CN109043734A - 一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫，包括鞋垫本体，所述鞋垫本体包括鞋垫前掌、鞋垫中腰和鞋垫后跟；在所述鞋垫本体的底部设置若干个桥式结构，所述桥式结构包括桥和在所述桥的顶部设置的若干个透气孔，所述透气孔贯穿所述桥的顶部和所述鞋垫本体的上表面；所述带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫由热塑性弹性体颗粒经超临界二氧化碳发泡和蒸汽模压成型制备。本发明在保证发泡热塑性弹性体鞋垫支撑性和舒适性的同时，增加了透气性，同时在一定程度上节省用料，降低成本。

Description

一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫
技术领域
本发明涉及鞋垫领域，具体涉及一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫。
背景技术
发泡热塑性弹性体鞋垫目前成型基本有两种，一种通过发泡热塑性弹性体颗粒和其它材料混合，颗粒分散在另一种材料表面，此种方式由于用料少，发泡热塑性弹性体颗粒的优异的回弹和柔软性无法得到充分的体现。另一种是整体采用发泡热塑性弹性体材料，放入成型的模具中，经过高温高压成型，此种方式充分发挥了材料性能，但由于颗粒本身是由封闭气孔组成，就导致了这种鞋垫的透气性很差，所以在卫生方面的体验不太好，同时由于用料较多，导致产品价格昂贵，缺乏竞争性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服背景技术的技术缺陷，提供一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫。本发明在保证发泡热塑性弹性体鞋垫支撑性和舒适性的同时，增加了透气性，同时在一定程度上节省用料，降低成本。
本发明解决上述技术问题所采用的技术手段为：
一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫，包括鞋垫本体，所述鞋垫本体包括鞋垫前掌、鞋垫中腰和鞋垫后跟；在所述鞋垫本体的底部设置若干个桥式结构，所述桥式结构包括桥和在所述桥的顶部设置的若干个透气孔，所述透气孔贯穿所述桥的顶部和所述鞋垫本体的上表面；
所述带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫的制备方法，包括如下步骤：
(1)颗粒发泡：将热塑性弹性体颗粒放入高压反应釜中，向高压反应釜中通入二氧化碳气体，调节高压反应釜的压强和温度，使二氧化碳处于超临界状态，保压渗透，快速泄压，加热发泡，制得发泡热塑性弹性体颗粒；
(2)蒸汽模压成型：将步骤(1)所述发泡热塑性弹性体颗粒运用蒸汽模压成型，制得发泡热塑性弹性体鞋垫。
进一步地，所述鞋垫本体的厚度大于1.5cm；所述鞋垫本体越厚，采用本发明所述结构所起到的透气作用就越显著。
进一步地，所述鞋垫本体的厚度为1.5～6cm。
进一步地，在所述鞋垫本体的上表面可粘贴耐磨性布或其它种类的包裹材料，此布可进行抗菌处理，同时要薄且多层，能吸收足部产生的汗水。
进一步地，在所述鞋垫本体的底部可增加花纹，加大与鞋底的摩擦性，使其不会滑动。
进一步地，从所述鞋垫前掌到所述鞋垫后跟的方向所述鞋垫前掌的厚度由前往后逐渐增加；从所述鞋垫前掌到所述鞋垫后跟的方向所述鞋垫中腰的厚度由前往后逐渐增加，但到所述鞋垫中腰的后部趋于相同；从所述鞋垫前掌到所述鞋垫后跟的方向所述鞋垫后跟的厚度与所述鞋垫中腰的后部相同。
进一步地，在所述鞋垫前掌的前端，设置圆弧状的弧形条纹，使用者可根据使用需求和鞋尖的类型进行裁剪，贴合鞋子的形状。
进一步地，在满足支撑结构的前提下，可以在所述鞋垫后跟较厚处增加镂空的所述桥式结构。
进一步地，所述桥的宽度为1～1.5cm。
进一步地，任意两个所述桥之间的间距为2cm以上。
进一步地，任意两个所述桥之间的间距为2～4cm。
进一步地，所述桥的数量和间距可根据实际的使用体验进行调整，但所述桥的高度最高不得超过所述桥所在部位的所述鞋垫本体厚度的四分之三。
进一步地，在所述桥式结构位于所述鞋垫本体的两侧的部位开半圆形小孔，使之整体成为一个内部空气可以循环的结构，进一步增强其透气性。
进一步地，所述半圆形小孔的直径为1～1.5cm。
进一步地，所述透气孔的直径为0.1～0.5cm，同一排任意两个所述透气孔之间的间距为0.5～1.5cm；所述透气孔的直径不可大于0.5cm，过大会在使用过程中形成一个凹形，所述透气孔的位置位于所述桥式结构的中段，此段最薄，在此处加透气孔，散气效果最好。
进一步地，所述鞋垫本体的制备可通过调整模具进行一次模压成型，图案花纹以及所述桥式结构的调整可通过调整模具形状得以实现。
进一步地，所述步骤(1)中，所述热塑性弹性体颗粒为聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体中的任意一种。
进一步地，所述步骤(1)中，所述热塑性弹性体颗粒的粒径为2～4mm。
进一步地，所述步骤(1)中，所述压强为7.38～30MPa；所述压强过低则达不到超临界状态，二氧化碳难以渗透到待发泡颗粒内部，难以发泡；压强过高渗透效果越明显，但超过30MPa渗透效果基本保持一致，因此压强选择7.38～30MPa。
更进一步地，所述步骤(1)中，所述压强为7.38MPa。
进一步地，所述步骤(1)中，所述温度为31～80℃；所述温度过低则达不到超临界状态，二氧化碳难以渗透到待发泡颗粒内部，难以发泡；温度过高则相同压强内的二氧化碳含量降低，其渗透效果不明显，因此温度选择31～80℃。
更进一步地，所述步骤(1)中，所述温度为31℃。
进一步地，所述步骤(1)中，所述渗透时间为1.5～6h；由于二氧化碳在待发泡颗粒内部渗透完全的最短时间为1.5h，时间继续增加渗透效果稍微增加，但超过6h效果愈发不明显，因此渗透时间选择1.5～6h。
进一步地，所述步骤(1)中，所述发泡温度为90～160℃；当温度低于90℃，颗粒不易发泡，发泡倍率小，密度大；当温度高于160℃，颗粒过度发泡，由于气泡孔基本都已经炸裂，颗粒基本没有弹性，因此发泡温度选择90～160℃。
进一步地，所述步骤(1)中，所述发泡时间为30～110s；发泡时间过短，颗粒没能完全发泡，发泡倍率小，密度过大；时间过长，颗粒膨胀过大，导致气泡孔破裂，颗粒丧失优良的回弹性，因此发泡时间选择30～90s。
进一步地，所述步骤(1)中，所述发泡热塑性弹性体颗粒的发泡倍率为4～8倍。
进一步地，所述步骤(1)中，所述发泡热塑性弹性体颗粒的粒径为3～5mm，密度为0.1～0.31g/cm3。
进一步地，所述步骤(2)中，所述蒸汽模压成型的具体步骤为：先将模具进行预热，使模具的表面温度达到发泡材料的熔点；发泡颗粒由料枪打入模具腔体内，然后通入高压蒸汽，此时关闭一边的冷凝水阀，打开蒸汽进气阀；同时，使相对面的蒸汽进气阀关闭，冷凝水阀打开，以使蒸汽从相反的方向喷出；在一定压力下，各个颗粒表面相互熔融粘合制得制品；通蒸汽一定时间后，通冷却水冷却，脱模并烘干定型。
进一步地，所述步骤(2)中，所述蒸汽模压成型时的温度为120～200℃，压强为0.1～1MPa，时间为2～6min。
本发明的基本原理：
由于发泡热塑性弹性体鞋垫的透气性不佳，本发明在基于具有特定力学性能的发泡热塑性弹性体的基础上，对其结构进行改进，通过增加特定的桥式结构，在保证鞋垫支撑性和舒适性的同时，由于鞋垫下部整体为镂空，气流可以在底部流通，再通过特定的透气孔和左右两侧的半圆状小孔进行气流交换，从而解决具有特定力学性能的发泡热塑性弹性体鞋垫的透气性问题；由于发泡热塑性弹性体材料本身价格昂贵，所以如果采用全实心结构，势必会造成产品价格高昂的问题，通过增加特定的桥式结构，在使鞋垫更轻便的同时，在一定程度上减少了用料，降低了生产成本。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：
本发明在保证发泡热塑性弹性体鞋垫支撑性和舒适性的同时，增加了透气性，同时在一定程度上节省用料，降低成本。
附图说明
图1为本发明发泡热塑性弹性体鞋垫正面结构示意图；
图2为本发明发泡热塑性弹性体鞋垫侧面结构示意图；
图中各个附图标记的对应的部件名称是：1-鞋垫本体；2-鞋垫前掌；3-鞋垫中腰；4-鞋垫后跟；5-桥式结构；6-桥；7-透气孔；8-半圆形小孔。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例和附图作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于对本发明进一步说明，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容后，该领域的技术人员对本发明作出一些非本质的改动或调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1所述原料TPU颗粒为宁波金穗有限公司，80A。
实施例2所述原料TPO颗粒为东莞捷佳塑胶科技有限公司，TPO-62D。
实施例3所述原料TPEE颗粒为美国杜邦，7246。
实施例4所述原料TPS颗粒为东莞捷佳塑胶科技有限公司，TE-60AS。
对比例1所述原料TPU颗粒为联景XEM90AE，硬度为90°(邵氏C)。
对比例2～4所述原料TPU颗粒为宁波金穗有限公司，80A。
一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫，其特征在于，包括鞋垫本体1，所述鞋垫本体1包括鞋垫前掌2、鞋垫中腰3和鞋垫后跟4；在所述鞋垫本体1的底部设置若干个桥式结构5，所述桥式结构5包括桥6和在所述桥6的顶部设置的若干个透气孔7，所述透气孔7贯穿所述桥6的顶部和所述鞋垫本体1的上表面。
所述桥6为在所述鞋垫本体1的底部向所述鞋垫本体1的顶部内陷形成的凹槽，所述凹槽的侧壁垂直于所述鞋垫本体1的底部，所述凹槽的顶部呈圆拱形。
所述鞋垫本体1的厚度为4cm。
在一个实施例中，在所述鞋垫本体1的上表面粘贴耐磨性布或其它种类的包裹材料，此布可进行抗菌处理，同时要薄且多层，能吸收足部产生的汗水。
在一个实施例中，在所述鞋垫本体1的底部增加花纹，加大与鞋底的摩擦性，使其不会滑动。
从所述鞋垫前掌2到所述鞋垫后跟4的方向所述鞋垫前掌2的厚度由前往后逐渐增加；从所述鞋垫前掌2到所述鞋垫后跟4的方向所述鞋垫中腰3的厚度由前往后逐渐增加，但到所述鞋垫中腰3的后部趋于相同；从所述鞋垫前掌2到所述鞋垫后跟4的方向所述鞋垫后跟4的厚度与所述鞋垫中腰3的后部相同。
在一个实施例中，在所述鞋垫前掌2的前端，设置圆弧状的弧形条纹，使用者可根据使用需求和鞋尖的类型进行裁剪，贴合鞋子的形状。
在满足支撑结构的前提下，可以在所述鞋垫后跟4较厚处增加镂空的所述桥式结构5。
所述桥6的宽度为1cm，任意两个所述桥6之间的间距为3cm。
所述桥6的高度为2cm；所述桥6的数量和间距可根据实际的使用体验进行调整，但所述桥6的高度最高不得超过所述桥6所在部位的所述鞋垫本体1厚度的四分之三。
在所述桥式结构5位于所述鞋垫本体1的两侧的位置开半圆形小孔8，使之整体成为一个内部空气可以循环的结构，进一步增强其透气性。
所述半圆形小孔8的直径为1cm。
所述透气孔7的直径为0.5cm，同一排任意两个所述透气孔7之间的间距为0.5cm，所述透气孔7的位置位于所述桥式结构5的中段，此段最薄，在此处加透气孔，散气效果最好。
所述鞋垫本体1的制备可通过调整模具进行一次模压成型，图案花纹以及所述桥式结构5的调整可通过调整模具形状得以实现。
所述发泡热塑性弹性体鞋垫采用如实施例1～4和对比例1～4所述方法制备得到。
实施例1
采用TPU颗粒，其粒径控制在2mm左右，将TPU颗粒放入超临界二氧化碳渗透釜中，通入一定量二氧化碳气体并加压，使压强达到13MPa，温度达到40℃，此时二氧化碳处于超临界状态，在此状态下渗透2.5h，快速泄压并加热到110℃，发泡时间控制在30s，此时TPU颗粒发泡得到E-TPU发泡颗粒，发泡倍率为7倍密度为0.15g/cm3。将该发泡颗粒经蒸汽模压成型，将发泡颗粒由料枪打入加热至150℃的模具腔体内，然后通入高压蒸汽，蒸汽压力为0.25MPa，此时关闭一边的冷凝水阀，打开蒸汽进气阀，同时，使相对面的蒸汽进汽阀关闭，冷凝水阀打开，以使蒸汽从相反的方向喷出。通蒸汽3min后，通冷却水140s，后脱模并烘干定型，模具形状参照如上所述鞋垫各参数及附图鞋垫的整体形状，得到E-TPU鞋垫。
经检测，采用实施例1所述方法制得的鞋垫具有密度小，鞋垫表面致密无孔洞的特点。增加此种结构之后，鞋垫的整体重量可降低15～30％。
实施例2
采用TPO颗粒，其粒径控制在4mm左右，将TPU颗粒放入超临界二氧化碳渗透釜中，通入一定量二氧化碳气体并加压，使压强达到25MPa，温度达到50℃，此时二氧化碳处于超临界状态，在此状态下渗透3h，快速泄压并加热到150℃，发泡时间控制在80s，此时TPO颗粒发泡得到E-TPO发泡颗粒，发泡倍率为4.5倍，密度为0.28g/cm3。将该发泡颗粒经蒸汽模压成型，将发泡颗粒由料枪打入加热至180℃的模具腔体内，然后通入高压蒸汽，蒸汽压力为0.75MPa，此时关闭一边的冷凝水阀，打开蒸汽进气阀，同时，使相对面的蒸汽进汽阀关闭，冷凝水阀打开，以使蒸汽从相反的方向喷出。通蒸汽5min后，通冷却水140s，后脱模并烘干定型，模具形状参照如上所述鞋垫各参数及附图鞋垫的整体形状，得到E-TPO鞋垫。
经检测，采用实施例2所做出的的产品，鞋垫整体偏重，但由于回弹不强，保留了材料原有的柔软度，会有更舒服的穿着体验，材料的拉伸强度提高，抗撕裂能力更强，从而整体更牢固，采用此种结构后，能减轻整体的重量，保留原有的材料特性。
实施例3
采用TPEE颗粒，其粒径控制在4mm左右，将TPU颗粒放入超临界二氧化碳渗透釜中，通入一定量二氧化碳气体并加压，使压强达到30MPa，温度达到50℃，此时二氧化碳处于超临界状态，在此状态下渗透3h，快速泄压并加热到160℃，发泡时间控制在100s，此时TPEE颗粒发泡得到E-TPEE发泡颗粒，发泡倍率为5倍，密度为0.25g/cm3。将该发泡颗粒经蒸汽模压成型，将发泡颗粒由料枪打入加热至180℃的模具腔体内，然后通入高压蒸汽，蒸汽压力为0.7MPa，此时关闭一边的冷凝水阀，打开蒸汽进气阀，同时，使相对面的蒸汽进汽阀关闭，冷凝水阀打开，以使蒸汽从相反的方向喷出。通蒸汽5min后，通冷却水140s，后脱模并烘干定型，模具形状参照如上所述鞋垫各参数及附图鞋垫的整体形状，得到E-TPEE鞋垫。
经检测，采用实施例3所做出的的产品，由于材料的拉伸强度强，整体的结构强度也很强。
实施例4
采用TPS颗粒，其粒径控制在4mm左右，将TPU颗粒放入超临界二氧化碳渗透釜中，通入一定量二氧化碳气体并加压，使压强达到25MPa，温度达到50℃，此时二氧化碳处于超临界状态，在此状态下渗透3h，快速泄压并加热到160℃，发泡时间控制在110s，此时TPS颗粒发泡得到E-TPS发泡颗粒，发泡倍率为4.5倍，密度为0.31g/cm3。将该发泡颗粒经蒸汽模压成型，将发泡颗粒由料枪打入加热至180℃的模具腔体内，然后通入高压蒸汽，蒸汽压力为0.8MPa，此时关闭一边的冷凝水阀，打开蒸汽进气阀，同时，使相对面的蒸汽进汽阀关闭，冷凝水阀打开，以使蒸汽从相反的方向喷出。通蒸汽5min后，通冷却水140s，后脱模并烘干定型，模具形状参照如上所述鞋垫各参数及附图鞋垫的整体形状，得到E-TPS鞋垫。
经检测，采用实施例4所做出的产品，材料整体重量最大，回弹性能最弱，舒适度在几种材料中最佳，通过桥式结构，其整体重量减轻。
对比例1
与实施例1相比基本相同，区别在于，TPU颗粒选用联景XEM90AE原料，硬度为90°(邵氏C)，颗粒粒径为3mm，蒸汽模压成型时的压强为1.2Mpa。
经检测，成品硬度为40°(邵氏C)，相较实施例1成品为27°(邵氏C)偏高，自身重量偏高比实施例1成品重20g。
对比例2
与实施例1相比基本相同，区别在于，TPU颗粒选用宁波金穗有限公司，80A，颗粒发泡时的压强为5MPa。
经检测，最终原料颗粒发不起来，无法制得具备优良弹性的E-TPU颗粒。
对比例3
与实施例1相比基本相同，区别在于，TPU颗粒选用宁波金穗有限公司，80A，改变透气孔7之间的间距，减小至0.1cm。
经检测，鞋垫的横向的强度变低，很容易被撕裂。
对比例4
与实施例1相比基本相同，区别在于，TPU颗粒选用宁波金穗有限公司，80A，改变所述桥6的高度，增高到5/6。
经检测，会出现鞋垫穿着时所述桥6直接压垮的现象。
实施例1～4制得的发泡热塑性弹性体鞋垫性能指标见表1。其中，回弹性测试标准为WJ-34，拉伸强度测试标准为ASTM D412，断裂伸长率测试标准为ASTM D412。
表1实施例1～4制得的发泡热塑性弹性体鞋垫性能指标
上述说明并非对发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫，其特征在于，包括鞋垫本体(1)，所述鞋垫本体(1)包括鞋垫前掌(2)、鞋垫中腰(3)和鞋垫后跟(4)；在所述鞋垫本体(1)的底部设置若干个桥式结构(5)，所述桥式结构(5)包括桥(6)和在所述桥(6)的顶部设置的若干个透气孔(7)，所述透气孔(7)贯穿所述桥(6)的顶部和所述鞋垫本体(1)的上表面；
所述带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫的制备方法，包括如下步骤：
(1)颗粒发泡：将热塑性弹性体颗粒放入高压反应釜中，向高压反应釜中通入二氧化碳气体，调节高压反应釜的压强和温度，使二氧化碳处于超临界状态，保压渗透，快速泄压，加热发泡，制得发泡热塑性弹性体颗粒；
(2)蒸汽模压成型：将步骤(1)所述发泡热塑性弹性体颗粒运用蒸汽模压成型，制得发泡热塑性弹性体鞋垫。
2.如权利要求1所述的一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫，其特征在于，所述鞋垫本体(1)的厚度大于1.5cm。
3.如权利要求1所述的一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫，其特征在于，从所述鞋垫前掌(2)到所述鞋垫后跟(4)的方向所述鞋垫前掌(2)的厚度由前往后逐渐增加；从所述鞋垫前掌(2)到所述鞋垫后跟(4)的方向所述鞋垫中腰(3)的厚度由前往后逐渐增加，但到所述鞋垫中腰(3)的后部趋于相同；从所述鞋垫前掌(2)到所述鞋垫后跟(4)的方向所述鞋垫后跟(4)的厚度与所述鞋垫中腰(3)的后部相同。
4.如权利要求1所述的一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫，其特征在于，所述桥(6)的宽度为1～1.5cm，任意两个所述桥(6)之间的间距为2cm以上，所述桥(6)的高度最高不得超过所述桥(6)所在部位的所述鞋垫本体(1)厚度的四分之三。
5.如权利要求1所述的一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫，其特征在于，在所述桥式结构(5)位于所述鞋垫本体(1)的两侧的部位开半圆形小孔(8)。
6.如权利要求5所述的一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫，其特征在于，所述半圆形小孔(8)的直径为1～1.5cm。
7.如权利要求1所述的一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫，其特征在于，所述透气孔(7)的直径为0.1～0.5cm，同一排任意两个所述透气孔(7)之间的间距为0.5～1.5cm。
8.如权利要求1所述的一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫，其特征在于，所述步骤(1)中，所述热塑性弹性体颗粒为聚氨酯类热塑性弹性体、聚烯烃类热塑性弹性体、聚酯类热塑性弹性体、苯乙烯类热塑性弹性体中的任意一种。
9.如权利要求1所述的一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫，其特征在于，述步骤(1)中，所述压强为7.38～30MPa，所述温度为31～80℃，所述渗透时间为1.5～6h，所述发泡的温度为90～160℃，所述发泡的时间为30～110s。
10.如权利要求1所述的一种带有桥式结构的发泡热塑性弹性体鞋垫，其特征在于，所述步骤(2)中，所述蒸汽模压成型时的温度为120～200℃，压强为0.1～1MPa，时间为2～6min。
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