一种提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底发明专利

专利名称：一种提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202410116098.0

专利申请（专利权）人：长春中科赫帝森材料科技有限公司
权利人地址：吉林省长春市北湖科技开发区盛北大街3333号北湖科技园产业三期H1栋

专利发明（设计）人：邓鹏飏

专利摘要：本发明公开了一种提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底，涉及塑料的成型领域，依次包括大底层、中底层、缓冲层和阻隔层，缓冲层粘结于中底层与阻隔层之间；缓冲层采用聚氨酯微泡沫材料，设置于前脚掌相应位置，且形状与前半脚掌相适应；缓冲层的厚度4‑15mm且为非均匀分布，脚尖位置较脚掌位置厚1‑5 mm，且脚掌位置向脚心缓冲层逐渐变薄；缓冲层脚掌中部靠近趾骨和跖骨连接位置分别设置1‑5 mm凸起结构；在行走时集中于前脚掌的缓冲层产生0.1‑0.6 mm/（公斤力/平方厘米）的形变。本发明通过结构设计和材料选择，优化步行时脚部运动形态，舒展前脚部重要位置，增加脚底抓地力，提高运动稳定性和穿着高跟鞋的舒适程度。

主权利要求：
1.一种提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底，其特征在于，依次包括大底层、中底层、缓冲层和阻隔层，所述阻隔层直接与脚部接触或通过鞋垫与脚部接触，所述中底层粘结于大底层之上，所述缓冲层粘结于中底层与阻隔层之间；所述缓冲层采用聚氨酯微泡沫材料，设置于前脚掌相应位置，且形状与前半脚掌相适应；所述聚氨酯微泡沫材料为端羟基聚环氧氯丙烷类聚氨酯；所述端羟基聚环氧氯丙烷类聚氨酯是100质量份端羟基聚环氧氯丙烷和35‑60质量份TDI异氰酸酯的缩聚产物；所述缓冲层的厚度4‑15mm且为非均匀分布，脚尖位置较脚掌位置厚1‑5mm，且脚掌位置向脚心缓冲层逐渐变薄；所述缓冲层脚掌中部靠近趾骨和跖骨连接位置分别设置1‑5mm凸起结构；在行走时集中于前脚掌的缓冲层产生0.1‑
0.6mm/(公斤力/平方厘米)的形变。
2.根据权利要求1所述的提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底，其特征在于，所述TDI异氰酸酯用量为40‑55质量份。
3.根据权利要求1所述的提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底，其特征在于，所述的端羟基聚环氧氯丙烷为四臂聚乙二醇与环氧氯丙烷在三氟化硼催化条件下，交联开环聚合产物。
4.根据权利要求3所述的提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底，其特征在于，所述的端羟基聚环氧氯丙烷结构采用结构式(I)：其中，a，b，m，n表示聚合物中重复单元的链节数，所述的端羟基聚环氧氯丙烷数均分子量为10500。
5.根据权利要求4所述的提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底，其特征在于，所述的端羟基聚环氧氯丙烷的黏度为1.2Pa·s。
6.根据权利要求1所述的提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底，其特征在于，所述的聚氨酯微泡沫材料的制备方法包括：将100质量份的端羟基聚环氧氯丙烷与3‑5质量份的水、
1‑3质量份硅油2370混合，0.03‑0.1质量份三乙烯二胺，0.1‑0.15质量份辛酸亚锡混合均匀，加入35‑50质量份的TDI异氰酸酯，得到待成型前体；将待成型前体加入模具中温度为
60‑80℃固化10‑20小时，得到聚氨酯微发泡材料。
7.根据权利要求1所述的提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底，其特征在于，在行走时集中于前脚掌的缓冲层产生0.14‑0.4mm/(公斤力/平方厘米)的形变。
8.根据权利要求1所述的提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底，其特征在于，所述缓冲层的厚度5‑8mm。 说明书 : 一种提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底技术领域[0001] 本发明涉及塑料的成型连接技术领域，尤其涉及一种提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底。背景技术[0002] 高跟鞋是一种重要的女鞋品类，现今社会出现频率极高的鞋品类型。高跟鞋主要由鞋面、鞋底和鞋跟组成，鞋面通过胶粘或缝合的方式固定在鞋底上，鞋跟通过固定钉或胶粘的方式固定在鞋底靠近后侧的地方。[0003] 一般鞋底为多层复合结构，包括大底层、中底层、耐磨层、缓冲层、透气层、金属层。大底层、中底层塑造高跟鞋基本鞋型，起主体结构支撑作用。耐磨层，提高鞋底的耐磨性能。缓冲层，减少走路时对身体的冲击力。透气层，提高脚底透气能力，保持脚部干燥和舒适程度。金属层，保持高跟鞋鞋型稳定。除此之外还可以有垫底层、回力层、粘结层等。所有功能层紧密粘接构成鞋底。在部分情况下大底层同时承担耐磨层功能。高跟鞋特点就在于其高鞋跟，不仅可以实现增高效果，更通过改变站立姿势，改变人站立行走时的体态身形，成为广泛受到女性消费群体的青睐的鞋品类型，随着高跟鞋发展其鞋跟高度有不断增高的趋势。[0004] 另一方面，随着鞋跟高度的升高，高跟鞋穿着舒适度的问题也突出显现，即随着鞋跟的增高，其穿着的舒适度随之下降，尤其鞋跟高度在8cm以上，其舒适度会显著下降。尤其长时间的步行和站立，导致穿着者腿部酸痛，腰痛等不适。其重要原因在于，穿高跟鞋时，身体中心较平底鞋站立时，重心向体前侧发生偏移，前脚掌支撑重量增加10‑20％；不仅对使用者的前脚掌支撑力量要求更高，对脚踝、足跟等周边辅助稳定肌肉群也提出更高的要求。即鞋跟增高站立走路时稳定性变弱，为保证身体平衡，大脑会调动周边肌肉群参与，协助脚踝、足部肌肉群工作，实现稳定性代偿，导致腿部酸痛，腰部疼痛、背部疼痛等系列问题。显然，高跟鞋在提升穿着者着装美感、气质的同时，也带来不好的着装体验，从而限制高跟鞋的使用与发展。发明内容[0005] 本发明针对现有技术存在的问题，提供一种提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底，通过材料升级和结构设计，调整足部运动形态，提高运动稳定性，提高穿着高跟鞋的舒适程度。[0006] 为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：[0007] 本发明提供一种提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底，依次包括大底层、中底层、缓冲层和阻隔层，所述阻隔层直接与脚部接触或通过鞋垫与脚部接触，所述中底层粘结于大底层之上，所述缓冲层粘结于中底层与阻隔层之间；所述缓冲层采用聚氨酯微泡沫材料，设置于前脚掌相应位置，且形状与前半脚掌相适应；所述缓冲层的厚度4‑15mm且为非均匀分布，脚尖位置较脚掌位置厚1‑5mm，且脚掌位置向脚心缓冲层逐渐变薄；所述缓冲层脚掌中部靠近趾骨和跖骨连接位置设置分别1‑5mm凸起结构；在行走时集中于前脚掌的缓冲层产生0.1‑0.6mm/（公斤力/平方厘米）的形变。[0008] 进一步地，所述聚氨酯微泡沫材料为端羟基聚环氧氯丙烷类聚氨酯。[0009] 进一步地，所述端羟基聚环氧氯丙烷类聚氨酯是100质量份端羟基聚环氧氯丙烷和35‑60质量份TDI异氰酸酯的缩聚产物。[0010] 进一步地，所述TDI异氰酸酯用量为40‑55质量份。[0011] 进一步地，所述的端羟基聚环氧氯丙烷为四臂聚乙二醇与环氧氯丙烷在三氟化硼催化条件下，交联开环聚合产物。[0012] 进一步地，所述的端羟基聚环氧氯丙烷结构如结构式（I）：[0013] （I）[0014] 其中，a，b，m，n表示聚合物重复单元的链节数量，所述的端羟基聚环氧氯丙烷数均分子量为10500。[0015] 进一步地，所述的端羟基聚环氧氯丙烷的黏度为1.2Pa•s。[0016] 进一步地，所述的聚氨酯微泡沫材料的制备方法包括：将100质量份的端羟基聚环氧氯丙烷与3‑5质量份的水、1‑3质量份硅油2370混合，0.03‑0.1质量份三乙烯二胺，0.1‑0.15质量份辛酸亚锡混合均匀，加入35‑50质量份的TDI异氰酸酯，得到待成型前体；将待成型前体加入模具中温度为60‑80℃固化10‑20小时，得到聚氨酯微发泡材料。[0017] 进一步地，在行走时集中于前脚掌的缓冲层产生0.14‑0.4mm/（公斤力/平方厘米）的形变。[0018] 进一步地，所述缓冲层的厚度5‑8mm。[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：[0020] 1、本发明提供的提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底，通过在前脚掌相应位置缓冲层，鞋底缓冲层提供一定的形变，减少走路落地时对脚部乃至身体产生的冲击力，达到缓冲行走时冲击力作用，同时前脚掌缓冲层的微小压缩帮助足底纵向展开，扩大足底与鞋底的接触面积，有效分散足部受力，通过分摊受力减少约2‑5%前脚掌的压力，起到提高舒适程度的作用。此外，将集中受力转变为分布式受力，分散受力使得脚部受力更加平均，增加脚的稳定性，减少辅助肌肉群参与，有效防止了周边肌肉群，如腿部、腰部、背部肌肉群的参与，减少上述肌肉群急性受伤、劳损的可能性，降低局部肌肉疲劳感；[0021] 2、本发明提供的提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底，鞋底缓冲层采用端羟基聚环氧氯丙烷类聚氨酯材料，收缩率、强度、弹性等指标均适合高跟鞋的设计要求，且采用非均匀分布，脚尖位置较脚掌位置厚1‑5mm，脚掌位置向脚心缓冲层逐渐变薄，增加前脚掌落地时稳定性，优化步态，脚心为相对刚性结构的设计，增加足弓伸展，从而更多的分散足部受力，减少高跟鞋给身体增加的疲劳感。同时，缓冲层脚掌中部靠近趾骨和跖骨连接位置分别设置1‑5mm凸起结构，有利于脚掌着地时更好的脚掌、脚趾展开，增加脚部、脚底的抓地力，进一步增加脚步落地时的稳定性，提高穿着高跟鞋的舒适性，减少辅助肌群酸痛。附图说明[0022] 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0023] 图1为本发明实施例提供的提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底的结构示意图。[0024] 图2为本发明实施例提供的赤脚压力测试图。[0025] 图3为本发明实施例提供的材料A鞋底高跟鞋前脚掌压力测试图。[0026] 图4为本发明实施例提供的材料D鞋底高跟鞋前脚掌压力测试图。[0027] 图5是本发明实施例提供的端羟基聚环氧氯丙烷反应图，图中，4aPEG代表四臂聚乙二醇，BF3OEt代表三氟化硼乙醚，ECH代表环氧氯丙烷，4aPEG‑PECH代表四臂聚乙二醇基聚环氧氯丙烷。[0028] 附图标记说明：[0029] 1大底层、2中底层、3缓冲层、3‑1脚尖凸起、3‑2脚掌凸起、4阻隔层。具体实施方式[0030] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。以下所述实施方式，仅为本申请所例举的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。[0031] 实施例1聚氨酯微泡沫材料制备[0032] 先将10质量份市售四臂聚乙二醇（4aPEG）完全溶于二氯甲烷中，然后加入用1,2‑二氯乙烷稀释的催化剂三氟化硼乙醚（用量为4aPEG的4%质量份），催化剂浓度为1g/1mL1,2‑二氯乙烷，混合均匀。充分混合后缓慢滴加40‑450质量份环氧氯丙烷，反应完全后，终止反应（反应过程如图5所示）。反应混合液用饱和NaHCO3溶液洗三次，再用去离子水洗至中性后萃取有机相，萃取后的有机相溶解在N,N‑二甲基甲酰胺(DMF)中，过滤去除不溶物；滤液用大量水洗去DMF，沉降得到端羟基聚环氧氯丙烷PECH粗产物，粗产物110°C减压蒸馏得到最终产物，收率大于80%,产物为淡黄色粘稠状液体，即端羟基聚环氧氯丙烷。[0033] 按实施例1方法制备端羟基聚环氧氯丙烷。[0034] 将100g的端羟基聚环氧氯丙烷与3g的水、1g硅油2370混合，0.1g三乙烯二胺，0.12g辛酸亚锡混合均匀，加入35g的TDI异氰酸酯，得到待成型前体；将待成型前体加入模具中温度为60℃固化10小时，得到聚氨酯微发泡材料A（简称材料A）。[0035] 实施例2[0036] 按实施例1方法制备端羟基聚环氧氯丙烷。[0037] 将100g的端羟基聚环氧氯丙烷与5g的水、3g硅油2370混合，0.03g三乙烯二胺，0.13g辛酸亚锡混合均匀，加入50g的TDI异氰酸酯，得到待成型前体；将待成型前体加入模具中温度为80℃固化10小时，得到聚氨酯微发泡材料B（简称材料B）。[0038] 实施例3[0039] 按实施例1方法制备端羟基聚环氧氯丙烷。[0040] 将100g的端羟基聚环氧氯丙烷与3g的水、2g硅油2370混合，0.1g三乙烯二胺，0.15g辛酸亚锡混合均匀，加入45g的TDI异氰酸酯，得到待成型前体；将待成型前体加入模具中温度为70℃固化15小时，得到聚氨酯微发泡材料C（简称材料C）。[0041] 对比例1[0042] 将100g的聚丙二醇与20g蓖麻油混合，加入甲苯二异氰酸酯75g，搅拌均匀，混合液注入模具中60℃固化15小时，得到聚氨酯材料D（简称材料D）。[0043] 对比例2[0044] 将100g的聚乙二醇与20g蓖麻油混合，加入TDI异氰酸酯75g，搅拌均匀，混合液注入模具中60℃固化15小时，得到聚氨酯材料E（简称材料E）。[0045] 分别对上述制备的材料A‑E进行密度（g/cm3）、ASKERC硬度、断裂伸长率（％）和形变量（mm/（公斤力/平方厘米））性能测试，测试结果如表1。其中，形变量测试方法为：将聚氨酯材料裁剪为100*100*10mm的样品块，测量形变量。[0046] 表1材料A‑E性能测试结果[0047] 项目 材料A 材料B 材料C 材料D 材料E3密度（g/cm） 0.24 0.28 0.30 1.22 1.20ASKER C硬度 20 28 36 60 66断裂伸长率（％） 150 130 160 80 92形变量（mm/（公斤力/平方厘米））0.21 0.28 0.40 小于0.1 小于0.1[0048] 结果显示，本发明提供一类新型的聚氨酯微发泡材料（材料A、材料B、材料C），其分子结构、物性参数包括：密度、硬度、断裂伸长率、形变量与现有技术制备的材料（材料D和材料E）存在差异。聚氨酯微发泡材料（材料A、材料B、材料C）的密度更小，材质更轻，同时，断裂伸长率和形变量得到显著提高。[0049] 实施例4[0050] 本发明提供的一种提高穿着舒适度的多层复合高跟鞋底，参见图1所示，依次包括大底层1、中底层2、缓冲层3和阻隔层4，所述阻隔层4直接与脚部接触或通过鞋垫与脚部接触，所述中底层2粘结于大底层1之上，所述缓冲层3粘结于中底层2与阻隔层4之间；所述缓冲层3采用聚氨酯微泡沫材料（如材料A、材料B、材料C），设置于前脚掌相应位置，且形状与前半脚掌相适应；所述缓冲层的厚度4‑15mm且为非均匀分布，脚尖位置较脚掌位置厚1‑5mm，且脚掌位置向脚心缓冲层逐渐变薄；所述缓冲层脚掌中部靠近趾骨和跖骨连接位置设置分别1‑5mm凸起结构，具体为脚尖凸起3‑1和脚掌凸起3‑2；在行走时集中于前脚掌的缓冲层产生0.1‑0.6mm/（公斤力/平方厘米）的形变。[0051] 为了评价其作为高跟鞋鞋底的舒适度，具体地，按照高跟鞋前掌形状制作模具，将实施例1‑3以及对比例1‑2中得到的混合液分别加入到模具中，经过固化成型，聚氨酯材料脱模，根据要求制成缓冲层。其中，缓冲层主体厚度为5mm，脚尖位置较脚掌位置厚0.5mm；缓冲层脚掌中部趾骨和跖骨连接位置较周围厚0.5mm，形成半球形凸起结构。球顶点高5mm，水平截面直径30mm，凸台向周边逐渐降低直至与周边厚度相同。将缓冲层安装在鞋底中，置于中底层、阻隔层之间。进而制成鞋跟高度为8cm的高跟鞋。[0052] 分别将不同材料缓冲层制备的高跟鞋提供给测试人员试穿，对舒适度进行评价，评分标准1‑5，5为舒适，1为不舒适。评价结果如表2所示。[0053] 表2不同材料缓冲层制备的高跟鞋舒适度评价结果[0054]材料A 材料B 材料C 材料D 材料E舒适度评价 4 4 4 2 3[0055] 结果显示，采用端羟基聚环氧氯丙烷制备得到的聚氨酯微发泡材料，相比聚丙二醇、聚乙二醇制备的聚氨酯材料，舒适度得到显著提高。[0056] 实施例5[0057] 本实验比较了三种情况，测试人员分别赤脚、穿着用材料A制备的高跟鞋、穿着用材料D制备的高跟鞋测试脚部压力分布数据，结果如图2、图3、图4所示。赤脚相当于脚底没有任何鞋底结构设计情况下，也可以理解为平底鞋情况下，材料A、材料D两种材料的鞋底有着相同的鞋底结构，但材质不同。[0058] 图2中红色部分为受力集中区域，可以发现，测试人员赤脚站立时，虽然受力点分布于全脚掌，但是呈现出明显的受力点，深红色受力集中，颜色越浅受力越小。采用材料A、材料D制成的两种鞋底有着相同的鞋底结构，通过鞋底结构使得力学点都发生了变化，但是因材质不同，力量分散程度不同。相比赤脚，穿着材料A制备的高跟鞋时（图3），受力点变为多个，显然通过缓冲材料A使得受力点平均分布，减少了脚底的压力。材料D因为材质问题，分散效果有限，穿着用材料D制备的高跟鞋时（图4）仍然存在受力相对集中的现象。但是着力较轻，说明结构设计对舒适度有影响但影响有限，材料A+凸起结构相结合，对结果影响显著，得到了相对均匀的力学分散结果。[0059] 由于人站立习惯不同，会出现明显力量集中点，在走路时由于用力方式不同，导致部分肌肉受力不平衡，在高跟鞋时自然产生晃动。本发明通过鞋底材料及结构设计，前脚掌受力被明显分散，受力点不再突出。缓冲同时增加脚的稳定性，从而减少穿着高跟鞋引起的不适。[0060] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。[0061] 以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特殊进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

专利地区：吉林

专利申请日期：2024-01-29

专利公开日期：2024-08-16

专利公告号：CN117643403B