CN1978969A - 热绝缘组成件以及带有这种组成件的衣服和鞋子 - Google Patents

Abstract

包括一绝热材料层(11)和一密封在绝热材料层周围的封套(12)的绝热组成件，其特征在于，封套(12)由一弹性材料制成。通过周边焊缝(12c)密封封套(12)。根据一实施例，绝热组成件(10)插在鞋类物品衬里的外层与内层之间，并且通过一沿它的周边焊缝的缝线组装在鞋帮上。

Description

热绝缘组成件以及带有这种组成件的衣服和鞋子

技术领域

[01]  本发明的目标是一用于穿着物品如鞋子或鞋类物品的绝热组成件，以及带有该组成件的鞋子或穿着物品。

背景技术

[02]  用于在寒冷环境使用的鞋子或鞋类物品应该具有足够的热绝缘，避免脚受寒。为此，冬季特别是“滑雪”后的鞋子、用于冬季使用的登山鞋或高山鞋带有衬里或可拆卸的绝热软鞋。

[03]  脚的一对冷特别敏感的区域是脚趾区域。实际上，根据个人和/或人的身体活动的不同，该区域的血液循环有很大的变化。

[04]  实际上，当脚的足底区域受到刺激时，该区域的作用像一泵，如果该足底区域不动或没有受到足够的刺激，血液循环不能正常进行，因此处于该区域外的脚趾不能足够受热。

[05]  为了解决这个问题，DE 195 12 499提出在鞋子内加入一通过围闭空气起作用的绝热材料层，该绝热材料层只有在脚趾区是不可压缩的。

[06]  当借助一形状进行传统的安装时，该绝热材料层在脚趾处缝在鞋帮材料上，与鞋帮一起成形。这种结构只用于传统的安装。另外，在应该密封或呼吸-密封的情况下，组装缝合线也应该是密封的。

[07]  通过US 2005/0175799了解到一非常薄的绝热组成件，它的绝热性比普通材料大得多，因此可以包括在服装中，而不明显改变服装的尺寸和外观。

[08]  通过该文件了解到的绝热组成件由一聚酯、聚酰胺尼龙、不透气的聚乙烯的封套构成，并覆盖一真空密封的反射材料层，如铝，一些细粉末状的绝热材料位于其中，如二氧化硅、氧化铝、气凝胶以及一纤维构成的结构材料，例如聚酯纤维，真空是一出色的绝缘体，因为没有材料防止热传导。

[09]  由于抽真空并使用非常绝热的材料，如气凝胶，绝热组成件的热传导率非常低，小于20mW/mK。

[10]  因此得到的材料绝热性非常好，即使是薄层。

[11]  但是，由于它的真空结构，符合US 2005/0175799的绝热组成件具有不柔软的缺点，因此难以适应衣服特别是鞋子的形状。

[12]  由于这个原因，应减小它的厚度，并且厚度保持小于2或3mm。

[13]  即使在这种厚度下，绝热组成件仍然非常不柔软。

[14]  该问题在低温下更加严重，在低温下，用于形成封套的聚酯、尼龙、聚乙烯变硬，使它们易碎，因此几乎不能用在鞋子中，例如步行鞋、旅游鞋、登山鞋或滑雪鞋中，脚在鞋子中的重复展开/弯曲运动可能导致封套断裂。另外，封套不能真正完全对气体密封，因此空气一点一点进入，使真空逐渐消失，因此使绝热组成件失去其与真空有关的热绝缘品质。另外，绝热组成件由于空气进入而发生“膨胀”，这也会失去其厚度小的品质，这就会减小为使用者预备的体积，特别是鞋子的穿着体积。

发明内容

[15]  本发明的目的是克服这些缺点。

[16]  本发明的目的是提出一对衣服或/或穿着用品的热绝缘的新设计。

[17]  本发明的另一目的是提出一适于在非常低的温度下特别是温度低于-20℃的热绝缘设计。

[18]  本发明的另一目的是提出一新型绝热组成件，这种绝热组成件可以很容易地形成它应包括在其中的物体的形状。

[19]  这些目的在符合本发明的绝热组成件中得到，该组成件包括：

[20]  —一绝热材料层；

[21]  —一密封在绝热材料层周围的封套；

[22]  —封套由一弹性材料制成和/或以弹性材料为基础。

[23]  在本发明的含义中，将弹性材料定义为具有与橡胶类似的弹性特性的天然或合成聚合物材料，因此在常温下是有弹性的。以弹性材料为基础和/或以弹性体为基础的材料在本发明的含义中定义为以弹性材料为基础或弹性化的复合材料，即具有与一增塑弹性物的混合物，并具有与橡胶类似的特性。这些材料即使在低温下仍至少部分保留这些弹性特性，因此甚至在大约-20℃以及以下的温度下仍是柔软的和不易碎的。

[24]  另外，绝热组成件的封套使用弹性材料可以很容易使所述组成件形成它应纳入其中的物体的形状。

[25]  封套是密封的还可以使用粉末材料作为主要绝热材料或补充绝热材料，例如高绝热性能的气凝胶和二氧化硅粉末，但是由于它们的粉末结构，这种材料是挥发性的。

[26]  最后使用弹性材料或以弹性材料为基础使封套完全防水，因此可以避免潮湿破坏绝热物，并且制造时可以进行更好的操作，特别是当使用粉末材料时。

[27]  本发明还涉及制造这种绝热组成件的方法以及它在各种物品中的应用。

附图说明

[28]  通过下面参照附图进行的描述可以更好地了解本发明，附图以非限定例子表示本发明的几个实施例：

[29]  图1是一包括一符合本发明的绝热组成件的鞋子的透视图；

[30]  图2是一与图1类似的图，局部撕开表示绝热组成件的定位；

[31]  图2A和2B是图2细节的放大图；

[32]  图3是一表示绝热组成件结构的分解透视图；

[33]  图3A是符合一实施例的制造装置的局部剖面示意图；

[34]  图4是完成后的绝热组成件透视图；

[35]  图5是符合另一实施例的绝热组成件的与图4类似的图；

[36]  图6是一包括一符合本发明的绝热组成件的头盔的透视图；

具体实施方式

[37]  图1和2表示一只由一鞋帮2和一外底3构成的鞋子1，该鞋子包括一符合本发明的绝热组成件10，该组成件在图1中用虚线表示。

[38]  在所示的情况下，绝热组成件10设在鞋子的前脚区，也可设在鞋子的脚趾区或包头区，和/或足跟区，和/或整个鞋帮处。

[39]  但是，脚趾/前脚区是放置这种绝热物的优先区，因为这是脚的对冷最敏感的区域。

[40]  图2、2A和2B更准确地表示绝热组成件10在鞋帮2的前脚部分2a中的位置。

[41]  鞋帮2在前脚区2a从外向内包括一封套4、一绝热组成件10和一衬里5。

[42]  这些不同组成件4、5、10通过周边组装缝线6组装在一起。如图2A所示，缝线6还可以组装在鞋帮的部分2b上，该部分带有系带或裹紧脚的系统。然后把整体用已知的方式固定在一叫做第一装配件的鞋底7上。

[43]  鞋内可以设有一补充的绝热软鞋8。

[44]  图3、3A和4表示一符合本发明的绝热组成件10的结构。

[45]  绝热组成件10由一绝热材料层11构成，必要时该层可基本为一插在一封套12内的U形。封套12由两个弹性材料的薄片12a、12b构成，并切割成与绝热层11类似的U形，但是尺寸稍大。

[46]  这二个薄片12a、12b位于绝热层的二侧，然后封闭在绝缘材料层上，通过周边热焊接12c形成一封套。

[47]  薄片12a、12b是弹性材料的薄片，因此是防水的。材料可以是聚氨酯、硅酮、橡胶等，或任何弯曲模量小于500MPa的弹性材料、或以弹性材料为基础的复合材料。薄片12a、12b可以由一些复合材料构成，这些复合材料由一层弹性织物构成，例如该弹性织物以Spandex纤维或商业名称为Lycra的纤维为基础，并覆盖一层弹性材料，如PU，使其密封。也可以是弹性化材料，如弹性化的PVC。

[48]  这些弹性材料是密封的，这样得到的封套12完全密封，因此保护位于封套内的绝热材料11不受潮，并且不冒失去其绝热品质的危险。

[49]  另外，通过周边焊缝12c非常简单地实现封套12的密封，因此不需要像缝线一样加入附加的密封带。

[50]  图3A表示一可以实现周边焊缝的压力装置40。

[51]  压力机40是一已知类型的热压机，并且包括二个加热平台，分别为上平台41和下平台42。在所示的例子中，下平台42是固定的，而上平台41是活动的。二个位于下平台42每侧并且滑动安装在上平台41中的引导柱43可以保证二个平台相对运动时良好的相对定位。根据压力机的类型，这些引导柱可以取消。活动平台和固定平台也可以反过来。一千斤顶44保证上平台的移动。二个平台41、42都是加热的，并且温度可以达到约100℃-200℃。

[52]  下平台42上设有一放置装置45，通常叫做铺基体(posage)，该装置形成一与封套12的形状互补的凹槽45a，以保证正确定位。

[53]  根据情况，特别是封套的形状，放置装置45可以取消，因此封套12就简单地平放在下平台42上。

[54]  一具有周边焊缝12c形状的侧堰体(trottoir)46固定在上平台41的下表面上，在这种情况下基本为镂空的马蹄形。侧堰体46与下加热平台42的这种配合可以形成周边焊缝12c。侧堰体46的高度设置使得进行压力作业时，二个加热平台41、42之间的间距e2大于绝热组成件10的厚度，因此大于绝热材料11本身和封套的二个层12a、12b的厚度。

[55]  传统类型的压力装置的这种结构或布置保证焊接封套周边的阶段绝热材料11本身不被压力机压缩，因此保持最佳绝热品质。

[56]  当然，所述压力装置可以改变，重要的是焊接阶段绝热材料不被压缩，并且在该阶段只有封套的周边承受压力。

[57]  实际应用时，对于一聚氨酯封套，周边焊接在120℃的温度下进行，持续时间20秒，压力为3bar。根据封套使用的材料，还可通过加入一胶膜实现焊接，例如聚氨酯胶。

[58]  也可通过间接加热进行焊接，例如使用高频焊接技术或其它类似的方法。使用高频焊接技术时，对聚氨酯封套，焊接作业在70℃-80℃的条件下进行，压力为6bar，持续时间18秒。

[59]  绝热组成件10一旦形成就可以通过组装缝合线6固定在所需的鞋帮处，在所示的例子中，固定在前脚区2a处，缝线6在周边焊缝12c处实现，以便不破坏密封性。

[60]  正如上面所指出的，组装缝合线6还可同时与鞋帮2的其它部分2b和/或鞋帮的衬里5一起组装。这种鞋帮2的不同组成件的组装以已知的方式平面进行。

[61]  然后以已知的方式将鞋帮2套在脚上，并使其成形，并通过第一装配件7将鞋帮固定在需要的形状中。然后例如通过粘接把整体固定在外底3上，并在足够的干燥时间后将脚取出。

[62]  由于绝热组成件的封套12由弹性材料制成，因此是有弹性的，即使有所述绝热组成件，鞋帮的成形也不会导致任何问题。

[63]  在实际应用中，用聚酯纺织毡构成的绝热材料得到了良好的结果。

[64]  另外，借助密封封套12包裹形成的绝热材料可以使用纳米粉末的气凝胶材料强化绝热品质的绝热材料，如硅酮、碳或氧化钛的粉末。这种材料通常还叫做超强绝热材料，例如以Aspen Aerogel的商业名称销售。

[65]  实际上，制造要绝热的物品时，或者以后使用该物品时，绝热组成件10的周边焊缝12c避免粉末的任何泄漏，因此保证这样构成的绝热材料的热寿命。

[66]  正如前面所指出的，密封包裹还可以保证绝热材料隔绝水和潮湿，这些水和潮湿可能来自内部(脚汗)，或者来自外部，因此还可保证得到的热绝缘的有效性。

[67]  另外，即使在非常低的温度下，例如约-20℃或更低温度，用于封套的弹性材料，尤其是聚氨酯仍保证一定的柔软性，因此在承受重复弯曲的鞋子中使用没有问题。因此使用聚氨酯薄片的封套得到非常好的结果。

[68]  这样得到的绝热组成件甚至在非常低的温度下也保证一定的柔软性，可以在需要这种柔软性的产品中使用，如手套、鞋子等。

[69]  图5表示另一实施例，其中绝热组成件10除了弹性材料的封套层12a、12b和绝热材料层11之外还包括一热塑材料层13，例如商业名称为TEXON的聚乙烯/聚丙烯，通常用于形成硬端和/或加固件。根据所需加固件的类型，也可以是热固材料。在这种情况下，封套的其中一层，例如12a可以取消，并被热塑材料层13所取代，因为这种材料是密封的，并且如果封套层12a是聚氨酯的，还适于与封套层12a粘在一起。

[70]  因此绝热组成件10可以综合硬端的功能和绝热的功能，在这种情况下，绝热组成件10不延伸在整个前脚区，而是限制在脚趾区。

[71]  在这种情况下，还可根据需要设置二个热塑/热固材料层。这对于绝热材料层11也是适用的，该层可以是衬里，并且/或者根据需要更厚。

[72]  图6表示本发明在实现头盔20绝热中的另一应用。头盔以已知的方式包括一硬材料的半球形封套21和一吸收撞击的材料的内层(图中未出示)。

[73]  该头盔另外有一基本为冠形的附加层30，该层由一符合本发明的绝热组成件构成，并位于前额、颞骨和枕骨区。

[74]  由于绝热材料需要变形，以便很好地适应使用者头部或身体的其它部分的人体形态，本发明用于头盔或任何其它保护组成件如护膝、护肘等也是很有意义的。

[75]  在本发明用于一保护系统的情况下，使用气凝胶材料作为绝热材料最有意义，因为这种材料还有很大的缓和冲击的能力。实际上，减慢空气循环的纳米结构具有热绝缘的特征，也减缓波的传播，因此可以更好地吸收冲击。

[76]  当然本发明不局限于前面作为非限定例子描述的实施例，而是包括所有类似或等效的实施例。

[77]  本发明用于需要解决相同或相似问题的所有类型的产品。

Claims (14)

1.绝热组成件，其包括一绝热材料层(11)和一密封在所述绝热材料层周围的封套(12)，

其特征在于，所述封套(12)由一弹性材料、弹性化材料和/或以弹性材料为基础的材料制成。

2.如权利要求1所述的绝热组成件，其特征在于，所述封套(12)由一防水材料制成。

3.如权利要求1或2所述的绝热组成件，其特征在于，通过周边焊缝(12c)密封所述封套(12)。

4.如权利要求1至3所述的绝热组成件，其特征在于，所述封套由一弯曲模量小于500MPa的弹性材料、弹性化材料或以弹性材料为基础的材料制成。

5.如权利要求1至4所述的绝热组成件，其特征在于，所述封套(12)以在聚氨酯、硅酮、橡胶中选择的弹性材料为基础。

6.如权利要求1至5所述的绝热组成件，其特征在于，所述绝热材料(11)包括一装有超强绝热颗粒的结构层。

7.如权利要求6所述的绝热组成件，其特征在于，所述结构层是一毡。

8.如权利要求6或7所述的绝热组成件，其特征在于，所述超强绝缘颗粒包括气凝胶。

9.如权利要求1至8中任一项所述的绝热组成件，其特征在于，所述封套由覆盖一弹性材料层的弹性织物制成。

10.绝热组成件的制造方法，其特征在于，该方法包括一些阶段，这些阶段在于，在一加热压力机(40)的两平台(41、42)之间放置：

-一绝热材料层(11)，该绝热材料层(11)位于所述封套的两层(12a、12b)之间；

-在一确定的时间(t)内，只在所述封套(12)的周边施加一压力和一焊接温度，以便形成一周边焊缝(42c)。

11.绝热组成件，其特征在于，通过权利要求10的方法得到该绝热组成件。

12.鞋类物品，其包括一鞋帮(2)，该鞋帮带有一符合权利要求1至9或11中任一项所述的绝热组成件(10)，

其特征在于，所述组成件(10)插在鞋类物品衬里的一外层(4)与一内层(5)之间，并通过沿所述组成件(10)的周边焊缝(12c)以缝合的方式组装在所述鞋帮(2)上。

13.保护用品，如头盔，其特征在于，该物品包括一如权利要求1至9或11中任一项所述的绝热组成件(10)。

14.穿着物品，如手套，其特征在于，该物品包括一如权利要求1至9或11中任一项所述的绝热组成件(10)。

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