CN110591215A - 一种运动鞋用超轻eva中底材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种运动鞋用超轻EVA中底材料及其制造方法，该中底材料由物料经共混发泡后制得，所述的物料包括以下重量份的组分：线性低密度聚乙烯5‑15份，苯乙烯类树脂5‑20份，乙烯乙酸乙烯酯共聚物45‑60份，乙烯甲基丙烯酸共聚物5‑20份，接枝剂0.5‑2.0份，润滑剂0.3‑1.0份，交联剂0.8‑1.2份，发泡剂3.5‑5.0份，发泡助剂1.0‑2.0份。将物料混合均匀后造粒，经发泡设备在注入模具成型后得到超轻EVA中底材料。本发明提供的运动鞋用中底材料，能够同时实现轻量化和高撕裂强度，具有很好的市场前景。

Description

一种运动鞋用超轻EVA中底材料及其制造方法
技术领域
本发明涉及鞋类制造技术领域，具体涉及一种运动鞋用超轻EVA中底材料及其制造方法。
背景技术
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3-5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克重力负担。一双鞋子的重量主要取决于鞋底的重量，而目前市场上的鞋底材料密度主要集中在0.2-0.3g/cm3。如果能将鞋底的重量降低至0.11g/cm3，鞋底的重量就能够降低50％以上，从而让穿着者在跑步过程中的重力负担大大的降低，能够极大的提升穿着舒适感，同时提升运动成绩。
鞋子的穿着使用过程是一个动态的运动过程，因此，运动鞋鞋底使用的中底材料必须能够满足一定的力学指标。通常，材料的力学性能与材料的密度成反比，如何在低密度的情况下，使运动鞋鞋底材料达到所需的力学性能，是当前行业研究的重点和难点。
目前，市售的中底材料大多数是基于乙烯基类聚合物交联发泡制备获得，在低密度下拉伸、撕裂等力学性能无法满足运动鞋鞋底所需的力学标准。
发明内容
有鉴于上述，本发明提供一种能够同时实现轻量化和高撕裂强度的运动鞋用超轻EVA中底材料及其制造方法。该材料同时具有低密度和优异的力学性能，密度低于0.11g/cm3，拉伸强度大于2.5MPa，延伸率大于250％，撕裂大于5.0N/mm，可大大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。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种运动鞋用超轻EVA中底材料，由物料经共混发泡制得，所述的物料包括如下重量份的组分：
线性低密度聚乙烯5-15份，
苯乙烯类树脂5-20份，
乙烯乙酸乙烯酯共聚物45-60份，
乙烯甲基丙烯酸共聚物5-20份，
接枝剂0.5.-2.0份，
润滑剂0.3-1.0份，
交联剂0.8-1.2份，
发泡剂3.5-5.0份，
发泡助剂1.0-2.0份。
所述的线性低密度聚乙烯(LLDPE)硬度应在95shore A以上，熔融指数2-5g/10min，优选住友CU2002牌号。LLDPE在结构上不同于一般的低密度聚乙烯、因为不存在长支链，通常由乙烯和高级α-烯烃共聚生成，LLDPE具有比一般LDPE更窄的分子量分布，在具体的产品应用上，具备优异的抗环境应力开裂性，高撕裂性，耐低温冲击性。
所述的苯乙烯类树脂(K-Resin)选自苯乙烯丁二烯共聚物(K树脂)，硬度应在98shoreA以上，优选众和SL803牌号。K树脂是以苯乙烯、丁二烯为单体，采用阴离子聚合成的一种嵌段共聚物，其中苯乙烯结构提供了材料刚性，丁二烯结构则提供了材料的韧性，作增韧材料，可以提升材料的韧性；K树脂是一种超硬的塑料，添加适量的K树脂，能够提升配方的基础硬度，能够保证高发泡倍率制品硬度不会偏软。
所述的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)的VA含量为18％，极性高，加工性能好。优选杜邦EVA 460。
所述的乙烯甲基丙烯酸共聚物(EAA)硬度50shore D以上，熔融指数0.5-5.0g/10min，优选杜邦514D。EAA带有羧基反应性官能团，能与其他成分反应提供离子交联，有着与其他材料粘结的倾向，可以作为一种优异的相容剂。
所述的接枝剂为马来酸酐(MAH)，本发明采用接枝剂进行接枝，以利于解决聚合物间的相容性问题，聚合物相容性好，产品的力学性能也更优异。
所述的润滑剂为硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚乙烯蜡中的一种或者几种，优选硬脂酸及硬脂酸锌两种，能够同时兼顾内外润滑。
所述的发泡剂为偶氮二甲酰胺(AC)、4,4’氧代双苯磺酰肼(OBSH)、小苏打中的一种或者几种。优选AC，发气量大，分散性能好。
所述的发泡助剂为氧化锌、氧化镁、碳酸锌中的一种或者几种，优选氧化锌，能够有效的调整体系酸碱度及发泡温度。
所述的交联剂为过氧化二异丙苯(DCP)、1，4-双叔丁基过氧化丙基苯(BIPB)、过氧化苯甲酰(BPO)中的一种，优选BIPB，交联效率高，异味少。具体的，本发明包括0.8-1.2重量份的交联剂，其能够引发交联、接枝等作用。本发明通过在混炼过程中加入引发马来酸酐和聚合物接枝的交联剂，使得共混体系中每种聚合物分子链都接枝上部分马来酸酐，即聚合物各自有部分接枝为LLDPE-g-MAH、Kresin-g-MAH、EVA-g-MAH、EAA-g-MAH等组成，因此，体系不是单一的相容物存在，而是多种相容结构共同存在，从而降低了聚合物的相界面的界面张力，大大提高了各个聚合物之间的相容性。
上述超轻EVA中底材料的制造方法如下：将发泡剂和一部分交联剂作为第一组分，润滑剂、发泡助剂为第二组分，线性低密度聚乙烯、苯乙烯类树脂、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、乙烯甲基丙烯酸共聚物、接枝剂和余下的交联剂作为第三组分，然后按照以下步骤实施：
(1)先将第三组分采用高速混炼机预分散后，倒入双螺杆造粒机，打开机器，第一、二、三、四、五区温度分别设为90、180、180、180、150℃，造粒后经过水冷烘干，得到混炼胶粒；
(2)将混炼胶粒与第二组分倒入密炼机，打开机器，待升温至115℃，倒入第一组分，混合好的物料倒出，经单螺杆造粒机造粒，第一、二、三、四区温度设为75、80、85、90℃，得到待发泡胶粒；
(3)将待发泡胶粒倒入注塑发泡成型机内进行化学发泡成型，料枪温度第一、二、三、四区温度分别设为85、90、95、100℃，发泡成型温度为170-180℃，料量根据模具设定，硫化时间为600s，得到超轻EVA中底材料。
进一步的，在步骤(3)发泡成型后，将发泡成型的发泡材料进行烘烤，利于提高材料尺寸的稳定性，所述烘烤条件具体为：将烘箱温度第一、二、三、四区温度分别设为100、90、80、65℃，转速为90转每分钟，全程30-40分钟，得到超轻EVA中底材料。
与现有技术相比，本发明提供的发泡物料采用的聚合物硬度高，能够保证发泡后产品硬度不会偏软。通过马来酸酐接枝的方法，在不同聚合物分子链上接枝实现多种相容组分存在，降低了聚合物的相界面的界面张力，大大提高了各个聚合物之间的相容性。物料中还混入了适量的乙甲基烯丙烯酸类共聚物，其本身也是一种性能良好的相容剂，能够进一步提升不同聚合物间的相容性。
综上所述，本发明藉由提供有合适配比的可发泡组合物进行发泡，即可产出兼具低密度且力学性能良好等优点的EVA中底材料。相较于现有大多数市售中底材料，本发明提供的发泡材料同时具有低密度和优异的力学性能，密度低于0.11g/cm3，拉伸强度大于2.5MPa，延伸率大于250％，裤型撕裂大于5.0N/mm，剥离强度20N/cm，可大大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，同时产品强度高，不易损坏。
具体实施方式
为使本发明及其所要主张的申请专利范围能被充分地理解，以下将示范本发明的较佳实施例，但并不作为对本发明的限定。
实施例1-5运动鞋用超轻EVA中底材料及其制造方法
实施例1-5的EVA中底材料如表1所示，依据表1的配方组分，用量，将发泡剂和一部分交联剂(BIPB-1)作为第一组分，润滑剂、发泡助剂为第二组分，剩下的交联剂(BIPB-2)，接枝剂及聚合物树脂为第三组分。
然后按照以下步骤实施：
(1)先将第三组分的物料采用高速混炼机预分散后，倒入双螺杆造粒机，打开机器，第一、二、三、四、五区温度分别为90、180、180、180、150℃。造粒后经过水冷烘干，得到混炼胶粒；
(2)将混炼胶粒与第二组分倒入密炼机，打开机器，待升温至115℃，倒入第一组分，混合好的物料倒出，经单螺杆造粒机造粒，第一、二、三、四区温度为75、80、85、90℃，得到带发泡胶粒；
(3)将待发泡胶粒倒入注塑发泡成型机内进行化学发泡成型，料枪温度第一、二、三、四区温度分别为85、90、95、100℃，所述的发泡成型温度为170-180℃，具体的，设定温度为175℃，料量根据模具设定，硫化时间为600s；
(4)将发泡成型的发泡材料进行烘烤，利于提高材料尺寸稳定性，所述烘烤条件具体为：将烘箱温度第一、二、三、四区温度分别设为100、90、80、65℃，转速为90转每分钟，全程约30-40分钟。
实施例中涉及的配方组分均为市售产品，所述的制备设备为常用的橡塑加工设备。
表1实施例和对比例的原料及其重量份数
对比例1-3是在实施例5基础上作微调，在同一硬度范围内测试制品的性能。
表2实施例与对比例制备的发泡材料的部分性能对比
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2 对比例3
硬度Asker C 55 54 53 54 54 54 53 54
密度g/cm3 0.105 0.106 0.102 0.108 0.107 0.108 0.143 0.109
拉伸强度MPa 3.2 2.5 2.7 2.8 3.1 2.5 2.8 1.6
断裂延伸率％ 330 280 320 280 290 240 270 180
裤型撕裂N/mm 5.6 6.2 5.5 4.8 6.5 5.5 6.8 4.2
剥离强度N/cm 19 22 21 17 22 19 22 15
由表2可得知，实施例1-5的产品密度低于0.11g/cm3，，但实施例2、3、5的撕裂性能相对更优。由以上数据可知，本发明制备的超轻EVA材料，其密度低于0.11g/cm3，拉伸强度大于2.5MPa，延伸率大于250％，裤型撕裂大于5.0N/mm，剥离强度20N/cm。
通过对比例1和实施例5可以看出，如果选用普通的低密度聚乙烯，产品的撕裂强度明显比选用线性低密度聚乙烯产品差。
通过对比例2和实施例5可以看出，如果不选用适量的K树脂而用常规的EVA材料替代发泡，配方基础硬度较低，发泡倍率越高，制品硬度越低，密度也会越小，因此，如果要做到与其他配方同一硬度范围，需要降低发泡倍率，即制品密度会相对比较大。
通过对比例3和实施例5可以看出，不添加马来酸酐接枝，从测试结果上看，制品的拉伸强度、延伸率、撕裂等性能明显变差。
本发明为实现产品低密度，高撕裂性能，并用了线性低密度聚乙烯和K树脂材料，通过双螺杆造粒机混炼，在交联剂作用下把马来酸酐接入不同高聚物分子链上，形成多种相容组分，能够明显提升制品的各项力学性能，提供的中底材料同时具有低密度和优异的力学性能，，可大大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，同时产品强度高，不易损坏。

Claims (10)

1.一种运动鞋用超轻EVA中底材料，由物料经共混发泡制得，其特征在于：所述的物料包括如下重量份的组分：
线性低密度聚乙烯5-15份，
苯乙烯类树脂5-20份，
乙烯乙酸乙烯酯共聚物45-60份，
乙烯甲基丙烯酸共聚物5-20份，
接枝剂0.5.-2.0份，
润滑剂0.3-1.0份，
交联剂0.8-1.2份，
发泡剂3.5-5.0份，
发泡助剂1.0-2.0份。
2.根据权利要求1所述的一种运动鞋用超轻EVA中底材料，其特征在于：所述的线性低密度聚乙烯的硬度超过95 shore A的线性低密度聚乙烯产品，熔融指数2-5g/10min。
3.根据权利要求1所述的一种运动鞋用超轻EVA中底材料，其特征在于：所述的苯乙烯类树脂选自苯乙烯丁二烯共聚物，硬度高于98 shoreA。
4.根据权利要求1所述的一种运动鞋用超轻EVA中底材料，其特征在于：所述的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的VA含量为18%。
5.根据权利要求1所述的一种运动鞋用超轻EVA中底材料，其特征在于：所述的乙烯甲基丙烯酸共聚物的硬度50 shore D以上，熔融指数0.5-5.0g/10min。
6.根据权利要求1所述的一种运动鞋用超轻EVA中底材料，其特征在于：所述的接枝剂为马来酸酐。
7.根据权利要求1所述的一种运动鞋用超轻EVA中底材料，其特征在于：所述的润滑剂选自硬脂酸、硬脂酸锌、硬脂酸钙、聚乙烯蜡中的一种或多种组合，所述的交联剂选自DCP、BIPB中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种运动鞋用超轻EVA中底材料，其特征在于：所述的发泡剂选自偶氮二甲酰胺、4,4’氧代双苯磺酰肼、小苏打中的一种或者多种组合，所述的发泡助剂选自氧化锌、碳酸锌、氧化镁中的一种或多种组合。
9.如权利要求1-8任一所述的一种运动鞋用超轻EVA中底材料的制造方法，其特征在于：将发泡剂和一部分交联剂作为第一组分，润滑剂、发泡助剂为第二组分，线性低密度聚乙烯、苯乙烯类树脂、乙烯乙酸乙烯酯共聚物、乙烯甲基丙烯酸共聚物、接枝剂和余下的交联剂作为第三组分，然后按照以下步骤实施：
（1）先将第三组分采用高速混炼机预分散后，倒入双螺杆造粒机，打开机器，第一、二、三、四、五区温度分别设为 90、180、180、180、150℃，造粒后经过水冷烘干，得到混炼胶粒；
（2）将混炼胶粒与第二组分倒入密炼机，打开机器，待升温至115℃，倒入第一组分，混合好的物料倒出，经单螺杆造粒机造粒，第一、二、三、四区温度设为75、80、85、90℃，得到待发泡胶粒；
（3）将待发泡胶粒倒入注塑发泡成型机内进行化学发泡成型，料枪温度第一、二、三、四区温度分别设为85、90、95、100℃，发泡成型温度为170-180℃，料量根据模具设定，硫化时间为600s，得到超轻EVA中底材料。
10.根据权利要求9所述的一种运动鞋用超轻EVA中底材料的制造方法，其特征在于：步骤（3）发泡成型后，将发泡成型的发泡材料进行烘烤，所述烘烤条件具体为：将烘箱温度第一、二、三、四区温度分别设为100、90、80、65℃，转速为90转每分钟，全程30-40分钟，得到超轻EVA中底材料。
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