适用于草坪地的抓地高强度足球鞋鞋底及其加工工艺
阅读说明：本技术 适用于草坪地的抓地高强度足球鞋鞋底及其加工工艺 (High-strength football shoe sole suitable for grabbing on lawn and processing technology thereof ) 是由 李俊煌 于 2020-12-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种适用于草坪地的抓地高强度足球鞋鞋底及其加工工艺,包括PEBA鞋底及与PEBA鞋底熔接的增强鞋钉,增强鞋钉包括如下重量份数组分：50-70份的TPU树脂、10-15份的改性玻纤；工艺是先制备PEBA鞋底,PEBA鞋底在鞋钉安装位置处预留有熔接孔；然后将步骤S1制得的PEBA鞋底作为预制芯件安装在鞋底模具内,合模,待按配方将各组分熔融混匀成为流态后注射至鞋底模具内,使增强鞋钉与PEBA鞋底一体成型。本发明一可使得改性玻纤很好地均匀分散在TPU树脂中,增强鞋钉的抗拉强度和撕裂强度,二可增强鞋钉与PEBA鞋底之间的结合强度,提供稳定可靠的抓地力和推进力,适用于草坪地的足球运动。(The invention relates to a high-strength football shoe sole suitable for grabbing a lawn and a processing technology thereof, wherein the football shoe sole comprises a PEBA sole and a reinforced spike welded with the PEBA sole, and the reinforced spike comprises the following components in parts by weight: 50-70 parts of TPU resin and 10-15 parts of modified glass fiber; firstly, preparing a PEBA sole, wherein a welding hole is reserved at the spike installation position of the PEBA sole; and then, taking the PEBA sole prepared in the step S1 as a prefabricated core piece to be arranged in a sole mould, closing the mould, melting and uniformly mixing all the components according to the formula to form a fluid state, and injecting the fluid state into the sole mould to integrally form the reinforced spike and the PEBA sole. The invention can ensure that the modified glass fiber is well and uniformly dispersed in the TPU resin, enhance the tensile strength and the tearing strength of the spike, enhance the bonding strength between the spike and the PEBA sole, provide stable and reliable ground gripping force and propelling force, and is suitable for football sports on a lawn.)
技术领域
本发明属于鞋材技术领域，具体涉及一种适用于草坪地的抓地高强度足球鞋鞋底及其加工工艺。
背景技术
足球运动中，需要根据场上情况，做出加速、急停、转向以及切向等动作，为了充分发挥各动作，足球鞋的鞋底需要设置鞋钉，使得足球鞋具有较好的附着摩擦力和抓地力。足球鞋的鞋钉能够嵌入足球场地(如草地、人造草坪、泥地等)并防止足球鞋打滑。在材质上，鞋钉可以采用金属鞋钉、复合材料鞋钉、塑料鞋钉等，鞋钉可以与鞋底一体注塑成型，也可以单独制造鞋钉，然后再组装到鞋底上。在形状上，足球鞋鞋钉经常采用圆柱或者锥柱形，也有采用三角形，长条形或者其他多边形。而现有的鞋钉强度不高，也易与鞋底本体发生松动而造成抓地力不足。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于草坪地的抓地高强度足球鞋鞋底及其加工工艺，它能够增强鞋钉的抗拉强度和撕裂强度以及与鞋底本体之间的结合强度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种适用于草坪地的抓地高强度足球鞋鞋底，包括PEBA鞋底及与PEBA鞋底熔接的增强鞋钉，所述增强鞋钉包括如下重量份数组分：50-70份的TPU树脂、10-15份的改性玻纤。
优选地，所述增强鞋钉还包括抗氧化剂、耐磨剂、无机填料中的一种或多种。
优选地，所述耐磨剂为马来酸酐接枝超高分子聚乙烯和/或高分子聚硅氧烷。
优选地，所述抗氧化剂为抗氧剂A30、抗氧剂168和抗氧剂H10中的一种或几种混合。
优选地，所述无机填料为硅灰石或滑石粉。
优选地，所述改性玻纤的制备方法为：S11、先取适量的PEBA粉末溶解于60℃～80℃的DMF溶剂中而得到PEBA溶液，然后将干燥后的中空玻璃纤维浸入PEBA溶液中，使得在中空玻璃纤维表面和内部负载有PEBA溶液，取出用乙醇浸泡过夜，水洗，干燥，得到负载有PEBA的玻纤；S12、将负载有PEBA的玻纤置于甲苯溶剂中，超声分散后加入偶联剂KH-550，继续超声处理后置于恒温环境中反应8-10小时，然后离心分离，乙醇洗涤并干燥，得到PEBA和偶联双重改性的改性玻纤。
本发明还提供一种适用于草坪地的抓地高强度足球鞋鞋底的制备工艺，具体包括如下步骤：S1、制备PEBA鞋底，PEBA鞋底在鞋钉安装位置处预留有熔接孔；S2、将步骤S1制得的PEBA鞋底作为预制芯件安装在鞋底模具内，合模，待按配方将各组分熔融混匀成为流态后注射至鞋底模具内，使增强鞋钉与PEBA鞋底一体成型。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明增强鞋钉主要采用TPU树脂和改性玻纤，改性玻纤为PEBA和偶联双重改性的改性玻纤，一可使得改性玻纤很好地均匀分散在TPU树脂中，避免团聚而实现，也无需另外加入分散助剂，实现增强鞋钉的抗拉强度和撕裂强度，二在与PEBA鞋底一体成型过程中利用改性玻纤中的PEBA与PEBA鞋底深度熔合，增强鞋钉与PEBA鞋底之间的结合强度，牢固稳定，从而可以提供稳定可靠的抓地力和推进力，更好的辅助转动和切向动作，适用于草坪地的足球运动。
2、本发明PEBA鞋底作为鞋底本体采用PEBA料米和改性PEBA粒子，改性PEBA粒子由PEBA、SF-GNRs、改性玻纤和石墨烯分散液等挤压发泡成型，在各改性PEBA粒子内部包裹有多个PEBA一级粒子并在改性PEBA粒子外部包覆有石墨烯片，各PEBA一级粒子内部均匀分散有改性玻纤和SF-GNRs且在PEBA一级粒子之间夹有石墨烯片，注射成型时改性PEBA粒子分散在PEBA料米连续相中且在二者界面存有石墨烯片，使得制得的PEBA鞋底能够在减少鞋底厚度的同时具有低密度高刚性以及优异的抗疲劳抗冲击强度。
其中：层叠状功能化石墨烯SF-GNRs在PEBA中以层叠状、稳固而又均匀分布的特殊结构方式稳固地存在于PEBA一级粒子的泡孔中，又由于石墨烯具有独特的二维片层结构，具有极高的径厚比、表现出柔软的形态，在外力作用下易于产生形变，石墨烯之间的大面积解簇和相对滑移变形能够产生能量耗散，从而降低外力对PEBA鞋底的冲击副作用并一定程度上提升PEBA鞋底的减震性能；通过改性玻纤的加入进一步增强改性PEBA粒子的强度和韧性，且使改性玻纤均匀分散、各处强度相当，又能够与改性PEBA粒子内的PEBA良好相容；而石墨烯分散液在改性PEBA粒子外部包裹形成的石墨片还有助于在外力作用下使内部的PEBA一级粒子发生原位压缩和错位，即仍保持在改性PEBA粒子内部，从而起到耗散能量且整个PEBA鞋底压缩永久形变低、刚性大。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种适用于草坪地的抓地高强度足球鞋鞋底，包括PEBA鞋底及与PEBA鞋底熔接的增强鞋钉。其加工工艺具体包括如下步骤：S1、制备PEBA鞋底，PEBA鞋底在鞋钉安装位置处预留有熔接孔；S2、将步骤S1制得的PEBA鞋底作为预制芯件安装在鞋底模具内，合模，待按配方将各组分加入螺杆挤出机内熔融混匀成为流态后注射至鞋底模具内，使增强鞋钉与PEBA鞋底一体成型。所述增强鞋钉的组分为：65份的TPU树脂、12份的改性玻纤、0.5份的抗氧化剂A30、5份的耐磨剂、1.5份的硅灰石，所述耐磨剂为平均分子量为4000～10000的高分子聚硅氧烷。
其中：PEBA鞋底由如下重量份数组分组成：85份的PEBA料米、15份的改性PEBA粒子、1份的滑石粉、1.5份的硬脂酸锌、6份的耐磨剂、0.3份的抗紫外光吸收剂、0.4份的抗氧化剂。PEBA鞋底的制备工艺具体包括如下步骤：S1、制备改性PEBA粒子；S2、将步骤S1的改性PEBA粒子、滑石粉、硬脂酸锌、耐磨剂、抗紫外光吸收剂、抗氧化剂按配方加入双螺杆挤出机中，共混挤出，切粒得混合粒料；S3、将步骤S2制得的混合粒料注射到鞋底模具内注射成型，压力为7MPa，温度为260℃-270℃，时间为秒65秒。
所述改性PEBA粒子由如下重量份数组分挤压发泡而成：85份的PEBA、8份的层叠状功能化石墨烯SF-GNRs、5份的改性玻纤、6份的超临界流体及适量的石墨烯分散液，所述超临界流体为二氧化碳。所述改性PEBA粒子的制备方法为：S21、将PEBA、改性玻纤和层叠状功能化石墨烯SF-GNRs通过料斗加入挤出发泡设备的双螺杆挤出机料筒；S22、待PEBA熔融并与改性玻纤、SF-GNRs初步混合后，通过安装在双螺杆挤出机料筒上的注气口向料筒中注入超临界流体；S23、PEBA、改性玻纤、SF-GNRs和超临界流体在双螺杆挤出机中充分混合均匀后挤出，然后依次流经安装在双螺杆挤出机下游的静态混合器、齿轮泵、熔体冷却器、挤出口模挤出发泡；S24、挤出发泡物经水下切粒系统切粒，随即投入石墨烯分散液中，然后喷雾干燥制得改性PEBA粒子。
实施例2
本实施例提供一种适用于草坪地的抓地高强度足球鞋鞋底，包括PEBA鞋底及与PEBA鞋底熔接的增强鞋钉。其加工工艺具体包括如下步骤：S1、制备PEBA鞋底，PEBA鞋底在鞋钉安装位置处预留有熔接孔；S2、将步骤S1制得的PEBA鞋底作为预制芯件安装在鞋底模具内，合模，待按配方将各组分加入螺杆挤出机内熔融混匀成为流态后注射至鞋底模具内，使增强鞋钉与PEBA鞋底一体成型。所述增强鞋钉包括如下重量份数组分：70份的TPU树脂、15份的改性玻纤、0.8份的抗氧化剂、6份的耐磨剂、1.0份的滑石粉，所述耐磨剂为分子量为200万～350万的马来酸酐接枝超高分子聚乙烯，所述抗氧化剂为抗氧剂168和抗氧剂H10。
其中：PEBA鞋底由如下重量份数组分组成：90份的PEBA料米、15份的改性PEBA粒子、2份的滑石粉、2份的硬脂酸锌、8份的耐磨剂、0.3份的抗紫外光吸收剂、0.2份的抗氧化剂。PEBA鞋底的制备工艺具体包括如下步骤：S1、制备改性PEBA粒子；S2、将步骤S1的改性PEBA粒子、滑石粉、硬脂酸锌、耐磨剂、抗紫外光吸收剂、抗氧化剂按配方加入双螺杆挤出机中，共混挤出，切粒得混合粒料；S3、将步骤S2制得的混合粒料注射到鞋底模具内注射成型，压力为6MPa，温度为265℃-275℃，时间为60秒。
所述改性PEBA粒子由如下重量份数组分挤压发泡而成：100份的PEBA、10份的层叠状功能化石墨烯SF-GNRs、5份的改性玻纤、8份的超临界流体及适量的石墨烯分散液，所述超临界流体为二氧化碳和氮气。所述改性PEBA粒子的制备方法为：S21、将PEBA、改性玻纤和层叠状功能化石墨烯SF-GNRs通过料斗加入挤出发泡设备的双螺杆挤出机料筒；S22、待PEBA熔融并与改性玻纤、SF-GNRs初步混合后，通过安装在双螺杆挤出机料筒上的注气口向料筒中注入超临界流体；S23、PEBA、改性玻纤、SF-GNRs和超临界流体在双螺杆挤出机中充分混合均匀后挤出，然后依次流经安装在双螺杆挤出机下游的静态混合器、齿轮泵、熔体冷却器、挤出口模挤出发泡；S24、挤出发泡物经水下切粒系统切粒，随即投入石墨烯分散液中，然后喷雾干燥制得改性PEBA粒子。
实施例3
本实施例提供一种适用于草坪地的抓地高强度足球鞋鞋底，包括PEBA鞋底及与PEBA鞋底熔接的增强鞋钉。其加工工艺具体包括如下步骤：S1、制备PEBA鞋底，PEBA鞋底在鞋钉安装位置处预留有熔接孔；S2、将步骤S1制得的PEBA鞋底作为预制芯件安装在鞋底模具内，合模，待按配方将各组分加入螺杆挤出机内熔融混匀成为流态后注射至鞋底模具内，使增强鞋钉与PEBA鞋底一体成型。所述增强鞋钉包括如下重量份数组分：50份的TPU树脂、10份的改性玻纤、4份的耐磨剂，所述耐磨剂为平均分子量为4000～10000的高分子聚硅氧烷。
其中：PEBA鞋底由如下重量份数组分组成：100份的PEBA料米、20份的改性PEBA粒子、1.5份的滑石粉、1份的硬脂酸锌、10份的耐磨剂、0.6份的抗紫外光吸收剂、0.2份的抗氧化剂及1.5份的色母粒。PEBA鞋底的制备工艺具体包括如下步骤：S1、制备改性PEBA粒子；S2、将步骤S1的改性PEBA粒子、滑石粉、硬脂酸锌、耐磨剂、抗紫外光吸收剂、抗氧化剂及色母粒按配方加入双螺杆挤出机中，共混挤出，切粒得混合粒料；S3、将步骤S2制得的混合粒料注射到鞋底模具内注射成型，压力为5MPa，温度为250℃-260℃，时间为30秒。
所述改性PEBA粒子由如下重量份数组分挤压发泡而成：85份的PEBA、8份的层叠状功能化石墨烯SF-GNRs、5份的改性玻纤、6份的超临界流体及适量的石墨烯分散液，所述超临界流体为二氧化碳。所述改性PEBA粒子的制备方法为：S21、将PEBA、改性玻纤和层叠状功能化石墨烯SF-GNRs通过料斗加入挤出发泡设备的双螺杆挤出机料筒；S22、待PEBA熔融并与改性玻纤、SF-GNRs初步混合后，通过安装在双螺杆挤出机料筒上的注气口向料筒中注入超临界流体；S23、PEBA、改性玻纤、SF-GNRs和超临界流体在双螺杆挤出机中充分混合均匀后挤出，然后依次流经安装在双螺杆挤出机下游的静态混合器、齿轮泵、熔体冷却器、挤出口模挤出发泡；S24、挤出发泡物经水下切粒系统切粒，随即投入石墨烯分散液中，然后喷雾干燥制得改性PEBA粒子。
上述实施例1-3的增强鞋钉和PEBA鞋底中的所述改性玻纤的制备方法均为：S11、先取适量的PEBA粉末溶解于60℃～80℃的DMF溶剂中而得到PEBA溶液，然后将干燥后的中空玻璃纤维浸入PEBA溶液中，使得在中空玻璃纤维表面和内部负载有PEBA溶液，取出用乙醇浸泡过夜，水洗，干燥，得到负载有PEBA的玻纤；S12、将负载有PEBA的玻纤置于甲苯溶剂中，超声分散后加入偶联剂KH-550，继续超声处理后置于恒温环境中反应8-10小时，然后离心分离，乙醇洗涤并干燥，得到PEBA和偶联双重改性的改性玻纤。
对比例1
该对比例1提供一种鞋底，与上述实施例1相比区别仅在于：对比例1的增强鞋钉不使用改性玻纤，而使用等量的普通玻璃纤维。
对比例2
该对比例2提供一种鞋底，与上述实施例1相比区别仅在于：对比例2的PEBA鞋底中不使用改性PEBA粒子。
取上述实施例1-3和对比例1制得的增强鞋钉进行物性测试，测试结果参见表1。
表1：本发明实施例1-3和对比例1的物性测试报告
取上述实施例1-3和对比例2制得的PEBA鞋底进行物性测试，测试结果参见表2。
表2：本发明实施例1-3和对比例2的物性测试报告
以上显示和描述了本发明创造的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明创造精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
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