专利名称：复合材料安全鞋头及其制作方法
技术领域：
本发明属于鞋头技术领域，具体涉及一种复合材料安全鞋头及其制作方法。
背景技术：
当今社会劳保己成为每个劳动者都切实关心的一个问题，由此，各方面的劳保设施也相应很多，一种用于保护劳动者的人身安全的安全鞋头就是其中之一。就是在鞋子的头部设有具有一定的机械强度的安全鞋头，以防止在行走或工作过程中踢到外物或被坠落的外物压伤、砸伤脚趾。采用金属制作的安全鞋头安全性很高，也使用了很多年，但是重量较重，容易使穿着者行动吃力；而且容易受湿气或化学物品的影响而锈蚀，存在着安全隐患。加之近年恐怖主义盛行，各国机场，口岸及各种重要会议进出闸口，均提高安检并没有金属探测器，钢制鞋头会引发警报，造成使用者很多不便，各国对非金属安全鞋(Non-metallic shoes)需求便应运而生，纤维补强塑料也开始应用于制作安全鞋头。然而现有的非金属安全鞋的材料配比及制作工艺的问题，无法制成质轻壁薄，强度大又稳定的安全鞋头。故研究开发一种外型美观、质量轻、强度大，且耐腐蚀，使用寿命长，可通过欧盟EN-12568-S，加拿大CSA-Z195和美国ASTM-F2413等国际测试标准的安全鞋头为当世之所需。
发明内容
针对上述的不足，本发明目的之一在于，提供一种质量轻、强度大，且耐腐蚀，使用寿命长的复合材料安全鞋头。
本发明目的之二在于，提供一种制作上述复合材料安全鞋头的方法，该方法的制作工艺简易，易于实现，能快速生产出复合材料安全鞋头，生产效率高。为实现上述目的，本发明所提供的技术方案是:一种复合材料安全鞋头，鞋头由多层涂覆有树脂糊的玻璃纤维布粘结、压合而成，该鞋头由顶面、侧面和底边勾脚构成，所述树脂糊与玻璃纤维布的质量百分比为:树脂糊65 80%，玻璃纤维布20 35% ;其中所述树脂糊的各组分及其质量百分比如下:聚脂树脂65 80%，引发剂0.2 2%，低收缩添加剂10 30%，内脱膜剂I 2%，增稠剂I 5%，交联剂I 2%。作为本发明的一种改进，所述聚脂树脂为乙烯基酯树脂，所述引发剂为过氧化-2-乙基乙酸叔丁酯，所述低收缩添加剂为热塑性聚合物，所述内脱膜剂为硬脂酸锌，所述增稠剂为MgO，所述交联剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。作为本发明的一种改进，所述玻璃纤维布为无碱玻璃纤维布。一种制作上述复合材料安全鞋头的方法，其包括以下步骤:(1)预备原料，原料的各组分及其质量百分比如下:树脂糊65 80%，玻璃纤维布20 35% ;其中所述树脂糊的各组分及其质量百分比如下:聚脂树脂65 80%，引发剂0.2 2%，低收缩添加剂10 30%，内脱膜剂I 2%，增稠剂I 5%，交联剂I 2% ; (2)先将树脂糊涂覆在玻璃纤维布上，然后在该玻璃纤维布的上表面和下表面上分别贴有隔离膜，并压实；(3)对压实后的玻璃纤维布进行烘干，形成毡片；(4)根据所需制得的鞋头的规格，预备相应数量的毡片，并对该毡片进行裁切整形，将毡片上的隔离膜除去，并依次叠加、贴合，然后放入鞋头模具中进行加温、加压，制得复合材料安全鞋头制品。作为本发明的一种改进，所述步骤(I)具体包括以下步骤:(1.0预备聚脂树脂、引发剂、低收缩添加剂、内脱膜剂、增稠剂、交联剂和玻璃纤维布；(1.2)称取出相应配比量的聚脂树脂、引发剂、低收缩添加剂、内脱膜剂、增稠剂和交联剂，然后混合并搅拌均匀，制得树脂糊。作为本发明的一种改进，所述聚脂树脂为乙烯基酯树脂，所述引发剂为过氧化-2-乙基乙酸叔丁酯，所述低收缩添加剂为热塑性聚合物，所述内脱膜剂为硬脂酸锌，所述增稠剂为MgO，所述交联剂为过氧化苯甲酸叔丁酯，所述玻璃纤维布为无碱玻璃纤维布。作为本发明的一种改进，所述步骤(2)具体包括以下步骤:(2.1)预备涂布机或上胶机，将玻璃纤维布牵引至该涂布机或上胶机上；(2.2)预备隔离膜，将该隔离膜玻璃纤维布牵引至涂布机或上胶机上；(2.3)启动涂布机或上胶机，将树脂糊涂覆在玻璃纤维布上，然后再将隔离膜贴合在该玻璃纤维布的上表面和下表面，并通过该涂布机或上胶机的压辊滚，实现压实玻璃纤维布的目的。作为本发明的一种改进，所述隔离膜为聚乙烯膜。作为本发明的一种改进，所述步骤(3)具体包括以下步骤:(3.1)将压实后的玻璃纤维布转移至烘箱中；(3.2)启动烘箱，将该烘箱的温度设定为20 50度，时间设定为20 60小时；(3.3)待烘干后，形成毡片。作为本发明的一种改进，所述步骤(4)具体包括以下步骤:(4.1)根据所需制得的鞋头的规格，预备相应数量的毡片，并对该毡片进行裁切整形；(4.2)将毡片上的隔离膜除去，并依次叠加、贴合，形成板状复合料；(4.3)预备鞋头模具，对该鞋头模具进行预热； (4.4)在鞋头模具的型腔上涂上脱模剂；(4.5)将板状复合料放入鞋头模具的型腔中；(4.6)控制鞋头模具进行合模动作，在鞋头模具的凸模未接触到板状复合料时，合模压力设定为1.5 3Mpa ;待鞋头模具的凸模接触到板状复合料时，合模压力设定为15 30Mpa ；(4.7)等鞋头模具排气完毕后，完全合上鞋头模具；(4.8)对鞋头模具进行加温、加压，直至板状复合料固化成型，形成复合材料安全鞋头；(4.9)打开鞋头模具，将复合材料安全鞋头从型腔中顶出，获得复合材料安全鞋头制品。本发明的有益效果为:本发明提供复合材料安全鞋头的配方设计科学、合理，具有良好的力学性能，强度大，大大增强了抗冲击能力，有效避免在行走过程中踢到外物或被坠落的外物压伤、砸伤脚趾的现象发生，安全性高，而且具备耐腐蚀、耐高温、抗寒、抗酸、抗碱、耐燃油等优点，大大使用寿命，可通过欧盟EN-12568-S，加拿大CSA-Z195和美国ASTM-F2413等国际测试标准；另外整体结构简单，易于实现，外型美观，质量轻，便于穿着，利于广泛推广应用。本发明提供的方法的制作工艺简易，易于实现，能快速生产出复合材料安全鞋头。下面结合附图与实施例，对本发明作进一步说明。
图1为本发明的俯视结构示意图。图2为本发明的仰视结构示意图。图3为本发明的制作工艺流程图。
具体实施例方式实施例1:参见图1、图2和图3，本实施例提供的一种复合材料安全鞋头，鞋头由多层涂覆有树脂糊的玻璃纤维布粘结、压合而成，该鞋头由顶面1、侧面2和底边勾脚3构成，所述树脂糊与玻璃纤维布的质量百分比为:树脂糊65 80%，玻璃纤维布20 35% ;其中所述树脂糊的各组分及其质量百分比如下:聚脂树脂65 80%，引发剂0.2 2%，低收缩添加剂10 30%,内脱膜剂I 2%，增稠剂I 5%，交联剂I 2%。本实施例中，所述聚脂树脂优选为乙烯基酯树脂，所述引发剂为过氧化-2-乙基乙酸叔丁酯，所述低收缩添加剂优选为热塑性聚合物，所述内脱膜剂优选为硬脂酸锌，所述增稠剂优选为MgO，所述交联剂优选为过氧化苯甲酸叔丁酯。所述玻璃纤维布优选为无碱玻璃纤维布。一种制作上述复合材料安全鞋头的方法，其包括以下步骤:(1)预备原料，原料的各组分及其质量百分比如下:树脂糊65 80%，玻璃纤维布20 35% ;其中所述树脂糊的各组分及其质量百分比如下:聚脂树脂65 80%，引发剂0.2 2%，低收缩添加剂10 30%，内脱膜剂I 2%，增稠剂I 5%，交联剂I 2% ;所述步骤(I)具体包括以下步骤:(1.1)预备聚脂树脂、引发剂、低收缩添加剂、内脱膜剂、增稠剂、交联剂和玻璃纤维布；(1.2)称取出相应配比量的聚脂树脂、引发剂、低收缩添加剂、内脱膜剂、增稠剂和交联剂，然后混合并搅拌均匀，制得树脂糊。(2)先将树脂糊涂覆在玻璃纤维布上，然后在该玻璃纤维布的上表面和下表面上分别贴有隔离膜，并压 实；所述步骤(2)具体包括以下步骤:(2.1)预备涂布机或上胶机，将玻璃纤维布牵引至该涂布机或上胶机上；(2.2)预备隔离膜，将该隔离膜玻璃纤维布牵引至涂布机或上胶机上；(2.3)启动涂布机或上胶机，将树脂糊涂覆在玻璃纤维布上，然后再将隔离膜贴合在该玻璃纤维布的上表面和下表面，并通过该涂布机或上胶机的压辊滚，实现压实玻璃纤维布的目的。(3)对压实后的玻璃纤维布进行烘干，形成毡片；所述步骤(3)具体包括以下步骤:(3.1)将压实后的玻璃纤维布转移至烘箱中；(3.2)启动烘箱，将该烘箱的温度设定为20 50度，时间设定为20 60小时；(3.3)待烘干后，形成毡片。(4)根据所需制得的鞋头的规格，预备相应数量的毡片，并对该毡片进行裁切整形，将毡片上的隔离膜除去，并依次叠加、贴合，然后放入鞋头模具中进行加温、加压，制得复合材料安全鞋头制品。所述步骤(4)具体包括以下步骤:(4.1)根据所需制得的鞋头的规格，预备相应数量的毡片，并对该毡片进行裁切整形；(4.2)将毡片上的隔离膜除去，并依次叠加、贴合，形成板状复合料；(4.3)预备鞋头模具，对该鞋头模具进行预热；(4.4)在鞋头模具的型腔上涂上脱模剂；(4.5)将板状复合料放入鞋头模具的型腔中；(4.6)控制鞋头模具进行合模动作，在鞋头模具的凸模未接触到板状复合料时，合模压力设定为1.5 3Mpa ;待鞋头模具的凸模接触到板状复合料时，合模压力设定为15 30Mpa ； (4.7)等鞋头模具排气完毕后，完全合上鞋头模具；(4.8)对鞋头模具进行加温、加压，直至板状复合料固化成型，形成复合材料安全鞋头；(4.9)打开鞋头模具，将复合材料安全鞋头从型腔中顶出，获得复合材料安全鞋头制品。本实施例中，所述聚脂树脂优选为乙烯基酯树脂，所述引发剂为过氧化-2-乙基乙酸叔丁酯，所述低收缩添加剂优选为热塑性聚合物，所述内脱膜剂优选为硬脂酸锌，所述增稠剂优选为MgO，所述交联剂优选为过氧化苯甲酸叔丁酯。所述玻璃纤维布优选为无碱玻璃纤维布。所述隔离膜优选为聚乙烯膜。实施例2:其与实施例1的区别在于复合材料安全鞋头中的组分以及其质量百分比不同。其的各组分及其质量百分比如下:树脂糊65%，玻璃纤维布35% ;其中所述树脂糊的各组分及其质量百分比如下:聚脂树脂75%，引发剂0.2%，低收缩添加剂20.3%，内脱膜剂
1.5%，增稠剂1.2%，交联剂1.8%ο实施例3:其与实施例1的区别在于复合材料安全鞋头中的组分以及其质量百分比不同。其的各组分及其质量百分比如下:树脂糊80%，玻璃纤维布20% ;其中所述树脂糊的各组分及其质量百分比如下:聚脂树脂65%，引发剂2%，低收缩添加剂30%，内脱膜剂1%，增稠剂1%，交联剂1%。实施例4:其与实施例1的区别在于复合材料安全鞋头中的组分以及其质量百分比不同。其的各组分及其质量百分比如下:树脂糊70.5%，玻璃纤维布29.5% ;其中所述树脂糊的各组分及其质量百分比如下:聚脂树脂80%，引发剂1%，低收缩添加剂10%，内脱膜剂2%，增稠剂5%，交联剂2%。上述实施例仅为本发明较好的实施方式，本发明不能--列举出全部的实施方
式，凡采用上述实施例之一的技术方案，或根据上述实施例所做的等同变化，均在本发明保护范围内。在制作时，加料量的精确度`会直接影响制品的尺寸与密底，应严格加以定量，将物料均匀地加到鞋头模具的型腔中，定量加料法有a:重量法b:计数法c:容量法。优选重量加料法。合模时分为两步:凸模未接触板状复合料前，需低压(1.5MPa 3.0MPa))快速，这样可以缩短周期和避免塑料发生变化；当凸模接触板状复合料之后，应开始放慢闭模速度，改用高压(15 30MPa)慢速，以免损坏嵌件，并使模内空气排出。为了排除模内空气，水气及挥发物，在鞋头模具闭合后，有的还需要将鞋头模具开启一段时间，这个过程称为排气，排气操作应力求迅速，一定要在物料尚未塑化时完成，否则物料硬化而失去可塑性，此时即使打开鞋头模具也排不了气，即使提高温度和压力也不可能得到理想的制品。排气可以缩短固化时间，而且能提高制品的力学性能与电性能。为了避免制品的分层现象，排气过早或过迟都不好，过早达不到排气的目地，过迟物料表面已固化，气体排不出来。在保压固化时，固化速度的快慢直接影响到生产效率，为了加速热固性塑料的固化，优选在成型时加入一些固化剂，如热固化性酚醛模塑粉可加入六次甲基四胺、镁的氯化物或氢氧化物便能加速酚醛模塑粉的硬化。保压时间优选在60 150秒之间。在脱模时，可通过顶杆或其它专用工具取出，优选在加料时添加脱模剂。以方便、快速获得复合材料安全鞋头制品。为了进一步提高制品的质量，制品脱模后，常需要较高温下进行处理，后处理温度的高低视塑料的种类而异，后处理的目的是:a:保证塑料制品固化完成；b:减少制品的水分及挥发物，以提高其电性能；c:消除制品的内应力等。后处理烘干时由于挥发性物质进一步排出，也会使制品收缩发生尺寸变化，有时甚至产生翘曲和裂缝，因此必须严格控制后处理条件。在进行新一轮生产时，需对鞋头模具进行清洁处理。因为模压时可能在鞋头模具里留有一些残存的物料及掉入飞边，所以每次模压后必须将鞋头模具清理干净，如果鞋头模具上附着物太牢可以用铜片清理，也可以抛光剂拭刷等，清单后涂上脱模剂以便进行下
一次模压。在其它实施例中，还可以根据所需复合材料安全鞋头的颜色和性能指标，往树脂糊中加入相应配比量的颜料和填料。采用本发明提供的技术的制作出复合材料安全鞋头有以下优点:(I)安全鞋头用复合材料的特性，质轻高强，减轻鞋体和结构的自重。(2)耐空气和酸性的老化。(3)可设计性好，可根据鞋结构的要求进行材料铺层和结构优化设计。(4)成型简单，比钢质，铝质鞋头省工，批量生产性能特别好，降低造价的潜力很大。(5)具有良好的抗冲击韧性，吸收冲击载荷。(6)具有良好的抗紫外线和盐物的侵蚀。(7)表面靓丽光泽，特别适合制作安全鞋头。通过上述优点可以看出，本发明提供复合材料安全鞋头配方设计科学、合理，具有良好的力学性能，强度大，大大增强了抗冲击能力，有效避免在行走过程中踢到外物或被坠落的外物压伤、砸伤脚趾的现象发生，安全性高，而且具备耐腐蚀、耐高温、抗寒、抗酸、抗碱、耐燃油等优点，大大使用寿命；另外整体结构简单，易于实现，外型美观，质量轻，便于穿着。本发明提供的方法的制作工艺简易，易于实现，能快速生产出复合材料安全鞋头。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式
，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。如本发明上述实施例所述，采用与其相同或相似方法及组分而得到的其它鞋头及其制作方法，均在本发明保护范围内。
权利要求
1.一种复合材料安全鞋头，其特征在于，鞋头由多层涂覆有树脂糊的玻璃纤维布粘结、压合而成，该鞋头由顶面、侧面和底边勾脚构成，所述树脂糊与玻璃纤维布的质量百分比为: 树脂糊65 80%， 玻璃纤维布20 35% ； 其中所述树脂糊的各组分及其质量百分比如下: 聚脂树脂65 80%， 引发剂0.2 2%， 低收缩添加剂10 30%， 内脱膜剂I 2%， 增稠剂I 5%， 交联剂I 2%。
2.根据权利要求1所述的复合材料安全鞋头，其特征在于，所述聚脂树脂为乙烯基酯树脂，所述引发剂为过氧化- 2-乙基乙酸叔丁酯，所述低收缩添加剂为热塑性聚合物，所述内脱膜剂为硬脂酸锌，所述增稠剂为MgO，所述交联剂为过氧化苯甲酸叔丁酯。
3.根据权利要求1所述的复合材料安全鞋头，其特征在于，所述玻璃纤维布为无碱玻璃纤维布。
4.一种制作权利要求1所述复合材料安全鞋头的方法，其特征在于，其包括以下步骤: (1)预备原料，原料的各组分及其质量百分比如下: 树脂糊65 80%， 玻璃纤维布20 35% ； 其中所述树脂糊的各组分及其质量百分比如下: 聚脂树脂65 80%， 引发剂0.2 2%， 低收缩添加剂10 30%， 内脱膜剂I 2%， 增稠剂I 5%， 交联剂I 2% ； (2)先将树脂糊涂覆在玻璃纤维布上，然后在该玻璃纤维布的上表面和下表面上分别贴有隔离膜，并压实； (3)对压实后的玻璃纤维布进行烘干，形成毡片； (4)根据所需制得的鞋头的规格，预备相应数量的毡片，并对该毡片进行裁切整形，将毡片上的隔离膜除去，并依次叠加、贴合，然后放入鞋头模具中进行加温、加压，制得复合材料安全鞋头制品。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(I)具体包括以下步骤: (1.0预备聚脂树脂、引发剂、低收缩添加剂、内脱膜剂、增稠剂、交联剂和玻璃纤维布； (1.2)称取出相应配比量的聚脂树脂、引发剂、低收缩添加剂、内脱膜剂、增稠剂和交联齐IJ，然后混合并搅拌均匀，制得树脂糊。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述聚脂树脂为乙烯基酯树脂，所述引发剂为过氧化-2-乙基乙酸叔丁酯，所述低收缩添加剂为热塑性聚合物，所述内脱膜剂为硬脂酸锌，所述增稠剂为MgO，所述交联剂为过氧化苯甲酸叔丁酯，所述玻璃纤维布为无碱玻璃纤维布。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括以下步骤: (2.1)预备涂布机或上胶机，将玻璃纤维布牵引至该涂布机或上胶机上； (2.2)预备隔离膜，将该隔离膜玻璃纤维布牵引至涂布机或上胶机上； (2.3)启动涂布机或上胶机，将树脂糊涂覆在玻璃纤维布上，然后再将隔离膜贴合在该玻璃纤维布的上表面和下表面，并通过该涂布机或上胶机的压辊滚，实现压实玻璃纤维布的目的。
8.根据权利要求4或7所述的方法，其特征在于，所述隔离膜为聚乙烯膜。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括以下步骤: (3.1)将压实后的玻璃纤维布转移至烘箱中； (3.2)启动烘箱，将该烘箱的温度设定为20 50度，时间设定为20 60小时； (3.3)待烘干后，形成毡片。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)具体包括以下步骤: (4.1)根据所需制得的鞋头的规格，预备相应数量的毡片，并对该毡片进行裁切整形； (4.2)将毡片上的隔离膜除去，并依次叠加、贴合，形成板状复合料； (4.3)预备鞋头模具，对该鞋头模具进行预热； (4.4)在鞋头模具的型腔上涂上脱模剂； (4.5)将板状复合料放入鞋头模具的型腔中； (4.6)控制鞋头模具进行合模动作，在鞋头模具的凸模未接触到板状复合料时，合模压力设定为1.5 3Mpa ;待鞋头模具的凸模接触到板状复合料时，合模压力设定为15 3OMpa ； (4.7)等鞋头模具排气完毕后，完全合上鞋头模具； (4.8)对鞋头模具进行加温、加压，直至板状复合料固化成型，形成复合材料安全鞋头； (4.9)打开鞋头模具，将复合材料安全鞋头从型腔中顶出，获得复合材料安全鞋头制品O
全文摘要
本发明公开了一种复合材料安全鞋头，鞋头由多层涂覆有树脂糊的玻璃纤维布粘结、压合而成，树脂糊的组分包括聚脂树脂、引发剂、低收缩添加剂、内脱膜剂、增稠剂和交联剂，还公开了一种制作该复合材料安全鞋头的方法。本发明提供复合材料安全鞋头的配方设计科学、合理，具有良好的力学性能，强度大，大大增强了抗冲击能力，有效避免在行走过程中踢到外物或被坠落的外物压伤、砸伤脚趾的现象发生，安全性高，而且具备耐腐蚀、耐高温、抗寒、抗酸等优点，大大使用寿命；可通过欧盟EN12568-S，加拿大CSA-Z195和美国ASTM-F2413等国际测试标准。本发明提供的方法的制作工艺简易，易于实现，能快速生产出复合材料安全鞋头。
文档编号C08L67/06GK103113733SQ20131003375
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月30日 优先权日2013年1月30日
发明者刘福华 申请人:刘福华