CN109021378B - 一种运动鞋用低密度发泡材料、其制备方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种运动鞋用低密度发泡材料，由物料经一次发泡成型制得，所述物料包括如下组分：20～30份的线性低密度聚乙烯；20～50份的乙烯醋酸乙烯共聚物；30～50份的乙烯辛烯共聚物；10～20份的乙烯甲基丙烯酸类共聚物；1～3份的碱式氧化锌；1～1.2份的过氧化物交联剂；5～6份的偶氮类发泡剂；1～2份的活性剂。本发明提供了所述的发泡材料的制备方法和应用。本发明所述物料经过一次发泡成型工艺，能获得密度低于0.1g/cm3的发泡材料，并且可以明显改善该发泡材料的力学性能，还具有明显的成本和效率优势。本发明该发泡材料密度低，其各项力学指标包括撕裂强度仍能达到运动鞋鞋底的国家标准规定的要求。

Description

一种运动鞋用低密度发泡材料、其制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及鞋类制品技术领域，尤其涉及一种运动鞋用低密度发泡材料、其制备方法及其应用。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，人们对身体健康的重视程度达到前所未有的高度，越来越多的人们参与各式各样的健身活动。在众多的健身活动中，跑步是实现健康的最大众的方式，也是最简洁且行之有效的方式。对于跑步装备中的运动鞋，如何最大限度的减轻跑步过程中的负荷，已经是运动鞋开发的前沿领域。
生物学家研究表明(陈鹏，曲风，运动鞋科技进展综述，山西体育科技报2008(3))，跑步过程中，膝盖所受到的冲击力大约是体重的3到5倍，而鞋子的重量每增加1克，人每跑100米就会多消耗8％的体能，鞋子每减轻1克重量，就相当于减轻560克的重力负担。众所周知，一双鞋子的重量主要取决于鞋底的重量，目前市面上，鞋用中底材料的密度主要集中在0.2-0.3每克立方厘米。如果能将材料的密度降至0.1每克立方厘米，鞋底的重量就可以减轻50％左右，从而使得使用者在跑步过程中的重力负担大大的降低，极大的改进了穿着舒适性。
鞋子在穿着过程中是一个动态的运动过程，基于此，运动鞋鞋底所用的中底材料必须满足一定的力学指标，以符合国家制定的一系列的力学标准。由于材料的力学性能与材料的密度成反比，如何在极低的密度情况之下，满足运动鞋鞋底所需要的力学指标，一直是当前行业研究的重点和难点。
就目前而言，市售的绝大多数运动鞋用中底材料都是基于聚乙烯，以及乙烯与其它单体的共聚弹性物，例如：乙烯与醋酸乙烯共聚物、乙烯与丁烯或者辛烯共聚物。聚乙烯具有良好的力学性能，并且能实现交联发泡。聚乙烯及其衍生共聚物交联发泡工艺中，通常使用过氧化物作为交联剂，偶氮二甲酰胺作为发泡剂。但是，这类发泡材料在较低密度下的撕裂强度等力学性能仍无法满足运动鞋鞋底所需的力学国标。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种运动鞋用低密度发泡材料、其制备方法和应用，本发明提供的发泡材料的密度较低，并且力学性能较好，可用作运动鞋鞋底材料。
本发明提供一种运动鞋用低密度发泡材料，由物料经一次发泡成型制得，所述物料包括如下质量份的组分：
20～30份的线性低密度聚乙烯；
20～50份的乙烯醋酸乙烯共聚物；
30～50份的乙烯辛烯共聚物；
10～20份的乙烯甲基丙烯酸类共聚物；
1～3份的碱式氧化锌；
1～1.2份的过氧化物交联剂；
5～6份的偶氮类发泡剂；
1～2份的活性剂。
优选地，所述乙烯醋酸乙烯共聚物中VA质量含量为5％～28％。
优选地，所述乙烯辛烯共聚物的硬度在80～90度之间。
优选地，所述碱式氧化锌的相对密度为4.42～4.45。
优选地，所述过氧化物交联剂为DCP和BIBP中的一种或多种。
优选地，所述活性剂为硬脂酸和硬脂酸锌中的一种或多种。
优选地，所述运动鞋用低密度发泡材料的密度低于0.1g/cm3。
本发明提供上文所述的运动鞋用低密度发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
将所述物料中的组分依次进行混炼、造料和一次发泡成型，得到运动鞋用低密度发泡材料。
优选地，在一次发泡成型后还包括：将发泡成型的发泡材料进行烘烤，得到运动鞋用低密度发泡材料。
本发明提供上文所述的运动鞋用低密度发泡材料在制备运动鞋鞋底中的应用。
与现有技术相比，本发明提供的发泡材料基于聚乙烯及其衍生共聚物，制备所用的物料包括一定配比的线性低密度聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物和乙烯辛烯共聚物，在此发泡基体材料中还混入了适量的乙烯甲基丙烯酸类共聚物。本发明所述物料发泡体系主要包括过氧化物交联剂和偶氮类发泡剂，两者配合进行交联发泡；并且本发明采用碱式氧化锌，其不但能起到温度调节作用，还能与乙烯甲基丙烯酸类共聚物的羧基基团发生反应。本发明所述物料经过一次发泡成型工艺，能获得密度低于0.1g/cm3的发泡材料，并且可以明显改善该发泡材料的力学性能，还具有明显的成本和效率优势。实验结果表明，本发明所述的发泡材料在密度低于0.1每克立方厘米时，其各项力学指标包括撕裂强度仍能达到运动鞋鞋底的国家标准规定的要求。
附图说明
图1为本发明实施例提供的制备运动鞋用低密度发泡材料的工艺流程图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种运动鞋用低密度发泡材料，由物料经一次发泡成型制得，所述物料包括如下质量份的组分：
20～30份的线性低密度聚乙烯；
20～40份的乙烯醋酸乙烯共聚物；
30～50份的乙烯辛烯共聚物；
10～20份的乙烯甲基丙烯酸类共聚物；
1～3份的碱式氧化锌；
1～1.2份的过氧化物交联剂；
5～6份的偶氮类发泡剂；
1～2份的活性剂。
本发明提供的发泡材料具有较低的密度和良好的力学性能，主要用作运动鞋发泡中底材料，可减轻运动鞋穿着者跑步的重力负担，提升消费者的穿着舒适感，并且节约了材料的消耗，具有成本优势。
本发明提供的发泡材料由物料经一次发泡成型制得；以质量份数计，所述物料包括：20～30份的线性低密度聚乙烯、20～50份的乙烯醋酸乙烯共聚物和30～50份的乙烯辛烯共聚物。在本发明的优选实施例中，所述物料包括：20质量份的线性低密度聚乙烯、50质量份的乙烯醋酸乙烯共聚物和30质量份的乙烯辛烯共聚物。
并且，本发明所述物料包括10～20质量份的乙烯甲基丙烯酸类共聚物。本发明在上述组分基础上混入适量的乙烯甲基丙烯酸类共聚物，作为发泡基体材料，利于获得良好的力学性能。
其中，所述的线性低密度聚乙烯(LLDPE，也称线型低密度聚乙烯)是无毒、无味、无臭的聚烯烃树脂材料，密度一般为0.918～0.935g/cm3。在本发明的具体实施例中，线型低密度聚乙烯优选品种(型号或牌号)有：LLDPE2426H和EPECU2002等中的一种或多种。
所述的乙烯醋酸乙烯共聚物(乙烯-醋酸乙烯共聚物，英文简称EVA)是乙烯与醋酸乙烯共聚物，一般醋酸乙烯(VA)含量在5％～40％。与聚乙烯相比，EVA由于在分子链中引入了醋酸乙烯单体，从而降低了高结晶度，提高了柔韧性和抗冲击性等。在本发明的实施例中，所述乙烯醋酸乙烯共聚物中VA质量含量可为5％～28％。具体地，乙烯与醋酸乙烯共聚物优选品种有：EVA7350和EVA7360中的一种或多种；其质量份优选为30～45份。
所述的乙烯辛烯共聚物(乙烯-辛烯共聚物，英文简称POE)是乙烯与辛烯共聚物，具有较低的结晶度，密度小(约0.87～0.902g/cm3)，具有良好的回弹性和柔韧性等特点。在本发明中，所述乙烯辛烯共聚物的硬度优选在80度～90度之间。具体地，乙烯辛丁烯共聚物优选品种有：POE8480和POE8450中的一种或多种；其质量份优选为35～40份。
所述的乙烯甲基丙烯酸类共聚物(乙烯-甲基丙烯酸类共聚物)是乙烯与甲基丙烯酸类化合物的共聚物，甲基丙烯酸类化合物包括但不限于甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯。所述乙烯甲基丙烯酸类共聚物包括乙烯甲基丙烯酸共聚物和乙烯甲基丙烯酸甲酯共聚物中的一种或多种；乙烯甲基丙烯酸类共聚物密度范围约0.93～0.94g/cm3，熔融指数为3.0～25g/10min，MA含量一般为9％～15％。在本发明的实施例中，乙烯甲基丙烯酸类共聚物优选品种有：FUSABOND514D和EMAA925中的一种或多种。
除了上述主要组分，本发明所述物料包括1～3质量份的碱式氧化锌，优选为1.5～2.5份。在本发明中，所述碱式氧化锌可作为离子交联剂，不但能调节体系温度，而且与上述甲基丙烯酸类化合物的羧基(-COOH)基团发生交联反应。在本发明发泡体系中，这样能极大地改善发泡材料的交联程度、泡孔均匀程度和致密程度，从而明显改善发泡材料的力学性能。
本发明所述的碱式氧化锌是指一种高纯度氧化锌，即氧化锌含量高，如在80％以上。所述碱式氧化锌可为纳米微粒；相对密度优选为4.42～4.45。具体地，离子交联剂优选品种有:ZNO997和ZNO995中的一种或多种。
并且，本发明所述物料包括1～1.2质量份的过氧化物交联剂。本发明采用离子和过氧化物双重交联，可实现在较低密度情况之下，发泡材料仍具有良好的力学性能。所述过氧化物交联剂优选为DCP和BIBP中的一种或多种；DCP为过氧化二异丙苯，而BIBP为双叔丁基过氧化二异丙苯，可称为无味DCP。
本发明使用偶氮类发泡剂，优选采用偶氮二甲酰胺。即，所述物料包括5～6质量份的偶氮类发泡剂。偶氮二甲酰胺是一种典型的放热型发泡剂，可称为发泡剂AC。另外，本发明所述物料包括1～2份的活性剂，以促进反应。具体来说，所述活性剂优选品种有：硬脂酸和硬脂酸锌中的一种或多种。
在本发明中，包括上述组分的物料经过一次发泡成型，制备得到发泡材料。所述的运动鞋用低密度发泡材料的密度低于0.1g/cm3，如其密度为0.086g/cm3。本发明所述的发泡材料具有极低的密度，用作运动鞋中的鞋底，极大的减轻了使用者跑步的重力负担，极大的提升了消费者的穿着舒适感。另外，本发明相比运动鞋用传统中底材料的总重量减轻50％，极大的节约了材料的消耗。
本发明在行业内首创一次发泡成型超低密度发泡中底材料，发泡材料密度低，仍具有良好的力学性能。本发明采用注塑射出机台一次成型发泡，相对传统的两次成型发泡具有明显的效率优势和成本优势。
本发明实施例提供了所述的运动鞋用低密度发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
将所述物料中的组分依次进行混炼、造料和一次发泡成型，得到运动鞋用低密度发泡材料。
参见图1，图1为本发明实施例提供的制备运动鞋用低密度发泡材料的工艺流程图。
本发明实施例首先称料，依据上述物料配方组分、用量，可将过氧化物交联剂和偶氮类发泡剂作为第一组称好；将活性剂、碱式氧化锌作为第二组称好；剩下的物料组分作为第三组称好。
本发明实施例将称好的物料组分混合后进行混炼；具体先将第三组料倒入密炼机内，并打开机器，待温度升到80～85℃之间，倒入第二组料，待温度升到90～95℃时再倒入第一组料，待温度升至100～105℃时，将混好的物料倒出。
混炼后，本发明实施例进行造料，也称造粒；具体是将混好的物料倒入造料机中，将第一、二、三、四区温度分别调为：75，80，85，90℃。并将螺杆转速调至40-50转/分钟，将切料转速调至15-20转/分钟。造料过程中如果采用水冷，造好的料需加入烘干机中烘干脱水；如果采用风冷则可直接使用。
造粒后，本发明实施例将造好的物料倒入注塑发泡成型机内，喂料第一、二、三、四区温度分别调为：80，85，90，95℃，成型模具温度上下模板分别调为：175℃，175℃。将料量依据模具用量设定好，硫化时间为700秒-900秒。
完成一次发泡成型后，本发明优选还包括将发泡成型的发泡材料进行烘烤，利于提高材料性能。所述烘烤具体为：将温烘第一、二、三、四区温度分别调为：80，90，95，100℃，转速为60-70转每分钟；将发泡成型的发泡材料送入烘箱口，烘箱长度选择30米-40米长为宜，从头至尾烘烤时间为30分钟-40发钟为宜，从而得到运动鞋用低密度发泡材料。本申请所述制备采用注塑发泡一次成型工艺，相比传统的两次模压成型中底工艺，具有极高的效率优势和制造成本优势。
本发明还提供了所述的运动鞋用低密度发泡材料在制备运动鞋鞋底中的应用，即，一种运动鞋鞋底，由上文所述的发泡材料制得。本发明对包括该鞋底的运动鞋类型、鞋底结构等没有特殊限制，可为跑步运动鞋，可为现有常规结构的鞋底。本发明所述的运动鞋鞋底重量轻，舒适感好，符合力学国标。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的运动鞋用低密度发泡材料、其制备方法及其应用进行具体地描述。
实施例1
采用表1所述的配方，按照以下步骤实施：
依据上述物料配方组分、用量，将过氧化物交联剂和偶氮类发泡剂作为第一组称好；将活性剂、碱式氧化锌作为第二组称好；剩下的物料组分作为第三组称好。
先将第三组料倒入密炼机内，并打开机器，待温度升到80～85℃之间，倒入第二组料，待温度升到90～95℃时再倒入第一组料，待温度升至100～105℃时，将混好的物料倒出。
将混好的物料倒入造料机中，将第一、二、三、四区温度分别调为：75，80，85，90℃。并将螺杆转速调至40-50转/分钟，将切料转速调至15-20转/分钟。造料过程中采用水环/水下切粒，通过脱水机(离心机)脱水，以及风冷继续冷却和脱水，再经过振动筛筛选后收集。
将造好的物料倒入注塑发泡成型机内，喂料第一、二、三、四区温度分别调为：80，85，90，95℃，成型模具温度上下模板分别调为：175℃，175℃。将料量依据模具用量设定好，硫化时间为750秒。
将发泡成型的发泡材料进行烘烤，具体为：将温烘第一、二、三、四区温度分别调为：80，90，95，100℃，转速为60-70转每分钟；将发泡成型的发泡材料送入烘箱口，烘箱长度选择30米-40米长为宜，从头至尾烘烤时间为30分钟-40发钟为宜，得到运动鞋用低密度发泡材料。
表1实施例和比较例的物料组分
Figure BDA0001806310910000071
Figure BDA0001806310910000081
其中，乙烯醋酸乙烯共聚物中VA质量含量为18％，硬度88A，密度0.940g/cm3；乙烯辛烯共聚物8480的硬度在90A，密度0.902g/cm3；FUSABOND514D的硬度53D，MA含量9％，密度0.934g/cm3；EPECU2002的硬度58D，密度0.915g/cm3；碱式氧化锌为白石牌氧化锌，相对密度为4.42～4.45；DCP：购自中国石化公司；硬脂酸1801：购自印尼杜库达公司；硬脂酸锌ZTE：购自湖州市菱湖新望化学有限公司；发泡剂AC6000：购自杭州海虹精细化工有限公司。
实施例2～4
采用表1所述的配方，分别按照实施例1的步骤制备，得到发泡材料。
比较例1～2
采用表1所述的配方，分别按照实施例1的步骤制备，得到发泡材料。
将本发明实施例和比较例所得的发泡材料进行性能测试，对比结果参见表2，其中，实施例和比较例所得发泡材料的密度均低于0.1g/cm3，但实施例材料密度更低。比较例1和比较例2的分层撕裂强度在标准18N/CM以下，而实施例材料分层撕裂强度等力学指标均符合要求。
表2实施例和比较例所得发泡材料的性能对比
Figure BDA0001806310910000082
Figure BDA0001806310910000091
由以上实施例可知，本发明通过注塑一次发泡成型得到发泡材料，其密度低于0.1g/cm3，发泡体的各项力学指标依然能达到国标。用作运动鞋中的鞋底，极大的减轻了使用者跑步的重力负担，极大的提升了消费者的穿着舒适感。另外，本发明相比运动鞋用传统中底材料的总重量减轻50％，极大的节约了材料的消耗。本申请所述制备采用注塑发泡一次成型工艺，具有极高的效率优势和制造成本优势。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于使本技术领域的专业技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本发明应该保护的范围。

Claims (10)

1.一种运动鞋用低密度发泡材料，由物料经一次发泡成型制得，所述物料包括如下质量份的组分：
20～30份的线性低密度聚乙烯；
20～50份的乙烯醋酸乙烯共聚物；
30～50份的乙烯辛烯共聚物；
10～20份的乙烯甲基丙烯酸类共聚物；
1～3份的碱式氧化锌；
1～1.2份的过氧化物交联剂；
5～6份的偶氮类发泡剂；
1～2份的活性剂。
2.根据权利要求1所述的运动鞋用低密度发泡材料，其特征在于，所述乙烯醋酸乙烯共聚物中VA质量含量为5％～28％。
3.根据权利要求1所述的运动鞋用低密度发泡材料，其特征在于，所述乙烯辛烯共聚物的硬度在80～90度之间。
4.根据权利要求1所述的运动鞋用低密度发泡材料，其特征在于，所述碱式氧化锌的相对密度为4.42～4.45。
5.根据权利要求1所述的运动鞋用低密度发泡材料，其特征在于，所述过氧化物交联剂为DCP和BIBP中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的运动鞋用低密度发泡材料，其特征在于，所述活性剂为硬脂酸和硬脂酸锌中的一种或多种。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的运动鞋用低密度发泡材料，其特征在于，所述运动鞋用低密度发泡材料的密度低于0.1g/cm3。
8.如权利要求1～7中任一项所述的运动鞋用低密度发泡材料的制备方法，包括以下步骤：
将所述物料中的组分依次进行混炼、造料和一次发泡成型，得到运动鞋用低密度发泡材料。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在一次发泡成型后还包括：将发泡成型的发泡材料进行烘烤，得到运动鞋用低密度发泡材料。
10.如权利要求1～7中任一项所述的运动鞋用低密度发泡材料在制备运动鞋鞋底中的应用。
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