一种鞋类一体成型的生产方法与流程

本发明涉及鞋类制造技术领域，尤其涉及一种鞋类一体成型的生产方法。

背景技术：

运动鞋狭义上是指人们在进行体育运动时所穿着的鞋；传统的运动鞋生产主要包括大底制备、中底发泡成型、鞋面的制作和整鞋的组装(一般是使用胶水粘接)。其中，鞋面的主要作用包括：对脚部覆盖或包裹，提供支持性、保护性、透气性，并确保脚放置于正确的位置。鞋面或鞋帮在鞋底上部形成用于容纳脚部的空间，该空间具有脚部形状，并且具有脚踝开口。大底是指直接与地面接触的层结构，通常使用天然橡胶或者人工橡胶制成，具有防滑、耐磨和耐弯折等功能。中底则一般是指鞋垫与大底之间的结构，主要起到减震或回弹等作用；制备运动鞋中底的方法主要是化学发泡法，即通过添加化学发泡剂或者经过化学反应来实现发泡，该方法易操作且适用性广。然而，上述传统生产方法的整个过程工艺流程长，需要大量的人力和消耗大量的物力，效率低。

如何实现鞋子的一体成型，提高生产效率、降低成本，是整个行业一直追求的目标之一。目前行业中也出现了一些一体成型技术，最为成熟的是pu连帮注塑。例如，申请公布号为cn108237713a的中国专利文献公开了一种一体成型鞋子的制作工艺，该工艺首先开模，喷脱模剂，模温控制在55℃-60℃；其次放置耐磨底片rb/tpu到模具里、盖中模、放置tpu热熔膜；然后抽真空，将热熔膜加热到35℃-40℃；再次，放置含楦头鞋面，合中框夹模，灌pu料；最后，合含楦头鞋面的上模，成型6-7分钟，开模具取出成品鞋。该工艺中，主要通过灌注pu液体树脂实现大底、中底发泡和鞋面的粘合，从而得到一体成型的整鞋。

上述的pu连帮注塑工艺自动化程度高，成型速度快，其在中底发泡过程中实现中底、大底和鞋面的粘合成型。但是，该一体成型方法制备的鞋的密度高，穿着舒适性欠佳。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种鞋类一体成型的生产方法，该方法能实现运动鞋的一体成型，可显著提高生产效率，同时制备的鞋子具有密度低和回弹性高的特性，能给予穿着者较佳的穿着和跑步体验。

本发明提供一种鞋类一体成型的生产方法，包括以下步骤：

在鞋类模具底部放入大底部件，然后向所述鞋类模具的中底位置加入热塑性弹性体粒子，再将套有鞋面的鞋楦放入所述鞋类模具中，合模实现密封；在靠近所述热塑性弹性体粒子处，所述大底部件表面和鞋面表面均覆有阻透材料；所述大底部件与中底位置的界面处和所述中底位置与鞋面的界面处均放置有热熔胶膜；所述热塑性弹性体粒子的维卡软化点温度为50～140℃；

向所述密封的鞋类模具中通入气体，升温，使达到超临界状态的气体对所述热塑性弹性体粒子进行浸渍饱和，之后泄压，形成发泡中底部件的同时，实现各鞋类部件的粘合，脱除鞋楦，得到整鞋。

优选地，所述热塑性弹性体粒子的成分选自热塑性聚氨酯、热塑性聚酯弹性体、热塑性尼龙弹性体、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯无规共聚物、聚(己二酸丁二酯/对苯二甲酸丁二酯)、3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯共聚物、聚氯乙烯、聚烯烃和聚己内酯中的一种或几种。

优选地，所述阻透材料选自乙烯/乙烯醇共聚物、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、聚丙烯腈和聚酰胺中的一种或几种。

优选地，所述阻透材料的熔融指数为0.1～15g/10min(190℃，2.16kg)。

优选地，所述热熔胶膜的成分选自热塑性聚氨酯(tpu)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(eva)、聚酰胺(pa)和聚烯烃(po)中的一种或几种。

优选地，所述浸渍饱和的温度为50～100℃，饱和时间0.1～36h；所述泄压的速度为0.1～30mpa/s。

优选地，所述大底部件通过模压或者注塑成型，其材料选自热塑性聚氨酯、热塑性聚酯弹性体、热塑性尼龙弹性体、浇铸型聚氨酯弹性体、聚脲弹性体、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物和橡胶中的一种或几种；所述鞋面的材料选自网布、天然皮革、pu革、超细纤维革和飞织鞋面材料中的一种或几种。

优选地，所述在鞋类模具底部放入大底部件的同时，还包括：在所述鞋类模具相应位置放入功能部件，所述功能部件包括中底扭转棒、中底抗扭片和后跟支撑托中的一种或多种。

优选地，所述功能部件通过模压或者注塑成型，其材料选自热塑性聚氨酯、热塑性聚酯弹性体、热塑性尼龙弹性体、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯无规共聚物、聚(己二酸丁二酯/对苯二甲酸丁二酯)、3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯共聚物、聚氯乙烯、聚烯烃和聚己内酯中的一种或几种。

与现有技术相比，本发明以适宜维卡温度的热塑性弹性体粒子为发泡中底材料，并在模具中覆有阻透材料的大底部件、鞋面与中底位置的界面处分别放置热熔胶膜；本发明利用超临界流体技术，通过一定温度压力的气体使材料成型为发泡中底，并将大底、中底、鞋面等部件进行粘合成型，脱除鞋楦即得到整鞋。本发明无需单独的中底发泡、无需刷胶水和贴合流程，即可实现运动鞋的一体成型，制备流程短，效率高。同时，本发明所制备的鞋子具有高回弹率、低的密度和良好的穿着舒适性。

附图说明

图1为本发明一些实施例中包括模具的成型前和超临界系统的a-a剖面示意图；

图2为图1中模具的上视图；

图3为本发明一些实施例制备的整鞋实物图。

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类一体成型的生产方法，包括以下步骤：

在鞋类模具底部放入大底部件，然后向所述鞋类模具的中底位置加入热塑性弹性体粒子，再将套有鞋面的鞋楦放入所述鞋类模具中，合模实现密封；在靠近所述热塑性弹性体粒子处，所述大底部件表面和鞋面表面均覆有阻透材料；所述大底部件与中底位置的界面处和所述中底位置与鞋面的界面处均放置有热熔胶膜；所述热塑性弹性体粒子的维卡软化点温度为50～140℃；

向所述密封的鞋类模具中通入气体，升温，使达到超临界状态的气体对所述热塑性弹性体粒子进行浸渍饱和，之后泄压，形成发泡中底部件的同时，实现各鞋类部件的粘合，脱除鞋楦，得到整鞋。

本发明提供的生产方法能实现运动鞋等鞋类的一体成型，可显著提高生产效率，同时制备的鞋子具有密度低和回弹性高的特性，能给予穿着者较佳的穿着和跑步体验。

参见图1和图2，图1为本发明一些实施例中包括模具的成型前和超临界系统的a-a剖面示意图，图2为模具的上视图。图1中，1为模具，2为鞋楦，21为楦头，22为楦头定位孔，3为大底与模具的接触面，4为功能部件(硬质树脂抗扭片)，5为用于形成中底的热塑性弹性体粒子(未发泡的原始粒子)，6为鞋面，7为鞋面与中底位置界面处模具内的热熔胶膜，8为储气罐，9为增压泵，10为进气阀，11为泄压阀。图2中，上下对应的箭头代表模具开合方向，类似椭圆形的轮廓线为模具与鞋面的交接线，与该交接线连接的为模具滑块的分模线。

本发明实施例主要采用鞋类模具，进行一体成型生产。在本发明技术方案中，所述鞋类模具的内腔包括：大底内腔、中底内腔、功能部件内腔和鞋面底部内腔；这些是为了保证能够放入大底部件、功能部件和套有鞋面的鞋楦底部，以及为中底材料发泡提供足够的空间。其中，所述中底内腔需有较好的气密性，能够保证模具内充满气体且具有高的压力，以使得气体达到超临界状态。

本发明实施例首先制备大底部件和功能部件；其中，所述大底部件一般通过模压或者注塑成型。所述大底部件可以采用与中底相同的材质，相同的材质则能够实现更好的熔融；同样，也可以为不同的材质，以提供更多的物性选择。具体地，所述大底部件的材料可选自热塑性聚氨酯(tpu)、热塑性聚酯弹性体、热塑性尼龙弹性体、浇铸型聚氨酯弹性体、聚脲弹性体、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物和橡胶中的一种或几种。本发明优选采用耐磨大底部件，其物性要求包括：硬度40a-80a，din耐磨耗≤120mm³。此外，本发明对所述大底部件触地表面的防滑结构设计没有特殊限制；具体满足以下要求即可：干式止滑(摩擦系数)≥0.8，湿式止滑(摩擦系数)≥0.5。

在本发明技术方案中，所述的大底部件非触地表面覆有阻透材料，该材料能够阻挡气体的渗透，主要是为了防止超临界流体进入到大底的内部，避免在该部位进行发泡而影响性能。所述阻透材料可选自乙烯/乙烯醇共聚物、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇(pva)、聚丙烯腈和聚酰胺中的一种或几种；具体为薄膜性状。在本发明的实施例中，所述阻透材料的熔融指数为0.1～15g/10min(190℃，2.16kg)，优选为0.5～12g/10min(190℃，2.16kg)。

本发明实施例制备的功能部件包括：中底扭转棒、中底抗扭片和后跟支撑托中的一种或多种。其中，所述中底扭转棒、抗扭片为中底内嵌的抗扭转部件；所述后跟支撑托是加强支撑功能的后跟托，其材料需确保一定的硬度和韧性。此外，本发明还可以采用其他的功能部件。

在本发明的实施例中，所述功能部件主要通过模压或者注塑成型。所述功能部件可以采用与中底相同的材质，也可以为不同的材质。具体地，所述功能部件的材料可选自热塑性聚氨酯、热塑性聚酯弹性体、热塑性尼龙弹性体、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯无规共聚物、聚(己二酸丁二酯/对苯二甲酸丁二酯)、3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯共聚物、聚氯乙烯、聚烯烃和聚己内酯中的一种或几种。本发明一些实施例对所述功能部件材料物性要求：硬度85a-60d。

本发明实施例在上述鞋类模具中，底部放入所述的大底部件，并可选地在所述鞋类模具相应位置放入功能部件。然后，本发明实施例将热塑性弹性体粒子放入所述鞋类模具的中底位置，再将套有鞋面的鞋楦放入所述鞋类模具中；所述大底部件与中底位置的界面处和所述中底位置与鞋面的界面处均放置有热熔胶膜，合模，保证密封性。

其中，所述热塑性弹性体粒子的成分可选自热塑性聚氨酯、热塑性聚酯弹性体、热塑性尼龙弹性体、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-聚苯乙烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯嵌段共聚物、乙烯-辛烯无规共聚物、聚(己二酸丁二酯/对苯二甲酸丁二酯)、3-羟基丁酸酯-3-羟基戊酸酯共聚物、聚氯乙烯、聚烯烃和聚己内酯中的一种或几种。所述热塑性弹性体粒子的维卡软化点温度为50～140℃，优选为60～120℃；硬度可为80a-40d。

本发明实施例将鞋面套入鞋楦中，再将该鞋楦底部伸入模具的模腔中。所述鞋面的材料和结构没有特殊限制，采用本领域常用的鞋面部件即可，例如选自网布、天然皮革、pu革、超细纤维革和飞织鞋面材料中的一种或几种。并且，所述鞋面在靠近所述热塑性弹性体粒子的表面覆有阻透材料。此外，所述功能部件的表面也覆有阻透材料。此处，所述阻透材料的种类等如前文所述。该材料能够阻挡气体的渗透，防止超临界流体进入到大底、功能部件和鞋面底部材料的内部，避免在这些部件位置发泡而影响性能。

并且，所述大底部件与中底位置的界面处和所述中底位置与鞋面的界面处均放置有热熔胶膜。所述热熔胶膜可选自热塑性聚氨酯(tpu)、乙烯醋酸乙烯酯共聚物(eva)、聚酰胺(pa)和聚烯烃(po)热熔胶膜中的一种或几种。在一定的温度状态下实现鞋子上下结构的良好粘合。在本发明的实施例中，所述热熔胶膜的熔点一般为80-140℃。

合模实现密封后，本发明实施例向该密封的鞋类模具中通入气体至一定压力，升温使内部气体达到超临界状态，该超临界状态的气体对所述热塑性弹性体粒子进行浸渍饱和，一定时间后，快速泄压，使聚合物粒子发泡成型为中底部件，同时包括热熔胶使大底、中底和鞋面等各鞋类部件的粘合，脱除鞋楦，得到整鞋。

在本技术方案中，所述的聚合物粒子为未发泡的热塑性弹性体树脂，其属于鞋材中常用的弹性体材料，具有好的发泡特性、较好的力学性能、优良的弹性和上佳的耐疲劳特性，以及好的耐低温和耐热性能。本发明所述维卡温度适宜的聚合物粒子在超临界流体作用下发泡，并在泄压过中实现一定程度的粘合，粘合和发泡同时完成，可显著提高加工效率，降低成本。

在本技术方案中，所述的超临界流体饱和，一般通过将物理发泡剂二氧化碳或者氮气注入通入装有聚合物粒子的模具内，达到一定温度和压力后使其达到超临界状态，维持此状态一定时间，超临界流体则会渗透到聚合物粒子内部，形成聚合物/气体均相体系，在泄压过程中，维持材料内部聚合物/气体均相体系的平衡状态被打破，从而实现聚合物粒子的膨胀。

在本发明发泡的过程中，模具内部仍然处于在一定的温度中，聚合物发泡粒子表面部分发生熔融，更重要的是所设置的热熔胶膜熔融，因此，在发泡的过程中各粒子间可粘结在一起，同时也使得聚合物发泡粒子与大底、鞋面底部和功能部件进行了粘合，期间无需对大底、功能部件或者鞋面底部进行表面处理或者刷胶。

在本发明的实施例中，通入的气体可为二氧化碳、氮气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇和水中的一种或几种，优选为二氧化碳或氮气。此外，所述的升温加热可通过油浴加热、电加热或者蒸汽加热实现。所述浸渍饱和为在具有高压流体氛围下浸渍至高压流体和材料达到溶解平衡；所述的压力范围可为5mpa～40mpa。所述浸渍饱和的温度优选为50～100℃，饱和时间可为0.1h～36h，优选为0.1～12h。所述泄压的速度优选为0.1～30mpa/s，更优选为1～25mpa/s。

本发明实施例快速泄压后，取出鞋楦，即得到成品鞋。该鞋具有密度低和回弹性高的特性，并且帮底粘合强度符合行业标准。本发明方法可一步法生产得到运动鞋等鞋类，显著提高了生产效率，降低了成本。

为了进一步理解本申请，下面结合实施例对本发明提供的鞋类一体成型的生产方法进行具体地描述。

以下实施例中，所用的鞋类模具的结构如图1、图2所示。

实施例一

通过注塑(注塑料筒温度220℃，模具温度为30℃)，分别制得热塑性聚氨酯弹性体耐磨大底部件(如图3左侧所示，硬度70a，din耐磨耗≤120mm³，干式止滑(摩擦系数)≥0.8，湿式止滑(摩擦系数)≥0.5)，以及功能部件(中底抗扭片，硬度70d)。并且，在所述大底部件、功能部件的表面均覆有乙烯/乙烯醇共聚物(熔融指数0.8g/10min，190℃，2.16kg；熔点181℃)薄膜。

按照设计要求，将上述大底部件和功能部件放入鞋类模具腔内；将质量105g热塑性聚氨酯弹性体粒子(硬度87a，维卡软化点温度为79℃；图3中间的物质是热塑性弹性体粒子泡沫，也就是发泡后的样品)放入该模具腔内；将鞋面套入鞋楦中，鞋面底部覆有乙烯/乙烯醇共聚物薄膜(熔融指数0.8g/10min，190℃，2.16kg；熔点181℃)，将所述鞋楦底部放入模具腔内；在大底和中底、中底和鞋面的界面处均放置一张tpu热熔胶膜(熔点120℃)，合模保证密封性。

向密封的模具通入二氧化碳，加压至20mpa，升温至120℃，以达到超临界状态，对材料进行饱和，20min后，泄压，泄压速率5mpa/s，取出鞋楦，即得到如图3右侧所示的成品鞋(us9.5码，前后掌厚度分别为19和29mm)。

实施例二

通过注塑(注塑料筒温度220℃，模具温度为30℃)，分别制得热塑性聚氨酯弹性体耐磨大底部件(如图3左侧所示，硬度70a，din耐磨耗≤120mm³，干式止滑(摩擦系数)≥0.8，湿式止滑(摩擦系数)≥0.5)，以及功能部件(中底抗扭片，硬度70d)。并且，在所述大底部件、功能部件的表面均覆有聚乙烯醇薄膜(熔融指数0.8g/10min，190℃，2.16kg；熔点181℃)。

按照设计要求，将上述大底部件和功能部件放入鞋类模具腔内；将质量105g热塑性聚氨酯弹性体粒子(硬度87a，维卡软化点温度为79℃)放入该模具腔内；将鞋面套入鞋楦中，鞋面底部覆有聚乙烯醇薄膜(熔融指数0.8g/10min，190℃，2.16kg；熔点181℃)，将所述鞋楦底部放入模具腔内；在大底和中底、中底和鞋面的界面处均放置一张tpu热熔胶膜(熔点120℃)，合模保证密封性。

向密封的模具通入氮气，加压至15mpa，升温至100℃，以达到超临界状态，对材料进行饱和，30min后，泄压，泄压速率5mpa/s，取出鞋楦，即得到如图3右侧所示的成品鞋(us9.5码，前后掌厚度分别为19和29mm)。

实施例三

通过注塑(注塑料筒温度210℃，模具温度为30℃)，分别制得热塑性聚酯弹性体耐磨大底部件(如图3左侧所示，硬度30d，din耐磨耗≤120mm³，干式止滑(摩擦系数)≥0.8，湿式止滑(摩擦系数)≥0.5)，以及功能部件(中底抗扭片，硬度60d)。并且，在所述大底部件、功能部件的表面均覆有乙烯/乙烯醇共聚物(熔融指数0.8g/10min，190℃，2.16kg；熔点181℃)薄膜。

按照设计要求，将上述大底部件和功能部件放入鞋类模具腔内；将质量76g热塑性聚酯弹性体粒子(硬度85a，维卡软化点温度为83℃)放入该模具腔内；将鞋面套入鞋楦中，鞋面底部覆有乙烯/乙烯醇共聚物薄膜(熔融指数0.8g/10min，190℃，2.16kg；熔点181℃)，将所述鞋楦底部放入模具腔内；在大底和中底、中底和鞋面的界面处均放置一张tpu热熔胶膜(熔点120℃)，合模保证密封性。

向密封的模具通入二氧化碳，加压至20mpa，升温至120℃，以达到超临界状态，对材料进行饱和，10min后，泄压，泄压速率5mpa/s，取出鞋楦，即得到成品鞋(us9.5码，前后掌厚度分别为19和29mm)。

实施例四

通过注塑(注塑料筒温度260℃，模具温度为60℃)，分别制得热塑性尼龙弹性体耐磨大底部件(如图3左侧所示，硬度25d，din耐磨耗≤120mm³，干式止滑(摩擦系数)≥0.8，湿式止滑(摩擦系数)≥0.5)，以及功能部件(中底抗扭片，硬度60d)。并且，在所述大底部件、功能部件的表面均覆有聚乙烯醇薄膜(熔融指数0.8g/10min，190℃，2.16kg；熔点181℃)。

按照设计要求，将上述大底部件和功能部件放入鞋类模具腔内；将质量66g热塑性尼龙弹性体粒子(硬度82a，维卡软化点温度为70℃)放入该模具腔内；将鞋面套入鞋楦中，鞋面底部覆有聚乙烯醇薄膜(熔融指数0.8g/10min，190℃，2.16kg；熔点181℃)，将所述鞋楦底部放入模具腔内；在大底和中底、中底和鞋面的界面处均放置一张pa热熔胶膜(熔点130℃)，合模保证密封性。

向密封的模具通入氮气，加压至15mpa，升温至110℃，以达到超临界状态，对材料进行饱和，10min后，泄压，泄压速率5mpa/s，取出鞋楦，即得到成品鞋(us9.5码，前后掌厚度分别为19和29mm)。

对各实施例中的成品鞋测试帮底粘合强度、密度和回弹性，结果如下：

备注：表1中的各项物理性能检测数据均是按标准测试方法获得的数据。通常中底性能都是拆解后测试，其中，中底密度g/cm³(hg/t2872-2009)；中底硬度(astmd2240-2005)；回弹率％(astmd2632-2001)；压缩永久形变％(gb/t10653-2001)；帮底粘合强度n/cm(gb/t21396-2008)。

由实施例一、实施例二、实施例三和实施例四可知，本实施例中在超临界流体中，采用不同的聚合物树脂材料都能实现整鞋样品的一体成型，且实现中底发泡和大底、中底、功能部件和鞋面的粘结。通过添加阻透膜后，大底、功能部件和鞋面底部并未发泡。其中，帮底粘合强度≥20n/cm，符合行业标准(gb/t21396-2008鞋类成鞋试验方法帮底粘合强度)。各实施例中，鞋样品中大底、中底和功能部件采用相同的聚合物树脂材料，不仅能够达到很好的粘结效果，也便于后续的回收利用。

综合以上分析，本发明公开的技术方案解决了说明书所列的全部技术问题，实现了相应的技术效果。

以上说明书和实施例的描述，用于解释本发明保护范围，但并不构成对本发明保护范围的限定。通过本发明或上述实施例的启示，本领域普通技术人员结合公知常识、本领域的普通技术知识和/或现有技术，通过合乎逻辑的分析、推理或有限的试验可以得到的对本发明实施例或其中一部分技术特征的修改、等同替换或其他改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

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