настоящего изобретения представляет собой способ формирования сжимаемой сверхэластичной прокладки. Способ содержит (a) обеспечение первого слоя из множества по существу параллельных продольных нитей, (b) прикрепление второго слоя из упругой нетканой экструдированной пленки или упругого нетканого экструдированного листа сверху первого слоя, причем нетканая экструдированная пленка или упругий нетканый экструдированный лист являются упругими, эластичными и сжимаемыми в направлении толщины и расширяемыми, гибкими и сверхэластичными в продольном и поперечном направлениях, (c) прикрепление третьего слоя из множества по существу параллельных продольных нитей сверху второго слоя, (d) наложение четвертого слоя из множества по существу параллельных нитей, ориентированных в поперечном направлении, сверху третьего слоя, (e) наложение пятого слоя из указанной нетканой экструдированной пленки или указанного нетканого экструдированного листа сверху четвертого слоя, (f) наложение шестого слоя из множества по существу параллельных нитей, ориентированных в поперечном направлении, сверху пятого слоя, и (g) наложение седьмого слоя из указанной нетканой экструдированной пленки или листа сверху шестого слоя.
Согласно приведенному ниже описанию и вариантам реализации настоящего изобретения в такой прокладке структура может представлять собой конечное изделие или структура может являться компонентом другой структуры. Прокладка может входить в состав ил представлять собой изделие, выбранное из группы изделий, охватывающих обувь; туфли; кроссовки; сапоги; половой настил; ковровые покрытия, ковровые прокладки; спортивные этажи сооружения; автомобильные детали; композиционные материалы; черные полы; черные полы гимнастических залов; черные полы спортивных арен; плиты пресса, баллистический материал; бронежилеты; защиту окон от ураганов; набивочный материал; набивочный материал для спортивного оборудования; защиты грудной клетки ловца бейсбольного мяча; налокотники/наколенники; накладки на бедра; обивочные материалы стен; вставки в обувь и ортопедические аппараты; каблуки и/или подошвы для спортивной обуви; амортизирующий слой для основания; и сиденья транспортных средств. Такая структура может также содержать слой материала, обеспечивающий возможность взаимозаменяемости поверхности; причем такой материал может иметь поверхность типа крюк и петля.
Согласно приведенному ниже описанию и вариантам реализации настоящего изобретения слои структуры могут содержать множество примыкающих слоев, содержащих упругий материал.
Для лучшего понимания настоящего изобретения, его функциональных преимуществ и конкретных целей, достигаемых его применением, настоящее описание выполнено со ссылкой на сопроводительный описательный материал, в котором представлены предпочтительные, но неограничивающие, варианты реализации настоящего изобретения.
Термины «содержащий» и «содержит» в настоящем описании могут означать «включающий в себя» и «включает в себя» или могут иметь значение, в общем заданное термину «содержащий» или «содержит» в патентном законе США. Термины «состоящий по существу из» или «состоит по существу из», при использовании в пунктах формулы изобретения, имеют значение, приписанное им в патентном законе США. Другие аспекты настоящего изобретения описаны или очевидны из приведенного ниже описания (и в объеме настоящего изобретения).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Таким образом, благодаря использованию настоящего изобретения поставленные цели и его преимущества будут реализованы, описание настоящего изобретения приводится со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
на фиг.1 изображена сверхэластичная прокладка для обуви согласно одному варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.2 изображена сверхэластичная прокладка для обуви в пределах ботинка согласно одному варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.3(a)-3(c) изображен способ изготовления сжимающейся сверхэластичной прокладки согласно одному варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.4 изображен вид сбоку сжимающейся сверхэластичной прокладки согласно одному варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.5 изображено сечение прокладки, показанной на фиг.4;
на фиг.6 изображен увеличенный вид прокладки, показанной на фиг.5, находящейся под действием номинальной нагрузки;
на фиг.7 изображено сечение сжимающейся сверхэластичной прокладки согласно одному варианту реализации настоящего изобретения;
на фиг.8(a)-8(c) изображены сечения сжимающейся сверхэластичной прокладки согласно одному варианту реализации настоящего изобретения; и
на фиг.9 изображено сечение сжимающейся сверхэластичной прокладки согласно одному варианту реализации настоящего изобретения после пришивки холстового слоя согласно одному варианту реализации настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно одному варианту реализации настоящее изобретение представляет собой «амортизирующую» прокладку, использующую уникальную структуру, которая обеспечивает высокую упругость под действием перпендикулярно направленного сжимающего усилия с высокой восстанавливаемостью по толщине. Такая структура 10 использует упругий материал, обеспечивающий возможность «смятия» всей структуры в саму себя на основании упругости такого материала и возможность адаптации тканой структуры основания под действием сжатия, и, затем, отскакивания по существу в ту же самую исходную форму и толщину, таким образом, обеспечивая такую уникальную способность.
Согласно одному варианту реализации настоящего изобретения на фиг.1 показана обувная прокладка 10 для использования в обуви, такой как спортивная обувь, кроссовки, повседневная обувь, ботинки и т.д. На фиг.2 представлено изображение обувной прокладки 10 в обуви, например, туфле. На фиг.4 изображен «вид сверху» структуры согласно одному примеру настоящего изобретения, также именуемой тканью основания, просматривая сверху ткани.
Упругая нетканая экструдированная пленка или упругий нетканый экструдированный лист, которые определены как упругие, эластичные и сжимаемые в направлении толщины и расширяемые, гибкие и эластичные в продольном и поперечном направлениях, необходимы для всех вариантов реализации, представленных в настоящем описании. Упругая нетканая экструдированная пленка или упругий нетканый экструдированный лист необязательно перфорированы для содержания множества сквозных отверстий или пустот, распределенных в предопределенном симметричном рисунке или в случайном асимметричном рисунке. Упругая нетканая экструдированная пленка или упругий нетканый экструдированный лист могут состоять из любого упругого материала, такого как термопластический полиуретан (TPU) или любой другой упругий материал. Примеры материалов с хорошей упругостью охватывают, без ограничения, полимеры, такие как полиуретан, резина, силикон или полимеры под торговыми марками Lycra Invista или Estane Lubrizol. Сквозные отверстия, сформированные в нетканой пленке или листе, могут иметь круговую или некруговую форму подходящего размера. Некруговые формы могут содержать, без ограничения, квадратную, прямоугольную, треугольную, эллиптическую, трапецеидальную, гексагональную и другие многоугольные формы. Отверстия могут быть сформированы в пленке или листе при их экструдировании, или они могут быть механически перфорированы или термически сформированы после экструдирования пленки или листа.
Один типовой вариант реализации настоящего изобретения представляет собой сжимаемую сверхэластичную прокладку, содержащую по меньшей мере один слои из упругой нетканой экструдированной пленки или упругого нетканого экструдированного листа, в котором нетканая экструдированная пленка или нетканый экструдированный лист являются упругими, эластичными и сжимаемыми в направлении толщины и расширяемыми, гибкими и эластичными в продольном и поперечном направлениях, и по меньшей мере один слой из множества по существу параллельных функциональных продольных нитей, прикрепленный сверху и снизу указанной нетканой экструдированной пленки или указанного нетканого экструдированного листа. Ткань может также содержать по меньшей мере один слой из множества по существу параллельных нитей, ориентированных в поперечном направлении, прикрепленный на внешней стороне по меньшей мере одного слоя из параллельных продольных нитей.
Сейчас со ссылкой на чертежи более конкретно раскрывается способ создания структуры 10 основания прокладки, показанный, например, на фиг.3(a)-3(c), в котором первый или верхний (1) слой 12, состоящий из функциональных нитей 14 в параллельном наборе, ориентирован в продольном направлении. Они могут иметь любой размер, форму, материал или внешний вид, соответствующие конкретному назначению. Это относится ко всем нитям, упомянутым в настоящем описании. Например, функциональные нити могут иметь круглую или некруглую форму поперечного сечения, включая, без ограничения, квадратную, прямоугольную, треугольную, эллиптическую, трапецеидальную, гексагональную и другую многоугольную форму.
Также обеспечен второй или средний (2) слой 16 из упругой нетканой экструдированной пленки или упругого нетканого экструдированного листа 16, обладающего свойствами упругости, упомянутыми в приведенном выше описании. Согласно приведенному выше описанию упругая нетканая экструдированная пленка или упругий нетканый экструдированный лист 16 необязательно перфорированы для содержания множества сквозных отверстий 15, распределенных в предопределенном симметричном рисунке или в случайном асимметричном рисунке. Упругая нетканая экструдированная пленка или упругий нетканый экструдированный лист 16 могут состоять из любого упругого материала, такого как термопластический полиуретан (TPU) или любой другой упругий материал. Примеры материалов с хорошей упругостью охватывают, без ограничения, полимеры, такие как полиуретан, резина, силикон или полимеры, продаваемые под торговыми марками Lycra Invista или Estane Lubrizol. Сквозные отверстия 15, сформированные в нетканой пленке или листе 16, могут иметь круглую ил некруглую форму подходящего размера. Некруговые формы могут охватывать, без ограничения, квадратную, прямоугольную, треугольную, эллиптическую, трапецеидальную, гексагональную и другую многоугольную форму. Отверстия 15 могут быть сформированы в пленке или листе при экструдировании пленки или листа, или они могут быть механически перфорированы или термически сформированы после экспедирования пленки или листа.
Третий или нижний (3) слой 20, содержащий функциональные нити 22, обеспечен в форме параллельного массива на другой стороне слоя 16. Как видно на чертежах, нити 22 в слое 20 размещены или выравнены в промежутках между смежными нитями 14 в верхнем (1) слое 12. Такое расположение более отчетливо видно на фиг.3(c), на которой представлен вид спереди схемы процесса, показанный на фиг.3(a) вдоль стрелки С. На фиг.1(b) изображен вид сбоку схемы процесса, показанный на фиг.1(a) вдоль стрелки B. Согласно фиг.3(a) и 3(c) цилиндры или ролики 18 направления нити имеют наружную поверхность с канавками, и такие канавки могут быть разнесены для вмещения и направления нитей 14, 22 на нетканый лист 16 таким образом, чтобы каждая нить слоя 12 укладывалась в промежуток между двумя смежными нитями слоя 20.
Схематическое изображение сжимаемой сверхэластичной прокладки, сформированной согласно данному типовому варианту реализации, показан на фиг.4. Согласно фиг.4 структура 10 основания имеет первый или верхний (1) слой 12, состоящий из функциональных нитей 14 в параллельном наборе, ориентированном в продольном направлении, второй или средний (2) слой 16 из нетканой экструдированной пленки или листа 16, имеющего упомянутые выше свойства упругости, и третий или нижний (3) слой 20, состоящий из функциональных нитей 22, обеспечен в форме параллельного набора с другой стороны слоя 16. Нити 22 в слое 20 размещены или выравнены в промежутках между смежными нитями 14 в верхнем (1) слое 12 согласно приведенному выше описанию. В качестве примера, на фиг.5 показано сечение структуры 10 основания.
Слои структуры могут быть скреплены любым способом, известным специалисту в данной области техники. Например, они могут быть скреплены с использованием волокнистого холстового слоя, или нити в одном слое могут быть присоединены к нетканой экструдированной пленке или листу в смежном слое в месте их соприкосновения с экструдированной пленкой или листом посредством использования клеев, клеящих веществ или способа теплового сплавления и/или сваривания, как известно специалистам в данной области техники.
Следует отметить, что системы (1) и (3) нитей могут быть одинаковыми, или они могут отличаться с точки зрения материала, внешнего вида, формы и т.д. Необходимым является только разнесение нитей в слое (3) для точного вхождения между смежными нитями слоя (1) или наоборот.
Также следует отметить, что наличие отношения один к одному между количеством нитей слоев (1) и (3) не является обязательным, и количество нитей в слое (3) может составлять лишь часть количества нитей в слое (1), или наоборот. Например, слой (3) может содержать только половину нитей слоя (1) так, чтобы при использовании присутствовали промежутки между нитями слоя (3).
После приложения сжимающей нагрузки к прокладке, нетканый экспедированный слой 16 сжимается и растягивается вокруг функциональных нитей 14, 22, обеспечивая возможность перемещения нитей 14 и 22 в направлении друг к другу и возможность «гнездования» друг между другом вертикально почти в одной и той же плоскости. На данном этапе нетканый экструдированный слой 16 соответствует такой укладке нитей, и сгибается и сглаживается вокруг нитей 14, 22 в верхнем слое 12 и нижнем слое 20. Для облегчения понимания, например, на фиг.6 показан увеличенный вид структуры 10 основания в таком состоянии. При снятии нагрузки, вследствие упругого и эластичного поведения экструдированного слоя 16, будет возникать раздвижение слоев 12 и 20 нитей друг от друга или «отскакивание», возвращая прокладку к ее необходимой толщине и открытости. Таким образом, прокладка, имеющая суммарную толщину из толщины нитей 14 плюс толщины нитей 22 плюс толщины нетканого экструдированного слоя 16 в нормальном несжатом состоянии, является сжимаемой и сверхэластичной почти до всей толщины нити, то есть потеря толщины вследствие сжатия составляет некоторую часть нетканого экструдированного слоя 16, и такая прокладка при сжатии может быть фактически такой тонкой, как более толстый (больший) диаметр нити 14 или 22.
Важно отметить, что наборы нитей слоев 12 и 20 могут быть также ориентированы в поперечном направлении в прокладке, при условии, что упругая нетканая пленка или лист 16 отделяет и расположен между этими слоями, и по меньшей мере один функциональный слой на внешней стороне прокладки ориентирован в продольном направлении для переноса любого растягивающего усилия и придания структуре соответствующей прочности и сопротивления растяжению при использовании. Дополнительные функциональные нити 14, 22 могут быть ориентированы в продольном направлении, в поперечном направлении или в обоих направления, в зависимости от конечного применения структуры. Кроме того, важно отметить, что, хотя на некоторых чертежах функциональные нити 14, 22 изображены как обладающие круглым поперечным сечением, тем не менее, они могут иметь любой размер, форму, материал или внешний вид, подходящие для конкретного применения.
В другом варианте реализации использован принцип, аналогичный раскрытому в приведенном выше описании, но структура содержит четвертый слой (4) из нетканой экструдированной пленки или листа, расположенный на противоположной стороне третьего слоя (3) относительно второго слоя, и пятый слой (5) из параллельных нитей в одинаковом направлении с первым слоем (1). В данном варианте реализации нити пятого слоя (5) выровнены в той же вертикальной плоскости в направлении толщины, что и плоскость первого слоя (1).
Другой вариант реализации настоящей «нескрещивающейся» структуры показан на фиг.7, в котором подложка 100 основания показана содержащей семь слоев, расположенных в основном в параллельных плоскостях с каждым слоем, содержащим множество параллельных нитей и/или элементов и необходимые упругие нетканые экструдированные пленки или листы. Сжимаемая сверхэластичная прокладка, согласно данному типовому варианту реализации, содержит (a) первый слой 110 из параллельных продольных нитей, (b) второй слой 112 из нетканой экструдированной пленки или нетканого экструдированного листа, которые являются упругими, эластичными и сжимаемыми в направлении толщины и расширяемыми, гибкими и сверхэластичными в продольном и поперечном направлениях, (с) третий слой 114 из параллельных продольных нитей, смещенных в промежутки между нитями первого слоя 110, (d) четвертый слой 116 из параллельных нитей, ориентированных в поперечном направлении (CD), (е) пятый слой 118 из указанной нетканой экструдированной пленки или указанного нетканого экструдированного листа, (f) шестой слой 120 из параллельных нитей, ориентированных в поперечном направлении, смещенных в промежутки между нитями четвертого слоя 116, и (g) седьмой слой 122 из нетканой экструдированной пленки или листа. Другими словами, нити первого и третьего слоя 110, 114 ориентированы, например, в продольном направлении, тогда как нити четвертого и шестого слоев 116, 120 ориентированы, например, в поперечном направлении. Однако следует отметить, что седьмой слой 122 является просто дополнительным, и может не требоваться для надлежащего функционирования этого варианта реализации. Слой 122 может иметь, например, сквозные отверстия или пустоты и/или слой 122 может также иметь некоторую дополнительную структуру, обеспеченную, например, лазерным гравированием или травлением.
Согласно фиг.7 функциональные нити 114, ориентированные в продольном направлении и расположенные в третьем слое, раздвигаются друг от друга описанным выше способом так, что они ложатся между нитями 110 первого слоя, тем самым, вызывая «гнездование», раскрытое в приведенном выше описании. Аналогичным образом, функциональные нити 116, ориентированные в поперечном направлении и расположенные в четвертом слое, разносятся таким образом, что они ложатся между нитями 120 шестого слоя, тем самым, вызывая описанное выше «гнездование». Хотя в варианте реализации, представленном в настоящем описании, есть первый и третий слой, ориентированный в продольном направлении, четвертый и шестой слой, ориентированный в поперечном направлении, и нетканая экструдированная пленка или лист, размещенный во втором, пятом и седьмом слоях, тем не менее, слои могут быть использованы взаимозаменяемо, при условии наличия по меньшей мере одного слоя из упругой нетканой экструдированной пленки или листа между одинаковыми слоями нитей (слоями, ориентированными в одинаковом направлении) для обеспечения свойства сжимаемости и сверхэластичности, и по меньшей мере одного слоя, ориентированного в продольном направлении и состоящего из нитей, воспринимающих растягивающее усилие, для придания прокладке соответствующей прочности и способности сопротивляться растяжению при использовании. И в данном случае, нити во всех этих слоях могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга по форме, материалу, внешнему виду и т.д.
Согласно одному типовому варианту реализации нетканая экструдированная пленка или нетканый экструдированный лист, которые являются упругими, эластичным и сжимаемыми в направлении толщины и расширяемыми, гибкими и эластичными в продольном и поперечном направлениях, могут иметь непрерывные канавки, сформированные на поверхности для частичного вложения нитей в канавки и обеспечения равномерного разнесения нитей, например, показанного на фиг.8(a)-(с). Данная особенность обеспечивает возможность использования более толстого слоя пленки или листа, не увеличивая толщину всей структуры. Например, нетканая экструдированная пленка или лист 156 может иметь канавки 160, сформированные на его верхней поверхности, как показано на фиг.8(a), где продольные или поперечные нити 152 частично вложены в канавки 160 и могут быть равномерно разнесены. В качестве альтернативы, нетканая экструдированная пленка или лист 156 может иметь канавки 160, сформированные на его нижней поверхности, как показано на фиг.8(b), где продольные или поперечные нити 154 на нижней стороне частично вложены в канавки 160 и могут быть равномерно разнесены. В качестве дополнительной альтернативы, нетканая экструдированная пленка или лист 156 может иметь канавки 160, сформированные на обеих его поверхностях, как изображено на фиг.8(c), где продольные или поперечные нити 152, 154 частично вложены в канавки 160 и могут быть равномерно разнесены на обеих сторонах пленочного или листового слоя 156. Хотя канавки могут быть полезными при обеспечении равномерного разнесения нитей, такая особенность не является необходимой для надлежащего функционирования прокладки по настоящему изобретению. Канавки 160 изображены как имеющие «C»-образную или полукруглую форму лишь в качестве примера, то есть канавки 160 могут иметь любую форму поперечного сечения, содержащую, без ограничения, квадратную, прямоугольную, треугольную, эллиптическую, трапецеидальную, гексагональную и другие многоугольные формы, подходящие для вмещения нитей, вкладываемых в них.
Во всех вариантах реализации, представленных в настоящем описании, нити, ориентированные в продольном направлении или поперечном направлении и расположенные в одном слое, могут быть прикреплены к нетканой экструдированной пленке или листу в смежном слое или друг к другу в месте контакта, в котором они входят в контакт друг с другом за счет использования клеев, клеящих веществ или способа теплового сплавления/сваривания, известных специалистам в данной области техники. В качестве альтернативы, нити, ориентированные в продольном направлении и/или поперечном направлении, прикреплены к нетканым экструдированным пленкам или листам путем пришивания по меньшей мере одного слоя волокнистого холстового материала через структуру с любой или обеих внешних поверхностей.
Нити, ориентированные в продольном направлении и поперечном направлении, используемые в настоящем изобретении, предпочтительно представляют собой моноволокна, хотя другие формы, такие как волокно с несколькими нитями, крученое моноволокно или крученое волокно с несколькими нитями, элемент, изготавливаемый свертыванием разных материалов, трикотажный элемент, скрученный элемент, многокомпонентный элемент и плетеный элемент, также могут быть использованы при практическом применении настоящего изобретения. В структурах, в которых применены моноволокна, такие моноволокна могут иметь любую форму поперечного сечения, такую как, например, круговую, некруговую, квадратную, прямоугольную, треугольную, эллиптическую, многоугольную, трапецеидальную или дольчатую. Аналогичным образом, нити, используемые в крученых, трикотажных или плетеных элементах, также могут иметь некруглую форму поперечного сечения. Моноволокна во всех вышеупомянутых структурах предпочтительно имеют средний диаметр в диапазоне 0,08-2,0 мм.
Любая из прокладок, рассмотренных в приведенном выше описании, может содержать по меньшей мере один слой из волокнистого холстового материала, который может быть вшит в прокладку для скрепления различных слоев. Например, прокладка 100, рассмотренная в вышеупомянутом варианте реализации, может быть пришита с использованием волокнистого холстового материала 124 для формирования объединенной структуры 200, например, показанной на фиг.8. На фиг.8 изображено сечение прокладки после пришивки холстового материала 124 согласно одному варианту реализации настоящего изобретения. Пришитый холстовый материал 124 необязательно может быть частично или полностью расплавлен для повышения связанности между слоями. Волокнистый холстовый материал может состоять из любого полимера, такого как, например, полиэфир, полиуретан, полипропилен, полиамид, их форм и комбинаций. Кроме того, верхняя и/или нижняя поверхность конечной прокладки может быть покрыта полимерной смолой или пеноматериалом, либо частично или полностью плавлеными частицами, которые могут частично или полностью пропитывать прокладку.
Кроме того, степень сжимаемости и/или упругости регулируется упругостью или сжимаемостью заданной нетканой экструдированной пленки или листа, количеством слоев из упругой пленки или листа и, разумеется, целостностью самой структуры. Размещение нетканой экструдированной пленки или листа должно быть таким, чтобы нетканая экструдированная пленка или лист сжимались при прикладывании к прокладке основания номинальной нагрузки, и чтобы прокладка основания «пружинила назад» при снятии данной нагрузки. Структура по настоящему изобретению может быть частью слоистого материала с наборами других нитей или прокладками основания, прикрепленными к ней.
Согласно приведенному выше описанию ткань может быть сшита при необходимости волокнами для создания гладкой поверхности, и может быть покрыта пеной, полимерными покрытиями, или частично или полностью сплавленными частицами. Другие варианты реализации могут содержать мембрану, набор нитей, или на прокладку может быть наслоена другая ткань. Прокладка должна быть выполнена с достаточной степенью сжимаемости, а также с достаточной упругостью и прочностью для обеспечения возможности упругого восстановления структуры или «отскакивания назад». Во всех вариантах реализации, представленных в настоящем описании, термин «нить» может относиться к обычной текстильной нити, такой как моноволокно или волокно с несколькими нитями, или данный термин может относиться к «ленте из тонко нарезанной пленки», или к любому другому «элементу», который может быть использован вместо функциональной нити. Согласно приведенному выше описанию функциональные нити могут быть ориентированы в продольном направлении, поперечном направлении или в обоих направлениях, в зависимости от конечного применения структуры. Сжатие и отскакивание структуры обладают следующими преимуществами:
1) Улучшенные характеристики восстановления по отношению к запоминающим пеноматериалам, гелям, системам пружин и т.д.
2) Гладкие и ровные поверхностные свойства, например, имеющие, «плоскую» не содержащую пересечений структуру нитей (например: для обеспечения улучшенной опоры туфли и стопы).
3) Превосходная способность сохранения характеристик восстановления и/или амортизации благодаря геометрии прокладки, включая «полное» восстановление упругого материала в пределах структуры (в противоположность прямому сжатию материалов). Данная способность возникает вследствие структуры, обеспечивающей опору между секциями упругого материала; это позволяет избежать «перенапряжения» материала, поддерживая его «в живых» (например, в течение более длительного полезного срока службы).
4) Превосходное сопротивление повреждению от влаги или проблемам, связанным с влагоудержанием вследствие самоочищающегося эффекта сжатия и восстановления.
5) Превосходное восстановление сжатия по сравнению с отношением веса, что обеспечивает способность существенной амортизации при наличии небольшого веса.
6) Превосходная «воздухопроницаемость» амортизирующей структуры, что обеспечивает возможность испарения пота и другой влаги и/или удаления ее посредством цикла сжатия/восстановления.
Структуры прокладки, раскрытые в настоящем описании, могут быть использованы в спортивной обуви, кроссовках, повседневной обуви, ботинках и т.д., или могут быть использованы в коврах пола, спортивном полу, напольных покрытиях и т.д. Сама структура может быть конечным изделием, или структура может быть компонентом другой структуры. Предполагаемое использование охватывает, без ограничения: автомобильные детали и другие композитные материалы; половой настил; черные полы гимнастических залов и других спортивных арен; плиты пресса, баллистический материал, такой как бронежилеты или защиту окон от ураганов; набивочный материал для спортивного оборудования, например, защита грудной клетки ловца бейсбольного мяча; налокотники/наколенники для бегунов, гонщиков, скейтбордистов, волейболистов; наколенники/накладки на голень игроков в крикет; накладки на бедра для футболистов; обивочные материалы стен на стадионах, гимнастических залов, арен; вставки в обувь (ортопедические); каблуки и/или подошвы для спортивной обуви; амортизирующий слой для основания; сиденья транспортных средств, подушки; и другие применения, требующие от материала сжимаемости и эластичности по толщине.
На основе данного описания различные модификации к настоящему изобретению будут очевидны для специалистов в данной области техники, но они должны быть выполнены в пределах объема изобретения, ограниченного прилагаемой формулой изобретения.