一种安全鞋用包头的制作工艺及制作的安全鞋用包头的制作方法

本发明涉及安全鞋用包头的制备领域，具体涉及一种安全鞋用包头的制作工艺及制作的安全鞋用包头。

背景技术：

安全鞋是在不同工作场合穿用的具有保护脚部及腿部免受可预见伤害的鞋类，属于高技术含量及高附加值的鞋类产品，广泛应用于机械、冶金、建筑、化工、制药、采矿、油田、电力等行业。在保护足趾安全鞋产品中，分为An1型、An2型、An3型、An4型和An5型五个防护性能级别，An1级别最高，An5级别最低。级别高的保护足趾安全鞋产品其前端耐压力和抗冲击的技术指标就高，对足趾的保护就好，足趾越是容易被砸伤或压伤、受伤程度越严重的作业越是要选用高级别的保护足趾安全鞋。

目前，现有的安全鞋主要是通过在鞋头设置钢制包头、塑胶包头等保护结构，达到用于承受外力的撞击，保护脚部的目的。钢制包头强度大，抗压能力较强，但其重量较重、耐腐蚀性差、绝缘性差，不便于作业和长期使用；塑胶包头重量轻、韧性好、绝缘性好，但其强度低，无法满足An1级别的防护性能。

上述问题是在包头的设计与生产过程中应当予以考虑并解决的问题。

申请公布号CN 102717524A(申请号为201210229166.1)的中国发明专利申请公开一种复合材料安全鞋头的制备工艺，包括以下步骤：(1)树脂糊配置，按以下组分配置，以质量份数计：乙烯基酯高韧型树脂1份；聚醋酸乙烯酯型低轮廓剂0.14-0.17份；分散剂0.0.0057-0.0067份；阻聚剂0.0002-0.0003份；苯乙烯0.09-0.12份；过氧化苯甲酸叔丁酯0.0091-0.01份；过氧化(2-乙基)己酸叔丁酯0.002-0.003份；脱模剂0.04-0.06份；氧化镁0.017-0.025份；(2)复合涂层布制备：(2.1)将密度为50-57g/㎡的聚乙烯薄膜按1.9-2.0㎡/片的标准裁切成聚乙烯薄膜片段待用，将型号为EWR600-1000的无碱玻璃纤维方格布按1.5-1.7㎡/片的标准裁切成无碱玻璃纤维方格布片段待用；(2.2)将步骤(1)的树脂糊涂覆在无碱玻璃纤维方格布片段上，获得涂层布，其中树脂糊的涂覆量与无碱玻璃纤维方格布片段的质量比为35-45:100；(2.3)将步骤(2.2)获得的涂层布置于两片聚乙烯薄膜片段之间，然后滚压多次，形成复合涂层布；(3)复合涂层布熟化，将多片复合涂层布堆叠，然后用PET聚氨酯薄膜打包封存，置于熟化架上，熟化温度是35-45℃，熟化时间是35-45小时，获得安全鞋头片料；(4)裁剪，将5-10安全鞋头片料整齐堆叠然后对折，依据安全鞋头的规定形状和大小进行裁切，其裁切的断面与安全鞋头片料的纤维的走向平行或垂直；(5)积压，将步骤(4)裁剪后的安全鞋头片料堆叠并积压成鞋头形状，获得安全鞋头半成品；(6)模压成型，将安全鞋头半成品置于鞋头模具中，模压成型获得安全鞋头坯件，其中鞋头模具温度设定为140±15℃，模压时间为150-180秒；(7)修整毛边获得复合材料安全鞋头成品。该技术方案工艺复杂，不适合工业化大规模生产。

技术实现要素：

本发明的目的是提供了一种安全鞋用包头的制作工艺及制作的安全鞋用包头，解决了现有钢包头自量大、舒适度低、绝缘性差，塑料包头耐静压力及抗冲击性能差等问题。

本发明提供的技术解决方案是：

一种安全鞋用包头的制作工艺，包括：

碳纤维预浸料和玻璃纤维预浸料通过自动裁剪机剪裁出所需形状，将裁好的碳纤维预浸料和玻璃纤维预浸料铺放在芯模表面形成预成型体，将含有芯模的预成型体放入包头外模中，整体使用真空袋封装，烘箱固化成型得到安全鞋用包头。

本发明中，选用预浸料由碳纤维预浸料和玻璃纤维预浸料构成，碳纤维布提供主要的强度、刚度以及平整外观，玻璃纤维布能提供足够的冲击性能，相对于传统的钢包头和塑胶包头，具有重量轻、强度高、耐腐蚀性能好抗冲击性能高、阻燃性好的特点。

以下作为本发明的优选技术方案：

所述的芯模为硅胶软膜，所述的包头外模为金属模具。芯模采用硅胶材质，包头外模采用金属模具，芯模(硅胶材质)受热后膨胀，使预成型体可以完全贴合金属模具，保证成型的包头内外尺寸精确和表面光滑，使得包头易与安全鞋鞋头装配，所得的包头无需再后加工，大大降低加工成本。

所述的芯模和包头外模在使用前，进行预处理，包括：芯模和包头外模的表面用丙酮清洗干净，然后在包头外模的内表面均匀涂覆脱模剂。

所述的碳纤维预浸料包括碳纤维和树脂，所述的碳纤维预浸料中树脂的重量百分含量为35％～45％，进一步优选，所述的树脂为环氧树脂，所述的碳纤维预浸料采用江苏恒神生产的牌号为EM101-T-200GSM的产品。

所述的玻璃纤维预浸料包括玻璃纤维和树脂，所述的玻璃纤维预浸料中树脂的重量百分含量为35％～45％，进一步优选，所述的树脂为环氧树脂，所述的玻璃纤维预浸料采用江苏恒神生产的牌号为EW250B-900S的产品。

所述的包头采用真空袋压工艺成型。

该复合材料包头制作工艺包含包头外模表面处理、芯模表面处理、预浸料裁剪、预成型体铺放、含芯模的预成型体转移至外模、固化成型。

所述的制作工艺制作的安全鞋用包头，具有重量轻、强度高、耐腐蚀性能好抗冲击性能高、阻燃性好的特点。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明的安全鞋用包头的制作工艺及所得安全鞋用包头，所用原材料均为预浸料，选用预浸料由碳纤维预浸料和玻璃纤维预浸料构成，碳纤维布提供主要的强度、刚度以及平整外观，玻璃纤维布能提供足够的冲击性能，相对于传统的钢包头和塑胶包头，具有重量轻、强度高、耐腐蚀性能好抗冲击性能高、阻燃性好的特点。芯模采用硅胶材质，包头外模采用金属模具，芯模(硅胶材质)受热后膨胀，使预成型体可以完全贴合金属模具，保证成型的包头内外尺寸精确和表面光滑，使得包头易与安全鞋鞋头装配，所得的包头无需再后加工，大大降低加工成本。该种轻质高强复合材料安全鞋用包头制作工艺简单、易于操作，一次固化成型且无需后加工，内外尺寸精确可控，制造成本低廉，适合大批量生产，包头内外尺寸精确、表面光滑，易于安装。本发明的安全鞋用包头的制作工艺及所得安全鞋用包头，生产成本低，易于工业化生产，具备广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明实施例中安全鞋用包头制作工艺的部分结构示意图；

图2为本发明实施例中安全鞋用包头结构示意图；

其中：1为芯模，2为预成型体，3为金属外模，4为真空袋。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。

如图1和图2所示，本实施例提供安全鞋用包头的制作工艺，通过自动裁剪机剪裁出所需尺寸的碳纤维预浸料(厂家：江苏恒神，牌号：EM101-T-200GSM，碳纤维预浸料中树脂的重量百分含量为40％)和玻璃纤维预浸料(厂家：江苏恒神，牌号：EW250B-900S，玻璃纤维预浸料中树脂的重量百分含量为40％)，芯模1和金属外模3相匹配，即形成安全鞋用包头的形状，对芯模1和金属外模3(即包头外模)表面用丙酮清洗干净，然后在金属外模3内表面均匀涂覆脱模剂，将裁取的碳纤维预浸料和玻璃纤维预浸料按设计要求依次铺放在芯模1表面形成预成型体2，将预成型体2和芯模1放入金属外模3中，整体使用真空袋4封装，放入烘箱后进行抽真空加热固化，固化后拆除真空袋4，然后脱模即得安全鞋用包头。

该实施例中采用芯模1(硅胶材质)以及金属外模3组合，芯模1(硅胶材质)受热后膨胀，使预成型体2可以完全贴合金属外模3，保证成型的包头内外尺寸精确和表面光滑，使得包头易与安全鞋鞋头装配，所得的包头无需再后加工，大大降低加工成本。该种复合材料包头制造工艺，所用材料为碳纤维预浸料和玻璃纤维预浸料，采用真空袋压工艺成型。碳纤维预浸料提供了足够的强度、刚度以及平整外观，而玻璃纤维预浸料提供了足够的冲击性能，真空袋压工艺大大降低了制造成本。实施例工艺简单、易于操作且制造时间短，一次固化成型无需后加工，适合大批量生产，内外尺寸精确、表面光滑，大大降低装配时间。而且具有重量轻、强度高、耐腐蚀性好、高抗冲击性等优越品质。

实施例制作的安全鞋用包头，经200J冲击试验后包头内最小间距为26.5mm，承受15KN的静压力试验后包头内最小间距为27.3mm，均满足An1级别15mm以上的防护要求。