CN102964645A - 一种冰面止滑橡胶运动鞋鞋底及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种冰面止滑橡胶运动鞋鞋底及其制造方法，涉及一种鞋底。提供在薄冰、雪地和冻土层的路面界面上止滑较好，且使用寿命更长的一种冰面止滑橡胶运动鞋鞋底及其制造方法。所述冰面止滑橡胶运动鞋鞋底的原料组成包括组份Ａ和组份Ｂ；所述组份Ａ：顺丁橡胶，丁腈橡胶，天然橡胶，溴化丁基橡胶，白炭黑，硬脂酸，氧化锌，防老剂，微晶蜡，白烟活性剂，硅烷偶联剂，松香树脂，氧化铝和玻璃纤维；所述组份Ｂ为：不溶性硫磺、第1促进剂和第2促进剂，磅料；密炼；开炼；加药；测硫化曲线及油压成型。

Description

一种冰面止滑橡胶运动鞋鞋底及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种鞋底，尤其是涉及一种冰面止滑橡胶鞋底及其制造工艺流程。

背景技术

中国是全球最大的鞋类生产与出口国，据体育用品协会发布的《2008体育用品市场报告》数据，单是运动鞋类零售额已突破170亿美元。随着社会职业多元化的发展，各行各业对鞋类的功能需求越来越多样化，冰面止滑鞋底就是其中重要的需求之一。在有雪地，冰水界面的环境中，如冬天北方户外有薄冰，雪地和冻土层的路面上等，运动鞋鞋底与潮湿光滑地面或附着冰层的地面接触时，冰水将附在鞋底表面形成水膜，使得滑倒造成的伤害时有发生，严重影响鞋类的品牌形象。止滑是鞋底的重要功能之一，止滑性的好坏是直接影响鞋使用寿命的重要因素之一，也是安全及舒适得以保障的一个关键因素。为了增加鞋子对不同环境的适用性，防止摔倒事故的发生，越来越多的消费者和进口商，将注意力集中到增加鞋底止滑性能上。研究开发止滑橡胶鞋底可以进一步提高鞋子的使用价值，保证消费者的利益与安全性，更有利于提高我国鞋类的品质，使中国在21世纪国际大环境注重质量与品质的竞争中，立于不败之地，继续保持我国鞋类出口世界第一大国地位。

传统的橡胶鞋底主要以天然橡胶及部分合成橡胶加工制成，虽然能达到橡胶大底基本的耐磨、防滑效果，但是却满足不了特殊界面（薄冰，雪地和冻土层、青苔的路面）止滑的性能。在提高鞋底材料的滑动摩擦系数的研究领域，已有的相关专利简介如下：中国专利200920055437公开一种防滑止滑片，该防滑止滑片通过在一定硬度的橡胶材料中混合入硬度较大的材料如橡胶颗粒、核桃壳、陶瓷碎片、玻璃纤维或麻绳（粗纤维）等，经过硫化，切割打磨加工而成，该防滑止滑片可以作为制作鞋底的底面材料，与鞋底材料共同硫化成型或者用胶粘、镶嵌、钉掌等方式固定于鞋底。当行走于冬天冰面路面上时，在人体重量压力作用下，材料中的颗粒状材料受力凸出，形成多个突起，可增加抓地力不易打滑。中国专利201020506052公开一种防滑鞋底，其包括与鞋体连接的鞋底基层、附着于该鞋底基层的排水层，所述排水层包括多条止滑条，相邻的止滑条之间形成排水槽。通过在鞋底基层设置并排的止滑条作为排水层，止滑条在鞋子踏下时将水分刮进排水槽，通过止滑条之间的排水槽进行排水，从而使鞋底可以接触到冰面或地面，防止打滑。以上两件专利虽对提高鞋底材料的止滑性能做了研究，但未涉及到采用高滑动摩擦系数的橡胶主胶料配方提高橡胶鞋底的防滑性。迄今为止，还未见从橡胶胶料配方和工艺上研究提高运动鞋底材料滑动摩擦系数的专利。

发明内容

本发明的目的是针对现有橡胶运动鞋鞋底所存在的在薄冰、雪地和冻土层的路面界面上止滑性能不佳等难题，提供在薄冰、雪地和冻土层的路面界面上止滑较好，且使用寿命更长的一种冰面止滑橡胶运动鞋鞋底及其制造方法。

所述冰面止滑橡胶运动鞋鞋底的原料组成包括组份Ａ和组份Ｂ；

所述组份Ａ按质量比的配方为：顺丁橡胶17.6%～35.6%，丁腈橡胶11%～17%，天然橡胶11%～17%，溴化丁基橡胶11%～17%，白炭黑14.8%～22.4%，硬脂酸0.3%～0.5%，氧化锌3%～6%，防老剂0.5%～0.8%，微晶蜡0.3%～0.5%，白烟活性剂1.5%～2%，硅烷偶联剂1%～2%，松香树脂0.4%～0.8%，氧化铝1%～2%，玻璃纤维1%～2%；

所述组份Ｂ的配方为：不溶性硫磺、第1促进剂和第2促进剂，所述不溶性硫磺的加入量按质量百分比为组份Ａ的1.1%～1.3%，所述第1促进剂的加入量按质量百分比为组份Ａ的1%～1.2%，所述第2促进剂的加入量按质量百分比为组分Ａ的0.1%～0.16%。

所述不溶性硫磺可采用不溶性硫磺IS-60/G；所述第1促进剂可采用二硫化二苯骈噻唑（MBTS），所述第2促进剂可采用一硫化四甲基秋兰姆（TMTM）。

所述顺丁橡胶可采用北京燕山石油化工有限公司生产的顺丁橡胶BR9000，所述丁腈橡胶可采用德国朗盛的丁腈橡胶NBR3345F，天然橡胶可采用越南大金杯的天然橡胶SVR3L，丁基橡胶可采用德国朗盛的溴化丁基橡胶BIIR 2030。所述白炭黑可采用福建省沙县金沙白炭黑制造有限公司提供的白炭黑JS-160，其化学名称为沉淀水合二氧化硅；所述防老剂可采用化学名称为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的防老剂（代号为BHT），由广州金昌盛科技有限公司提供；所述微晶蜡可采用法国百瑞美微晶蜡上海钰诺实业有限公司的产品，微晶蜡代号为ok1956；所述白烟活性剂可采用白烟活性剂PEG4000，其化学名称是聚乙二醇，由吉林众鑫化工有限公司提供；所述硅烷偶联剂可采用东莞宏柏鞋材制造有限公司提供的硅烷偶联剂HP-669，其化学名称是双-（3-三乙氧基硅烷丙基）-四硫化物；所述松香树脂可由广州金昌盛科技有限公司提供，其代号为P-90；所述氧化铝和玻璃纤维的目数可为80~100目；所述不溶性硫磺IS-60/G可由亚特曼化工有限公司提供；所述促进剂MBTS和促进剂TMTM可由广州金昌盛科技有限公司提供。

所述冰面止滑橡胶运动鞋鞋底的制造方法，包括以下步骤：

1）磅料

①按照配方比例称量顺丁橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶、溴化丁基橡胶及松香树脂得橡胶主料类混合料；

②按照配方比例称量白炭黑得填充类混合料；

③按照配方比例称量硬脂酸，氧化锌，防老剂，微晶蜡，白烟活性剂,硅烷偶联剂，氧化铝，玻璃纤维混合得助剂类混合料；

2）密炼：将橡胶主料类混合料混合，放入密炼机密炼，开启密炼混合均匀，1～2min后，加入25%~35%重量的白炭黑，继续密炼，橡胶和白炭黑混合，重新结块，混炼3～4min后待温度达到100~110℃时，再加入剩下的65%~75%重量的白炭黑及助剂类混合料，在混炼2～3min后，直至温度继续升高到140~150℃时，下料，即得基料；

3）开炼：从密炼完成后的基料经开炼机进行开炼，开炼的辊间距刚开始为3～4mm，后再打薄至辊间距为1～1.5mm，打薄次数为2次，然后辊间距调至5mm出片，过冷却水，再过防粘槽后，切片静置大于24h。开炼的主要目的是使橡胶、配合剂混合更加均匀，另一个目的是使胶料以片状出料，便于进一步的加工处理；

4）加药：将静置24h后的基料，在开炼机上加不溶性硫磺IS-60/G、第1促进剂和第2促进剂，先将片状物料于开炼机上打三次三角包，在辊轮上方留有堆积胶，同时将不溶性硫磺IS-60/G、第1促进剂和第2促进剂加在堆积胶上，接着进行捣胶，混合，开炼打法换为打三角包和打卷法，打第一次和第二次三角包的辊距为1～1.5mm，打第三次三角包的辊距为3～4mm或根据鞋型设定的标准厚度，混合均匀后，以片状出片；

5）测硫化曲线及油压成型：剪取一小片加过药的物料，用硫变仪测硫化曲线，记录焦烧时间和正硫化时间，根据记录焦烧时间和正硫化时间调节油压机的硫化时间，将加过药的物料裁成鞋底形状放入橡胶鞋模中热压成型，加硫时要先检查油压机温度160±5℃，压力150±5MPa是否达到标准以及硫化时间设定是否正确，按设定时间加硫，待加硫完毕，打开模具取出鞋底，即得鞋底样品。

主要物性包括：硬度：53±3A；DIN耐磨：≤120mm³；干式止滑：≥1.2；湿式止滑：≥0.90；冰面止滑：≥0.35。

本发明达到鞋底在冰面上、青苔面上有明显的止滑性能，可采用德国朗盛的溴化丁基橡胶BIIR 2030等，该材料玻璃化温度为零下70℃左右，使鞋底在低温下依然保持柔软性，其材料本身止滑性能佳。可同时配合止滑性能好的德国朗盛的丁腈橡胶NBR3345F和天然橡胶等，达到增强其鞋底本身的止滑性和其他综合物理性能。另外，配方中引进了玻璃纤维和氧化铝，玻璃纤维改变了鞋底材料的结构分布，使橡胶鞋底的切面形成不规整、凹凸不平的、锋利的尖刺结构，穿该鞋底行走冰面上可以把冰面刺破，以增强止滑的效果。同时，在橡胶分子结构之间分布坚硬的具有刚玉之称的氧化铝，进一步增强止滑的效果。所得到的产品与传统橡胶鞋底的物性相比，不但低温耐侯性、耐磨等性能好，特别是在冰水面、青苔面有较好的止滑效果，可以用于特殊场合的运动鞋，如冬天北方下雪天结冰的光滑路面环境的工作鞋，使人不易摔倒，从而体现本发明特有的冰面止滑性能。

具体实施方式

本发明的配方及工艺制成的产品可进行物性测试：将制成的橡胶鞋底成品在实验室（23℃）里放置24h后，进行DIN耐磨、硬度等物性的测试，记录耐磨和硬度等测试值，以及止滑实验：橡胶止滑试验机用SATRA STM 603标准实验测试机台，试样测试前将测试仪静置于恒温23±2℃的环境中，将测试样裁成标准规格，放在干、湿瓷砖界面上、冰面界面上滑行测试，电脑读出来的最大静摩擦力和滑动面积之比即为测试样的滑动摩擦系数。本发明所述冰面止滑橡胶大底的配方实施例见表1和表2。

表1冰面止滑橡胶大底的配方范围

按以下配方做出样品，并在检测中心测出DIN耐磨，干式、湿式止滑系数，硬度，比重，撕裂，抗拉，延伸率等物性。

表2冰面止滑橡胶大底配方实施例，各实施例中的数值为质量百分比（%）

为了能更好地说明研究结果，分别改变顺丁橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶、丁基橡胶的比例使之没有达到或超过优化比例范围（见表3），比较例1是顺丁橡胶、丁基橡胶比例没有在优化比例范围内，比较例2是丁腈橡胶、丁基橡胶和天然橡胶没有在优化比例范围内，比较例3是顺丁橡胶、天然橡胶没有在优化比例范围内，比较例4是顺丁橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶、丁基橡胶均没有在在优化比例范围内。按照表3配方作出样品（比较例），并在检测中心按测实施例的要求物性指标测试物性，其结果在表4中进行比较。

表3比较例的实施配方，各比较例中的数值为质量百分比（%）

表4各实施例和比较例物性测试结果

从以上物性测试结果可明显看出，实施例的滑动摩擦系数（即止滑效果）比比较例有较大的提高，最好的可达到1.42，同时保留了较好的综合性能。而比较例所使用的原材料质量百分比超出了设定范围，其综合物理性能，特别是止滑性能明显降低。

由此可见，本发明的冰面止滑橡胶大底，不仅滑动摩擦系数可以达到0.98（潮湿表面）以上，而且冰面上的止滑系数也高其他橡胶鞋底，同时该材料的耐磨，吸震，也优于传统橡胶大底。将该材料用于运动鞋底，可以在冰雪环境下防止滑倒，保持穿着安全性。

Claims (5)

1.一种冰面止滑橡胶运动鞋鞋底，其特征在于其原料组成包括组份Ａ和组份Ｂ；

所述组份Ａ按质量比的配方为：顺丁橡胶17.6%～35.6%，丁腈橡胶11%～17%，天然橡胶11%～17%，溴化丁基橡胶11%～17%，白炭黑14.8%～22.4%，硬脂酸0.3%～0.5%，氧化锌3%～6%，防老剂0.5%～0.8%，微晶蜡0.3%～0.5%，白烟活性剂1.5%～2%，硅烷偶联剂1%～2%，松香树脂0.4%～0.8%，氧化铝1%～2%，玻璃纤维1%～2%；

所述组份Ｂ的配方为：不溶性硫磺、第1促进剂和第2促进剂，所述不溶性硫磺的加入量按质量百分比为组份Ａ的1.1%～1.3%，所述第1促进剂的加入量按质量百分比为组份Ａ的1%～1.2%，所述第2促进剂的加入量按质量百分比为组分Ａ的0.1%～0.16%。

2.如权利要求1所述的一种冰面止滑橡胶运动鞋鞋底，其特征在于所述不溶性硫磺采用不溶性硫磺IS-60/G。

3.如权利要求1所述的一种冰面止滑橡胶运动鞋鞋底，其特征在于所述第1促进剂采用二硫化二苯骈噻唑，所述第2促进剂采用一硫化四甲基秋兰姆。

4.如权利要求1所述的一种冰面止滑橡胶运动鞋鞋底，其特征在于所述顺丁橡胶采用北京燕山石油化工有限公司生产的顺丁橡胶BR9000，所述丁腈橡胶采用德国朗盛的丁腈橡胶NBR3345F，天然橡胶采用越南大金杯的天然橡胶SVR3L，丁基橡胶采用德国朗盛的溴化丁基橡胶BIIR 2030；所述白炭黑采用福建省沙县金沙白炭黑制造有限公司提供的白炭黑JS-160，其化学名称为沉淀水合二氧化硅；所述防老剂采用化学名称为2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚的防老剂；所述微晶蜡采用上海钰诺实业有限公司的法国百瑞美微晶蜡产品，微晶蜡代号为ok1956；所述白烟活性剂采用白烟活性剂PEG4000，其化学名称是聚乙二醇，由吉林众鑫化工有限公司提供；所述硅烷偶联剂采用东莞宏柏鞋材制造有限公司提供的硅烷偶联剂HP-669，其化学名称是双-（3-三乙氧基硅烷丙基）-四硫化物；所述松香树脂由广州金昌盛科技有限公司提供，其代号为P-90；所述氧化铝和玻璃纤维的目数为80~100目；所述不溶性硫磺IS-60/G由亚特曼化工有限公司提供；所述促进剂MBTS和促进剂TMTM由广州金昌盛科技有限公司提供。

5.如权利要求1所述冰面止滑橡胶运动鞋鞋底的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

1）磅料

①按照配方比例称量顺丁橡胶、丁腈橡胶、天然橡胶、溴化丁基橡胶及松香树脂得橡胶主料类混合料；

②按照配方比例称量白炭黑得填充类混合料；

③按照配方比例称量硬脂酸，氧化锌，防老剂，微晶蜡，白烟活性剂,硅烷偶联剂，氧化铝，玻璃纤维混合得助剂类混合料；

2）密炼：将橡胶主料类混合料混合，放入密炼机密炼，开启密炼混合均匀，1～2min后，加入25%~35%重量的白炭黑，继续密炼，橡胶和白炭黑混合，重新结块，混炼3～4min后待温度达到100~110℃时，再加入剩下的65%~75%重量的白炭黑及助剂类混合料，在混炼2～3min后，直至温度继续升高到140~150℃时，下料，即得基料；

3）开炼：从密炼完成后的基料经开炼机进行开炼，开炼的辊间距刚开始为3～4mm，后再打薄至辊间距为1～1.5mm，打薄次数为2次，然后辊间距调至5mm出片，过冷却水，再过防粘槽后，切片静置大于24h。开炼的主要目的是使橡胶、配合剂混合更加均匀，另一个目的是使胶料以片状出料，便于进一步的加工处理；

4）加药：将静置24h后的基料，在开炼机上加不溶性硫磺IS-60/G、第1促进剂和第2促进剂，先将片状物料于开炼机上打三次三角包，在辊轮上方留有堆积胶，同时将不溶性硫磺IS-60/G、第1促进剂和第2促进剂加在堆积胶上，接着进行捣胶，混合，开炼打法换为打三角包和打卷法，打第一次和第二次三角包的辊距为1～1.5mm，打第三次三角包的辊距为3～4mm或根据鞋型设定的标准厚度，混合均匀后，以片状出片；

5）测硫化曲线及油压成型：剪取一小片加过药的物料，用硫变仪测硫化曲线，记录焦烧时间和正硫化时间，根据记录焦烧时间和正硫化时间调节油压机的硫化时间，将加过药的物料裁成鞋底形状放入橡胶鞋模中热压成型，加硫时要先检查油压机温度160±5℃，压力150±5MPa是否达到标准以及硫化时间设定是否正确，按设定时间加硫，待加硫完毕，打开模具取出鞋底，即得鞋底样品。