一种鞋底用弹性体材料、运动鞋鞋底和运动鞋
技术领域
本发明涉及鞋类制品技术领域，尤其涉及一种鞋底用弹性体材料、运动鞋鞋底和运动鞋。
背景技术
运动鞋是指人们在进行体育运动时所穿着的鞋，其广义概念具体是：适当运动、健身运动、休闲运动、娱乐运动和专业竞技运动的训练过程及其正式比赛运动所使用的鞋种。多数运动鞋的结构大体分为三部分：用于接触地面的外底(或称大底)，在外底和鞋垫之间的中底，以及位于鞋整个上部的鞋面部件。由于运动鞋的用途性质，运动鞋鞋底需要轻巧耐磨，并具有弹性、支撑性等。此外，消费者对运动鞋鞋底及整鞋也有外观视觉上的不同追求或喜好。
目前，市场上大底为“果冻胶”的运动鞋产品有不错的消费者满意度。其中，所述的“果冻胶”实际上是透明度较好的橡胶类弹性体材料。例如，授权公告号为CN 102391606 B的中国专利文献公开了一种运动鞋底用弹性体组合物，其由以下原料混合得到：80～85重量份的苯乙烯共聚物，所述苯乙烯共聚物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物；15～20重量份的氢化苯乙烯共聚物；1～5重量份的相容剂；5～8份的超细气相二氧化硅；20～50重量份的邻苯二甲酸二甲氧基乙酯；0.3～0.8重量份的硬脂酸或硬脂酸锌；0.4～1.0重量份的抗氧化剂；0.3～0.6重量份的紫外线吸收剂；0.2～0.8重量份的防老剂。
上述材料制作的运动鞋底具有较低的密度和良好的透明度及弹性，但是，其耐磨、防滑性有待进一步提高。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种鞋底用弹性体材料、运动鞋鞋底和运动鞋，应用本申请提供的弹性体材料的运动鞋鞋底，具有透明性，更轻质，并且具有更高的耐磨性和防滑性，利于应用。
本发明提供一种鞋底用弹性体材料，其由物料经混炼制得，所述物料包括如下质量分数的组分：
60～70％的热塑性弹性体，所述热塑性弹性体为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物；
12～16％的丁苯橡胶；
1～5％的聚苯乙烯；
2～6％的二氧化硅；
5～10％的白矿油；
1～5％的石蜡油。
优选地，所述热塑性弹性体具有线型结构，其中苯乙烯质量含量为15％，苯乙烯-异戊二烯两嵌段质量含量为16.7％。
优选地，所述丁苯橡胶的熔融指数为5g/10min(190℃，5kg)，硬度为63A。
优选地，所述聚苯乙烯的密度为1.04～1.07g/cm3。
优选地，所述鞋底用弹性体材料的硬度为47～53A，密度在0.9g/cm3以下。
与现有技术相比，本发明提供的鞋底用弹性体材料的制备物料包括：60～70％的热塑性弹性体，其结构是苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物)；12～16％的丁苯橡胶；1～5％的聚苯乙烯；2～6％的二氧化硅；5～10％的白矿油；1～5％的石蜡油。本发明采用所述的热塑性弹性体为材料骨架，并结合丁苯橡胶的联结作用，再加上二氧化硅、白矿油、石蜡油和聚苯乙烯这些组分，通过针对性的技术改性，使得所述鞋底用弹性体材料在具有透明性、轻质的同时，更耐磨、防滑，可以用作鞋底大底直接接触地面，进一步减轻了整鞋的重量，给消费者提供更好的体验感受。
本发明提供一种运动鞋鞋底，包括大底和中底，其中，所述大底由前文所述的鞋底用弹性体材料经注模成型制得。
优选地，所述中底为EVA发泡部件，硬度为47～55C。
优选地，所述中底靠近大底的表面具有间隔的多个条状柱体凸起，所述多个条状柱体凸起与大底非触地的表面对应贴合，所述大底没有对应多个条状柱体凸起的位置向内凹陷。
优选地，所述中底前掌处的条状柱体凸起的深度为0.3～0.4cm，后跟处的条状柱体凸起的深度为1.0cm；所述中底每个条状柱体凸起的宽度在0.8cm以上。
本发明提供了一种运动鞋，包括前文所述的运动鞋鞋底。
本发明提供的运动鞋鞋底中，大底材质为前文所述的鞋底用弹性体材料，其直接触地，防滑性能优异，重量更轻、外观更好。本发明从消费者需求入手，为消费者提供更舒适、视觉冲击感更强的跑鞋等运动鞋。
附图说明
图1为本发明实施例提供的运动鞋鞋底的结构示意图；
图2为本发明一些实施例中运动鞋中底的柱体轮廓示意图；
图3为本发明实施例中运动鞋鞋底的后跟结构示意图；
图4为本发明实施例1所述中底的实物照片；
图5为本发明实施例1所述大底的实物照片；
图6为本发明实施例1提供的运动鞋鞋底的侧视图；
图7为本发明实施例2提供的运动鞋的结构示意图。
具体实施方式
下面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。
本发明提供了一种鞋底用弹性体材料，其由物料经混炼制得，所述物料包括如下质量分数的组分：
60～70％的热塑性弹性体，所述热塑性弹性体为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物；
12～16％的丁苯橡胶；
1～5％的聚苯乙烯；
2～6％的二氧化硅；
5～10％的白矿油；
1～5％的石蜡油。
应用本申请提供的弹性体材料的运动鞋鞋底，具有透明性，更轻质，并且具有更高的耐磨性和防滑性，利于应用。
本发明实施例提供的鞋底用弹性体材料由物料经混炼等工艺加工而成；以质量分数计，所述物料包括60～70％的热塑性弹性体(TPE)，优选为62～68％，更优选为65％。本发明中TPE的结构为苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物，可称为SIS(热塑性)橡胶，其类似于所述弹性体材料的“骨架”。
在本发明的一些实施例中，所述热塑性弹性体具有线型结构，其中苯乙烯质量含量为15％，苯乙烯-异戊二烯两嵌段质量含量为16.7％。本发明对所述热塑性弹性体的来源没有特殊限制，采用市售产品即可。具体地，所述热塑性弹性体的挥发份≤0.70wt％；鞋底用弹性体材料溶液粘度≤2000mPa·s(室温)。并且，所述热塑性弹性体的熔融指数为7.0～17.0g/10min，硬度≥35邵A，拉伸强度≥10.0MPa，断裂伸长率≥800％。
本发明实施例所述物料包括12～16％的丁苯橡胶，优选包括15％质量的丁苯橡胶。所述的丁苯橡胶也称SB胶，成分上是SBS嵌段式聚合物，主要由丁二烯和苯乙烯聚合而成。在本发明中，所述丁苯橡胶类似于所述弹性体材料中“和面的面筋”。本发明对所述丁苯橡胶的来源没有特殊限制，采用市售产品即可。
在本发明的一些实施例中，所述丁苯橡胶为注塑级别，外观白色。所述丁苯橡胶的熔融指数可为5g/10min(190℃/5kg)，硬度为63shoreA。所述丁苯橡胶的比重为0.94，其中丁二烯与苯乙烯结构的质量比例为60/40。此外，所述丁苯橡胶中挥发物含量为0.25％，灰分含量为0.2％，扩展油含量为33％。
在本发明中，所述鞋底用弹性体材料的物料包括1～5％的聚苯乙烯，优选为2～3％质量。本发明实施例采用一定比例的聚苯乙烯进行改性，利于增加材料的耐磨性能及湿式止滑性能。在本发明的实施例中，所述聚苯乙烯可以为市售的标准级PS产品，也可以为耐冲击级聚苯乙烯(HIPS)或耐热级聚苯乙烯(GPS)。具体地，所述聚苯乙烯的密度可为1.04～1.07g/cm3。
以下是GPS和HIPS树脂的典型性能表：
表1 GPS和HIPS树脂的典型性能
并且，本发明采用二氧化硅起到填充作用；同时采用白矿油和石蜡油进行改性，调整所述弹性体材料的硬度等。其中，所述石蜡油是白矿油提炼得到的油状物质。本发明实施例具体采用的白矿油是32#白油，而石蜡油是白色环烷油，采用市售产品即可。32#白油的质量指标包括：外观清澈透明(目测)，运动粘度28-34mm2/s(40℃)(GB/T 265-1988)，颜色为+30赛氏号(GB/T 3555-1992)，闪点为200-225℃(GB/T 3536-2008)，倾点为-20～-25℃(GB/T 3535-2006)，密度为843kg/m2(20℃)(SH/T 0604-2000)，有痕迹水分(GB/T 260-2016)，无机械杂质(GB/T 511-2010)，无水溶性酸或碱(GB/T 259)。白色环烷油的质量指标包括：外观清澈透明(目测)，运动粘度88-106mm2/s(40℃)，颜色为+28～+30赛氏号，闪点为195-200℃，倾点为-20～-37℃，密度为896.8kg/m2(20℃)，有痕迹水分，无机械杂质，无水溶性酸或碱。
在本发明的实施例中，按照质量分数，所述物料包括：2～6％的二氧化硅；5～10％的白矿油；1～5％的石蜡油；优选包括：5％的二氧化硅；10％的白矿油；3％的石蜡油。
本发明实施例可将上述物料经过混炼，采用普通塑胶成型设备以射出成型、挤出成型、吹塑成型的方式，制成鞋底用弹性体材料。在本发明的一些实施例中，所述鞋底用弹性体材料的硬度为47～53A，密度在0.9g/cm3以下。所述的鞋底用弹性体材料可称为TPR材料，兼具橡胶和热塑性塑料的特性，既有橡胶性能又能按热塑性塑料进行加工和回收；其为全透明材料，具有防滑(干湿止滑性佳)、高耐磨、耐低温、弯曲性强、透气性好、密度小、粘结强度牢等优点，且其废料可以回收利用。
本发明提供了一种运动鞋鞋底，包括大底和中底，其中，所述大底由前文所述的鞋底用弹性体材料经注模成型制得。
本发明提供的运动鞋鞋底具有优异的防滑性能，重量更轻，其类似于“果冻”的外观效果更好。
参见图1，图1为本发明实施例提供的运动鞋鞋底的结构示意图，其中左边对应足部外侧视角结构示意，中间为底部视角，右边对应足部内侧视角结构示意。图1中，①为大底前掌部分，②为大底前掌底部花纹设计，③为大底前掌部分与后跟部分之间的开口，④为EVA发泡中底部件，⑤为大底后跟部分。
本发明实施例提供的运动鞋鞋底包括直接触地的大底，其由前文所述的鞋底用弹性体材料经注模成型制得，具有防滑(干湿止滑性佳)、高耐磨、耐低温、弯曲性强、透气性好、密度小、粘结强度牢等优点，且其易成型、易上色，废料可以回收利用，利于环保。在本发明的实施例中，所述大底为全透明材料，透明度更明显。并且，所述大底的硬度可为47～53A，密度在0.9g/cm3以下；其著地耐磨DIN在150以下，能防干湿滑。
在本发明的实施例中，对应足底部，所述大底包括前掌部分①和后跟部分⑤。所述大底前掌部分从足尖鞋头部位覆盖并延伸至足弓处，而后跟部分从足跟覆盖并延伸至足弓处，与前掌部分连接。所述大底可以是整块或分体结构，本发明优选一次成型大底；一般在其前掌部分①和后跟部分⑤之间足弓部位具有开口设计③，可节约成本，减轻重量。所述大底为片状部件，其下表面直接触地，即为触地的表面，而另一个表面为非触地的表面。本发明对所述大底的厚度等尺寸、颜色规格没有特殊限制；其中，鞋头部位距离地面的垂直距离可为50mm～52mm，大底前掌和后跟部分的厚度范围均为4mm～5mm。
本发明优选在大底触地的表面设计防滑花纹，如图1中的大底前掌底部花纹设计②所示，可进一步增强防滑性，能使运动中抓地力更好。本发明实施例对大底底部花纹的样式设计并无特殊限制，可以采用本领域常用的大底花纹设计，例如均一的封闭图形、线形及其组合设计等。此外，所述大底触地的表面还可有其他材质或结构设计，丰富产品类型。
本发明实施例提供的运动鞋鞋底包括中底(英文简称MD)，其可内嵌贴合于所述大底上。所述中底主要起到对足部的支撑作用，其上表面为远离地面的表面，即上表面靠近且覆盖足底部；所述中底可分为相连接的前掌部分、中腰部分和后跟部分。在本发明的优选实施例中，所述中底为EVA发泡部件，如图1中的EVA发泡中底部件④；所述中底的硬度优选为47～55C，比现有中底较软，使缓震效果较好。
并且，作为优选，所述中底靠近大底的表面具有间隔的多个条状柱体凸起，所述多个条状柱体凸起与大底非触地的表面对应贴合，所述大底对应多个条状柱体凸起的位置向内凹陷；所述多个条状柱体凸起的具体分布如图2所示。本发明实施例利用该柱体的力学设计，搭配较软的EVA中底材料，使其具有出色的减震功能，并且舒适平稳，经久耐用，抓地性强，轻便灵巧。此外，所述多个条状柱体凸起可起到支撑柱的作用，也使中底非凸起处与大底之间形成细小空间，这在量产成本上较为经济，进一步为企业节约成本、创造利润。
关于所述多个条状柱体凸起的具体设计，从柱体宽度上，靠近中底边缘触地柱体凸起不能太细，否则容易造成拐角或拐弯；并且要保证与TPR大底的刷胶贴合面积足够，否则粘结强度不达标。具体地，所述中底每个条状柱体凸起的宽度在0.8cm以上，例如0.8cm～1.4cm。其中，后跟处的柱体凸起尽量宽一些，这样支撑性较好。
以中底上表面为基准，所述中底前掌处的条状柱体凸起的深度一般为0.3～0.4cm，宽度最小为0.8cm，最大的有1.4cm，利于保证鞋底接触舒适性；后跟处的条状柱体凸起的深度为1.0cm，宽度最小为0.8cm，缓震性较好。并且，中腰处的条状柱体凸起比较平、浅，便于与前掌凸起组合，而太复杂的凸起分布也影响组合难度。此外，后跟处一般设置4～6个所述条状柱体凸起，前掌处可设置3～5个，每个凸起的宽度方向的间隔距离可为3～5mm。
所述中底的上表面可以分布有长条纹，也可以是光滑平面。此外，所述中底的侧部可有向外的弧形结构。在本发明的实施例中，所述中底多个条状柱体凸起与大底非触地的表面对应贴合，所述大底没有对应多个条状柱体凸起的位置向内凹陷。其中，所述大底对应多个条状柱体凸起的位置可以设计防滑花纹。图3为本发明实施例中所述运动鞋鞋底的后跟结构示意图，其中示出了一些细节结构的尺寸规格。
本发明实施例提供了所述运动鞋鞋底的制备方法，包括以下步骤：
将EVA混合物料进行发泡，得到EVA发泡中底部件；
将所述鞋底用弹性体材料的制备物料经过混炼、注塑成型，得到大底；
将所述EVA发泡中底部件和大底进行贴合组合，得到运动鞋鞋底。
其中，所述EVA混合物料主要包括乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚烯烃弹性体、硬脂酸、硬脂酸锌、氧化锌、交联剂和偶氮类发泡剂等组分。本发明对组分比例、发泡工艺等并无特殊限制，得到成品硬度50±3C的EVA发泡中底部件即可。并且，本发明实施例具体采用射出成型，模压，得到所述大底。所述射出成型过程中，料管温度为170±5℃，射出速度为20±5％；可得到硬度为53A的大底。所述大底还可以进一步采用浸染工艺，得到各种颜色设计的大底部件。此外，本发明对所述贴合组合的工艺没有特殊限制，采用本领域常用的刷胶、干燥工序即可。
本发明提供了一种运动鞋，包括前文所述的运动鞋鞋底。本发明提供的运动鞋中，大底材质为前文所述的鞋底用弹性体材料，其直接触地，防滑性能优异，重量更轻、外观更好。此外，本发明对所述运动鞋的帮面部件等没有特殊限制。本发明从消费者需求入手，为消费者提供更舒适、视觉冲击感更强的跑鞋等运动鞋。
为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本申请提供的鞋底用弹性体材料、运动鞋鞋底和运动鞋进行具体地描述。
以下实施例中，所涉及的32#白油的质量指标包括：外观清澈透明，运动粘度30.29mm2/s(40℃)，颜色为+30赛氏号，闪点为225℃，倾点为-25℃，密度为843kg/m2(20℃)，有痕迹水分，无机械杂质，无水溶性酸或碱。白色环烷油的质量指标包括：外观清澈透明，运动粘度92.42mm2/s(40℃)，颜色为+28赛氏号，闪点为195℃，倾点为-37℃，密度为896.8kg/m2(20℃)，有痕迹水分，无机械杂质，无水溶性酸或碱。
实施例1
将EVA混合物料进行小发泡，之后二次成型，得到EVA发泡中底部件，其实物照片参见图4；图4左侧为外侧视角，右侧为正面视角。
以PHR计，所述EVA混合物料包括：30份的EVA(EVA 7470)，30份的聚烯烃弹性体(ENGAGE 8540，陶氏化学公司)，40份的共混料(AD6101，共混料主要成份为POE、分别为美孚公司的树脂C9、三井化学公司的TAFMER材料DF810、DF610)，5份的MgCO3，0.6份的硬脂酸(ST/AC)，1份的氧化锌(ZNO200#)，0.7份的二-(叔丁基过氧异丙基)苯(BIPB98)，3.3份的发泡剂AC。
小发泡的蒸汽压力为50kg/cm3，油温为175℃，模具温度为170～190℃，发泡时间为550s。二次成型的蒸汽压力为50kg/cm3，油温为210℃，加热时间为600s，冷却时间为600s，模具温度：加热140℃，冷却45℃。发泡倍率为1.8，小发泡硬度为35±3C，中底成品硬度为50±3C。
将所述鞋底用弹性体材料的制备物料经过混炼、射出成型，模压，再采用常规的浸染工艺，得到TPR大底，其实物照片参见图5。
以质量分数计，所述鞋底用弹性体材料的制备物料包括：65％的热塑性弹性体TPE，5％的二氧化硅，10％的白矿油，3％的石蜡油，2％的聚苯乙烯，15％的SB胶。其中，所述热塑性弹性体(TPE)具有线型结构，其中苯乙烯质量含量为15％，苯乙烯-异戊二烯两嵌段质量含量为16.7％。所述热塑性弹性体的挥发份≤0.70wt％；溶液粘度≤2000mPa·s；熔融指数为7.0～17.0g/10min，硬度≥35邵A，拉伸强度≥10.0MPa，断裂伸长率≥800％。
所述丁苯橡胶(SB胶)为注塑级别，外观白色。所述丁苯橡胶的熔融指数可为5g/10min(190℃/5kg)，硬度为63shoreA。所述丁苯橡胶的比重为0.94，其中丁二烯与苯乙烯结构的质量比例为60/40；挥发物含量为0.25％，灰分含量为0.2％，扩展油含量为33％。
并且，所述聚苯乙烯采用上文表1中的GPS数值产品。
其中，混料时间为3分钟。所述射出成型过程中，料管温度为170±5℃，射出速度为20±5％，射出压力为22bar，模具温度为65℃，离型剂为水，成型时间为70s。
将制得的大底进行性能测试，结果如下：硬度50±3A；密度≤0.9g/cm3；拉伸强度≥3.5MPa，断裂伸长率(直角)≥20N/mm；撕裂强度(裤形)≥2.8N/mm；耐折性能：新产生裂纹≤5.0，喷漆鞋底无龟裂、脱落等现象；耐老化性能：无断裂、吐霜(含发白)等现象，喷漆鞋底无龟裂、脱落等现象，变色≥3-4级；DIN耐磨≤150mm3；防滑性能：干/湿式≥0.6/0.4；耐光色牢度≥4.0级；化学安全性能符合《鞋类化学品安全技术规范》要求。
试验方法包括：硬度-J56A；密度-J60；拉伸强度、断裂伸长率-J-57；撕裂强度-J63；耐折性能-J61(不割口，60°、23℃、6万次)；耐老化-J53(70℃、95％RH、72h)；DIN耐磨-J62；防滑性能-J101；耐光色牢度-J53B法。
将得到的中底喷漆后，与所述大底进行常规的贴合组合，得到运动鞋鞋底(尺码为男段MS8#)。
所述运动鞋鞋底的结构如图1所示；其中，大底鞋头部位距离地面的垂直距离为51.5mm，后跟部位距离地面的垂直距离为43.5mm(具体尺寸规格参见图6)；大底前掌和后跟部分的厚度范围均为4mm～5mm。并且，所述大底前掌和后跟处有底部花纹设计。
所述中底靠近大底的表面具有间隔的多个条状柱体凸起，所述多个条状柱体凸起与大底非触地的表面对应贴合，所述大底对应多个条状柱体凸起的位置向内凹陷；所述多个条状柱体凸起的具体结构如图2所示。
以中底上表面为基准，所述中底前掌处的条状柱体凸起的深度一般为0.3～0.4cm，宽度最小为0.8cm，最大的有1.4cm；后跟处的条状柱体凸起的深度为1.0cm，宽度最小为0.8cm。并且，中腰处的条状柱体凸起比较平、浅。后跟处设置5个所述条状柱体凸起，前掌处设置4个，每个凸起的宽度方向的间隔距离为4mm。
实施例2
将实施例1制备的运动鞋鞋底与黑色帮面部件进行组装，得到运动鞋，其整体结构如图7所示。
对所述运动鞋进行物理性能测试，结果包括：剥离强度：鞋头左92N/cm，鞋头右93N/cm，均未开胶；成鞋耐折性能合格；成鞋低温耐折合格；耐老化：湿热老化鞋底变色3-4级，移色4-5级，鞋底起泡，其余符合；鞋底与帮面粘合强度：左35N/cm，未开胶，合格；耐光色牢度：B法4级，鞋底合格；鞋底粘合强度：鞋底层间粘合强度左42N/cm，开胶，合格；动态止滑：干前掌：1.05，后跟：1.13，湿前掌：0.28，后跟：0.30；DIN耐磨耗：左108.0mm3；耐光色牢度：A法3-4级，鞋底实测；C法3-4级鞋底实测。
检测依据包括：剥离强度-J105；成鞋耐折性能-GB/T 3903.1(无割口，连续屈挠4万次)；成鞋低温耐折-J55(无割口，-15℃，连续屈挠4万次)；耐老化-J53(70℃，95％RH，72h)，鞋底与帮面粘合强度-J51；耐光色牢度-J52B法(紫外灯连续照射3h)、A法(太阳灯连续照射24h)、C法；鞋底粘合强度-J51；动态止滑-J4017；DIN耐磨耗-J62。
并且，对所述运动鞋进行舒适性试穿测试，试穿人数3人，试穿时间2天，试穿关注点包括湿地止滑项目，回弹脚感等；试穿结果通过。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于使本技术领域的专业技术人员，在不脱离本发明技术原理的前提下，是能够实现对这些实施例的多种修改的，而这些修改也应视为本发明应该保护的范围。
