CN103570992B - 一种健身登山用运动鞋鞋底材料及其制备方法 - Google Patents

一种健身登山用运动鞋鞋底材料及其制备方法 Download PDF

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一种健身登山用运动鞋鞋底材料及其制备方法，其配方中的组分及质量百分比分别为：天然橡胶25%～30%，丁苯橡胶25%～35%，短纤维1%～3%，炭黑8%～15%，白炭黑（SiO2）10%～12%，硬脂酸（SA）2%～2.5%，氧化锌（ZnO）3%～5%，四硫化双硅烷（Si-69）2%～3%，硫磺（S）3%～6%。将上述配方配料后，由短纤维橡胶混炼专用密炼机混炼制备成混炼胶，然后由开炼机或压延机下片，再由带有短纤维定向取向机头的销钉冷喂料挤出机进行挤出，最后在鞋底模具中进行硫化，得到健身登山用运动鞋鞋底制品。本发明使鞋底具备较好弹性的同时，也具备了较好的耐磨性和抗刺穿性能，提高了登山健身运动的舒适性和安全性，并在一定程度上提高了鞋的使用寿命，具有广阔的市场应用前景。

Description

一种健身登山用运动鞋鞋底材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种健身登山用运动鞋鞋底材料及其制备方法，具体地说是一种用于登山鞋鞋底并提高鞋底弹性、耐磨性和防滑性的一种含短纤维橡胶的复合材料及该材料的制备方法。
背景技术
现代社会，人们普遍比较重视身体锻炼的重要性。很多人将跑步、登山（非专业登山）作为健身运动的首选。就登山来说，人们在登山健身之余，也十分注重登山过程的舒适性、安全性，这关键取决于鞋底的性能。专利CN102366185公开了一种抗疲劳登山鞋，其鞋底采用聚氨酯树脂材料制成，且在鞋底下表面的脚尖部位固定有金属凸齿，脚后跟部位固定有金属凸柱。专利CN201468614公开了一种专业户外登山鞋底，其鞋底由EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）中底层、登山钉装置和橡胶大底层组成。上述专利所提供的登山鞋鞋底均用金属材料（金属凸齿/金属凸柱，或者登山钉），虽提高了鞋底的防滑性，保证了登山过程的安全性，但使得登山鞋只适合于登山时穿着，且鞋底弹性较低，导致舒适性下降。
近年来，短纤维橡胶复合材料作为一种新型的高分子材料得到了深入研究和广泛应用，它将短纤维的刚性和橡胶的高弹性结合在一起，可赋予橡胶制品高弹性、耐磨性、抗撕裂性等优良的综合性能。如果短纤维在橡胶基体中适当定向取向，则更能提高橡胶制品的上述性能。因此，这对新型鞋底材料的开发，提供了一种技术思路。
发明内容
本发明提供了一种健身登山用运动鞋鞋底材料及其制备方法，使鞋底具备较好弹性的同时，具备较好的耐磨性和抗刺穿性能，以提高登山健身运动的舒适性和安全性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种健身登山用运动鞋鞋底材料，其配方中组分及其质量百分比为：
天然橡胶，25%～30%；
丁苯橡胶，25%～35%；
短纤维，1%～3%；
炭黑，8%～15%；
白炭黑（SiO2），10%～12%；
硬脂酸（SA），2%～2.5%；
氧化锌（ZnO），3%～5%；
四硫化双硅烷（Si-69），2%～3%；
硫磺（S），3%～6%。
所述的短纤维为芳纶短纤维，或聚酯短纤维，或尼龙短纤维，其长度为1mm～3mm；
一种健身登山用运动鞋鞋底材料及其制备方法，所述的制备方法包括工艺步骤和工艺条件，如下：
1）步骤1，按上述配方配料。
2）步骤2，将所配物料在密炼机上进行混炼，所述密炼机为短纤维橡胶混炼专用密炼机。由于短纤维易聚集，难分散，因此，用短纤维橡胶混炼专用密炼机，实现短纤维以及添加剂与硫化剂在橡胶基体中的均匀分散和分布。具体混炼工艺流程和工艺条件为：
先加入天然橡胶和丁苯橡胶，然后加入短纤维，除天然橡胶、丁苯橡胶、短纤维和硫磺外的所有组分分两次加入，最后加入硫磺，制得混炼胶。
混炼工艺条件为：转子转速，50rpm～80rpm；冷却水温度，40℃～50℃；上顶栓压力，0.55MPa～0.65MPa；填充系数，0.5～0.6；混炼时间，150s～200s。
3）步骤3，在开炼机或压延机上对步骤2所制得的混炼胶进行下片，下片厚度为5mm～10mm，并将片胶裁切成宽度为50mm～100mm宽的胶条。
下片工艺条件为：开炼机或压延机辊筒温度为50℃～60℃。
4）步骤4，将步骤3所制得的胶条在挤出机上进行挤出，制得短纤维定向取向胶。所述的挤出机为带有短纤维定向取向机头的销钉机筒冷喂料挤出机。研究发现，短纤维的定向取向能够显著提高制品在短纤维取向方向上的高弹减震性，因此，利用短纤维定向取向机头实现挤出过程中短纤维在橡胶基体中的定向取向。
挤出工艺条件为：螺杆转速，1rpm～25rpm；机筒温度，70℃～80℃；机头温度，75℃～85℃。
5）步骤5，将步骤4所制得的短纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，6min～10min；硫化压力，20MPa～25MPa；硫化温度，150℃～165℃。
本发明所得制品的损耗因子指标可达0.45～0.52，DIN磨耗性能指标可达115mm3～127mm3，抗撕裂性能指标可达55KN/m～72KN/m。本发明使鞋底具备较好弹性的同时，也具备了较好的耐磨性和抗刺穿性能，提高了登山健身运动的舒适性和安全性，并在一定程度上提高了鞋的使用寿命，具有广阔的市场应用前景。
附图说明
图1：本发明材料的组成示意图。
图中标记：1—天然橡胶和丁苯橡胶，2—短纤维（芳纶短纤维，或聚酯短纤维，或尼龙短纤维），3—炭黑、白炭黑、硬脂酸、氧化锌、四硫化双硅烷，4—硫磺。
具体实施方式
实施例1：
一种健身登山用运动鞋鞋底材料，其配方中组分及其质量百分比为：
天然橡胶，30%；
丁苯橡胶，30%；
芳纶短纤维，3%；
炭黑，12%；
白炭黑（SiO2），10%；
硬脂酸（SA），2%；
氧化锌（ZnO），4%；
四硫化双硅烷（Si-69），3%；
硫磺（S），6%。
1）步骤1，按上述配方配料。
2）步骤2，将所配物料在短纤维橡胶混炼专用密炼机上进行混炼，具体混炼工艺流程和工艺条件为：
先加入天然橡胶和丁苯橡胶1，然后加入芳纶短纤维2，除天然橡胶和丁苯橡胶1、芳纶短纤维2和硫磺外4的所有组分3分两次加入，最后加入硫磺4，制得混炼胶。
混炼工艺条件为：转子转速，70rpm；冷却水温度，50℃；上顶栓压力，0.6MPa；填充系数，0.6；混炼时间，165s。
3）步骤3，在开炼机或压延机上对步骤2所制得的混炼胶进行下片，下片厚度为5mm～10mm，并将片胶裁切成宽度为50mm～100mm宽的胶条。
下片工艺条件为：开炼机或压延机辊筒温度为50℃。
4）步骤4，将步骤3所制得的胶条在带有短纤维定向取向机头的销钉机筒冷喂料挤出机上进行挤出，制得短纤维定向取向胶。
挤出工艺条件为：螺杆转速，20rpm；机筒温度，75℃；机头温度，85℃。
5）步骤5，将步骤4所制得的短纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，6min；硫化压力，25MPa；硫化温度，165℃。
测试制品的损耗因子指标为0.52，DIN磨耗性能指标为115mm3，抗撕裂性能指标为72KN/m。
实施例2：
一种健身登山用运动鞋鞋底材料，其配方中组分及其质量百分比为：
天然橡胶，30%；
丁苯橡胶，26%；
聚酯短纤维，2%；
炭黑，15%；
白炭黑（SiO2），12%；
硬脂酸（SA），2.5%；
氧化锌（ZnO），5%；
四硫化双硅烷（Si-69），2.5%；
硫磺（S），5%。
1）步骤1，按上述配方配料。
2）步骤2，将所配物料在短纤维橡胶混炼专用密炼机上进行混炼，具体混炼工艺流程和工艺条件为：
先加入天然橡胶和丁苯橡胶1，然后加入聚酯短纤维2，除天然橡胶和丁苯橡胶1、聚酯短纤维2和硫磺4外的所有组分3分两次加入，最后加入硫磺4，制得混炼胶。
混炼工艺条件为：转子转速，65rpm；冷却水温度，45℃；上顶栓压力，0.6MPa；填充系数，0.55；混炼时间，180s。
3）步骤3，在开炼机或压延机上对步骤2所制得的混炼胶进行下片，下片厚度为5mm～10mm，并将片胶裁切成宽度为50mm～100mm宽的胶条。
下片工艺条件为：开炼机或压延机辊筒温度为60℃。
4）步骤4，将步骤3所制得的胶条在带有短纤维定向取向机头的销钉机筒冷喂料挤出机上进行挤出，制得短纤维定向取向胶。
挤出工艺条件为：螺杆转速，15rpm；机筒温度，75℃；机头温度，80℃。
5）步骤5，将步骤4所制得的短纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，9min；硫化压力，24MPa；硫化温度，155℃。
测试制品的损耗因子指标为0.48，DIN磨耗性能指标为121mm3，抗撕裂性能指标为61KN/m。
实施例3：
一种健身登山用运动鞋鞋底材料，其配方中组分及其质量百分比为：
天然橡胶，25%；
丁苯橡胶，35%；
尼龙短纤维，1%；
炭黑，14%；
白炭黑（SiO2），12%；
硬脂酸（SA），2%；
氧化锌（ZnO），3%；
四硫化双硅烷（Si-69），3%；
硫磺（S），5%。
1）步骤1，按上述配方配料：
2）步骤2，将所配物料在短纤维橡胶混炼专用密炼机上进行混炼，具体混炼工艺流程和工艺条件为：
先加入天然橡胶和丁苯橡胶1，然后加入尼龙短纤维2，除天然橡胶和丁苯橡胶1、尼龙短纤维2和硫磺4外的所有组分3分两次加入，最后加入硫磺4，制得混炼胶。
混炼工艺条件为：转子转速，50rpm；冷却水温度，50℃；上顶栓压力，0.65MPa；填充系数，0.6；混炼时间，195s。
3）步骤3，在开炼机或压延机上对步骤2所制得的混炼胶进行下片，下片厚度为5mm～10mm，并将片胶裁切成宽度为50mm～100mm宽的胶条。
下片工艺条件为：开炼机或压延机辊筒温度为50℃。
4）步骤4，将步骤3所制得的胶条在带有短纤维定向取向机头的销钉机筒冷喂料挤出机上进行挤出，制得短纤维定向取向胶。
挤出工艺条件为：螺杆转速，10rpm；机筒温度，70℃；机头温度，80℃。
5）步骤5，将步骤4所制得的短纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，10min；硫化压力，20MPa；硫化温度，150℃。
测试制品的损耗因子指标为0.45，DIN磨耗性能指标为127mm3，抗撕裂性能指标为55KN/m。

Claims (2)

1.一种健身登山用运动鞋鞋底材料的制备方法，其特征在于，包括如下工艺步骤：
步骤1，按质量百分比配方配料：天然橡胶25％～30％，丁苯橡胶25％～35％，短纤维1％～3％，炭黑8％～15％，白炭黑10％～12％，硬脂酸2％～2.5％，氧化锌3％～5％，Si-692％～3％，硫磺，3％～6％；
步骤2，将步骤1所配物料在密炼机上进行混炼，所述密炼机为短纤维橡胶混炼专用密炼机，以实现均匀混合；混炼工艺流程和工艺条件如下：所述的混炼工艺流程为：先加入天然橡胶和丁苯橡胶，然后加入短纤维，并分两次加入除天然橡胶、丁苯橡胶、短纤维和硫磺外的所有组分，最后加入硫磺，制得混炼胶；所述的混炼工艺条件为：转子转速，50rpm～80rpm；冷却水温度，40℃～50℃；上顶栓压力，0.55MPa～0.65MPa；填充系数，0.5～0.6；混炼时间，150s～200s；
步骤3，在开炼机或压延机上对步骤2所制得的混炼胶进行下片，下片厚度为5mm～10mm，并将片胶裁切成胶条，其特征在于，宽度为50mm～100mm；下片工艺条件为：开炼机或压延机辊筒温度为50℃～60℃；
步骤4，将步骤3所制得的胶条在挤出机上进行挤出，制得短纤维定向取向胶；所述的挤出机为带有短纤维定向取向机头的销钉机筒冷喂料挤出机，以实现挤出过程中短纤维在橡胶基体中的定向取向；挤出工艺条件为：螺杆转速，1rpm～25rpm；机筒温度，70℃～80℃；机头温度，75℃～85℃；
步骤5，将步骤4所制得的短纤维定向取向胶在鞋底模具中进行硫化，制得高弹减震鞋底，得到制品；硫化工艺条件为：硫化时间，6min～10min；硫化压力，20MPa～25MPa；硫化温度，150℃～165℃。
2.如权利要求1所述的一种健身登山用运动鞋鞋底材料的制备方法，其特征在于，短纤维为芳纶短纤维，或聚酯短纤维，或尼龙短纤维，短纤维长度为1mm～3mm。
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