CN109111720B - 一种超轻高回弹etpu复合减震鞋中底材料及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料及其成型方法,超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料由TPU复合物料经造粒、发泡和成型工艺制得;TPU复合物料以质量份计包括:TPU树脂60‑95份、尼龙弹性体树脂0‑20份、聚酯弹性体树脂0‑20份、聚酯树脂1‑5份、成核剂0.5‑2份、抗氧剂0.1‑0.5份、硬脂酸0.1‑1份和泡孔稳定剂0.1‑0.5份;其中,TPU树脂由硬度为邵氏90‑95A的TPU树脂和硬度为邵氏50‑60A的TPU树脂组成的混合物,硬度为90‑95A的TPU树脂的占比为80%‑95%,硬度为50‑60A的TPU树脂的占比为5%‑20%。所制得的复合减震鞋中底材料在具有较轻的重量的同时,具有较高的硬度,以及高回弹、低压缩形变和较高的拉伸强度,既可大大降低运动鞋的重量,还具有持久舒适和持久减震的功能,给予穿着者较好的穿着和跑步体验。
Description
技术领域
本发明涉及鞋品制造技术领域,具体涉及一种超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料及其成型方法。
背景技术
在运动鞋领域,更轻的鞋子重量对运动员的运动成绩和穿着体验有着重要的影响,材料的轻量化一直是终端品牌始终不渝的追求。超轻乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)发泡材料的密度为0.08-0.16g/cm3、邵氏硬度为C40-55,可以满足超轻运动鞋的设计要求。不过,超轻EVA发泡鞋材存在回弹差、永久形变大的问题,难以满足高品质运动鞋的性能要求。
热塑性聚氨酯树脂(TPU)是由硬段和软段材料组成的共聚物,其具有较高的拉伸性能和耐磨性能、以及具有优异的弹性和生物相同性,使得其被广泛地应用于鞋材行业。TPU的硬段赋予材料硬度和刚性,而由多元醇组成的软段表现出柔性和韧性;硬段结晶后作为物理交联点,使聚氨酯表现出高弹性。其分子基本上是线型的,分子中含有较多的强极性基团(如酯基、醚基、安吉甲酸酯基、脲基、缩二脲基及脲基甲酸酯基等),这些基团分子间存在着强的作用力和氢键形成物理交联,使得线型聚氨酯分子链之间,存在着遇热或溶剂可逆性的“连接点”。因此,TPU可以进行有效地回收和重复利用、环保性能佳。
传统的ETPU鞋制成品通常是通过物理发泡的工艺来制得,TPU的常用硬度为80-85A,由于物理发泡在TPU基体中引入了大量的泡孔结构,使得材料变成由TPU树脂骨架组成的树脂/气泡复合物,材料密实度降低,从而导致发泡材料的硬度降低,根据行业的测试数据可得,TPU树脂硬度为80-85A时,密度为0.2g/cm3的ETPU制品的邵氏硬度仅为38-42C,密度为0.15g/cm3的ETPU制品的邵氏硬度仅为32-38C,密度为0.1g/cm3的ETPU制品的邵氏硬度仅为28-32C;这对于密度为0.08-0.15g/cm3的超轻发泡鞋材中底来说,在只采用高硬度的TPU及结合现有的发泡工艺所制备的ETPU是难以满足材料合适的硬度(邵C40-55)要求,所制得的ETPU的硬度越大,其密度也越大;硬度越小,其密度也随之越小,而为了提高ETPU的硬度,通常需要加入质量份较大的高硬度TPU,这种情况下,如果想要得到较低密度的ETPU成品,则应通过控制发泡条件来实现,即加大发泡压力和发泡温度来实现,而发泡压力和发泡温度的提高会使得TPU分子中强极性基团间的物理交联点减少,导致发泡珠粒收缩严重,从而,会降低所制成的ETPU的回弹性和拉伸强度,其压缩永久形变大,极大地影响了ETPU成品的加工和使用性能。由此可知,只采用高硬度的TPU来获得低密度、高硬度的ETPU成品的发泡压力和发泡温度不宜太高,对物理发泡的发泡条件的局限性较大,其加工性能也不尽理想。
发明内容
本发明的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题,提供一种超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料及其成型方法,该超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料在具有较轻的重量的同时,保证具有较高的硬度,其还具有高回弹、低压缩形变和较高的拉伸强度等优点,既可大大降低运动鞋的重量,还具有持久舒适和持久减震的功能,给予穿着者较好的穿着和跑步体验;采用ETPU还具有较好的可降解和可回收利用性。
为达成上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料,其特征是:由TPU复合物料经造粒、发泡和成型工艺制得;所述TPU复合物料以质量份计包括:TPU树脂60-95份、尼龙弹性体树脂0-20份、聚酯弹性体0-20份、聚酯树脂1-5份、成核剂0.5-2份、抗氧剂0.1-0.5份、硬脂酸0.1-1份和泡孔稳定剂0.1-0.5份;其中,TPU树脂由硬度为邵氏90-95A和硬度为邵氏50-60A两种树脂组成的混合物,TPU树脂中硬度为90-95A和硬度为50-60A的含量比例为8:2-9.5:0.5。
进一步地,所述聚酯树脂为PET和/或PBT。
进一步地,所述成核剂为滑石粉、云母、白碳黑、纳米蒙脱土中的一种或几种。
进一步地,所述抗氧剂为AT-10、AT-3114中的一种或两种。
进一步地,所述泡孔稳定剂为丙烯酸类化合物中的一种或几种。
一种超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料的成型方法,包括以下步骤:步骤1:按重量份数称取所述TPU复合物料中的各组分;步骤2:将上述称取好的TPU复合物料经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU复合物颗粒;步骤3:将步骤2中得到的TPU复合物颗粒在高压流体氛围下浸渍至高压流体与复合物颗粒达到溶解平衡,通过快速泄压使TPU复合物颗粒迅速膨胀至预定密度,经干燥、筛分和陈化制得ETPU复合物颗粒;其中,发泡压力为12-20MPa;发泡温度为100-150℃;泄压速度为10-20MPa/s;步骤4:将ETPU复合物颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经蒸汽加热、冷水冷却、排水和风冷得到ETPU复合物中底鞋材;其中,加热温度为120-150℃;加热时间为50-200s。
进一步地,所述步骤4中水蒸气的加热温度为130-150℃;加热时间为80-200s。
由上述对本发明的描述可知,相对于现有技术,本发明具有的如下有益效果:
1、在本技术方案中,TPU复合物料的配方中采用高硬度的TPU和低硬度的TPU的混合物为主原料,其中,硬度为90-95A的TPU树脂中含有较高的硬段含量,经物理发泡之后可以制备得到硬度较高的ETPU珠粒,其在一定的发泡条件下发泡和水蒸气成型之后可以得到超轻、高硬度的ETPU鞋中底材料,同时,实现超轻和高硬度两种功能,为了避免高发泡压力和发泡温度对ETPU的回弹性、压缩性能、拉伸强度造成影响,本技术方案中,添加了少量的硬度为50-65A的TPU树脂,由于其内含有较高的软段含量,分子链的活动能力强,因此,在ETPU珠粒水蒸气受热过程中分子链会快速扩散,增加ETPU珠粒界面粘结强度,从而克服了高硬度TPU在高发泡压力和高发泡温度之后存在的ETPU的界面粘结强度不高的问题,保证ETPU的界面具有较高的粘结强度,以改善传统的由纯高硬度的TPU制成的ETPU制品中加工性能、回弹性和压缩性能不佳的问题;通过将高硬度的TPU和低硬度的TPU含量占比控制在一定的范围之内,可以保证在能够尽可能制得较低的密度的ETPU珠粒的发泡条件下,所制得的ETPU仍然能够具有良好的加工性能、回弹性和压缩性能等,且硬度较佳、耐磨性能好;进而大大降低运动鞋的重量,同时,还具有持久舒适和持久减震的功能,给予穿着者较好的穿着和跑步体验;此外,鞋中底材料采用ETPU珠粒制成还具有较好的可降解和可回收利用性。
2、配方中所采用的尼龙弹性体是一类工程塑料弹性体,具有密度低和优异的弹性,因此,适量的尼龙弹性体的添加可以有效地改善ETPU制品的弹性性能,同时,尼龙弹性体也由软段和硬段组成的嵌段结构,软段分子链结构与TPU的软段分子链极性相当,因而与TPU的相容性好,且具有较好的熔体强度、熔体粘度和拉伸粘度,熔体的流变性能较好,可以支撑泡孔的生长和定型,因此,可以通过常用的物理发泡方法进行发泡。
3、配方中所采用的聚酯弹性体是一类工程塑料弹性体,具有较高的耐温性和优异的弹性,因此,适量地加入聚酯弹性体可以有效地改善ETPU制品的弹性性能,同时,聚酯弹性体也由软段和硬段组成的嵌段结构,软段分子链结构与TPU的软段分子链极性相当,因而与TPU的相容性好,且具有较好的熔体强度、熔体粘度和拉伸粘度,熔体的流变性能较好,可以支撑泡孔的生长和定型,因此,可以通过常用的物理发泡方法进行发泡。
4、配方中所采用的聚酯树脂具有很高的硬度,少量的聚酯树脂与TPU具有良好的相容性,可以改善配方的膨胀倍率,降低发泡材料的收缩。
5、配方中所采用的成核剂的粒径为纳米级,可以更好地分散在树脂基体中,有利于成核结晶和提高树脂的强度。
6、配方中加入抗氧剂和硬脂酸可以改善复合物的加工稳定性以及改善水蒸气成型过程中ETPU珠粒的界面粘结强度。
7、配方中所采用的泡孔稳定剂可以抑制ETPU的收缩,提高ETPU珠粒的膨胀倍率,从而保证所制得的ETPU鞋中底材料具有较好的抗压缩永久形变性能。
8、采用本技术方案中的TPU复合物料,通过传统的釜压法发泡即可制得ETPU鞋中底材料,其所使用的发泡条件更为宽泛,发泡压力和发泡温度的选择范围更大,适用性更强。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的优选实施例,且不应被看作对其他实施例的排除。基于本发明实施例,本领域的普通技术人员在不作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。
在本发明实施例中,超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料,由TPU复合物料经造粒、发泡和成型工艺制得;所述TPU复合物料以质量份计包括:TPU树脂60-95份、尼龙弹性体树脂0-20份、聚酯弹性体0-20份、聚酯树脂1-5份、成核剂0.5-2份、抗氧剂0.1-0.5份、硬脂酸0.1-1份和泡孔稳定剂0.1-0.5份;其中,TPU树脂由硬度为邵氏90-95A的TPU树脂和硬度为邵氏50-60A的TPU树脂组成的混合物,硬度为90-95A的TPU树脂的占比为80%-95%,硬度为50-60A的TPU树脂的占比为5%-20%。
TPU复合物料的配方中采用高硬度的TPU和低硬度的TPU的混合物为主原料,其中,硬度为90-95A的TPU树脂中含有较高的硬段含量,经物理发泡之后可以制备得到硬度较高的ETPU珠粒,其在一定的发泡条件下发泡和水蒸气成型之后可以得到超轻、高硬度的ETPU鞋中底材料,同时,实现超轻和高硬度两种功能,为了避免高发泡压力和发泡温度对ETPU的回弹性、压缩性能、拉伸强度造成影响,本实施例中,添加了少量的硬度为50-65A的TPU树脂,由于其内含有较高的软段含量,分子链的活动能力强,因此,在ETPU珠粒水蒸气受热过程中分子链会快速扩散,增加ETPU珠粒界面粘结强度,从而克服了高硬度TPU在高发泡压力和高发泡温度之后存在的ETPU的界面粘结强度不高的问题,保证ETPU的界面具有较高的粘结强度,以改善传统的由纯高硬度的TPU制成的ETPU制品中加工性能、回弹性和压缩性能不佳的问题;通过将高硬度的TPU和低硬度的TPU含量占比控制在一定的范围之内,可以保证在能够尽可能制得较低的密度的ETPU珠粒的发泡条件下,所制得的ETPU仍然能够具有良好的加工性能、回弹性和压缩性能等,且硬度较佳、耐磨性能好;进而大大降低运动鞋的重量,同时,还具有持久舒适和持久减震的功能,给予穿着者较好的穿着和跑步体验;此外,鞋中底材料采用ETPU珠粒制成还具有较好的可降解和可回收利用性。
其中,尼龙弹性体的硬度为邵氏80-95A,优选地,尼龙弹性体的硬度为邵氏85-90A;所采用的尼龙弹性体是一类工程塑料弹性体,具有密度低和优异的弹性,因此,适量的尼龙弹性体的添加可以有效地改善ETPU制品的弹性性能,同时,尼龙弹性体也由软段和硬段组成的嵌状结构,软段分子链结构与TPU的软段分子链极性相当,因而与TPU的相容性好,且具有较好的熔体强度、熔体粘度和拉伸粘度,熔体的流变性能较好,可以支撑泡孔的生长和定型,因此,可以通过常用的物理发泡方法进行发泡。
聚酯弹性体的硬度为邵氏80-95A,优选地,聚酯弹性体的硬度为85-92A;所采用的聚酯弹性体是一类工程塑料弹性体,具有较高的耐温性和优异的弹性,因此,适量地加入聚酯弹性体可以有效地改善ETPU制品的弹性性能,同时,聚酯弹性体也由软段和硬段组成的嵌状结构,软段分子链结构与TPU的软段分子链极性相当,因而与TPU的相容性好,且具有较好的熔体强度、熔体粘度和拉伸粘度,熔体的流变性能较好,可以支撑泡孔的生长和定型,因此,可以通过常用的物理发泡方法进行发泡。
聚酯树脂为PET和/或PBT;所采用的聚酯树脂具有很高的硬度,少量的聚酯树脂与TPU具有良好的相容性,可以改善配方的膨胀倍率,降低发泡材料的收缩。
成核剂为滑石粉、云母、白碳黑、纳米蒙脱土中的一种或几种;所采用的成核剂的粒径为纳米级,可以更好地分散在树脂基体中,有利于成核结晶和提高树脂的强度。
抗氧剂为AT-10、AT-3114中的一种或两种;通过加入抗氧剂和硬脂酸可以改善复合物的加工稳定性以及改善水蒸气成型过程中ETPU珠粒的界面粘结强度。
泡孔稳定剂为丙烯酸类化合物中的一种或几种;所采用的泡孔稳定剂可以抑制ETPU的收缩,提高ETPU珠粒的膨胀倍率,从而保证所制得的ETPU鞋中底材料具有较好的抗压缩永久形变性能。
相应地,本发明实施例提供了一种超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料的成型方法,其包括以下步骤:步骤1:按重量份数称取所述TPU复合物料中的各组分;步骤2:将上述称取好的TPU复合物料经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU复合物颗粒;步骤3:将步骤2中得到的TPU复合物颗粒在高压流体氛围下浸渍至高压流体和复合物颗粒达到溶解平衡,通过快速泄压使TPU复合物颗粒迅速膨胀至预定密度,经干燥、筛分和陈化制得ETPU复合物颗粒;其中,发泡压力为100-150MPa;发泡温度为100-150℃;泄压速度为10-20MPa/s;步骤4:将ETPU复合物颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经蒸汽加热、冷水冷却、排水和风冷得到ETPU复合物中底鞋材;其中,加热温度为120-150℃;加热时间为50-200s。
优选地,在步骤4中水蒸气的加热温度为130-150℃;加热时间为80-200s。
本实施例中的TPU复合物料通过传统的釜压法发泡即可制得ETPU鞋中底材料,其所使用的发泡条件更为宽泛,发泡压力和发泡温度的选择范围更大,适用性更强。
在常用的ETPU鞋中底材料中,ETPU复合物颗粒的表观密度适当的应为60-120g/L,优选为80-100g/L;ETPU复合物中底鞋材的密度适当的应为0.08-0.18g/cm3,优选为0.1-0.16g/cm3;ETPU复合物中底鞋材的邵氏硬度适当的应为40-55C,优选为65-70C;ETPU复合物中底鞋材的落球反弹适当的应为55-75%,优选为55-70%;ETPU复合物中底鞋材的压缩永久形变适当的应为20-40%,优选为25-35%。
需要说明的是,本实施例中的TPU复合物料还可以通过挤出发泡和注塑发泡来制得ETPU珠粒,进而通过成型工艺制得ETPU鞋中底材料。
具体地,在本发明实施例中采用以下几种实施例来制得ETPU鞋中底材料,并对其物理性能进行了检测。
实施例一
在本发明实施例中,TPU复合物料以质量份计包括如下成分:
邵氏硬度为95A的TPU:98份
抗氧剂:0.2份
成核剂:1份
硬脂酸:0.5份
泡孔稳定剂:0.3份
其中,抗氧剂为AT-10;成核剂为白碳黑;泡孔稳定剂为丙烯酸类化合物。
将以上组分经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU复合物颗粒;将TPU复合物颗粒在压力为12MPa、温度为140℃的二氧化碳氛围下浸渍至溶解度平衡,以卸压速率为15MPa/s的速度快速卸压使TPU复合物颗粒迅速膨胀,经干燥、筛分、陈化得到表观密度为80g/L的ETPU复合物颗粒;将ETPU复合物颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经温度为148℃的水蒸气加热100s,然后,再经冷水冷却、排水和风冷得到密度为0.10g/cm3的ETPU复合中底鞋材。
实施例二
在本发明实施例中,TPU复合物料以质量份计包括如下成分:
邵氏硬度为95A的TPU:95份
聚酯树脂:3份
抗氧剂:0.2份
成核剂:1份
硬脂酸:0.5份
泡孔稳定剂:0.3份
其中,抗氧剂为AT-10;成核剂为白碳黑;泡孔稳定剂为丙烯酸类化合物。
将以上组分经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU复合物颗粒;将TPU复合物颗粒在压力为12MPa、温度为140℃的二氧化碳氛围下浸渍至溶解度平衡,以卸压速率为15MPa/s的速度快速卸压使TPU复合物颗粒迅速膨胀,经干燥、筛分、陈化得到表观密度为80g/L的ETPU复合物颗粒;将ETPU复合物颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经温度为148℃的水蒸气加热100s,然后,再经冷水冷却、排水和风冷得到密度为0.10g/cm3的ETPU复合中底鞋材。
实施例三
在本发明实施例中,TPU复合物料以质量份计包括如下成分:
邵氏硬度为95A的TPU:82份
尼龙弹性体:13份
聚酯树脂:3份
抗氧剂:0.2份
成核剂:1份
硬脂酸:0.5份
泡孔稳定剂:0.3份
其中,抗氧剂为AT-10;成核剂为白碳黑;泡孔稳定剂为丙烯酸类化合物。
将以上组分经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU复合物颗粒;将TPU复合物颗粒在压力为12MPa、温度为140℃的二氧化碳氛围下浸渍至溶解度平衡,以卸压速率为15MPa/s的速度快速卸压使TPU复合物颗粒迅速膨胀,经干燥、筛分、陈化得到表观密度为80g/L的ETPU复合物颗粒;将ETPU复合物颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经温度为148℃的水蒸气加热100s,然后,再经冷水冷却、排水和风冷得到密度为0.10g/cm3的ETPU复合中底鞋材。
实施例四
在本发明实施例中,TPU复合物料以质量份计包括如下成分:
邵氏硬度为95A的TPU:77.9份
邵氏硬度为60A的TPU:4.1份
尼龙弹性体:13份
聚酯树脂:3份
抗氧剂:0.2份
成核剂:1份
硬脂酸:0.5份
泡孔稳定剂:0.3份
其中,抗氧剂为AT-10;成核剂为白碳黑;泡孔稳定剂为丙烯酸类化合物。
将以上组分经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU复合物颗粒;将TPU复合物颗粒在压力为12MPa、温度为140℃的二氧化碳氛围下浸渍至溶解度平衡,以卸压速率为15MPa/s的速度快速卸压使TPU复合物颗粒迅速膨胀,经干燥、筛分、陈化得到表观密度为80g/L的ETPU复合物颗粒;将ETPU复合物颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经温度为145℃的水蒸气加热100s,然后,再经冷水冷却、排水和风冷得到密度为0.10g/cm3的ETPU复合中底鞋材。
实施例五
在本发明实施例中,TPU复合物料以质量份计包括如下成分:
邵氏硬度为90A的TPU:65.6份
邵氏硬度为50A的TPU:16.4份
尼龙弹性体:13份
聚酯树脂:3份
抗氧剂:0.2份
成核剂:1份
硬脂酸:0.5份
泡孔稳定剂:0.3份
其中,抗氧剂为AT-10;成核剂为白碳黑;泡孔稳定剂为丙烯酸类化合物。
将以上组分经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU复合物颗粒;将TPU复合物颗粒在压力为12MPa、温度为138℃的二氧化碳氛围下浸渍至溶解度平衡,以卸压速率为15MPa/s的速度快速卸压使TPU复合物颗粒迅速膨胀,经干燥、筛分、陈化得到表观密度为80g/L的ETPU复合物颗粒;将ETPU复合物颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经温度为145℃的水蒸气加热100s,然后,再经冷水冷却、排水和风冷得到密度为0.10g/cm3的ETPU复合中底鞋材。
实施例六
在本发明实施例中,TPU复合物料以质量份计包括如下成分:
邵氏硬度为90A的TPU:65.6份
邵氏硬度为50A的TPU:16.4份
聚酯弹性体:13份
聚酯树脂:3份
抗氧剂:0.2份
成核剂:1份
硬脂酸:0.5份
泡孔稳定剂:0.3份
其中,抗氧剂为AT-10;成核剂为白碳黑;泡孔稳定剂为丙烯酸类化合物。
将以上组分经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU复合物颗粒;将TPU复合物颗粒在压力为12MPa、温度为132℃的二氧化碳氛围下浸渍至溶解度平衡,以卸压速率为15MPa/s的速度快速卸压使TPU复合物颗粒迅速膨胀,经干燥、筛分、陈化得到表观密度为80g/L的ETPU复合物颗粒;将ETPU复合物颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经温度为145℃的水蒸气加热100s,然后,再经冷水冷却、排水和风冷得到密度为0.10g/cm3的ETPU复合中底鞋材。
实施例七
在本发明实施例中,TPU复合物料以质量份计包括如下成分:
邵氏硬度为90A的TPU:49.6份
邵氏硬度为50A的TPU:12.4份
尼龙弹性体:20份
聚酯弹性体:13份
聚酯树脂:3份
抗氧剂:0.2份
成核剂:1份
硬脂酸:0.5份
泡孔稳定剂:0.3份
其中,抗氧剂为AT-10;成核剂为白碳黑;泡孔稳定剂为丙烯酸类化合物。
将以上组分经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU复合物颗粒;将TPU复合物颗粒在压力为12MPa、温度为140℃的二氧化碳氛围下浸渍至溶解度平衡,以卸压速率为15MPa/s的速度快速卸压使TPU复合物颗粒迅速膨胀,经干燥、筛分、陈化得到表观密度为80g/L的ETPU复合物颗粒;将ETPU复合物颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经温度为140℃的水蒸气加热100s,然后,再经冷水冷却、排水和风冷得到密度为0.10g/cm3的ETPU复合中底鞋材。
实施例八
在本发明实施例中,TPU复合物料以质量份计包括如下成分:
邵氏硬度为90A的TPU:57.4份
邵氏硬度为50A的TPU:24.6份
尼龙弹性体:13份
聚酯树脂:3份
抗氧剂:0.2份
成核剂:1份
硬脂酸:0.5份
泡孔稳定剂:0.3份
其中,抗氧剂为AT-10;成核剂为白碳黑;泡孔稳定剂为丙烯酸类化合物。
将以上组分经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU复合物颗粒;将TPU复合物颗粒在压力为12MPa、温度为138℃的二氧化碳氛围下浸渍至溶解度平衡,以卸压速率为15MPa/s的速度快速卸压使TPU复合物颗粒迅速膨胀,经干燥、筛分、陈化得到表观密度为80g/L的ETPU复合物颗粒;将ETPU复合物颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经温度为145℃的水蒸气加热100s,然后,再经冷水冷却、排水和风冷得到密度为0.10g/cm3的ETPU复合中底鞋材。
具体地,实施例一至实施例八复合物料的配方参见表1,表1示出了实施例一至实施例八中TPU复合物料的配方情况。
表1 TPU复合物料的配方
对以上实施案例所得ETPU复合物鞋中底材料的物理性能进行测试,并做以下对比例测试:
对比例一:将100份的邵氏硬度为80A的TPU经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU颗粒;将TPU颗粒在压力为12MPa、温度为120℃的二氧化碳氛围下浸渍至溶解度平衡,以卸压速率为15MPa/s的速度快速卸压使TPU颗粒迅速膨胀,经干燥、筛分、陈化得到表观密度为100g/L的ETPU颗粒;将ETPU颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经温度为130℃的水蒸气加热100s,然后,再经冷水冷却、排水和风冷得到密度为0.15g/cm3的ETPU中底鞋材。
对比例二:将100份的邵氏硬度为85A的TPU经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU颗粒;将TPU颗粒在压力为12MPa、温度为126℃的二氧化碳氛围下浸渍至溶解度平衡,以卸压速率为15MPa/s的速度快速卸压使TPU颗粒迅速膨胀,经干燥、筛分、陈化得到表观密度为100g/L的ETPU颗粒;将ETPU颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经温度为135℃的水蒸气加热100s,然后,再经冷水冷却、排水和风冷得到密度为0.15g/cm3的ETPU中底鞋材。
对比例三:将100份的邵氏硬度为90A的TPU经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU颗粒;将TPU颗粒在压力为12MPa、温度为134℃的二氧化碳氛围下浸渍至溶解度平衡,以卸压速率为15MPa/s的速度快速卸压使TPU颗粒迅速膨胀,经干燥、筛分、陈化得到表观密度为100g/L的ETPU颗粒;将ETPU颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经温度为140℃的水蒸气加热100s,然后,再经冷水冷却、排水和风冷得到密度为0.15g/cm3的ETPU中底鞋材。
对比例四:将100份的邵氏硬度为95A的TPU经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU颗粒;将TPU颗粒在压力为12MPa、温度为140℃的二氧化碳氛围下浸渍至溶解度平衡,以卸压速率为15MPa/s的速度快速卸压使TPU颗粒迅速膨胀,经干燥、筛分、陈化得到表观密度为100g/L的ETPU颗粒;将ETPU颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经温度为148℃的水蒸气加热100s,然后,再经冷水冷却、排水和风冷得到密度为0.15g/cm3的ETPU中底鞋材。
对比例五:采用80份EVA树脂、20份OBC树脂、0.5份硬脂酸、0.5分BIPB、0.3份AC发泡剂、0.6份氧化锌,经密炼造粒、射出发泡得到密度为0.12g/cm3的超轻EVA中底鞋材。
具体地,对比例一至对比例五的配方参见表2,表2示出了五种对比例中主要材料的配方情况。
对以上各实施例和各对比例所制得的鞋中底材料的物理性能进行测试,结果分别参见表3,表3示出了实施例一至实施例八所制得的鞋中底材料的各项物理性能情况;表4示出了对比例一至对比例八所制得的鞋中底材料的各项物理性能情况。
表2对比例主要材料的配方
表3发泡中底鞋材的性能
表4对比例发泡中底鞋材的性能
注:表3和表4中的各项物理性能检测数据均是按标准测试方法获得的数据。
结果显示,由实施例一和实施例二的对比结果可知,聚酯树脂的加入可以提高ETPU制品的硬度;由实施例一、实施例二和实施例三所制得ETPU鞋中底材料的物理性能可知,所使用的TPU的硬度相同、含量越高,则在达到相同密度的鞋中底材料时,所需的发泡压力和发泡温度均越高,所制得的ETPU鞋中底材料的硬度也就越大,且拉伸强度、回弹率和压缩永久形变性能均越差;由此可知,硬度较大的TPU对所制得的ETPU制品的硬度起主要的决定作用,但其添加比例的增加,不利于改善ETPU制品的加工性能。此外,由对比结果可知,通过添加尼龙弹性体可以有效地提高ETPU制品的回弹率。
由实施例三、实施例四和实施例五的对比结果可知,TPU复合物料中只采用高硬度的TPU和采用高硬TPU与低硬度TPU混合进行发泡和成型之后所得制品的性能检测结果相比,前者所制得的制品的硬度和压缩永久形变更大且拉伸强度更小;可见,加入少量低硬度的TPU可以改善ETPU制品的珠粒界面粘结强度,从而有效地提高了制品的拉伸强度。
由实施例五、实施例六和实施例七的对比结果可知,通过添加尼龙弹性体和聚酯弹性体均可进一步改善ETPU制品的回弹性和压缩永久形变问题。且由实施例四、实施例五、实施例六和实施例七相对实施例一、实施例二和实施例三的对比结果可知,本实施例采用TPU制备ETPU制品时,所需的发泡压力和发泡温度更低,更为节能,对发泡条件的局限性小。
由实施例三、实施例四、实施例五和实施例八的对比结果可知,TPU复合物料中采用不同比例高硬TPU与低硬度TPU混合进行发泡和成型之后所得制品的性能检测结果相比,加入少量低硬度的TPU可以改善ETPU制品的珠粒界面粘结强度,从而有效地提高了制品的拉伸强度。高硬度TPU与低硬度TPU的份量比高于9.5:0.5或低于8:2,对ETPU制品的拉伸强度会产生影响;随着低硬度的TPU含量增加,ETPU制品的拉伸强度、压缩变形率下降。
由对比例一、对比例二、对比例三和对比例四的对比结果可知,提高TPU树脂的硬度,所制得的ETPU制品的硬度也相应的越大。
有实施例四、实施例五、实施例六、实施例七和对比例五的对比结果可知,本实施例中所采用的TPU复合物料制得的ETPU制品的性能相对于有EVA树脂制得的超轻EVA制品,具有较高的回弹率、较低的压缩永久形变以及较佳的拉伸强度。
综合以上分析,本发明公开的技术方案解决了说明书所列的全部技术问题,实现了相应的技术效果。
上述说明书和实施例的描述,用于解释本发明保护范围,但并不构成对本发明保护范围的限定。通过本发明或上述实施例的启示,本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术,通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本发明实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料,其特征是:由TPU复合物料经造粒、发泡和成型工艺制得;所述TPU复合物料以质量份计包括:
TPU树脂60-95份、尼龙弹性体树脂0-20份、聚酯弹性体0-20份、聚酯树脂1-5份、成核剂0.5-2份、抗氧剂0.1-0.5份、硬脂酸0.1-1份和泡孔稳定剂0.1-0.5份;其中,TPU树脂由硬度为邵氏90-95A的TPU树脂和硬度为邵氏50-60A的TPU树脂组成的混合物,硬度为90-95A的TPU树脂的占比为80%-95%,硬度为50-60A的TPU树脂的占比为5%-20%。
2.如权利要求1所述的一种超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料,其特征是:所述聚酯树脂为PET和/或PBT。
3.如权利要求1所述的一种超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料,其特征是:所述成核剂为滑石粉、云母、白碳黑、纳米蒙脱土中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的一种超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料,其特征是:所述抗氧剂为AT-10、AT-3114中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的一种超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料,其特征是:所述泡孔稳定剂为丙烯酸类化合物中的一种或几种。
6.一种如权利要求1至5中任一项所述的超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料的成型方法,其特征是:包括以下步骤:
步骤1:按重量份数称取所述TPU复合物料中的各组分;
步骤2:将上述称取好的TPU复合物料经过干燥和搅拌混合后加入至双螺杆挤出机料筒内进行熔融混炼后挤出,并在水下冷却和切割得到TPU复合物颗粒;
步骤3:将步骤2中得到的TPU复合物颗粒在高压流体氛围下浸渍至高压流体和复合物颗粒达到溶解平衡,通过快速泄压使TPU复合物颗粒迅速膨胀至预定密度,经干燥、筛分和陈化制得ETPU复合物颗粒;其中,发泡压力为12-20MPa;发泡温度为100-150℃;泄压速度为10-20MPa/s;
步骤4:将ETPU复合物颗粒注入水蒸气成型机的中底模具中,经蒸汽加热、冷水冷却、排水和风冷得到ETPU复合物中底鞋材;其中,加热温度为120-150℃;加热时间为50-200s。
7.如权利要求6所述的一种超轻高回弹ETPU复合减震鞋中底材料的成型方法,其特征是:所述步骤4中水蒸气的加热温度为130-150℃;加热时间为80-200s。
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