CN105520259B - 一种防护靴及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防护靴及其制备方法。该防护靴的鞋底包括聚氨酯材料制备的鞋靴中底、橡胶材料制备的鞋靴外底和橡塑材料制备的腰窝支撑件；所述防护靴的鞋帮和所述鞋靴外底之间通过注入聚氨酯材料形成的所述鞋靴中底进行连接；所述防护靴的鞋帮和所述腰窝支撑件之间通过注入聚氨酯材料形成的所述鞋靴中底进行连接；所述腰窝支撑件在所述鞋靴中底的外侧的足弓部位。本发明防护靴具有轻量化、柔软、有弹性、减震；本发明制备方法连帮注射鞋靴具备结实、耐穿，加工工艺高效、制作成本低。

Description

一种防护靴及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种防护靴及其制备方法。
背景技术
聚氨酯材料是聚氨基甲酸酯的简称，英文名称是polyurethane，它是一种高分子材料。聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等。在制备鞋业中长用作鞋内、外底，但现有技术中聚氨酯材料的耐磨性不能达到耐磨性的效果，同时也不能实现轻质的特点。
早期的橡胶是取自橡胶树、橡胶草等植物的胶乳，加工后制成的具有弹性、绝缘性、不透水和空气的材料。高弹性的高分子化合物。分为天然橡胶与合成橡胶二种。天然橡胶是从橡胶树、橡胶草等植物中提取胶质后加工制成；合成橡胶则由各种单体经聚合反应而得。橡胶制品广泛应用于工业或生活各方面。合成橡胶在20世纪初开始生产，从40年代起得到了迅速的发展。合成橡胶一般在性能上不如天然橡胶全面，但它具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或低温等性能，因而广泛应用于工农业、国防、交通及日常生活中。在制造鞋靴时，现有的橡胶材料存在耐候性、弹性、耐用性欠缺的问题，亟需改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种防护靴及其制备方法。本发明防护靴具有轻量化、柔软、有弹性、减震；本发明制备方法连帮注射鞋靴具备结实、耐穿，加工工艺高效、制作成本低。
本发明提供了一种防护靴，该防护靴的鞋底包括聚氨酯材料制备的鞋靴中底、橡胶材料制备的鞋靴外底和橡塑材料制备的腰窝支撑件；
所述防护靴的鞋帮和所述鞋靴外底之间通过注入聚氨酯材料形成的所述鞋靴中底进行连接；所述防护靴的鞋帮和所述腰窝支撑件之间通过注入聚氨酯材料形成的所述鞋靴中底进行连接；
所述腰窝支撑件在所述鞋靴中底的外侧的足弓部位。
上述的防护靴中，所述聚氨酯材料由下述重量份数的组分制成：
聚醚1：60～70份；
聚醚2：10～20份；
扩链剂：5～10份；
整泡剂：0.2～1.0份；
分散剂：1.5～5.0份；
胺催化剂：1.0～2.5份；
水：0.2～0.5份；
MDI改性物：90～110份；
所述橡胶材料由下述重量份数的组分制成：
溶聚丁苯5～15份；
顺丁胶：20～30份；
标胶SVR-3L：3～8份；
碳黑：10～30份；
氧化锌：2～3份；
硬脂酸：0.2～0.5份；
活性剂：1～2份；
促进剂：0.5～1.0份；
硫磺0.5～1.0份；
所述橡塑材料为改性尼龙，具体可商购于杜邦公司。
本发明中，所述聚氨酯材料具体可由下述重量份数的组分制成：聚醚1：68.333份；聚醚2：15.889份；扩链剂：8.111份；整泡剂：0.5份；分散剂：2.5份；胺催化剂：1.333份；水：0.333份；MDI改性物：102.5份；
所述橡胶材料具体可由下述重量份数的组分制成：溶聚丁苯10份；顺丁胶：28份；越南标胶SVR-3L：5份；碳黑：20份；氧化锌：2.25份；硬脂酸：0.42份；活性剂：1.4份；促进剂：0.65份；硫磺0.8份。
上述的防护靴中，所述聚醚1为TED-28、KE-510和DP-4000E中的至少一种；
所述聚醚2为ZST-21、KE-3704和DP-6000中的至少一种；
所述扩链剂为乙二醇、丙二醇、1.4丁二醇、三羟甲基丙烷和丙三醇中的至少一种；
所述整泡剂为硅酮类表面活性剂和/或无硅酮类表面活性剂；所述硅酮类表面活性剂为迈图公司生产的L1500、L1540和/或L1505，所述无硅酮类表面活性剂为气体公司生产的的LK221和/或LK043；
所述分散剂为正十二硫醇、十二烷基磺酸钠和聚乙二醇中的至少一种；
所述胺催化剂为A33、A333L、三乙醇胺和丙三醇中的至少一种；
所述MDI改性物为聚醚改性MDI；
所述溶聚丁苯的分子量为135～180，具体可为35、158、180；
所述顺丁胶的分子量为3万～12万，具体可为3-5万、7-8万、10-12万；
所述活性剂为聚乙二醇；
所化促进剂为二硫化二苯骈噻唑、过氧化苯甲酰和/或硫黄。
本发明中，所述TED-28、所述KE-510和所述DP-4000E均为商品名，分别商购于天津石化、可利亚化学和天津石化；
所述ZST-21、所述KE-3704和所述DP-6000均为商品名，分别商购于天津石化、可利亚化学和天津石化
上述的防护靴中，所述聚醚改性MDI按照如下步骤制备：将MDI与TED-28、KE3704和二丙二醇混合，升温至65～85℃反应2～5h，然后再加入液化的所述MID，继续反应，即得所述聚醚改性MDI。
本发明还提供上述防护靴的制备方法，包括如下步骤：1)采用权利要求2-4中任一项所述聚氨酯材料制备所述鞋靴中底、所述橡胶材料制备所述鞋靴外底和所述橡塑材料制备所述腰窝支撑件；
2)所述防护靴的鞋帮、所述鞋靴外底和所述腰窝支撑件之间通过注入聚氨酯材料形成的所述鞋靴中底进行连接，使所述腰窝支撑件在所述鞋靴外底中间且在所述鞋靴中底的外侧的足弓部位，即得到所述防护靴。
上述防护靴的制备方法，包括如下步骤：1)所述鞋靴外底和所述腰窝支撑件起毛、水洗、刷胶；鞋帮起毛；
2)在所述腰窝支撑件部位粘勾心、后跟部位粘聚氨酯发泡填芯；
3)将步骤2)处理后的所述鞋帮烘干，所述鞋靴外底加温，然后将所述鞋帮套楦；
4)在模具中先加入所述橡胶材料制备鞋靴外底，在所述鞋靴外底上覆盖刷胶的聚氨酯膜处理，在所述鞋靴外底覆盖所述聚氨酯膜上与所述鞋帮之间注入所述聚氨酯材料的原料反应得到所述鞋靴中底，然后出模；
5)将步骤4)得到的鞋靴装楦定型，然后配鞋垫，即得到所述轻便作战靴。
上述的方法中，步骤1)中，所述水洗的温度为60～80℃，所述水洗的时间为2～5min；
所述刷胶的温度为50～70℃，所述刷胶的时间为2～3min；
所述鞋帮起毛的深度不超过所述鞋帮厚度的1/4；
步骤3)中，所述烘干和所述加温的温度均为80～100℃；
所述烘干和所述加温的时间均为1～2min；
步骤4)中，所述聚氨酯膜处理的温度为120～160℃，所述聚氨酯膜的预热的时间为10～30s；
所述聚氨酯处理的真空度为0.8～0.98Pa；
步骤5)中，所述装楦定型的温度为-5～15℃，所述装楦定型的时间为5～8min；
步骤5中还包括将所述鞋靴修水口胶和/或外观修饰，所述外观修饰具体为鞋面抛擦光量。
本发明进一步提供了所述防护靴的鞋靴中底的聚氨酯材料，该聚氨酯材料由下述重量份数的组分制成：
所述聚醚1：60～70份；
所述聚醚2：10～20份；
所述扩链剂：5～10份；
所述整泡剂：0.2～1.0份；
所述分散剂：1.5～5.0份；
所述胺催化剂：1.0～2.5份；
所述水：0.2～0.5份；
所述MDI改性物：90～110份。
上述聚氨酯材料中，所述聚醚1为TED-28、KE-510和DP-4000E中的至少一种；
所述聚醚2为ZST-21、KE-3704和DP-6000中的至少一种；
所述扩链剂为乙二醇、丙二醇、1.4丁二醇、三羟甲基丙烷和丙三醇中的至少一种；
所述整泡剂为硅酮类表面活性剂和/或无硅酮类表面活性剂；所述硅酮类表面活性剂为迈图公司生产的L1500、L1540和/或L1505，所述无硅酮类表面活性剂为气体公司生产的的LK221和/或LK043；
所述分散剂为正十二硫醇、十二烷基磺酸钠和聚乙二醇中的至少一种；
所述胺催化剂为A33、A333L、三乙醇胺和丙三醇中的至少一种；
所述MDI改性物为聚醚改性MDI；
所述聚醚改性MDI按照如下步骤制备：将MDI与TED-28、KE3704和二丙二醇混合，升温至65～85℃反应2～5h，然后再加入液化的所述MID，继续反应，即得所述聚醚改性MDI。
本发明所述用于鞋靴中底的聚氨酯材料应用于制备鞋靴中底。
本发明具有以下优点：
本发明防护靴的鞋底与地面接触的材料主要是橡胶材料，具备耐磨、防滑、耐磕碰的性能；外层腰窝处为支撑层，腰窝能提供给鞋靴硬支撑及优异的耐磨性；中底及部分不与地面接触的材料为发泡聚氨酯，这种结构设计既能保证成鞋具备较高的穿着强度，同时，能最大限度的减轻鞋底重量；聚氨酯中底使鞋底的柔软性、弹性提高；发泡聚氨酯填充件放置在后跟位置，其占用后跟一部分体积，主要起到减轻后跟重量，均衡大底发泡密度的作用。本发明制备方法连帮注射鞋靴具备结实、耐穿，加工工艺高效、制作成本低。
附图说明
图1为本发明聚氨酯中底和橡胶大底组成的鞋靴底，其中图1(a)为鞋靴底的正面图，图1(b)为鞋靴底的侧面图。
图2为本发明防护靴的侧面和鞋底图，其中图2(a)为防护靴的侧面图，图2(b)为鞋底图。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、聚氨酯中底的制备
一、聚氨酯材料由下述重量份数的A,B组分制成：具体制备方法如下：
(一)A组份配方及生产工艺：
1.配方：A:聚醚1(天津石化TED-28，分子量为3500～4500)68.333份；
B:聚醚2(可利亚化学KE-3704，分子量为5500～6500)15.889份；
C:扩链剂(1.4丁二醇)8.111份；
D.整泡剂(空气化工LK221)0.5份；
E.分散剂(正十二硫醇)2.5份；
F.胺催化剂(空气化工A33)1.333份；
G.水0.333份；
2.生产工艺：将以上原料，按照顺序投入到反应釜中，升温到55-70度，恒温2小时，取样检测产品的酸值，羟值，在合格范围内，降温到40-45度，密封待用。
附：产品指标：酸值：≤0.3，羟值：160±10。
(二)聚醚改性MDI：
1.配方：
A1.纯MDI:60份
B1.TED-28:25份
C1.KE3704:5份
D1.二丙二醇:5份
E1.液化MDI:5份
2.生产工艺：
21 按照上述配方表，先将A1料投入反应釜中，开启搅拌。
2.2 搅拌状态下加入B1、C1、D1料，升温到60-75℃，恒温2-5小时。
2.3 降温到55-60度，入E1料，于55-60℃搅拌45分钟。
2.4 取样测NCO,在合格范围内，降温到40℃，停搅拌，充氮气密封保存待用。
聚醚改性MDI产品指标：NCO:18.5±0.3％,外观：澄清透明。
(三)将上述生产好的A组份与聚醚改性MDI组份料，按照质量比100：85混合，高速搅拌后模具中反应，即可得到鞋靴中底。
二、聚氨酯中底的制备：将上述聚氨酯材料的配方组分，按照上述制备聚氨酯材料的步骤加入到模具中反应，即可得到聚氨酯中底。
本发明聚氨酯中底的性能指标如表1所示，由表1可知本发明聚氨酯中底的性能指标测试值超过现有技术中规定的指标，因此具有良好的耐磨、耐折、质轻等性能。
表1 聚氨酯中底的性能指标
检验项目 计量单位 标准规定指标 测试值
硬度 邵A 45±3 45
比重 kg/m3 0.55±0.05 0.55
拉伸强度 MPa ≥4.5 5.4
伸长率 ％ ≥350 420
裤形撕裂强度 kN/m ≥5.0 5.8
回弹性 ％ ≥30 49
压缩变形率 ％ ≤20 12.6
耐折性能 次 -15℃时，10万次不裂 不裂
实施例2、橡胶外底的制备
1.橡胶材料由下述重量份数的组分制成：溶聚丁苯10份；日本顺丁胶28份；越南标胶SVR-3L 5份；碳黑20份；氧化锌2.25份；硬脂酸0.42份；活性剂1.4份；促进剂0.65份；硫磺0.8份。
2.橡胶外底生产工艺：
2.1.称量
按设计的配方称量除外加促进剂外的所有原料；
2.2 密炼
将称量准确的溶聚丁苯、顺丁胶和标胶SVR-3L原料混合，启动密炼机密炼，使物料混合均匀，加入2/3量的碳黑，继续密炼，橡胶和碳黑混合，重新结块，待温度达到100℃时，加入所有剩下的原料(E-I)和剩下的碳黑，直至温度继续升高到100℃时，所有原料的混合体再次结块；
2.3 开炼、加硫
将密炼好的胶料进行开炼，以片状物料出料；按配比将开炼出来的片状物料放于干燥处静置，开始使用开炼机进行加硫(外加促进剂)，先将片状物料于开炼机中打第一次和第二次三角包，再打第三次三角包，在辊距上方留有堆积胶，同时将外加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，混合均匀后，出料；
2.4.测硫化曲线
剪取一小片物料，用硫变仪测硫化曲线，记录焦烧时间和正硫化时间，并调整至合格范围。
2.5.备料：
测试合格的物料按鞋底型体不同分别采取出片，出条、斩刀裁条等方式进行备料。
2.6.鞋底成型
根据记录焦烧时间和正硫化时间调节油压机的硫化时间，将切好物料磅重后放于油压机中油压成型，即得成型鞋底。
2.7.后处理：
生产好之鞋底进行修边，打粗，根据型体不同和客户具体要求进行磨边，喷漆等。
本发明橡胶外底的性能指标如表2所示，由表2可知本发明橡胶外底的伸长率为492％比标准值指标中最小值400％多出92％，说明本发明具有良好的弹性；同时表明本发明耐磨性能和耐折性能好。
表2 橡胶外底的性能指标
检验项目 计量单位 标准规定指标 测试值
硬度 邵A 68±3 66
比重 kg/m3 1.15±0.03 1.15
拉伸强度 MPa ≥13.5 16.2
伸长率 ％ ≥400 492
裤形撕裂强度 kN/m ≥15.0 21.7
DIN耐磨 ≤60 52
国标磨痕 mm ≤4.0 3.3
阿克隆磨痕 cm3 ≤0.15 0.12
3.尼龙支撑架
3.1.生产工艺
1)将待打制足弓支撑架之尼龙原料先进行100℃，12小时以上烘烤。
2)将烘好之原料加入注塑机，提前将相应之模具做好加热处理.
3)设定好重量，硫化时间，对支撑架先进行试打.
4)试打经检测无问题后，进行大货批量生产。
本发明足弓支撑架的性能指标如表3所示，由表3可知本发明足弓支撑架的伸长率为495％比标准值指标中最小值400％多出145％，撕裂强度为219完全达到超过200之标准，说明本发明足弓支撑架具有高拉伸强度，高伸长率，超高撕裂强度之特点。
表3 足弓支撑架性能指标
检验项目 计量单位 标淮规定指标 测试值
硬度 邵A 87±3 87
比重 kg/cm3 1.2±0.1 1.15
拉伸强度 MPa ≥26 52.4
伸长率 ％ ≥350 495
撕裂强度(直角) kN/m ≥200 219
4、后跟发泡棉理化性能
后跟发泡棉为聚氨酯发泡材料，其粘贴在鞋帮后跟处，主要起到减轻鞋靴重量的作用。
名称 标准值 最大允差 检验方法
密度，g/cm3 0.12 ±0.01 ASTM D297
硬度，Asker C 35 ±5 ASTM D2240
实施例3、防护靴的制备
防护靴的制备方法，包括如下步骤：
1)橡胶外底和腰窝支撑件粘合；
2)鞋帮帮脚起毛，深度不应超过革厚的1/4，帮脚刷胶两遍，60℃时烘干2～3min；
3)在鞋帮腰窝部位粘贴勾心、后跟部位粘贴聚氨酯发泡填芯，应粘正、粘牢；
4)将步骤2)处理后的鞋帮烘干，在80℃时烘干1～2min，橡胶外底加温80℃、1～2min，鞋帮套楦，套正、套平；
5)将聚氨酯膜均匀刷胶，25℃自然晾干3～5min；
在模具中先放入橡胶大底，将聚氨酯膜平铺到鞋靴外底上，铺放平整，无皱褶；聚氨酯膜抽真空，使之与鞋靴外底紧密贴合，聚氨酯膜加热，加热的温度为150℃，加热时间为10s；
在鞋靴外底与鞋帮之间注入聚氨酯材料，子口及边墙花纹清晰，不开胶，发泡充分，发泡胶与外层橡胶结合牢固，不缺胶，然后出模；
5)将步骤4)得到的鞋靴装楦定型，装楦到位，不应错号，冷冻温度为(-5℃～15℃)，时间(5～8)min，修水口胶，水口胶应剪净修齐，不应伤及鞋底；外观修饰，鞋面抛擦光亮，然后配鞋垫，即得到本发明防护靴。

Claims (2)

1.一种防护靴，其特征在于：该防护靴的鞋底包括聚氨酯材料制备的鞋靴中底、橡胶材料制备的鞋靴外底和橡塑材料制备的腰窝支撑件；
所述防护靴的鞋帮和所述鞋靴外底之间通过注入聚氨酯材料形成的所述鞋靴中底进行连接；所述防护靴的鞋帮和所述腰窝支撑件之间通过注入聚氨酯材料形成的所述鞋靴中底进行连接；
所述腰窝支撑件在所述鞋靴中底的外侧的足弓部位；
所述聚氨酯材料由下述重量份数的组分制成：
聚醚1：60~70份；
聚醚2：10~20份；
扩链剂：5~10份；
整泡剂：0.2~1.0份；
分散剂：1.5~5.0份；
胺催化剂：1.0~2.5份；
水：0.2~0.5份；
MDI改性物：90~110份；
所述聚醚1为TED-28、KE-510和DP-4000E中的至少一种；
所述聚醚2为ZST-21、KE-3704和DP-6000中的至少一种；
所述扩链剂为乙二醇、丙二醇、1.4丁二醇、三羟甲基丙烷和丙三醇中的至少一种；
所述整泡剂为硅酮类表面活性剂和/或无硅酮类表面活性剂；所述硅酮类表面活性剂为迈图公司生产的L1500、L1540和/或L1505，所述无硅酮类表面活性剂为气体公司生产的LK221和/或LK043；
所述分散剂为正十二硫醇、十二烷基磺酸钠和聚乙二醇中的至少一种；
所述胺催化剂为A33、A333L、三乙醇胺和丙三醇中的至少一种；
所述MDI改性物为聚醚改性MDI；
所述聚醚改性MDI按照如下步骤制备：将MDI与TED-28、KE3704和二丙二醇混合，升温至65~85℃反应2~5h，然后再加入液化的所述MDI，继续反应，即得所述聚醚改性MDI；
所述橡胶材料由下述重量份数的组分制成：
溶聚丁苯5~15份；
顺丁胶：20~30份；
标胶SVR-3L：3~8份；
碳黑：10~30份；
氧化锌：2~3份；
硬脂酸：0.2~0.5份；
活性剂：1~2份；
促进剂：0.5~1.0份；
硫磺0.5~1.0份；
所述橡塑材料为改性尼龙；
所述溶聚丁苯的分子量为135~180；
所述顺丁胶的分子量为3万~12万；
所述活性剂为聚乙二醇；
所化促进剂为二硫化二苯骈噻唑、过氧化苯甲酰和/或硫黄。
2.权利要求1所述防护靴的制备方法，包括如下步骤：
1）采用所述聚氨酯材料制备所述鞋靴中底、所述橡胶材料制备所述鞋靴外底和所述橡塑材料制备所述腰窝支撑件；具体包括如下步骤：
a）所述鞋靴外底和所述腰窝支撑件起毛、水洗、刷胶；鞋帮起毛；
所述水洗的温度为60~80℃，所述水洗的时间为2~5min；
所述刷胶的温度为50~70℃，所述刷胶的时间为2~3 min；
所述鞋帮起毛的深度不超过所述鞋帮厚度的1/4；
b）在所述腰窝支撑件部位粘勾心、后跟部位粘聚氨酯发泡填芯；
2）所述防护靴的鞋帮、所述鞋靴外底和所述腰窝支撑件之间通过注入所述聚氨酯材料形成的所述鞋靴中底进行连接，使所述腰窝支撑件在所述鞋靴外底中间且在所述鞋靴中底的外侧的足弓部位，具体包括如下步骤：
a）将处理后的所述鞋帮烘干，所述鞋靴外底加温，然后将所述鞋帮套楦；
所述烘干和所述加温的温度均为80~100℃；
所述烘干和所述加温的时间均为1~2 min；
b）在模具中先加入所述橡胶材料制备鞋靴外底，在所述鞋靴外底上覆盖刷胶的聚氨酯膜处理，在所述鞋靴外底覆盖所述聚氨酯膜上与所述鞋帮之间注入所述聚氨酯材料的原料反应得到所述鞋靴中底，然后出模；
所述聚氨酯膜处理的温度为120~160℃，所述聚氨酯膜的预热的时间为10~30 s；
所述聚氨酯处理的真空度为0.8~0.98Pa；
c）将步骤b）得到的鞋靴装楦定型，然后配鞋垫，即得到所述防护靴；
所述装楦定型的温度为-5~15℃，所述装楦定型的时间为5~8 min；
步骤c）中还包括将所述鞋靴修水口胶和/或外观修饰，所述外观修饰具体为鞋面抛擦光量。
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