TPE材料开发案例： ES35A - XND 在医疗鞋内垫中的应用案例

Time of issue:2025-06-14


一、项目背景
在医疗环境中，患者对鞋内垫的性能要求极为严苛。无论是长期卧床后初次下地的康复患者，还是行动不便需要辅助器具的患者，鞋内垫都需具备良好的缓冲性能、贴合性以及卫生抗菌特性，以减轻足部压力、促进血液循环，并防止细菌滋生引发感染。传统的鞋内垫材料，如普通橡胶、EVA 等，在满足医疗场景复杂需求方面存在局限性。TPE 材料 ES35A - XND 的出现，为医疗鞋内垫的升级提供了理想解决方案。
二、ES35A - XND 材料特性
超柔软与高弹性：ES35A - XND 邵氏硬度仅为 35A，具备超柔软的触感，能够紧密贴合足部轮廓，均匀分散足部压力。其高弹性特质可有效吸收行走时产生的冲击力，如同为足部提供了一层柔软且富有弹性的 “保护垫”。在模拟行走测试中，使用 ES35A - XND 内垫的足部所承受的压力峰值相较于普通内垫降低了 30%，极大地缓解了足部疲劳，尤其适用于足部敏感或有伤痛的患者。
出色的透气性：材料内部具有独特的微观多孔结构，这些微小孔隙相互连通，形成了良好的透气通道。经测试，ES35A - XND 的透气率比传统鞋内垫材料高出 40%，能够迅速排出足部产生的湿气和热气，保持鞋内干爽舒适。这一特性对于预防足部细菌滋生、真菌感染等问题具有重要意义，特别适合糖尿病足患者等对足部卫生要求极高的人群。
优异的生物相容性：通过严格的生物相容性测试，ES35A - XND 符合医疗级材料标准，对人体组织无刺激、无过敏反应。在与皮肤长期接触过程中，不会引起红肿、瘙痒等不适症状，确保了患者使用的安全性和舒适性。例如，在临床试用中，数百名患者连续使用该材料制成的鞋内垫一个月，未出现任何皮肤不良反应。
良好的抗菌性能：材料中添加了纳米银离子抗菌剂，能够有效抑制大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等常见有害细菌的生长繁殖。抗菌率高达 99% 以上，即使在潮湿的环境下，也能长时间保持抗菌效果，为足部创造清洁健康的环境。这一特性大大降低了患者因足部感染而引发并发症的风险。
加工性能良好：具有良好的流动性，在注塑成型过程中，能够快速、精准地填充模具型腔，实现复杂形状的鞋内垫生产。同时，其与多种鞋面材料，如皮革、织物等，具有良好的粘结性能，通过合适的工艺处理，可确保内垫与鞋面牢固结合，不易脱落。在实际生产中，采用 ES35A - XND 生产鞋内垫，产品的良品率可达 98% 以上。
三、医疗鞋内垫设计要点
人体工程学设计：根据不同患者群体的足部特点，如老年人足部骨骼变形、糖尿病患者足部末梢神经病变导致的足部形态改变等，进行个性化的人体工程学设计。内垫的足弓支撑部位采用特殊的拱形设计，能够有效支撑足弓，减轻足弓压力，预防扁平足等问题的加重；后跟部位加厚处理，增强缓冲效果，减少行走时对后跟的冲击。
厚度与密度分布：依据足部不同区域的受力情况，合理设计内垫的厚度与密度分布。前脚掌和后跟等主要受力区域适当增加厚度，提高缓冲性能；足弓部位则采用适中的厚度和密度，既能提供足够的支撑，又不会对足弓造成过度压迫。例如，前脚掌和后跟区域的厚度一般设计为 8 - 10mm，足弓部位厚度为 5 - 7mm。
边缘设计：内垫边缘采用圆润、平滑的设计，避免出现尖锐边角，防止刮伤足部皮肤。同时，边缘与鞋面的贴合处采用特殊的过渡处理，确保穿着时的舒适度，减少因摩擦而引起的不适。
颜色与标识：考虑到医疗环境的特殊性，鞋内垫通常采用浅色设计，如白色、淡蓝色等，给人以清洁、卫生的感觉。同时，在鞋垫表面可印刷或模压清晰的尺码标识、使用说明以及医疗警示标识等，方便医护人员和患者使用。
四、生产工艺
原材料准备
ES35A - XND 预处理：将 ES35A - XND 原料在 60℃的烘箱中干燥 3 - 4 小时，去除材料中的水分，防止在注塑过程中因水分挥发导致产品出现气泡、银丝等缺陷。
添加剂混合：按照精确比例将纳米银离子抗菌剂、抗氧化剂等添加剂与 ES35A - XND 原料在高速搅拌机中充分混合，确保添加剂均匀分散在原料中，以保证产品性能的一致性。
注塑工艺参数
注塑温度：ES35A - XND 的注塑温度一般控制在 170 - 190℃，确保材料充分熔融，具有良好的流动性。在实际生产中，可根据模具结构、产品尺寸以及注塑机性能等因素进行适当调整。例如，对于薄壁产品，注塑温度可适当提高至 180 - 200℃；对于厚壁产品，注塑温度可适当降低至 160 - 180℃。
注射压力与速度：注射压力根据产品形状、尺寸及模具结构确定，一般在 60 - 100MPa 之间。注射速度适中，控制在 20 - 50mm/s，以避免因注射速度过快导致材料喷射、产生气穴等问题，同时确保材料能够快速、均匀地填充模具型腔。
保压压力与时间：保压压力一般为注射压力的 50% - 70%，保压时间根据产品厚度确定，一般在 3 - 10 秒。保压的目的是在产品冷却收缩过程中，对型腔进行补料，防止产品出现缩痕、变形等缺陷。对于厚度较大的产品，保压时间可适当延长；对于厚度较薄的产品，保压时间可适当缩短。
冷却时间：冷却时间根据产品厚度与模具冷却系统效率确定，一般在 10 - 20 秒。冷却过程中，应确保产品充分冷却定型，脱模时不变形。通过优化模具冷却系统，如采用循环水冷却、增加冷却水道数量等方式，可有效缩短冷却时间，提高生产效率。
后处理工艺
修剪与整理：注塑成型后的鞋内垫，需进行边缘修剪，去除多余的飞边、毛刺，使产品外观整洁。同时，对产品表面进行整理，确保表面光滑、无瑕疵。
抗菌性能强化处理：将修剪整理后的鞋内垫放入抗菌处理液中进行浸泡处理，进一步强化其抗菌性能。浸泡时间一般为 10 - 15 分钟，浸泡后取出晾干或在低温烘箱中烘干。
质量检测：对每一个鞋内垫进行严格的质量检测，包括外观检测、尺寸测量、弹性测试、抗菌性能检测等。外观检测主要检查产品表面是否有气泡、流痕、缺料等缺陷；尺寸测量确保产品尺寸符合设计要求，尺寸公差控制在 ±0.5mm 以内；弹性测试通过模拟实际使用中的挤压、拉伸等情况，检测产品的弹性回复性能；抗菌性能检测采用专业的检测方法，如抑菌圈试验等，确保产品的抗菌率达到标准要求。
五、质量控制
原材料质量把控：建立严格的原材料供应商筛选制度，确保 ES35A - XND 原料及添加剂的质量稳定性。每批次原材料进厂后，均需进行全面的质量检测，包括硬度、弹性、流动性、抗菌性能等指标的检测，只有检测合格的原材料方可投入生产。
过程质量监控：在生产过程中，设置多个质量监控点，对注塑工艺参数、产品外观、尺寸等进行实时监测。采用先进的传感器技术和自动化控制系统，确保工艺参数的稳定性；通过在线检测设备，对产品外观和尺寸进行快速、准确的检测，一旦发现质量问题，及时调整工艺参数或停止生产进行整改。
成品质量抽检：对生产完成的鞋内垫，按照一定比例进行成品质量抽检。除了进行常规的外观、尺寸、性能检测外，还需进行生物相容性、耐老化性等项目的检测。生物相容性检测采用细胞毒性试验、皮肤致敏试验等方法，确保产品对人体安全无害；耐老化性检测通过模拟实际使用环境中的光照、温度、湿度等条件，对产品进行加速老化试验，检测产品在长期使用过程中的性能变化情况。对于抽检不合格的产品批次，全部进行返工或报废处理。
六、成本分析
材料成本：ES35A - XND 材料价格相对适中，虽然略高于普通鞋内垫材料，但考虑到其优异的性能，能够有效降低产品的售后维护成本和更换频率。通过优化产品设计，合理控制内垫的厚度和重量，可进一步降低材料用量，从而降低材料成本。例如，在保证产品性能的前提下，将内垫的厚度从原来的 10mm 优化至 8mm，可使材料用量减少约 20%。
模具成本：医疗鞋内垫模具的设计与制造相对复杂，成本较高。但通过与专业的模具制造商合作，采用先进的模具设计软件和制造工艺，优化模具结构，提高模具使用寿命，可分摊模具成本。同时，随着生产批量的增加，模具成本占总成本的比例将逐渐降低。例如，采用热流道模具，可减少材料浪费，提高生产效率，降低模具的使用成本；选用优质的模具钢材，如 NAK80，可提高模具的耐磨性和使用寿命，减少模具的维修和更换次数。
生产效率成本：ES35A - XND 良好的加工性能与合理的注塑工艺参数设置，可提高生产效率，缩短生产周期，降低人工成本与设备能耗成本。通过优化生产流程，减少废品率，也能有效降低生产成本。例如，通过优化注塑工艺参数，将产品的良品率从 95% 提高至 98%，可使单位产品的生产成本降低约 3%。同时，采用自动化生产设备，如自动注塑机、自动修剪设备等，可进一步提高生产效率，降低人工成本。
七、市场前景
随着人们对医疗健康关注度的不断提高，以及老龄化社会的加剧，医疗鞋内垫市场需求呈现快速增长趋势。ES35A - XND 材料凭借其在医疗鞋内垫应用中的独特优势，如超柔软、高弹性、透气抗菌、生物相容性好等，受到了医疗行业的广泛关注。在医院、康复中心、养老院等医疗场所，以及家庭护理市场，具有广阔的应用前景。同时，随着技术的不断进步和成本的进一步降低，ES35A - XND 材料有望在其他医疗用品，如护膝、护腕、矫形器等领域得到拓展应用，市场潜力巨大。
 

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