跑步带成品或半成品及其制法 |
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| 申请号 | CN201610040706.X | 申请日 | 2016-01-21 | 公开(公告)号 | CN106983987A | 公开(公告)日 | 2017-07-28 |
| 申请人 | 乔山健身器材(上海)有限公司; | 发明人 | 郑国彬; 吴昌谋; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供一种跑步带成品或半成品及其制法，主要是运用高热扩散系数与低热传导系数次微米或纳米粉末，先行经由界面活性剂的分散处理后，再以逐步定量方式添加至如聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚 氨 基 甲酸 酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、人造 橡胶 或天然橡胶等的基材或其 溶剂 中，运用混合 搅拌机 将高热扩散系数与低热传导系数次微米或纳米粉末充分均匀混合在基材或溶剂中，再经由贴合、被覆或含浸压吸梭织物、针织物或非织物后，最后经过烘干熟成后，制造成具备 散热 与延长使用寿命等多重功能的跑步带上。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种跑步带的制法，包含有： |
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| 说明书全文 | 跑步带成品或半成品及其制法技术领域背景技术[0002] 一般的电动跑步机，均依使用的性质及场合区分为：家庭用(Home Use)、商业用(Commercial)、及轻型商业用(Light Commercial)。家庭用的适合居家运动使用，产品材料规格以一个家庭平均4个人使用。每人每次使用不超过1个小时的使用强度来规划制造。商业用的开放供大众使用的健身中心，大型健身俱乐部。其使用强度以营业为目的，使用时间每日可达12小时以上，长时间持续运转。轻型商业用的供特定的多数人使用，使用强度低于商业用，但远高于家庭用规格。适用于封闭性的社区大楼健身房、饭店旅馆健身中心、公司企业的员工健身中心及机关学校的附属健身房。 [0003] 购买前必须确定使用的时机、场合及性质，然后选择适当规格的跑步带产品。否则会因为电动跑步机规格的低阶高用，如在社区健身中心或员工健身房使用家用型电动跑步机，将会因为规格与机械强度不足、不堪负荷，短时间即损害故障，劳民又伤财，得不偿失。甚至造成运动者的意外伤害。如果跑步带的张力调得过紧，将会降低前后滚轮及跑步带的使用寿命，甚至运转一段时间后，会损坏其他传动系统的零件。当您在跑步机上运动，双脚若感到有打滑现象(瞬间停顿的现象)，此时是跑步带已稍有松弛造成。这是跑步带疲乏的正常现象，您只需将跑步带稍作张力调整即可。跑步时两脚步伐约与肩同宽，因此跑带越宽跑起来会越舒适，45～50cm是目前市售跑步机常见规格。专业商用型高端跑步机为符合各种体型需求的运动舒适度，宽度多在50cm以上，长度150cm以上。马力与最高速度成正比，一般直流3.0HP马达可达18km/hr，直流4.0HP马达可达22km/hr。直流马达4.0HP已是最大极限。速度设定过高易造成马达过载，马达寿命降低。商用器材为达到更高的训练目标，最高速度都较快。一般AC3.0马达可达20km/hr，AC5.0马达可达25km/hr。要达到高强度的训练，跑步机最高速度应在16～20km/hr以上较为合适。避震科技应有符合人体运动科学的专利，且避震垫数量越多越好。跑步容易造成膝/踝关节受冲击，且为避免运动伤害，应该选择有良好的避震缓冲功能的跑步机。国际厂牌在避震结构均申请有专利，采用的避震缓冲材料多为复合材料。且应采用耐磨损、耐腐蚀、防滑脱的特殊材质，以避免运动时汗水易滴落在脚踏板上，若不采用特殊材质，则容易腐蚀磨损，掉漆生锈，造成日后维修成本的升高及运动者的安全。往昔在商用型高端跑步机所使用的跑步带与跑板之间，一直存在有长期的动态摩擦所造成跑步带温度升高至85℃以上，也因为此温度的上升高于跑步带中所使用聚酯(PET)纤维制的补强梭织物玻璃转位点(Tg)，因而使聚酯纤维制的补强梭织物产生变形与破坏的现象，因为热衰解而导致补强强料的聚酯梭织物与基材的聚氯乙烯(PVC)产生脱层与界面强度的降低，导致跑步带破损甚至于断裂，尤其在长时间高负荷行的商用型高端跑步机更是要避免此现象。 发明内容[0004] 本发明的主要目的在于提供一种跑步带的制法，以及依据该制法所得的跑步带成品或半成品，使采用该制法完成的跑步带具有较长的使用寿命。 [0005] 为达到上述目的，本发明提供了一种跑步带的制法，包含有：制备一第一织物层；制备一第一塑料层的原料；在所述第一织物层的其中一侧面成型一与所述第一织物层结合的所述第一塑料层；其特征在于：制备所述第一塑料层的原料时，在原料中混掺1％～5％的 2 2 复合矿石粉末，所述复合矿石粉末的热扩散系数为0.031mm/sec～0.144mm/sec，热传导系数为90.1mW/mK～150.6mW/mK。 [0006] 上述跑步带的制法中，所述复合矿石粉末的热扩散系数为0.050mm2/sec～0.125mm2/sec，热传导系数为100.2mW/mK～140.5mW/mK。 [0008] 所述复合矿石粉末的粒度分布为D99≦0.8μm。 [0009] 所述制法还包含有：在所述第一塑料层的与所述第一织物层相反的侧面结合一第二织物层，以及，在所述第二织物层的与所述第一塑料层相反的侧面成型一与所述第二织物层结合的第二塑料层；而且，在制备所述第二塑料层的原料时，在原料中混掺1％～5％的所述复合矿石粉末。 [0010] 为达到上述目的，本发明还提供了一种跑步带成品或半成品，包含有：一第一织物层；一第一塑料层，结合在所述第一织物层的其中一侧面；其特征在于：所述第一塑料层中混掺有1％～5％的复合矿石粉末，所述复合矿石粉末的热扩散系数为0.031mm2/sec～0.144mm2/sec，热传导系数为90.1mW/mK～150.6mW/mK。 [0011] 其中，所述复合矿石粉末的热扩散系数为0.050mm2/sec～0.125mm2/sec，热传导系数为100.2mW/mK～140.5mW/mK。 [0012] 所述复合矿石粉末的成份包含有白云石、氧化镁、碳酸镁、电气石、硅酸锆、三氧化二铝、碳化硅、二氧化硅、二氧化钛、石墨烯、氧化石墨烯或上述材料的组合物。 [0013] 所述复合矿石粉末的粒度分布为D99≦0.8μm。 [0014] 所述跑步带成品或半成品还包含有一第二织物层及一第二塑料层，所述第二织物层结合在所述第一塑料层的与所述第一织物层相反的侧面，所述第二塑料层结合在所述第二织物层的与所述第一塑料层相反的侧面；所述第二塑料层中也混掺有1％～5％的所述复合矿石粉末。 [0015] 根据织物补强复合材料介面强度分布的理论，为提升织物补强复合材料介面强度，将可采用耦合剂以解决织物与基材间的介面强度。但是因为温度超过梭织物玻璃转位点(Tg)所造成的变形与脱层问题，就有赖运用高热扩散系数与低热传导系数次微米或纳米粉末，先行经由界面活性剂的分散处理后，再以逐步定量方式添加至基材如聚丙烯(Polypropylene)、聚乙烯(Polyethylene)、聚酰胺(Polyamide)、聚氨基甲酸酯(Polyurethane)、聚氯乙烯(PolyVinyl Chloride)、人造橡胶及天然橡胶等中，或是添加至溶解基材的溶剂中。运用混合搅拌机将高热扩散系数与低热传导系数次微米或纳米粉末充分均匀混合在基材中，再经由贴合、被覆或含浸压吸梭织物、针织物、非织物或其组合体后，最后经过烘干熟成后，制造成具备散热、润滑、延长使用寿命等多重功能的跑步带。本发明的跑步带可因添加高热扩散系数与低热传导系数次微米或纳米粉末的均匀分布，使本发明产品跑步带提供出独特的机械性能与润滑、散热性导致可延长使用寿命，以降低生产成品与提升高附加价值力。运用上述的高热扩散系数与低热传导系数次微米或纳米粉末、基材或溶剂与梭织物、针织物、非织物、薄膜或上述的组合体，以制造成各种不同型态的跑步带。附图说明 [0016] 图1是本发明一较佳实施例的跑步带制品的断面示意图。 具体实施方式[0017] 跑步带基本上是一种由二层PET梭织物经PVC含浸压吸后再经过叠层、热压成型、烘干成形、分条、裁断、接合、测试等制作成织物补强复合材料制跑步带。有鉴于如何延长跑步带的耐用性与使用寿命，甚至能超越市售的商品，而实地测试2368小时动态测试冗长的测试结果发现，我们解决了长时间运转下跑步带温度均达到80℃以下，且比往昔市售商用跑步带产品90℃以上，降低温度有10℃以上，有此功能效益的原因在于PVC基材中添加有1％～5％的散热快、润滑、低摩擦等功能的次微米或纳米级无机粉体。但是因为该项次微米或纳米级无机粉体售价昂贵且在PET梭织物与PVC基材间的介面强度问题，因此执行该项研究主题，以解决未来跑步带量产所产生的问题如： [0018] 1.解决PET梭织物与PVC基材间的介面强度与跑步带使用寿命的问题，必须考虑在第一、三层的PVC基材中添加散热快、润滑、低摩擦等功能的次微米或纳米级无机粉体的量及第一、三层间的添加量； [0019] 2.基于解决PET梭织物与PVC基材间的介面强度与跑步带使用寿命的问题，必须建置一种在各种不同温度(30～100℃)拉伸环境下的拉伸强度测试方法的建置与拉伸样本制作； [0020] 3.基于解决PET梭织物与PVC基材间的介面强度与跑步带使用寿命的问题，必须建置在各种不同温度(30～100℃)环境下的拨离强度测试方法的建置与拨离样本制作； [0021] 4.基于解决PET梭织物与PVC基材间的粘着力与跑步带使用寿命的问题，必须建置一种在耐磨实验机参考ASTM D3039下，连续摩擦4至8小时环境下，即时量测摩擦跑步带样本4至8小时的表面温度分布状况，以了解跑步带散热的状况；并建立一种动态摩擦跑步带的一种测试方法； [0022] 5.为解决PET梭织物与PVC基材间的介面强度问题，必须经过第4项的连续摩擦4至8小时以后，再行拉伸强度的测试，其测试方法与测试样本的建置如第2项的方法； [0023] 6.第2、3与5项测试后破损样本必须实施破损容忍度分析，以作为未来跑步带结构设计、纳米级无机粉体配方、填加标的处(第一、三层)与填加量(1％、2％、3％)等参数的评估； [0024] 7.、第1项PET/PVC跑步带样本制作完成后，测试各种不同组成对PET/PVC跑步带散热性的影响评估； [0025] 8.综合上述结果与分析，将建置一个跑步带的进货与出货的允收标准，以作为品质管制的参考。为累积多年来的研究发展成果得以精进，开发广泛化、差异化、特殊化创意产品，并提升国益竞争力与附加价值力，创新织物结构、纳米填充材料与基材的异业整合，特提发明专利的申请。 [0026] 本发明执行范围在于开发具备散热、润滑与耐久性的织物补强复合材料制跑步带，其在整体含浸压吸、贴合或被覆制程上并无需增购特殊设备或工具。由于复合粉末的研制需具备有散热与润滑等功能，因此在多种粉末的组成与研磨上除需备有精密的仪器及经验来配合外，尚须配合后道非织物、梭织与针织含浸压吸、贴合或被覆制程的开发，如此才能开发出优异的织物补强复合材料制跑步带。 [0027] 综上所述本发明的创新性可由下述的方向来说明： [0028] 1.采用搅拌研磨的湿式研磨方式，并采用阴离子界面活性剂，以分散制造D99≦0.8μm的片状次微米或纳米复合矿石悬浮液； [0029] 2.以搅拌方式将片状次微米或纳米复合矿石悬浮液与溶剂或基材均匀混合，由于经过预处理分散性良好，使用量均设定在5％以下，且预估在经过1800小时以上的使用时间后，其散热、润滑与耐久性均可保持在80％以上，并不会有严重衰减功能的现象； [0030] 3.本发明所采用的复合矿石粉末配方具备有散热、润滑与耐久性等多重功能，便于达成织物补强复合材料制跑步带； [0031] 4.在产品安全性方面，本发明所调配采用复合矿石粉末的辐射放射性决不会有超出原子能委员会所制定的放射性物料管理法施行细则中，依环境辐射监测结果，对设施外辐射剂量率于一小时内超过0.01毫西弗，或估算对设施外一般人所造成的个人年有效等效剂量超过0.25毫西弗的规定。 [0032] 5.为兼顾织物补强复合材料制跑步带功能性、安全性及经济性，复合矿石粉末的粒径分布、添加量与跑步带规格需取得一个平衡点，以达到单位成本下的最高功能与耐用性的商用跑步带为考量。 [0033] 本发明产品的制作方式是采用次微米或纳米级高热扩散系数与低热传导系数的微量粉末，先行经由界面活性剂的均匀分散处理后，将分散处理后的片状次微米或纳米复合矿石悬浮液再以逐步定量添加至聚氯乙烯基材中，并先经由搅拌机充分均匀混合后，再经过含浸压吸机使聚酯梭织物充满饱和聚氯乙烯基材与片状次微米与纳米复合矿石悬浮液，最后运用贴合或被覆与叠层、烘干成形、分条、裁断、接合、测试等制作成织物补强复合材料制跑步带。并可根据跑步带表面纹路设计制作成各种不同花纹形状、厚度、颜色、结构等的跑步带。跑步带表面纹路设计有轮胎纹、圆点纹、钻石纹、菱形纹、草纹等，在厚度上大约可在20～50mm，颜色有黑色、海军蓝、灰色、红色等。织物结构以平纹与斜纹结构为主。以达到高强力、低阻力、低噪音、耐磨擦、耐低温、不易伸长、不易卷曲且不会有偏摆等优点的商用跑步带。 [0034] 本发明的跑步带在经过2368小时动态测试结果发现，随着跑步带实际运转时间的增长，跑步带表面温度介于70～80℃之间，解决了长时间运转下，跑步带表面温度降低到80℃以下，且比往昔市售商用跑步带产品90℃以上，降低温度有10℃以上，有此功能效益的原因在于PVC基材中添加有1％～5％的散热快、润滑、低摩擦等功能的次微米或纳米级无机粉体，且均匀的分散于PVC与PET间。且本发明的商用跑步带经由拉伸强度、拨离强度与耐摩擦性的测试结果显示，比往昔市售商用跑步带产品者改善约15％以上。 [0035] 请参阅图1，本发明所提供的跑步带成品或(例如尚未分条、裁断、接合之前的)半成品包含有：一第一织物层10，由梭织物(woven fabric)、针织物(knitted fabric)、非织物(nonwoven fabric)或前述各种织物的复合体所构成，其原料可能为聚酯(PET)、聚酰胺(PA)或对位芳香族聚酰胺(例如“Kevlar”纤维)等；一第一塑料层20，经由贴合、被覆或含浸压吸等方法结合在第一织物层10的其中一侧面，第一塑料层20的主原料可能为聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚氨基甲酸酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、人造橡胶或天然橡胶等；前述跑步带成品或半成品的特征在于：第一塑料层20中混掺有1％～5％的复合矿石粉末，前述复合矿石粉末的粒度分布为D99≦0.8μm，热扩散系数为0.031mm2/sec～0.144mm2/2 2 sec(较佳地，为0.050mm /sec～0.125mm/sec)，热传导系数为90.1mW/mK～150.6mW/mk(较佳地，为100.2mW/mK～150.5mW/mK)。在如图所示的较佳实施例中，前述跑步带成品或半成品还包含有一第二织物层30及一第二塑料层40，第二织物层30结合在第一塑料层20的与第一织物层10相反的侧面，第二塑料层40结合在第二织物层30的与第一塑料层20相反的侧面；第二塑料层40中也混掺有1％～5％的前述复合矿石粉末。 [0036] 对应地，本发明所提供的跑步带的制法包含有：制备一第一织物层10；制备一第一塑料层20的原料；在第一织物层10的其中一侧面成型一与第一织物层10结合的第一塑料层20；前述制法的特征在于：制备第一塑料层20的原料时，在原料中混掺1％～5％的复合矿石 2 粉末，前述复合矿石粉末的粒度分布为D99≦0.8μm，热扩散系数为0.031mm /sec～ 0.144mm2/sec(较佳地，为0.050mm2/sec～0.125mm2/sec)，热传导系数为90.1mW/mK～ 150.6mW/mk(较佳地，为100.2mW/mK～150.5mW/mK)。在一较佳实施例中，前述制法还包含有：在第一塑料层20的与第一织物层10相反的侧面结合一第二织物层30，以及，在第二织物层30的与第一塑料层20相反的侧面成型一与第二织物层30结合的第二塑料层40；而且，在制备第二塑料层40的原料时，在原料中混掺1％～5％的前述复合矿石粉末。 [0037] 在一较佳实施例中，前述复合矿石粉末的成份包含有白云石、氧化镁、碳酸镁、电气石、硅酸锆、三氧化二铝、碳化硅、二氧化硅、二氧化钛、石墨烯、氧化石墨烯或上述材料的组合物。 [0038] 以下列出依据本发明的制法所制成的跑步带(两种样本)的各项测试数据。其中，第一织物层10及第二织物层30均采用聚酯(PET)梭织物，第一塑料层20及第二塑料层40的主原料均采用聚氯乙烯(PVC)。表中的“(PVC+3％)/PET/(PVC+3％)/PET”代表“第一塑料层及第二塑料层各添加3％前述复合矿石粉末”，“(PVC+3％)/PET/(PVC+1％)/PET”代表“第一塑料层添加1％前述复合矿石粉末，第二塑料层添加3％前述复合矿石粉末”。各项测试中的跑步带试片尺寸均为250mm(长度)*30mm(宽度)*2.3mm(厚度)。 [0039] 接头破坏强度，两种样本各测试三次： [0040] [0041] 非接头破坏强度，两种样本各测试三次： [0042] [0043] 标准受力80kg的延伸率(非接头)，两种样本各测试三次： [0044] [0045] 绝缘阻抗值(上层及底层)，两种样本各测试三次： [0046] [0047] 静摩擦系数，两种样本各测试三次(平均值)： [0048](PVC+3％)/PET/(PVC+3％)/PET 0.19 (PVC+3％)/PET/(PVC+1％)/PET 0.17 [0049] 动摩擦系数，两种样本各测试三次(平均值)： [0050](PVC+3％)/PET/(PVC+3％)/PET 0.16 (PVC+3％)/PET/(PVC+1％)/PET 0.16 |
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