CN109852018A - 一种低温塑形纤维复合材料的生产方法及其产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低温塑形纤维复合材料的生产方法及其产品，方法包括步骤1、将聚己内脂原料放入烘干箱中在30‑50℃烘干，将纤维原料放入烘干箱中在110‑130℃烘干；步骤2、将烘干后的聚己内脂原料加入0.03%‑0.04%的交联敏化剂在高速搅拌机中搅拌,得到聚己内脂混合物；步骤3、将所述聚己内脂混合物与烘干后的纤维原料按照质量比为1:0.4‑1:1.2混合，进行高温熔合，冷却后得到组合物片材；步骤4、将所述组合物片材经过辐射交联处理，使聚己内脂高分子产生结晶，得到常温下具有高硬度的低温塑形纤维复合材料，可以用来制作高跟鞋中底。

Description

一种低温塑形纤维复合材料的生产方法及其产品

技术领域

本发明属于材料制造领域，具体涉及低温塑形纤维复合材料的生产方法及其产品。

背景技术

目前有很多热塑材料可以在常温时不变形具有一定硬度，当受热时就软化变形，可以按照人们需要的形状塑形。比如TPU热塑性聚氨酯弹性体橡胶、TPV热塑性硫化橡胶、TPO热塑性聚烯烃类、EVA乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、TPEE热塑性聚酯弹性体，这几种材料熔融温度在80-120℃之间，但这些材料缺点是在常温时硬度强度不够，不能具有较强的支撑力，容易变形；随着温度的升高这些材料逐渐软化，熔融温度不稳定，不好精准控制熔融温度。

随着国人健康意识的提高，经常穿着高跟鞋造成身体伤害为人们所熟知，经常穿着高跟鞋之所以会产生足部畸形、疾病的部分原因在于改变了足部的受力面，人体整个的重量集中于第一第五跖骨（前脚掌）位和根骨位，足底其他部位悬空基本不参与压力的分担，容易导致足部畸形、疾病的产生，使高跟鞋的舒适度降低。急需一种新型的材料能够替代现有的制鞋材料，符合不同的人体足底曲面的鞋中底来方便调整，可以在常温时具有较高硬度，能够起到支撑作用不变形；并且在升温时能方便控制熔融温度，实现低温软化塑形。

发明内容

本发明提供一种低温塑形纤维复合材料的生产方法及其产品，可以在常温下具有较高硬度，能够起到支撑作用不变形，并能方便控制熔融温度，实现低温软化塑形。制作成的鞋中底部件符合不同的人体足底曲面，实现足底均压，最大限度的减少足部畸形、疾病的产生，使穿鞋的舒适度得到提升。

一种低温塑形纤维复合材料的生产方法，包括

步骤1、将聚己内脂原料放入烘干箱中在30-50℃烘干，将纤维原料放入烘干箱中在110-130℃烘干；

步骤2、将烘干后的聚己内脂原料加入0.03%-0.04%的交联敏化剂在高速搅拌机中搅拌3-5分钟，使交联敏化剂分散均匀,得到聚己内脂混合物；

步骤3、将所述聚己内脂混合物与烘干后的纤维原料按照质量比为1:0.4-1:1.2混合，进行高温熔合，冷却后得到组合物片材；

步骤4、将所述组合物片材经过辐射交联处理，使聚己内脂高分子产生结晶，得到常温下具有高硬度的低温塑形纤维复合材料。

进一步，所述纤维原料是采用麻纤维、竹纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维中的一种或几种材料。效果较好的选择，所述纤维原料是玻璃短纤维。

作为第一种实施方式，步骤3具体包括：造粒过程，将所述聚己内脂混合物与烘干后的纤维原料按照质量比为1:0.4-1:1.2混合，将混合物放入造粒机造粒，温度控制80-120℃；造好的粒料放入挤出机料斗，经挤出机挤出后制得所需厚度的组合物片材。

作为第二种实施方式，步骤3具体包括：将所述聚己内脂混合物与烘干后的纤维原料按照质量比为1:0.4-1:1.2混合，并放入密炼机密炼，时间为30-90分钟，温度为120℃-130℃；将密炼后的混合物放入平板液压机，所述平板液压机的上下模具设定温度80-120℃，压力1-8MPa，热压3-10分钟；

将所述平板液压机的上下模具引入冷却水降温，使模具与复合材料快速冷却，出模修葺后制得所需厚度的组合物片材。

作为第三种实施方式，步骤3具体包括：聚己内脂溶解过程：在溶剂中加入聚己内脂混合物并置于震荡机上，温度设定为40-65℃，经震荡溶解成为均匀的聚己内脂溶液；所述溶剂为二甲苯、丙酮、二氯甲烷、氯仿溶剂中的一种，聚己内脂混合物与溶剂的质量比为1:1-1:5；在聚己内脂溶液中加入玻璃短纤维，聚己内脂和玻璃短纤维的质量比为1:0.4-1:1.2；在搅拌机中搅拌，使玻璃短纤维均匀分散，涂覆在平台上，经通风晾晒溶剂完全挥发后制得组合物片材。

本发明还提供采用上述方法制得的低温塑形纤维复合材料，含有聚己内脂、交联敏化剂和纤维原料，进一步，所述纤维原料是玻璃短纤维。所述低温塑形纤维复合材料常温下呈固体坚硬状态，当加热至50-80℃时变软化，呈柔软可塑形状态。

本发明还提供采用上述方法制得的低温塑形纤维复合材料加工而成一种鞋中底部件，所述鞋中底部件从上到下由表层（1）、上塑形层（2）、加热层（3）、下塑形层（4）、底层（5）构成，所述上塑形层和所述下塑形层根据人体脚底形状塑造出相适应足底曲面形状，都是采用上述低温塑形纤维复合材料。

进一步，所述表层和底层为无纺布，所述加热层为复合纤维发热线。

进一步，所述加热层为复合纤维发热线盘绕而成，所述复合纤维发热线的输入端设置有USB接口，用于外接电源发热。

本发明与现有生产方法和产品相比，具有以下有益效果：

（1）本发明方法通过四百次实验，从几十种普通可加热变形的材料中，挑选出聚己内脂和纤维材料，最好是玻璃短纤维进行混合结构改良优化，生成一种复合低温塑形材料。本发明方法通过多种材料的渗透混合，经辐射交联处理，精准控制各组分的质量比，生产过程操作简单，投入的设备成本低，无需特别的催化剂，方便大规模批量生产，易于产业化推广。

（2）生产时调整聚己内脂和玻璃短纤维混合的质量比例，可控制硬度，在所述聚己内脂混合物与烘干后的玻璃短纤维按照质量比为1:0.4-1:1.2的区间段，玻璃短纤维的含量越大，常温下低温塑形纤维复合材料的硬度会越大。当所述聚己内脂混合物与烘干后的玻璃短纤维按照质量比超过1:1.2，玻璃短纤维的含量再增大，反而会使所述低温塑形纤维复合材料的硬度降低，这是本发明通过几百次实验发现的生产方法规律。所以本发明产品可根据硬度要求调节混合的组分含量，方便按照产品设计要求定制生产。

（3）本发明方法生产的复合低温塑形材料，不仅具有低温塑形的功能，而且在常温下具有良好的支撑性，可以支撑人体踩踏不发生变形，比现有低温塑形材料强度都高；另外当加热本发明材料至58-62℃时，可准确控制较低的熔融温度，使材料马上软化实现各种形状改变，等温度降到常温时，能长久保持改变后的形状。

（4）本发明方法生产的复合低温塑形材料，可以任意裁剪，在医疗康复领域，运动器材领域有广泛应用前景。可以做成矫正畸形脚的鞋垫、矫正鞋、支具，可以做成特殊定制的高跟鞋鞋垫，可以做成骨折保护的支架，可以做成适合不同人头型的运动头盔等等。

（5）由低温塑形纤维复合材料加工而成一种鞋中底部件在加热软化后可以弯曲塑形，因而可以符合不同的人体足底曲面，从而实现足底均压，最大限度的减少足部畸形、疾病的产生，使高跟鞋的舒适度得到提升。

说明书附图

图1是采用本发明的低温塑形纤维复合材料加工而成一种鞋中底部件分解结构示意图。

图2是采用本发明的低温塑形纤维复合材料加工而成一种鞋中底部件整体结构示意图。

图3是调整具有鞋中底部件的高跟鞋结构示意图。

图4是穿着具有本发明鞋中底部件的高跟鞋结构示意图。

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。

本发明提供的一种低温塑形纤维复合材料，采用科学生产工艺将聚己内脂和玻璃短纤维进行混合结构改良优化，可以在常温下具有高硬度，能够起到支撑作用不变形，并能方便控制熔融温度，实现低温软化塑形，特别是可控制熔融温度58-62℃时变软化，这比目前所有现有热塑变形材料都性能优越，因为现有热塑变形材料的熔融温度范围比较大，熔融温度不稳定，不好精准控制熔融温度，让材料在低温时塑形。

本发明提供的一种低温塑形纤维复合材料的生产方法，包括

步骤1、将聚己内脂原料放入烘干箱中在30-50℃烘干4小时，将纤维原料放入烘干箱中在110-130℃烘干4小时。所述纤维原料是采用麻纤维、竹纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维中的一种或几种材料。当然最优的纤维原料是玻璃短纤维，因为结构紧密，容易熔合加工混合。

步骤2、将烘干后的聚己内脂原料加入0.03%-0.04%的交联敏化剂在高速搅拌机中搅拌3-5分钟，使交联敏化剂分散均匀,得到聚己内脂混合物。

步骤3、将所述聚己内脂混合物与烘干后的纤维原料按照质量比为1:0.4-1:1.2混合，进行高温熔合，冷却后得到组合物片材。

步骤4、辐射交联处理：将所述组合物片材加热到45℃，通过γ射线照射，使分子间形成新的连接键，提高了凝胶的含量，阻止了分子的相对滑动，刚性增加，蠕变行为减小，机械性能提高。得到常温下具有高硬度的低温塑形纤维复合材料，所述低温塑形纤维复合材料当加热至58-62℃时变软化，呈柔软可塑形状态。这是本发明人通过上百次实验发现的现象和材料微观改变规律。

所述纤维原料是采用麻纤维、竹纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维中的一种或几种材料。当然最优的纤维原料是玻璃短纤维，通过实验证明，玻璃短纤维密度低、机械强度高、规格齐全、原料易得、价格便宜。竹纤维、不致密，机械强度中等，碳纤维不好加工熔合，芳纶纤维难得到，价格高。

作为第一种实施例，其它步骤与上述方法一样，区别在于步骤3具体包括：造粒过程，将所述聚己内脂混合物与烘干后的纤维原料按照质量比为1：0.5混合，所述纤维原料最优选择是玻璃短纤维。将混合物放入造粒机造粒，温度控制80-120℃；造好的粒料放入挤出机料斗，经挤出机挤出后制得所需厚度的组合物片材。

作为第二种实施例，其它步骤与上述方法一样，区别在于步骤3具体包括：将所述聚己内脂混合物与烘干后的纤维原料按照质量比为1:1.2混合，所述纤维原料最优选择是玻璃短纤维。并放入密炼机密炼，时间为30-90分钟，温度为120℃-130℃；将密炼后的混合物放入平板液压机，所述平板液压机的上下模具设定温度80-120℃，压力1-8MPa，热压3-10分钟；将所述平板液压机的上下模具引入冷却水降温，使模具与复合材料快速冷却，出模修葺后制得所需厚度的组合物片材。

作为第三种实施例，其它步骤与上述方法一样，区别在于步骤3具体包括：聚己内脂溶解过程：在溶剂中加入聚己内脂混合物并置于震荡机上，温度设定为40-65℃，经震荡溶解成为均匀的聚己内脂溶液；所述溶剂为二甲苯、丙酮、二氯甲烷、氯仿溶剂中的任意一种，聚己内脂混合物与溶剂的质量比为1:1-1:5；在聚己内脂溶液中加入玻璃短纤维，聚己内脂和玻璃短纤维的质量比为1:0.4-1:1.2；在搅拌机中搅拌，使玻璃短纤维均匀分散，涂覆于平台上，经通风晾晒溶剂完全挥发后制得组合物片材。

本发明还提供采用上述方法制得的低温塑形纤维复合材料，含有聚己内脂、交联敏化剂和纤维原料，所述纤维原料最优选择是玻璃短纤维。所述低温塑形纤维复合材料常温下呈固体坚硬状态，当加热至58-62℃时变软化，呈柔软可塑形状态，冷却到常温后形状固定，抗弯曲强度≥25Mpa，有良好的支撑力，可以支撑300斤人体踩踏不发生变形，比现有塑形材料都强度高。

如图1-2所示，本发明还提供采用上述方法制得的低温塑形纤维复合材料加工而成一种鞋中底部件，自上而下包括表层1、上塑形层2、加热层3、下塑形层4、底层5通过胶水粘接一起形成，由聚己内脂玻璃短纤维复合材料构成的所述上塑形层和下塑形层分别厚1-4毫米，所述加热层具有两根外接电源线；所述鞋中底的弯曲弧度通过加热所述塑形层来调整塑形。所述鞋中底具有高跟鞋弧度，所述鞋中底的前部与后部的弯曲弧度高度差范围是1-12厘米。

具体的，表层1为无纺布中底料，厚度0.8mm；上塑形层2为3mm厚的聚己内脂玻璃短纤维复合材料；加热层3为弯曲盘旋的复合纤维发热线构成，所述加热层的面积比所述上塑形层小，这样方便加工和包覆住加热层；下塑形层4为3mm厚的聚己内脂玻璃短纤维复合材料；底层5为无纺布中底料，厚度0.8mm。

一个配套该低温塑形的鞋中底加热的变压插头，其输出端是一个电源插头，其输入端有2个夹子，分别夹住所述加热层的两根外接电源线，再将输出端的电源插头插入到电源插座中进行通电加热。或者所述加热层的两根外接电源线连接一个USB接口，USB接口隐藏于鞋底下面或鞋底内侧，用24V电源连接USB接口加热。

按正常工艺制作含有低温塑形中底的高跟鞋，USB插座开口隐藏于鞋底下面。也可以个人定制，技师选取适合使用者足部尺码的鞋，用24V电源连接USB插座，加热至中底软化，晾至表温45℃左右。如图3所示，使用者坐在凳子上，穿上鞋子，用气囊包裹足部与需要塑形的鞋底部位，技师根据使用者的步态情况，指导使用者足部、腿部正确的摆放位置和姿势，给气囊充气使中底完全帖服于使用者足底曲面，静待中底完全冷却即可完成塑形，定制的高跟鞋就可正常穿着，如图4所示。

本发明方法生产的复合低温塑形材料，可以任意裁剪，在医疗康复领域，运动器材领域有广泛应用前景。可以做成矫正畸形脚掌的鞋垫，比如治疗八字脚，另外可以做成特殊定制的高跟鞋鞋垫，可以做成骨折保护的支架，可以做成适合不同人头型的运动头盔等等。

Claims (10)

1.一种低温塑形纤维复合材料的生产方法，其特征在于：包括

步骤1、将聚己内脂原料放入烘干箱中在30-50℃烘干，将纤维原料放入烘干箱中在110-130℃烘干；

步骤2、将烘干后的聚己内脂原料加入0.03%-0.04%的交联敏化剂在高速搅拌机中搅拌3-5分钟，使交联敏化剂分散均匀,得到聚己内脂混合物；

步骤3、将所述聚己内脂混合物与烘干后的纤维原料按照质量比为1:0.4-1:1.2混合，进行高温熔合，冷却后得到组合物片材；

步骤4、将所述组合物片材经过辐射交联处理，使聚己内脂高分子产生结晶，得到常温下具有高硬度的低温塑形纤维复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种低温塑形纤维复合材料的生产方法，其特征在于：所述纤维原料是采用麻纤维、竹纤维、碳纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维中的一种或几种材料。

3.根据权利要求1所述的一种低温塑形纤维复合材料的生产方法，其特征在于：步骤3具体包括：

造粒过程，将所述聚己内脂混合物与烘干后的纤维原料按照质量比为1:0.4-1:1.2混合，将混合物放入造粒机造粒，温度控制80-120℃；

造好的粒料放入挤出机料斗，经挤出机挤出后制得所需厚度的组合物片材。

4.根据权利要求1所述的一种低温塑形纤维复合材料的生产方法，其特征在于：步骤3具体包括：

将所述聚己内脂混合物与烘干后的纤维原料按照质量比为1:0.4-1:1.2混合，并放入密炼机密炼，时间为30-90分钟，温度为120℃-130℃；

将密炼后的混合物放入平板液压机，所述平板液压机的上下模具设定温度80-120℃，压力1-8MPa，热压3-10分钟；

将所述平板液压机的上下模具引入冷却水降温，使模具与复合材料快速冷却，出模修葺后制得所需厚度的组合物片材。

5.根据权利要求1-4所述的任意一种低温塑形纤维复合材料的生产方法，其特征在于：所述纤维原料是玻璃短纤维。

6.根据权利要求1所述的一种低温塑形纤维复合材料的生产方法，其特征在于：步骤3具体包括：

聚己内脂溶解过程：在溶剂中加入聚己内脂混合物并置于震荡机上，温度设定为40-65℃，经震荡溶解成为均匀的聚己内脂溶液；所述溶剂为二甲苯、丙酮、二氯甲烷、氯仿溶剂中的任意一种，聚己内脂混合物与溶剂的质量比为1:1-1:5；

在聚己内脂溶液中加入玻璃短纤维，聚己内脂溶液和玻璃短纤维的质量比为1:0.4-1:1.2；在搅拌机中搅拌，使玻璃短纤维均匀分散，涂覆在平台上，经通风晾晒溶剂完全挥发后制得组合物片材。

7.采用权利要求1所述方法制得的低温塑形纤维复合材料，其特征在于：含有聚己内脂、交联敏化剂和纤维原料，所述低温塑形纤维复合材料常温下呈坚硬状态，当加热至50-80℃时变软化，呈柔软可塑形状态。

8.采用权利要求1所述方法制得材料加工的一种鞋中底部件，其特征在于：所述鞋中底部件从上到下由表层（1）、上塑形层（2）、加热层（3）、下塑形层（4）、底层（5）构成，所述上塑形层和所述下塑形层根据人体脚底形状塑造出相适应足底曲面形状，都是采用权利要求1所述方法制得的低温塑形纤维复合材料。

9.根据权利要求8所述的一种鞋中底部件，其特征在于：所述表层和底层为无纺布，所述加热层为复合纤维发热线。

10.根据权利要求8所述的一种鞋中底部件，其特征在于：所述加热层为复合纤维发热线盘绕而成，所述复合纤维发热线的输入端设置有USB接口，用于外接电源发热。