專利名稱：一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橡膠鞋底材料及其制造方法，特別是一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料及其制造方法。該材料適用于對耐磨性能、舒適性要求均較高的中高檔運動鞋鞋底。
(2)
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展和社會的進(jìn)步，人們的生活水平不斷提高，提高各類鞋子的質(zhì)量和性能，讓穿著者更加安全舒適是整個制鞋行業(yè)發(fā)展的最終目標(biāo)和方向。據(jù)文獻(xiàn)報道，鞋子重量每增加100克，穿著者的體能消耗將增加1%。為了降低體能消耗、提高穿著舒適性，質(zhì)輕、高性能鞋用材料已經(jīng)成為鞋底材料研制開發(fā)的主要方向。據(jù)統(tǒng)計，目前在鞋類產(chǎn)品中，鞋底在全部鞋部件里重量最大，大約占到全鞋的 50%。對各類鞋底測量結(jié)果為橡膠外底占全鞋外底重量的62%，聚氨酯外底占全鞋重量的52%，低發(fā)泡外底占全鞋重量的45%?？梢姡绾卧诂F(xiàn)有基礎(chǔ)上，進(jìn)一步減輕鞋外底的重量，研制開發(fā)出更輕便、耐磨性能優(yōu)異的高性能鞋用材料，是制鞋領(lǐng)域的研究者所面臨的挑戰(zhàn)。適用于鞋外底的材料有很多，如橡膠、熱塑性彈性體、塑料等，其中橡膠材料制備的鞋外底具有更優(yōu)異的綜合性能，廣泛應(yīng)用于中高檔的運動鞋、戶外鞋等。然而目前市場上 Nike、AdidaS橡膠鞋底的耐磨性能指標(biāo)要求DIN磨耗< 120mm3。對耐磨性要求較高的中高檔籃球鞋外底，耐磨性能指標(biāo)要求DIN磨耗在60mm3 70mm3之間。國內(nèi)外比較知名的高耐磨橡膠鞋底配方，往往直接借鑒飛機輪胎的配方來生產(chǎn)鞋類外底。然而飛機輪胎配方中用了大量的硅烷偶聯(lián)劑，這些硅烷偶聯(lián)劑分子中含有較多活性基團(tuán)，可與橡膠中的不飽和鍵反應(yīng)，從而導(dǎo)致過渡交聯(lián)，表現(xiàn)為硫化膠的硬度顯著增大。 硬度大的鞋底在受力情況下不易產(chǎn)生變形，在濕滑的水泥路面上容易出現(xiàn)打滑、摔跤等現(xiàn)象。對于耐濕滑性差的鞋子，穿著者的安全性都難以保證，穿著的舒適性更無從談起。研究開發(fā)出一種高耐磨、低硬度的橡膠鞋底材料，使橡膠鞋底成為集質(zhì)輕、耐磨、 防滑、舒適為一體的高性能鞋底材料，成為制鞋行業(yè)關(guān)注的熱點。丁世忠在CN101186723A中提供了一種運動鞋底用超耐磨橡膠配方。其組成(質(zhì)量比)為聚丁二烯橡膠80份、天然橡膠STR-5L20份、均勻增粘樹脂1份、白炭黑45 48 份、軟化油3. 5份、偶聯(lián)劑3. 0 3. 2份、活性劑5. 2 5. 8份、硬脂酸鋅1份、防霧劑1份、 硫磺1. 9 2. 1份、促進(jìn)劑1. 65 1. 95份。對應(yīng)的橡膠鞋底物理性能硬度(Shore A) 72， 拉伸強度13MPa，斷裂伸長率580%，相對密度1. 15g/cm3，阿克隆磨耗0. 05cm3，直角撕裂強度 63N/mm。左風(fēng)華和唐心強等在CN101255M4A中提供了一種耐磨運動鞋鞋底的制造方法。 其組成(質(zhì)量比)為天然橡膠觀 32份、順丁橡膠觀 32份、丁苯橡膠38 42份、再生橡膠65 75份、氧化鋅3 5份、硬脂酸2 3份、硫磺2 3份、高耐磨爐黑50 55 份、固體古馬龍4 6份、促進(jìn)劑M 0.7 1.0份、促進(jìn)劑DM 0. 8 1. 2份、促進(jìn)劑D 0. 3 0.5份、防老劑AO. 6 0.8份、防老劑RD0. 7 0.8份、20號機油13 17份、320目碳化硅 8 9份、280目剛玉9 10份；其中320目碳化硅為黑碳化硅或綠碳化硅的一種，280目剛玉為棕剛玉或白剛玉的一種。對應(yīng)的橡膠鞋底耐磨性能磨痕長度5 7mm，阿克隆磨耗減量為現(xiàn)有鞋底的52% 65%。上述研究存在如下不足1)鞋底硬度仍較大，邵A硬度高達(dá)73 ；2)鞋底的耐磨性能不夠高(磨痕長度5 7mm) ；3)上述的關(guān)于高耐磨鞋底的研究具有單一性，同時具有高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料及其制造方法研究未見報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有橡膠鞋底存在的缺點，旨在提供一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料及其制造方法。本發(fā)明所說一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料，其組分及質(zhì)量比為順丁橡膠40 --80
天然橡膠0 35
丁苯橡膠0 15
補強劑0 60
軟化油0 20
活性劑2. 0 8.0
偶聯(lián)劑0. 5 3.5
硫化劑1. 5 2.5
促進(jìn)劑0.8 --1. 5
增粘劑0.6 “-1. 5
硬脂酸0.5 --1. 5
防老劑1.0 --2. 5本發(fā)明所采用的補強劑為沉淀法水合二氧化硅，又稱白炭黑。這里所述的軟化油為環(huán)烷油、三線油、錠子油其中的至少一種。所述的活性劑為一縮二乙二醇(DEG)、聚乙二醇(PEG)及氧化鋅(SiO)其中的至少一種。所述的偶聯(lián)劑為四硫化雙(三乙氧基丙基)硅烷(簡稱、雙-(3-三乙氧基硅烷丙基)_ 二硫化物(簡稱Si-7Q、3-氨丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ550)、3-(2，3-γ-巰丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ580)其中的至少一種或者兩種以上的組合物。所述的硫化劑為硫磺( 。所述的促進(jìn)劑為N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(簡稱CBS、CZ)、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺(簡稱NS、TBBS) ,2,2' - 二硫化二苯并噻唑 (簡稱DM、MBTS)、一硫化四甲基秋蘭姆(TMTM、TS)、2_硫醇基苯駢噻唑(簡稱M、MBT)、二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD)其中一種或者兩種以上的組合物。所述的增粘劑為均勻增粘樹脂。所述的硬脂酸為硬脂酸鋅。這里所述的防老劑包括化學(xué)防老劑和物理防老劑。其中所述的化學(xué)防老劑為 N-異丙基-N'-苯基對苯二胺(簡稱4010NA)、2-硫醇基苯并咪唑(簡稱MB)、2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體(簡稱1 31 )力-(1，3-二甲基丁基)4'-苯基對苯二胺(簡稱4020，6PPD)中的至少一種；所述的物理防老劑為鏈烷烴蠟、微晶蠟、防霧蠟中的至少一種。本發(fā)明還可以加入本領(lǐng)域常用的其他加工助劑，如顏料、熒光增白劑、光穩(wěn)定劑寸。本發(fā)明所述的一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料及其制造方法，這里所述的制造方法包括加料順序和制備工藝兩個方面(1)加料順序①加入橡膠；②加入增粘樹脂；③加入補強劑、氧化鋅、硬脂酸鋅、 偶聯(lián)劑及軟化劑；④加入防老劑、活化劑一縮乙二醇、聚乙二醇；⑤加入促進(jìn)劑；⑥加入硫(2)制備工藝將上述重量配比中的天然橡膠在45 55°C范圍內(nèi)用開煉機進(jìn)行塑煉，開煉機的輥距調(diào)整為3 4mm，使其達(dá)到一定的可塑度取下待用；將開煉機的輥距調(diào)為 1mm，再將順丁橡膠過輥1 2次取下，然后再將塑煉過的天然橡膠和過輥的順丁橡膠以及丁苯橡膠用開煉機進(jìn)行混煉，混煉輥溫控制在55 65°C范圍內(nèi)，混煉時間5 8分鐘。然后將開煉機的輥距調(diào)整為3 4mm，按上述順序加入各種助劑，混煉輥溫仍控制在55 65°C 范圍內(nèi)。最后待輥溫下降到60°C以下，加入硫磺進(jìn)行薄通3次，輥距設(shè)定為1mm，厚通2次出片，然后用裁片機根據(jù)設(shè)定要求裁片，并在室溫下停放Mh以上模壓成型，制備運動鞋鞋底。本發(fā)明在橡膠、軟化油和補強劑基礎(chǔ)上，通過偶聯(lián)劑、促進(jìn)劑、活性劑的篩選和工藝的合理控制制備出了一系列與文獻(xiàn)CN 101186723A中耐磨橡膠鞋底相對密度相當(dāng)?shù)母吣湍?DIN磨耗彡40mm3 ；磨痕長度3. 0 4. Omm)、低硬度(ShoreA60 66)的鞋底材料，詳見實施例4 8。該種耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料的優(yōu)點如下(1)有望減輕現(xiàn)有運動鞋鞋底的總重量。在保證與現(xiàn)有運動鞋鞋底相對密度相當(dāng)、具有相同的耐磨壽命的情況下，可以減小運動鞋橡膠外底的厚度，從而減輕鞋底的總重量；( 改善耐濕滑性能。由于鞋底硬度較低，在受力情況下容易產(chǎn)生變形，從而增大與地面的接觸面積，達(dá)到改善其耐濕滑性能的目的；C3)增加舒適感。一方面，鞋底總質(zhì)量減輕，降低體能消耗；耐濕滑性好，增加了穿著者的安全性；鞋底硬度低，增加了鞋底的柔軟性和耐彎折性，從而可大幅度提高鞋類產(chǎn)品的舒適性。另一方面可明顯降低生產(chǎn)成本，提高利潤空間、節(jié)約能源。本發(fā)明可采用開煉機、密煉機進(jìn)行共混、出片。采用注塑、模壓、注壓等方法加工， 其應(yīng)用領(lǐng)域涉及鞋底、橡膠墊及其各類橡膠制品等。
(4)
具體實施例方式實施例1 組成(質(zhì)量比)為BR 70份、NR20份、SBRlO份、白炭黑60份、硫磺2. 5份、NSl. 0 份、ΤΜΤΜ0. 2份、氧化鋅1. 5份、硬脂酸鋅1. 0份、增粘劑1. 0份、防老劑4010NA1. 0份、微晶蠟0.5份。按上述配比稱料、按上述工藝混煉，經(jīng)無轉(zhuǎn)子流變儀測得混煉膠的工程正硫化時間170°C時t9(1為79k。然后在170°C條件下模壓成型。將樣品在室溫22. 0°C條件下放置 24h以上測試其硬度(ShoreA) 73，相對密度為1. 16g/cm3 ；按GB/T3903. 2-1994標(biāo)準(zhǔn)測試其磨痕長度為3. 5mm ；按QB/I^884_2007標(biāo)準(zhǔn)測試DIN磨耗為85mm3 ；按GB1040標(biāo)準(zhǔn)測試?yán)?br>
6強度lOMPa，斷裂伸長率453% ；按GB/T3903. 12-2005標(biāo)準(zhǔn)測試直角撕裂強度52N/mm。實施例2 組成(質(zhì)量比)為BR 70份、NR20份、SBRlO份、白炭黑60份、DEG1. 5份、PEG3. O 份、硫磺2. 5份、NSl. O份、TMTM0. 2份、氧化鋅1. 5份、硬脂酸鋅1. O份、增粘劑1. O份、防老劑4010A 1. O份、微晶蠟0. 5份。按上述配比稱料、按上述工藝混煉，經(jīng)無轉(zhuǎn)子流變儀測得混煉膠的工程正硫化時間170°C時t9(1為99s，150°C時t9(1為Mk。然后在150°C條件下模壓成型。將樣品在室溫22. 0°C條件下放置Mh以上測試其硬度(ShoreA)為67，相對密度為1. 15g/cm3 ；按GB/ T 3903. 2-1994標(biāo)準(zhǔn)測試其磨痕長度為4. 6mm ；按QB/I^884_2007標(biāo)準(zhǔn)測試其DIN磨耗為 IOOmm3 ；按GB1040標(biāo)準(zhǔn)測試?yán)鞆姸?3MPa,斷裂伸長率667% ；按GB/T 3903. 12-2005標(biāo)準(zhǔn)測試直角撕裂強度56N/mm。實施例3 組成(質(zhì)量比)為BR70份、NR20份、SBRlO份、白炭黑60份、DEG1. 5份、PEG3. 0 份、偶聯(lián)劑Si-753. O份、硫磺2. 5份、NSl. 0份、ΤΜΤΜ0. 2份、氧化鋅1. 5份、硬脂酸鋅1. 0 份、增粘劑1. 0份、防老劑4010A 1. 0份、微晶蠟0. 5份。按上述配比稱料、按上述工藝混煉，經(jīng)無轉(zhuǎn)子流變儀測得混煉膠的工程正硫化時間150°C時t9(1為113s。然后在150°C條件下模壓成型。將樣品在室溫22. 0°C條件下放置 24h以上測試其硬度(ShoreA)為63，相對密度為1. 15g/cm3 ；按GB/T 3903. 2-1994標(biāo)準(zhǔn)測試其磨痕長度為4. 3mm ；按QB/I^884_2007標(biāo)準(zhǔn)測試其DIN磨耗為63mm3 ；按GB1040標(biāo)準(zhǔn)測試?yán)鞆姸?4MPa，斷裂伸長率483% ；按GB/T 3903. 12-2005標(biāo)準(zhǔn)測試直角撕裂強度68N/ mm。實施例4 8所需原料的組分配比及性能測試結(jié)果見表1，其混煉、模壓工藝及測試條件與實施例2、實施例3相同。表1實施例4 8的組成及性能指標(biāo)
權(quán)利要求
1. 一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料及其制造方法，其特征在于其組份及質(zhì)量比為順丁橡膠40 --90天然橡膠0 35丁苯橡膠0 15補強劑0 60軟化油0 20活性劑2.0 8.0偶聯(lián)劑0.5 3.5硫化劑1.5 2.5促進(jìn)劑0.8--1. 5增粘劑0.6 1.5硬脂酸0.5 1.5防老劑1.0 2.5
2.如權(quán)利要求1所述的一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料，其特征在于補強劑為沉淀法水合二氧化硅，又稱白炭黑、白煙。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料，其特征在于這里所述的軟化油為環(huán)烷油、三線油、錠子油其中的至少一種。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料，其特征在于活性劑為一縮二乙二醇(DEG)、聚乙二醇(PEG)及氧化鋅(SiO)其中的至少一種。
5.如權(quán)利要求1所述的一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料，其特征在于所述的偶聯(lián)劑為四硫化雙(三乙氧基丙基)硅烷(簡稱Si-6^、雙-(3-三乙氧基硅烷丙基)-二硫化物 (簡稱Si-7Q、3-氨丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ550)、3-(2，3-γ-巰丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ580) 其中的至少一種或者至少兩種以上的組合物。
6.如權(quán)利要求1所述的一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料，其特征在于所述的硫化劑為硫磺⑶。
7.如權(quán)利要求1所述的一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料，其特征在于所述的促進(jìn)劑為N-環(huán)己基-2-苯并噻唑次磺酰胺(簡稱CBS、CZ)、N-叔丁基-2-苯并噻唑次磺酰胺 (簡稱NS、TBBS) ,2,2' - 二硫化二苯并噻唑(簡稱DM、MBTS)、一硫化四甲基秋蘭姆(TMTM、 TS)、2_硫醇基苯駢噻唑(簡稱Μ、MBT)、二硫化四甲基秋蘭姆(TMTD)其中一種或者兩種以上的組合物。
8.如權(quán)利要求1所述的一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料，其特征在于所述的增粘劑為均勻增粘樹脂，所述的硬脂酸為硬脂酸鋅。
9.如權(quán)利要求1所述的一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料，其特征在于所述的防老劑包括化學(xué)防老劑和物理防老劑。其中化學(xué)防老劑為N-異丙基-N'-苯基對苯二胺(簡稱4010NA)、2-硫醇基苯并咪唑(簡稱MB)、2，2，4-三甲基-1，2-二氫化喹啉聚合體(簡稱 1 、11 )、^(1，3-二甲基丁基)4'-苯基對苯二胺(簡稱4020，6PPD)中的至少一種；物理防老劑為鏈烷烴蠟、微晶蠟、防霧蠟中的至少一種。
10.如權(quán)利要求1所述的一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料及其制造方法，其特征在于這里所述的制造方法包括加料順序和制備工藝兩個方面(1)加料順序①加入橡膠；②加入增粘樹脂；③加入補強劑、氧化鋅、硬脂酸鋅、偶聯(lián)劑及軟化劑；④加入防老劑、活化劑一縮乙二醇、聚乙二醇；⑤加入促進(jìn)劑；⑥加入硫磺；(2)制備工藝將上述重量配比中的天然橡膠在45 55°C范圍內(nèi)用開煉機進(jìn)行塑煉， 開煉機的輥距調(diào)整為3 4mm，使其達(dá)到一定的可塑度取下待用；將開煉機的輥距調(diào)為1mm， 再將順丁橡膠過輥1 2次取下，然后再將塑煉過的天然橡膠和過輥的順丁橡膠以及丁苯橡膠用開煉機進(jìn)行混煉，混煉輥溫控制在55 65°C范圍內(nèi)，混煉時間5 8分鐘。然后將開煉機的輥距調(diào)整為3 4mm，按上述順序加入各種助劑，混煉輥溫仍控制在55 65°C范圍內(nèi)。最后待輥溫下降到60°C以下，加入硫磺進(jìn)行薄通3次，輥距設(shè)定為1mm，厚通2次出片， 然后用裁片機根據(jù)設(shè)定要求裁片，并在室溫下停放Mh以上模壓成型，制備運動鞋鞋底。
全文摘要
一種高耐磨、低硬度運動鞋鞋底材料及其制造方法，特別適合于對耐磨性能、舒適性要求均較高的中高檔運動鞋鞋底的制造方法。其組成為順丁膠(BR)、天然膠(NR)、丁苯膠(SBR)、軟化油、補強劑、活化劑、偶聯(lián)劑、硫化劑、硫化促進(jìn)劑、增粘劑、防老劑。本發(fā)明在橡膠、軟化油和補強劑基礎(chǔ)上，通過對橡膠組成配比、偶聯(lián)劑、促進(jìn)劑、活性劑的篩選和工藝的合理控制制備出了一系列高耐磨(DIN磨耗≤40mm3；磨痕長度3.0～4.0mm)、低硬度(ShoreA 60～66)的鞋底材料，其優(yōu)點如下(1)有望減輕運動鞋鞋底總重量。在保證與現(xiàn)有運動鞋鞋底具有相同的耐磨壽命的情況下，可以減小運動鞋橡膠外底的厚度，從而減輕鞋底的總重量；(2)改善耐濕滑性能。由于鞋底硬度較低，在受力情況下容易產(chǎn)生變形，從而增大與地面的接觸面積，達(dá)到改善其耐濕滑性能的目的；(3)增加舒適感。
文檔編號C08L9/06GK102212216SQ20101014282
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月9日
發(fā)明者常素芹 申請人:中國皮革和制鞋工業(yè)研究院