本發(fā)明涉及鞋墊制造，具體為一種雙功能高彈與吸震兼具的hybrid鞋墊及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、近年來，隨著運動科學(xué)的發(fā)展，鞋墊的功能設(shè)計逐漸從單一緩沖向生物力學(xué)適配方向演進(jìn)；國內(nèi)已有部分專利嘗試通過分區(qū)域材料設(shè)計提升鞋墊性能，現(xiàn)有技術(shù)中部分專利提出的分區(qū)鞋墊，前掌采用高密度eva吸震材料材料，后跟使用硅膠墊層；然而，該設(shè)計仍存在顯著不足：其一，材料界面結(jié)合依賴傳統(tǒng)熱壓工藝，界面剝離強(qiáng)度僅達(dá)到4-5mpa，長期使用易出現(xiàn)分層問題；其二，前掌與后跟的力學(xué)性能過渡生硬，缺乏梯度設(shè)計，導(dǎo)致運動過程中能量傳遞效率低下；還有部分專利則采用梯度發(fā)泡技術(shù)優(yōu)化鞋墊密度分布，但其材料選擇局限于單一eva吸震材料體系，前掌回彈率僅45％-50％，無法滿足高強(qiáng)度運動對蹬地助力的需求；此外，現(xiàn)有工藝普遍面臨發(fā)泡孔徑控制精度低(部分專利公開的微孔鞋墊孔徑偏差達(dá)±50μm)、抗菌與支撐功能集成不足等問題，限制了鞋墊的綜合性能與應(yīng)用場景拓展。
2、在生物力學(xué)適配性方面，傳統(tǒng)鞋墊的均質(zhì)結(jié)構(gòu)難以匹配足部前掌與后跟的差異化受力需求；前掌區(qū)域需要高回彈性材料(回彈率≥65％)以提升蹬地效率，而后跟區(qū)域需高吸震材料(壓縮形變≥50％)以降低關(guān)節(jié)沖擊；然而，現(xiàn)有技術(shù)中部分分區(qū)鞋墊，雖嘗試結(jié)合poe高彈材料與eva吸震材料材料，但未解決兩者界面結(jié)合強(qiáng)度不足的難題，且缺乏過渡區(qū)設(shè)計，導(dǎo)致運動時足部壓力分布不均；此外，多數(shù)專利未考慮足弓支撐結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，長期使用易引發(fā)足部疲勞；工藝層面，傳統(tǒng)模壓成型技術(shù)難以實現(xiàn)材料性能的精準(zhǔn)分區(qū)控制，部分鞋墊制備方法類專利中，發(fā)泡溫度與壓力波動范圍超過±10％，導(dǎo)致產(chǎn)品一致性差。
3、綜上所述，現(xiàn)有鞋墊技術(shù)在材料適配性、界面結(jié)合強(qiáng)度、工藝精度及生物力學(xué)優(yōu)化等方面均存在顯著缺陷，亟需一種兼顧高彈與吸震雙功能、且能實現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)的創(chuàng)新解決方案。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、(一)解決的技術(shù)問題
2、本發(fā)明通過材料與工藝協(xié)同創(chuàng)新，實現(xiàn)前掌高彈助力與后跟緩震吸能的雙重功能，顯著提升運動效率與關(guān)節(jié)保護(hù)性，填補了傳統(tǒng)鞋墊功能單一的空白，適用于跑步、籃球、健身等多場景需求。
3、(二)技術(shù)方案
4、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種雙功能高彈與吸震兼具的hybrid鞋墊，包括以下結(jié)構(gòu)：
5、a、前掌區(qū)域，由poe高彈材料組成，所述前掌材料的回彈率≥60％，硬度為邵氏c55-65；
6、b、后跟區(qū)域，由低密度微孔發(fā)泡乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva吸震材料)組成，所述后跟材料的壓縮形變≥55％，能量吸收率≥85％；
7、c、梯度過渡區(qū)，位于前掌區(qū)域與后跟區(qū)域之間，寬度為10-15mm，材料硬度從邵氏c60逐步降至c?40；
8、d、結(jié)合層，包含納米級聚氨酯粘合劑，界面結(jié)合強(qiáng)度≥8mpa；
9、e、足弓支撐結(jié)構(gòu)，嵌入鞋墊中部，由poe高彈材料支撐片構(gòu)成。
10、優(yōu)選的，所述前掌材料的poe高彈材料通過雙螺桿擠出機(jī)制備，擠出溫度分段控制為進(jìn)料段160℃、壓縮段180℃、均化段190℃、機(jī)頭185℃，片材厚度為2.5±0.2mm；所述前掌材料表面經(jīng)等離子處理，表面能≥60mn/m，并形成10-20μm的激光微孔。
11、優(yōu)選的，所述后跟材料的微孔eva吸震材料通過模壓發(fā)泡工藝制備，發(fā)泡壓力為8mpa，溫度為160℃，發(fā)泡倍率為3.5倍，孔徑分布為100-200μm；所述eva吸震材料預(yù)混料包含發(fā)泡劑ac-3000(3wt％)和交聯(lián)劑dcp(0.8wt％)。
12、優(yōu)選的，所述梯度過渡區(qū)通過熱風(fēng)槍局部軟化poe高彈材料與eva吸震材料的交界處，溫度控制在120℃，形成分子鏈互穿的力學(xué)漸變界面。
13、優(yōu)選的，所述結(jié)合層的納米級聚氨酯粘合劑涂布量為20g/m2，并通過熱壓工藝在160±5℃、6mpa壓力下激活，保壓時間為40秒。
14、優(yōu)選的，所述足弓支撐結(jié)構(gòu)的poe高彈材料支撐片厚度為1.2-1.8mm，表面經(jīng)砂帶磨光處理至粗糙度≤ra?3.2μm。
15、一種hybrid鞋墊的制備方法，包括以下步驟：
16、s1、前掌材料制備：通過雙螺桿擠出機(jī)將poe高彈材料擠出成型，并進(jìn)行等離子處理及激光微孔刻蝕；
17、s2、后跟材料制備：將eva吸震材料與發(fā)泡劑、交聯(lián)劑混合后模壓發(fā)泡，熟化24小時；
18、s3、復(fù)合貼合：將前掌與后跟材料涂布納米粘合劑后，在160±5℃、6mpa下熱壓貼合，并通過真空吸附排除氣泡；
19、s4、模壓成型：將復(fù)合片材置于模具中，在120℃、12mpa下液壓成型，冷卻至50℃后脫模；
20、s5、后處理：激光切割修邊，邊緣倒角處理，并進(jìn)行回彈率、壓縮形變及界面剝離強(qiáng)度檢測。
21、優(yōu)選的，s3中所述熱壓貼合采用多層熱壓機(jī)，真空度控制為-0.08mpa，貼合界面溫度≥150℃；步驟(d)中模具設(shè)計包含排氣槽(深度0.2mm，間距5mm)和冷卻水道(直徑6mm，間距15mm)。
22、優(yōu)選的，s5中的檢測包括：
23、1)回彈率測試：astm?d2632標(biāo)準(zhǔn)，落球高度500mm；
24、2)壓縮形變測試：iso?3386標(biāo)準(zhǔn)，壓力500n保持24小時；
25、3)界面剝離測試：astm?d903標(biāo)準(zhǔn)，剝離速率100mm/min。
26、優(yōu)選的，所述制備方法還包括抗菌網(wǎng)布復(fù)合步驟：將銀離子抗菌網(wǎng)布(克重150g/m2)與復(fù)合片材在130℃、3mpa下二次熱壓20秒，網(wǎng)布表面預(yù)涂熱熔膠厚度0.1mm。
27、(三)有益效果
28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種雙功能高彈與吸震兼具的hybrid鞋墊及其制備方法，具備以下有益效果：
29、本發(fā)明通過分區(qū)復(fù)合材料設(shè)計與工藝創(chuàng)新，實現(xiàn)了鞋墊功能與性能的全面提升；首先，前掌采用poe高彈材料，回彈率高達(dá)72％-75％，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)eva吸震材料鞋墊(45％-50％)，為蹬地動作提供高效能量反饋；后跟區(qū)域選用低密度微孔eva吸震材料，壓縮形變達(dá)54％-58％，能量吸收率超過85％，有效降低膝關(guān)節(jié)沖擊力22％-25％；其次，梯度過渡區(qū)設(shè)計(寬度10-15mm)使前掌與后跟的硬度從邵氏c?60平滑過渡至c?40，避免了傳統(tǒng)分區(qū)鞋墊的力學(xué)突變問題，優(yōu)化了足底壓力分布；結(jié)合納米級聚氨酯粘合劑與等離子表面處理技術(shù)，界面剝離強(qiáng)度提升至8.5-9.0mpa，較現(xiàn)有技術(shù)(4-5mpa)提高近一倍，徹底解決了分層風(fēng)險。
30、在工藝層面，本發(fā)明的創(chuàng)新性體現(xiàn)在全流程精準(zhǔn)控制；例如，模壓發(fā)泡工藝通過調(diào)控壓力(8mpa)、溫度(160℃)及發(fā)泡劑配比(ac-3000占比3％)，將微孔eva吸震材料的孔徑偏差控制在±20μm以內(nèi)，確保了吸震性能的穩(wěn)定性；熱壓復(fù)合工藝引入真空吸附裝置(真空度-0.08mpa)與pid溫控系統(tǒng)(波動≤±2℃)，使貼合界面致密無氣泡；此外，足弓支撐結(jié)構(gòu)采用poe高彈材料片材(厚度1.2-1.8mm)與砂帶拋光技術(shù)(粗糙度≤ra?3.2μm)，增強(qiáng)了足弓穩(wěn)定性，疲勞測試顯示10萬次循環(huán)后無開裂，使用壽命較傳統(tǒng)鞋墊延長50％。
31、從應(yīng)用價值看，本發(fā)明不僅適用于跑步、籃球等高強(qiáng)度運動場景，還可拓展至醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域；生物力學(xué)測試表明，其蹬地效率提升18％-20％，膝關(guān)節(jié)沖擊力降幅遠(yuǎn)超對照組(10％-15％)；產(chǎn)業(yè)化方面，自動化產(chǎn)線集成機(jī)械臂與ai視覺檢測系統(tǒng)，量產(chǎn)良率達(dá)99.5％，材料成本僅增加15％，但綜合性能提升顯著，具備較強(qiáng)的市場競爭力；環(huán)保性上，poe高彈材料與eva吸震材料的可回收性及水溶性粘合劑的使用，使生產(chǎn)過程voc排放降低90％，符合綠色制造趨勢。