CN112244425A - 一种新型tpu鞋底及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及鞋材的领域，具体公开了一种新型TPU鞋底，包括TPU材质的外底和TPU材质的顶膜，外底与顶膜之间粘接有填充层；其中填充层由弹性填充料固体通过聚氨酯发泡制备而成，弹性填充料固体由废弃皮革、EVA废弃物、鞋服废弃物、废弃橡胶和废弃纤维的一种或几种制成；具有降低TPU鞋底的成本，实现对废弃皮革、EVA废弃物、鞋服废弃物、废弃橡胶和废弃纤维等的废物利用，体现对环境的友好性的优点；另外，本申请还提供了一种新型TPU鞋底的制备方法。

Description

一种新型TPU鞋底及其制备方法
技术领域
本申请涉及鞋材的领域，更具体地说，它涉及一种新型TPU鞋底及其制备方法。
背景技术
热塑性聚氨酯弹性体(TPU)作为一种集橡胶的高弹性与塑料的成型加工性于一体的特殊材料，综合性能十分优异；与其它热塑性弹性体相比，TPU具有强度高，韧性好，耐磨，耐寒，耐油，耐酸碱，耐水解，耐老化，耐气候，抗紫外线、环保等优异性能，广泛应用于工业、汽车制造业、制鞋业、电线和电缆等领域。
传统的鞋底主要以橡胶和EVA为主，橡胶虽具有良好的耐磨性能，但因其质量太重而不受人欢迎。基于聚氨酯综合的优异性能，聚氨酯鞋底逐渐普遍，但由于其价格较高，一般只用于高档鞋材，限制了其应用范围。
发明内容
为了降低TPU鞋底的成本，实现对废弃皮革、EVA废弃物、鞋服废弃物、废弃橡胶和废弃纤维等的废物利用，对环境友好，本申请的第一个目的是提供一种新型TPU鞋底。
本申请的第二个目的是提供一种新型TPU鞋底的制备方法。
本申请的第一个目的，提供一种新型TPU鞋底，采用如下的技术方案：
一种新型TPU鞋底，包括TPU材质的外底和TPU材质的顶膜，外底与顶膜之间粘接有填充层；
其中填充层由弹性填充料固体通过聚氨酯发泡制备而成，弹性填充料固体由废弃皮革、EVA废弃物、鞋服废弃物、废弃橡胶和废弃纤维的一种或几种制成。
通过采用上述技术方案，可以实现废弃皮革、EVA废弃物、鞋服废弃物、废弃橡胶和废弃纤维等的废物利用，然后通过将弹性填充料固体设置为中间的填充层，在填充层两侧分别粘接TPU材质的外底与顶膜，可以增加填充层的平整度，并且可以利用TPU材质的优点，使鞋底的强度高，韧性好，耐磨等较高，并且填充层通过聚氨酯发泡，使弹性填充料固体与外底、顶膜之间的粘接性更强，使制备的鞋底更加结实、耐穿。
优选的，所述弹性填充料固体的制备步骤如下：
将弹性填充料固体中的各原料进行清洗、干燥后，在90-100℃下进行消毒，然后再进行破碎，破碎粒径平均在0.3-1.2cm之间，得到弹性填充料固体。
通过采用上述技术方案，将各原料通过高温消毒后，粉碎为平均粒径在0.3-1.2cm的颗粒，可以得到较容易混匀，性能较均一的填充层。
优选的，所述外底厚度为0.5-2mm，所述填充层厚度为5-25mm，所述顶膜厚度为0.1-0.5mm。
通过采用上述技术方案，外底在此厚度范围内，得到的鞋底的断裂伸长率、回弹率等各项性能均良好。
本申请的第二个目的，提供一种新型TPU鞋底的制备方法，采用如下的技术方案：
一种新型TPU鞋底的制备方法，其制备步骤如下：
1)外底和顶膜的制备
将TPU膜片固定在吸塑外底的模具上，吸塑成外底形状，得外底；
将TPU膜片固定在吸塑顶膜的模具上，吸塑成顶膜形状，得顶膜；
2)胶水的预处理
在20-30℃下，在胶水内加入催化剂，使催化剂的重量份占比为整体的0.1-0.3％，搅拌，得到预处理后的胶水；
3)鞋底的制备
将外底红外加热到47-53℃，将预处理后的胶水升温到55-60℃，然后将预处理后的胶水涂布在外底内侧，形成底胶，然后在底胶上铺设弹性填充料固体，再注入预处理后的胶水，使预处理后的胶水将弹性填充料固体颗粒之间的间隙进行填充，形成顶胶，底胶、弹性填充料固体和顶胶整体形成填充层，在顶胶远离外底一面贴附顶膜，得半成品；
其中，填充层中，弹性填充料固体颗粒的体积占比为50-70％；
4)将步骤3)得到的半成品模压成型，并将其模具升温到70-85℃，反应2-5min后，脱模，自然冷却，得初成品；
5)将初成品进行修边，检验，得鞋底成品。
通过采用上述技术方案，胶水采用可发泡聚氨酯鞋材胶，通过加入催化剂，得到预处理后的胶水，然后将其涂布在外底上，再铺设弹性填充料，再注入预处理后的胶水，贴附顶膜后，模压，通过聚氨酯发泡后，使外底、填充层和顶膜粘接为一个整体，并且通过胶水将弹性填充料固体之间的缝隙进行填充，可以使填充层粘接为一个整体，防止弹性填充料固体颗粒之间无粘接作用而松散，出现断裂的情况。
优选的，所述步骤1)中外底的边缘向所述顶膜方向翘起，所述外底翘起的边缘与所述顶膜通过所述预处理后的胶水进行粘接。
通过采用上述技术方案，通过外底的边缘与顶膜粘接，可以使填充层完全被包裹在外底与顶膜内部，可以在视觉上更加美观，并且使鞋底侧面的各项性能较好。
优选的，所述步骤2)胶水的预处理中，胶水中还添加有重量百分数为0.05-0.15％的染料膏。
通过采用上述技术方案，通过在胶水的预处理步骤中加入染料膏，可以制备不同颜色的鞋底。
所述填充层中，弹性填充料固体颗粒的体积占比为50-70％。
通过采用上述技术方案，弹性填充料固体颗粒体积占比在此范围内时，制备的鞋底的各项性能较好。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、通过设置TPU材质的外底和顶膜，在外底和顶膜之间设置填充层，填充层利用废弃皮革、EVA废弃物、鞋服废弃物、废气橡胶和废弃纤维等的一种或几种制成，外模和顶膜可以保证鞋底的强度，使鞋底在利用废弃物料的同时，其各项性能表现良好，并且通过利用废弃物料的再回收，有利于资源的再次利用，对环境友好。
2、本申请通过聚氨酯发泡制备填充层，可以增加填充层与外底、顶膜之间的粘接性，使鞋底结实、耐穿。
3、本申请通过模压成型时，通过对模具加热，实现聚氨酯发泡，使胶水胶黏，将外底、填充层和顶膜牢牢粘接，工艺较简单、快速。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
原料
TPU膜片：生产厂家为佛山市立大塑新材料有限公司；
催化剂：生产厂家为上海桑井化工有限公司，型号为Dabco 33LV；
胶水：采用可发泡聚氨酯鞋材胶，有效物质≥99％，生产厂家为深圳市华益胶粘制品有限公司；
染料膏：采用PU蓝色膏，生产厂家为东莞艺诚颜料有限公司。
制备例
制备例1
制备例1的弹性填充料固体，其制备步骤如下：
将废弃皮革进行清洗、干燥后，在90℃下进行消毒，然后再进行破碎，破碎粒径平均在0.3cm，得到弹性填充料固体。
制备例2
制备例2的弹性填充料固体，其制备步骤如下：
将EVA废弃物进行清洗、干燥后，在95℃下进行消毒，然后再进行破碎，破碎粒径平均在0.8cm，得到弹性填充料固体。
制备例3
制备例3的弹性填充料固体，其制备步骤如下：
将鞋服废弃物进行清洗、干燥后，在100℃下进行消毒，然后再进行破碎，破碎粒径平均在1.2cm，得到弹性填充料固体。
制备例4
将废弃橡胶进行清洗、干燥后，在90℃下进行消毒，然后再进行破碎，破碎粒径平均在0.3cm，得到弹性填充料固体。
制备例5
将废弃纤维进行清洗、干燥后，在90℃下进行消毒，然后再进行破碎，破碎粒径平均在0.3cm，得到弹性填充料固体。
制备例6
制备例6的弹性填充料固体与制备例1的不同之处在于，弹性填充料固体的原料还包括与废弃皮革等重量份的EVA废弃物，其余步骤与制备例1均相同。
制备例7
制备例7的弹性填充料固体与制备例6的不同之处在于，弹性填充料固体的原料还包括与废弃皮革等重量份的鞋服废弃物，其余步骤与制备例1均相同。
制备例8
制备例8的弹性填充料固体与制备例7的不同之处在于，弹性填充料固体的原料还包括与废弃皮革等重量份的废弃橡胶，其余步骤与制备例1均相同。
制备例9
制备例9的弹性填充料固体与制备例8的不同之处在于，弹性填充料固体的原料还包括与废弃皮革等重量份的废弃纤维，其余步骤与制备例1均相同。
实施例
实施例1
一种新型TPU鞋底，其模压后的外底、填充层和顶膜的厚度如表1所示，其制备步骤如下：
1)外底和顶膜的制备
将TPU膜片固定在吸塑外底的模具上，吸塑成外底形状，得外底，外底边缘向顶膜方向翘起；
将TPU膜片固定在吸塑顶膜的模具上，吸塑成顶膜形状，得顶膜；
2)胶水的预处理
在20℃下，在胶水内加入催化剂，使催化剂的重量份占比为整体的0.1％，搅拌均匀后，得到预处理后的胶水；
3)鞋底的制备
将外底红外加热到47℃，将预处理后的胶水升温到55℃，然后将预处理后的胶水涂布在步骤1)得到的外底内侧，形成底胶，然后在底胶上铺设一层弹性填充料固体，然后再注入预处理后的胶水，使预处理后的胶水将弹性填充料固体颗粒之间的间隙进行填充，形成顶胶，底胶、弹性填充料固体和顶胶整体形成填充层，在顶胶远离外底一面贴附顶膜，得半成品；
其中，弹性填充料固体颗粒来自制备例1，并且填充层中，弹性填充料固体颗粒的体积占比为50％；
4)将步骤3)得到的半成品进行模压成型，并将其模具升温到70℃，反应5min后，脱模，自然冷却，得初成品，得到的初成品中，外底边缘与顶膜边缘粘接，将填充层包裹在外底与顶膜内；
5)将步骤4)得到的初成品进行修边，然后检验其鞋底是否有空洞、有无色差、底层有无漏胶、外底与顶膜之间油污开裂等，检验合格后，得鞋底成品。
表1实施例1-3的外底、填充层和顶膜的厚度(mm)
外底 填充层 顶膜
实施例1 0.5 13 0.5
实施例2 1.2 5 0.1
实施例3 2.0 25 0.3
实施例2
一种新型TPU鞋底，其模压后的外底、填充层和顶膜的厚度如表1所示，其制备步骤如下：
1)外底和顶膜的制备
将TPU膜片固定在吸塑外底的模具上，吸塑成外底形状，得外底，外底边缘向顶膜方向翘起；
将TPU膜片固定在吸塑顶膜的模具上，吸塑成顶膜形状，得顶膜；
2)胶水的预处理
在25℃下，在胶水内加入催化剂，使催化剂的重量份占比为整体的0.2％，搅拌均匀后，得到预处理后的胶水；
3)鞋底的制备
将外底红外加热到50℃，将预处理后的胶水升温到57℃，然后将预处理后的胶水涂布在步骤1)得到的外底内侧，形成底胶，然后在底胶上铺设一层弹性填充料固体，然后再注入预处理后的胶水，使预处理后的胶水将弹性填充料固体颗粒之间的间隙进行填充，形成顶胶，底胶、弹性填充料固体和顶胶整体形成填充层，在顶胶远离外底一面贴附顶膜，得半成品；
其中，弹性填充料固体颗粒来自制备例1，并且填充层中，弹性填充料固体颗粒的体积占比为60％；
4)将步骤3)得到的半成品进行模压成型，并将其模具升温到77℃，反应3.5min后，脱模，自然冷却，得初成品，得到的初成品中，外底边缘与顶膜边缘粘接，将填充层包裹在外底与顶膜内；
5)将步骤4)得到的初成品进行修边，然后检验其鞋底是否有空洞、有无色差、底层有无漏胶、外底与顶膜之间油污开裂等，检验合格后，得鞋底成品。
实施例3
一种新型TPU鞋底，其模压后的外底、填充层和顶膜的厚度如表1所示，其制备步骤如下：
1)外底和顶膜的制备
将TPU膜片固定在吸塑外底的模具上，吸塑成外底形状，得外底，外底边缘向顶膜方向翘起；
将TPU膜片固定在吸塑顶膜的模具上，吸塑成顶膜形状，得顶膜；
2)胶水的预处理
在30℃下，在胶水内加入催化剂，使催化剂的重量份占比为整体的0.3％，搅拌均匀后，得到预处理后的胶水；
3)鞋底的制备
将外底红外加热到53℃，将预处理后的胶水升温到60℃，然后将预处理后的胶水涂布在步骤1)得到的外底内侧，形成底胶，然后在底胶上铺设一层弹性填充料固体，然后再注入预处理后的胶水，使预处理后的胶水将弹性填充料固体颗粒之间的间隙进行填充，形成顶胶，底胶、弹性填充料固体和顶胶整体形成填充层，在顶胶远离外底一面贴附顶膜，得半成品；
其中，弹性填充料固体颗粒来自制备例1，并且填充层中，弹性填充料固体颗粒的体积占比为70％；
4)将步骤3)得到的半成品进行模压成型，并将其模具升温到85℃，反应2min后，脱模，自然冷却，得初成品，得到的初成品中，外底边缘与顶膜边缘粘接，将填充层包裹在外底与顶膜内；
5)将步骤4)得到的初成品进行修边，然后检验其鞋底是否有空洞、有无色差、底层有无漏胶、外底与顶膜之间油污开裂等，检验合格后，得鞋底成品。
实施例4
一种新型TPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，其弹性填充料固体来自制备例2，其余步骤均与实施例1相同。
实施例5
一种新型TPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，其弹性填充料固体来自制备例3，其余步骤均与实施例1相同。
实施例6
一种新型TPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，其弹性填充料固体来自制备例4，其余步骤均与实施例1相同。
实施例7
一种新型TPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，其弹性填充料固体来自制备例5，其余步骤均与实施例1相同。
实施例8
一种新型TPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，其弹性填充料固体来自制备例6，其余步骤均与实施例1相同。
实施例9
一种新型TPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，其弹性填充料固体来自制备例7，其余步骤均与实施例1相同。
实施例10
一种新型TPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，其弹性填充料固体来自制备例8，其余步骤均与实施例1相同。
实施例11
一种新型TPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，其弹性填充料固体来自制备例9，其余步骤均与实施例1相同。
实施例12
一种新型TPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，步骤2)胶水的预处理中，还添加了染料膏，染料膏添加以后，按重量份数计，染料膏的量占预处理的胶水总量的0.05％，其余步骤与实施例1均相同。
实施例13
一种新型TPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，步骤2)胶水的预处理中，还添加了染料膏，染料膏添加以后，按重量份数计，染料膏的量占预处理的胶水总量的0.1％，其余步骤与实施例1均相同。
实施例14
一种新型TPU鞋底，与实施例1的不同之处在于，步骤2)胶水的预处理中，还添加了染料膏，染料膏添加以后，按重量份数计，染料膏的量占预处理的胶水总量的0.15％，其余步骤与实施例1均相同。
对比例
对比例1
将TPU颗粒注入鞋底模具内，升温到120℃，模压成型，然后脱模后，经修边检验合格后，得成品鞋底。
性能检测试验
随机抽取实施例1-14和对比例1的成品鞋底，按照以下方法对其进行检测，检测结果如表2所示。
拉伸强度：按照ASTMD412-16中的方法进行检测；
断裂伸长率：按照ASTMD624-16中的方法进行测试；
撕裂强度：按照ASTMD624-00中的方法进行测试
回弹性：按照ASTMD2632中的方法进行测试。
表2实施例1-14和对比例1的新型鞋底的检测结果
Figure BDA0002725977430000091
从表2的检测结果可以看出，与对比例1未添加填充层制备的成品鞋底相比，本申请制备的成品鞋底在拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度上略有降低，在回弹性上均表现较优，说明本申请的鞋底在应用了填充层后，整体表现较好，不影响鞋底的实际使用。
从实施例1和实施例4-11的数据可以看出，应用制备例1-9弹性填充料固体制备的鞋底，在各项性能上，无明显区别。
从实施例1和实施例12-14的数据可以看出，在对胶水进行预处理时，在胶水中添加的染料膏逐渐增多时，制备的鞋底在拉伸强度、断裂伸长率和撕裂强度上，呈下降趋势，对其回弹性无明显影响。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种新型TPU鞋底，其特征在于，包括TPU材质的外底和TPU材质的顶膜，外底与顶膜之间粘接有填充层；
其中填充层由弹性填充料固体通过聚氨酯发泡制备而成，弹性填充料固体由废弃皮革、EVA废弃物、鞋服废弃物、废弃橡胶和废弃纤维的一种或几种制成。
2.根据权利要求1所述的一种新型TPU鞋底，其特征在于：所述弹性填充料固体的制备步骤如下：
将弹性填充料固体中的各原料进行清洗、干燥后，在90-100℃下进行消毒，然后再进行破碎，破碎粒径平均在0.3-1.2cm之间，得到弹性填充料固体。
3.根据权利要求1所述的一种新型TPU鞋底，其特征在于：所述外底厚度为0.5-2mm，所述填充层厚度为5-25mm，所述顶膜厚度为0.1-0.5mm。
4.一种权利要求1-3任一所述的一种新型TPU鞋底的制备方法，其特征在于：其制备步骤如下：
1）外底和顶膜的制备
将TPU膜片固定在吸塑外底的模具上，吸塑成外底形状，得外底；
将TPU膜片固定在吸塑顶膜的模具上，吸塑成顶膜形状，得顶膜；
2）胶水的预处理
在20-30℃下，在胶水内加入催化剂，使催化剂的重量份占比为整体的0.1-0.3%，搅拌，得到预处理后的胶水；
3）鞋底的制备
将外底红外加热到47-53℃，将预处理后的胶水升温到55-60℃，然后将预处理后的胶水涂布在外底内侧，形成底胶，然后在底胶上铺设弹性填充料固体，再注入预处理后的胶水，使预处理后的胶水将弹性填充料固体颗粒之间的间隙进行填充，形成顶胶，底胶、弹性填充料固体和顶胶整体形成填充层，在顶胶远离外底一面贴附顶膜，得半成品；
4）将步骤3）得到的半成品模压成型，并将其模具升温到70-85℃，反应2-5min后，脱模，自然冷却，得初成品；
5）将初成品进行修边，检验，得鞋底成品。
5.根据权利要求4所述的一种新型TPU鞋底的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中外底的边缘向所述顶膜方向翘起，所述外底翘起的边缘与所述顶膜通过所述预处理后的胶水进行粘接。
6.根据权利要求4所述的一种新型TPU鞋底的制备方法，其特征在于：所述步骤2）胶水的预处理中，胶水中还添加有重量百分数为0.05-0.15%的染料膏。
7.根据权利要求4所述的一种新型TPU鞋底的制备方法，其特征在于：所述填充层中，弹性填充料固体颗粒的体积占比为50-70%。
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