CN103588999A - 一种耐磨鞋底复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐磨鞋底复合材料及其制备方法，其配方中的组分及质量百分比分别为：橡胶55%～65%，短纤维0.5%～5%，添加剂30%～40%，硫化剂1.2%～1.8%。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，得到耐磨鞋底制品。本发明提高了鞋底的耐磨性，DIN磨耗指标可达106～124mm3，具有广阔的市场应用前景，且在一定程度上提高了鞋的使用寿命，降低了人们的日常生活消费成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种耐磨鞋底复合材料及其制备方法，具体地说是一种用于鞋底并提高鞋底耐磨性能的纤维橡胶复合材料及该复合材料的制备方法。
背景技术
鞋，是人们日常生活的必需品之一。市场上的鞋类品种繁多，且大多能满足舒适、美观的要求。人们在追求上述要求的基础上，对鞋底的耐磨性能也格外关心。但是，目前市场上各种品种鞋的鞋底耐磨性能均不高。由于耐磨性不高，且鞋底各部位的受力情况不同，对于受力较大的部位，几天后该部位便出现磨损，数月后，该部位磨损严重导致鞋底原有形状发生改变，因而降低了鞋的舒适性及美观性。鉴于鞋帮部分较为完好，续穿之，则没有原有的舒适性，弃之，则是一种物质浪费，不仅增加了人们的日常生活成本，而且增加了生活垃圾，造成环境污染。
发明内容
为解决上述鞋底耐磨性不高的问题，本发明提供了一种耐磨鞋底复合材料及其制备方法，以提高鞋底的耐磨性。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种耐磨鞋底复合材料，其配方中组分及其质量百分比为：
橡胶，55%～65%；
短纤维，0.5%～5%；
添加剂，30%～40%；
硫化剂，1.2%～1.8%。
所述的橡胶为天然橡胶，或丁苯橡胶；
所述的短纤维为聚酯短纤维，或芳纶短纤维，或尼龙短纤维，其长度为1mm～3mm；
所述的添加剂为炭黑（N330），白炭黑（SiO2），硬脂酸（SA），氧化锌（ZnO），氧化镁（MgO），四硫化双硅烷（Si-69）；
所述的硫化剂为硫磺（S）。
一种耐磨鞋底复合材料及其制备方法，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：
先加入橡胶，然后加入短纤维和一半添加剂，再加入另一半添加剂，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的在短纤维取向方向上的耐磨性，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，制得耐磨鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，8min～12min；硫化压力，25MPa～30MPa；硫化温度，150℃～165℃。
本发明提高了鞋底的耐磨性，DIN磨耗指标可达106～124mm3，具有广阔的市场应用前景，并且在一定程度上提高了鞋的使用寿命，降低了人们的日常生活消费成本。
附图说明
图1：本发明材料的组成示意图。
图中标记：1—橡胶基体（天然橡胶，或丁苯橡胶），2—短纤维（聚酯短纤维，或芳纶短纤维，或尼龙短纤维），3—添加剂（炭黑，白炭黑，硬脂酸等），4—硫化剂（硫磺）。
具体实施方式
实施例1：
一种耐磨鞋底复合材料，其配方中组分及其质量百分比为：
天然橡胶作为橡胶基体1，55%；
聚酯短纤维作为短纤维2，5%；
炭黑（N330），白炭黑（SiO2），硬脂酸（SA），氧化锌（ZnO），氧化镁（MgO），四硫化双硅烷（Si-69）作为添加剂3，38.5%；
硫磺（S）作为硫化剂4，1.5%。
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，然后加入聚酯短纤维和一半添加剂，再加入另一半添加剂，最后加入硫磺，制得混炼胶。
混炼工艺条件为：转子转速，80rpm；冷却水温度，50℃；上顶栓压力，0.65MPa；填充系数，0.5；混炼时间，150s。
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，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，制得耐磨鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，8min；硫化压力，25MPa；硫化温度，150℃。
测试制品的DIN磨耗性能指标为118mm3。
实施例2：
一种耐磨鞋底复合材料，其配方中组分及其质量百分比为：
天然橡胶作为橡胶基体1，60%；
芳纶短纤维作为短纤维2，3%；
炭黑（N330），白炭黑（SiO2），硬脂酸（SA），氧化锌（ZnO），氧化镁（MgO），四硫化双硅烷（Si-69）作为添加剂3，35.5%；
硫磺（S）作为硫化剂4，1.5%。
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，然后加入芳纶短纤维和一半添加剂，再加入另一半添加剂，最后加入硫磺，制得混炼胶。
混炼工艺条件为：转子转速，70rpm；冷却水温度，40℃；上顶栓压力，0.6MPa；填充系数，0.6；混炼时间，160s。
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，80℃；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，制得耐磨鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，10min；硫化压力，30MPa；硫化温度，160℃。
测试制品的DIN磨耗性能指标为106mm3。
实施例3：
一种耐磨鞋底复合材料，其配方中组分及其质量百分比为：
丁苯橡胶作为橡胶基体1，55%
聚酯短纤维作为短纤维2，3.8%；
炭黑（N330），白炭黑（SiO2），硬脂酸（SA），氧化锌（ZnO），氧化镁（MgO），四硫化双硅烷（Si-69）为添加剂3，40%；
硫磺（S）作为硫化剂4，1.2%。
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：
先加入丁苯橡胶，然后加入聚酯短纤维和一半添加剂，再加入另一半添加剂，最后加入硫磺，制得混炼胶。
混炼工艺条件为：转子转速，60rpm；冷却水温度，50℃；上顶栓压力，0.65MPa；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，25rpm；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，制得耐磨鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，10min；硫化压力，25MPa；硫化温度，150℃。
测试制品的DIN磨耗性能指标为115mm3。
实施例4：
一种耐磨鞋底复合材料，其配方中组分及其质量百分比为：
丁苯橡胶作为橡胶基体1，65%；
尼龙短纤维作为短纤维2，3.2%；
炭黑（N330），白炭黑（SiO2），硬脂酸（SA），氧化锌（ZnO），氧化镁（MgO），四硫化双硅烷（Si-69）作为添加剂3，30%；
硫磺（S）作为硫化剂4，1.8%。
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：
先加入丁苯橡胶，然后加入尼龙短纤维和一半添加剂，再加入另一半添加剂，最后加入硫磺，制得混炼胶。
混炼工艺条件为：转子转速，50rpm；冷却水温度，40℃；上顶栓压力，0.55MPa；填充系数，0.6；混炼时间，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，10rpm；机筒温度，70℃；机头温度，75℃。
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，制得耐磨鞋底，得到制品。
硫化工艺条件为：硫化时间，12min；硫化压力，25MPa；硫化温度，150℃。测试制品的DIN磨耗性能指标为124mm3。
Claims (6)
1.一种耐磨鞋底复合材料，其特征在于，配方中组分及其质量百分比如下：
橡胶，55%～65%；
短纤维，0.5%～5%；
添加剂，30%～40%；
硫化剂，1.2%～1.8%。
2.权利要求1所述的橡胶，其特征在于，为天然橡胶，或丁苯橡胶。
3.权利要求1所述的短纤维为聚酯短纤维，或芳纶短纤维，或尼龙短纤维，其特征在于，短纤维长度为1mm～3mm。
4.权利要求1所述的添加剂为炭黑（N330），白炭黑（SiO2），硬脂酸（SA），氧化锌（ZnO），氧化镁（MgO），四硫化双硅烷（Si-69）。
5.权利要求1所述的硫化剂为硫磺（S）。
6.一种耐磨鞋底复合材料及其制备方法，所述的制备方法，其特征在于，包括工艺步骤和工艺条件，如下：
步骤1，按权利要求1所述的配方配料；
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，以实现权利要求3所述的短纤维、权利要求4所述的添加剂及权利要求5所述的硫化剂在橡胶基体中的均匀分散与分布，混炼工艺流程和工艺条件如下：
所述的混炼工艺流程为：先加入权利要求2所述的橡胶，然后加入权利要求3所述的短纤维和权利要求4所述的添加剂的一半，再加入另一半添加剂，最后加入权利要求5所述的硫磺，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，其特征在于，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，以实现挤出过程中权利要求3所述的短纤维在权利要求1所述的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，制得耐磨鞋底，得到制品；
硫化工艺条件为：硫化时间，8min～12min；硫化压力，25MPa～30MPa；硫化温度，150℃～165℃。
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