Аннотация: В соответствии с функциональными требованиями к синтетической коже из микрофибры для защитной обуви обсуждался водонепроницаемый и влагопроницаемый механизм базовой ткани из микрофибры из синтетической кожи и сухой полиуретановой (ПУ) пленки с шпоном. Разработана конструкция основы из микрофибры из синтетической кожи для защитной обуви. Структурируйте и выбирайте гидрофильную полиуретановую смолу в качестве смолы поверхностного слоя синтетической кожи из микроволокна и контролируйте диаметр микропор полиуретановой пленки для удовлетворения требований водонепроницаемости и влагопроницаемости. В то же время представлены области применения синтетической кожи из микрофибры для защитной обуви.
Ключевые слова: защитная обувь; микрофибра; искусственная кожа; влагопроницаемость; водонепроницаемый; обувь по страхованию труда; антистатическая обувь; защитная обувь для пальцев ног;
1. Введение
Защитная обувь – это обувь, которую носят на рабочем месте для защиты ног от травм. Они являются частью индивидуальных средств охраны труда или систем индивидуальной защиты солдат в развитых странах Европы и Америки. В последнее время все больше и больше стран требуют от сотрудников носить защитную обувь для предотвращения возможных опасностей во время работы. Некоторые отрасли или компании в Китае также требуют, чтобы люди носили защитную обувь во время работы, поэтому рынок защитной обуви будет становиться все больше и больше. В связи с введением множества законов и постановлений об охране окружающей среды, а также с высокой стоимостью и ограниченностью источников кожи, а также в некоторых особых случаях (например, при асептической работе), дерма склонна к гниению, и бактериям становится трудно соответствовать требованиям. . Поэтому люди начали искать альтернативу дерме. В последние годы все большую популярность приобретает защитная обувь из полиуретановой микрофибры, нейлоновой искусственной кожи (синтетической кожи из микрофибры).
По сравнению с кожей недостаток синтетической кожи из микрофибры заключается в том, что она не впитывает пот и не дышит, из-за чего людям становится некомфортно и хромает. Синтетическая кожа из суперволокна для защитной обуви специально разработана с учетом характеристик влагопоглощения и проницаемости кожи. Он обладает как влагопроницаемостью, так и водонепроницаемыми свойствами, то есть обувь предотвращает проникновение внешнего дождя в кожу обуви во время ношения, и в то же время пот внутри обуви выводится, обеспечивая комфорт людям.
В этой статье обсуждался влагопроницаемый и водонепроницаемый механизм основы из микрофибры из синтетической кожи, а также был получен метод изготовления влагопроницаемой водонепроницаемой основы из микрофибры из синтетической кожи. Обсуждался процесс сухого ламинирования синтетической кожи из микрофибры. Были проанализированы влагопроницаемость и водонепроницаемость полиуретановой (ПУ) смолы из синтетической кожи из микроволокна и ПУ-пленки из синтетической кожи из суперволокна. Осуществлена подготовка синтетической кожи из микрофибры для защитной обуви. Имея теоретическую основу, можно заменить натуральную кожу синтетической кожей из микрофибры.
2 Технологический расчет синтетической кожи из микрофибры для защитной обуви
Синтетическая кожа для защитной обуви должна соответствовать стандарту EN345 или ISO20345, чтобы распространяться на зарубежных рынках (EN345 или ISO20345 — это европейский и американский стандарт доступа к защитной обуви). Индекс влагопроницаемости суперволокнистой синтетической кожи для защитной обуви требует, чтобы паропроницаемость была не менее 0,8 мг/(см2·ч), а коэффициент паропроницаемости не превышал 1,5 мг/см2, тогда как для показателя водонепроницаемости требуется вода. Скорость поглощения Меньше или равна 30% и износ от воды. Проницаемость меньше или равна 0,2 мг. Чтобы удовлетворить требованиям технологии влагопроницаемости и водонепроницаемости, синтетическая кожа из суперволокна для защитной обуви состоит из двух частей основной ткани из микроволокна из синтетической кожи и сухого шпона.
2.1 Разработка процесса изготовления основы из микрофибры из синтетической кожи для защитной обуви
2.1.1 Водонепроницаемый и влагопроницаемый механизм из синтетической кожи из микрофибры для защитной обуви
Чтобы изучить влагопроницаемость и водонепроницаемость основы из суперволокна из синтетической кожи для защитной обуви, сначала необходимо проанализировать механизм влагопроницаемости и водонепроницаемости основы из синтетической кожи из микрофибры. Передача влаги на самом деле представляет собой два процесса: адсорбции и переноса. Сначала водяной пар (т.е. пот) внутри обуви адсорбируется на внутренней стороне обуви, а затем переносится изнутри обуви наружу. Для процесса адсорбции требуется точка адсорбции водяного пара на салфетке из синтетической кожи из микроволокна. Точка адсорбции может состоять в том, что молекулы воды адсорбируются водородными связями или адсорбируются пористой структурой. Без точек адсорбции водяной пар не адсорбируется, и пот внутри обуви невозможно использовать. Перенос, поэтому при разработке основы из микрофибры из синтетической кожи базовая ткань из микрофибры из синтетической кожи должна обладать определенной гидрофильной абсорбционной функцией. Нейлоновое волокно из воды и основной ткани из синтетической кожи легко образует водородные связи и обладает определенной гидрофильностью, поэтому основная ткань обладает определенной гидрофильностью. Кроме того, чем больше пор в ткани-основе из микроволокна из синтетической кожи, тем больше удельная площадь поверхности. Тем легче адсорбировать водяной пар. При проникновении водяного пара, если диаметр пор основной ткани из синтетической кожи из микрофибры велик, а коэффициент открытия высок, скорость переноса водяного пара высока, а объем переноса велик. На рис. 1 представлена структура суперволокнистой ткани-основы из синтетической кожи для защитной обуви. Можно видеть, что поперечное сечение основной ткани из микроволокна из синтетической кожи для защитной обуви имеет множество микропор, которые облегчают перенос влаги в обуви.
В то же время диаметр пор ткани-основы из микрофибры из синтетической кожи, как правило, большой и неравномерный, и дождевая вода легко проходит через нее. Чтобы обеспечить возможность использования суперволокнистой основы из синтетической кожи для защитной обуви, необходимо также использовать базовую ткань из синтетической кожи из микрофибры. Он обработан таким образом, чтобы придать ему определенные гидрофобные свойства, чтобы уменьшить скорость и количество дождевой воды, проходящей через базовую ткань из суперволокна, так что дождевая вода не может легко проникнуть внутрь обуви, тем самым достигая водонепроницаемости.
Таким образом, при разработке процесса производства суперволокнистой основы из синтетической кожи для защитной обуви суперволокнистая основная ткань должна иметь определенную точку адсорбции водяного пара (т. е. гидрофильную функцию), то есть базовая ткань из микроволокна имеет высокую Коэффициент открытия. И в то же время при наличии правильного отверстия базовая ткань из микрофибры выполняет определенную водонепроницаемую функцию, обеспечивая как влагопроницаемость, так и водонепроницаемость.
2.1.2 Подготовка основы из микрофибры из синтетической кожи для защитной обуви.
На основе анализа вышеупомянутого влагопроницаемого и водонепроницаемого механизма мы разработали основу из суперволокнистой синтетической кожи для защитной обуви. Конкретный процесс заключается в следующем: полиэтилен и нейлон 6 смешиваются и перемешиваются в соответствии с определенным массовым соотношением при температуре 220-300 градусов C. Путем пластификации расплава с помощью одношнекового экструдера полиэтилен и нейлоновый островок прядут волокна, имеющие толщину от 4 до 7 денье, и волокна разрезают на короткие волокна длиной от 40 до 60 мм, которые подвергают нетканому иглопробивному материалу и получают нетканый материал. Суперволокнистую основу из синтетической кожи получают путем выравнивания, пропитки влажной полиуретановой суспензией, восстановления толуола, расширения масла и т.п. Полученная трехмерная сеть тканей из синтетической кожи из микроволокна аналогична коже, а ее прочность на разрыв, сохранение формы, однородность, химическая стойкость, водостойкость и устойчивость к плесени превосходят натуральную кожу.
В то же время суперволокнистая основа из синтетической кожи в сочетании с технологией пропитки и восстановления полиуретановой суспензии с пористой структурой образует большое количество микропор, имеет большую удельную поверхность и сильное водопоглощение. Таким образом, по внутренней микроструктуре и материалу, а также по внешнему виду текстуры и физическим свойствам, а также по ощущениям людей ткань из синтетической кожи из микрофибры может конкурировать с высококачественной натуральной кожей. Процесс следующий: прядение → иглопробивной нетканый материал → глажка → пропитка → сокращение → сушка в расширении → основа из микрофибры из синтетической кожи с использованием мягкого гидрофобного средства обработки, такого как силикон или фтор-кремний → пропитка → прессование и сушка микроволокна. Получена ткань-основа из синтетической кожи для защитной обуви, обладающая определенной гидрофобной функцией.
2.2 Конструкция шпона из суперволокна из синтетической кожи для защитной обуви
2.2.1 Водонепроницаемый и влагопроницаемый механизм и конструкция из суперволоконного шпона синтетической кожи. Микропористая ПУ-пленка для защитной обуви.
Чтобы решить противоречие между влагопроницаемостью и водонепроницаемостью суперволокнистой искусственной кожи для защитной обуви, необходимо также спроектировать структуру полиуретановой пленки сухого шпона, а также необходимо, чтобы поверхность синтетической кожи из микроволокна также имела микропоры. с соответствующим диаметром пор.
Гидроизоляция главным образом предотвращает проникновение дождевой воды через поверхность кожи в обувь. При передаче влаги водяной пар внутри обуви переносится наружу. Водяной пар проникает в микропоры синтетической кожи из микроволокна и проходит через газ. Диаметр молекул водяного пара составляет 4×10-4мкм. Пока диаметр микропор поверхности кожи из микроволокна превышает 4×10-4 мкм, можно использовать водяной пар. Он переносится с внутренней части обуви на внешнюю и имеет функцию влагопроницаемости. Когда дождевая вода проходит через микропоры синтетической кожи из микроволокна, возникает поверхностное натяжение, когда дождевая вода контактирует с микропорами. Если диаметр пор мал, дождевой воде трудно проникнуть в обувь через микропоры, тем самым достигаясь гидроизоляция. Исследования показали, что минимальный диаметр различных дождевых туманов, которые могут пройти через микропоры, составляет: туман — 20 мкм, небольшой дождь — 400-900 мкм, а умеренный дождь и сильный дождь — более 2000 мкм. Таким образом, диаметр микропор полиуретановой пленки из сухого шпона можно рассчитать, используя разницу в диаметре пор водяного пара и дождевой воды, проходящей через микропоры.
Таким образом, в процессе сухого облицовки полиуретановая пленка после облицовки получается с определенным количеством микропор с определенным диаметром пор, а диаметр микропор регулируется на уровне 4×10 -4-20 мкм, что позволяет водяному пару свободно проникать. В то же время трудно пропускать дождевую воду для достижения влагопроницаемости и гидроизоляции. В настоящее время методы создания микропор на поверхности синтетической кожи включают метод лазерной механической штамповки, метод микропор пенообразователя, улетучивание растворителя и метод порообразования. Как видно из рис. 2, маска из синтетической кожи из микроволокна для защитной обуви имеет размер пор от 5 до 8 мкм, что благоприятно для проникновения молекул водяного пара изнутри обуви наружу, при этом препятствование попаданию воды в обувь.
2.2.2 Водонепроницаемый и влагопроницаемый механизм и конструкция из гидрофильной смолы для облицовки синтетической кожи из суперволокна для защитной обуви
Проникновение молекул водяного пара в ПУ маску также является первым процессом адсорбции и повторной фильтрации, поэтому выбор материала ПУ маски также очень важен. Се Фучунь и др. использовали полиэтиленгликоль в качестве мягкого сегмента для синтеза полиуретана с превосходными гидрофильными свойствами. Можно использовать ПУ-пленку, изготовленную из ПУ-смолы с гидрофильными группами (например, этоксилатными) в структуре мягких сегментов. Молекулы водяного пара адсорбируются водородной связью. Поскольку давление водяного пара в обуви больше, чем на внешней стороне обуви, молекулы водяного пара непрерывно передаются наружу обуви вдоль зазора между молекулярными цепями полиуретана, тем самым оказывая эффект влагопроницаемости.
Таким образом, при разработке процесса сухого шпона, если маска не имеет микропор, водяной пар может быть перенесен на другую сторону поверхности синтетической кожи из микроволокна даже с помощью гидрофильной полиуретановой смолы, но легко быть гидрофильным полиуретановым материалом маски. . Когда образуется водная пленка, трудно быстро и непрерывно переносить водяной пар на другую сторону поверхности синтетической кожи из микроволокна, а влагопроницаемость плохая. Поэтому при разработке процесса облицовки суперволокнистой синтетической кожи для защитной обуви используется гидрофильная смола, а микропоры с диаметром пор от 4×10 -4 до 20 мкм предназначены для свободного прохождения молекул водяного пара. Вода, но в обувь трудно проникнуть, чтобы обеспечить влагопроницаемость и водонепроницаемость.
3 Области применения синтетической кожи из микрофибры для защитной обуви
По данным Департамента труда Гонконга, около трети несчастных случаев на производстве происходит из-за наступления на предметы, прикосновения к предметам или получения травм от предметов. Результатом часто становятся травмы ног и тяжелая инвалидность. В зарубежных странах, особенно в развитых западных странах, большое значение придается защите ног, требуя от сотрудников ношения профессиональной обуви. Китай также выпустил серию стандартов тестирования продукции для защиты ног. Поэтому защитная обувь имеет широкие рыночные перспективы. В настоящее время Китай имеет крупнейшую базу по производству профессиональной обуви в Азии.
С непрерывным развитием общества появляется все больше разновидностей индивидуальных изделий охраны труда. В Европе и США прежняя единая защитная обувь теперь делится на защитную обувь, антистатическую обувь, защитную обувь для пальцев ног, военную обувь, обувь для медсестер в соответствии с профессиональными характеристиками. Туфли, административная обувь, обувь для латиноамериканских танцев и другие виды, поэтому применение суперволокнистой синтетической кожи для защитной обуви более обширно, а именно:
Для защитной обуви: верх обуви, такой как защитная обувь, антистатическая обувь, защитная обувь для пальцев и защитная обувь с защитой от ударов. Верх этой обуви в основном черный или коричневый и в основном используется в горнодобывающей, строительной, металлургической, транспортной, лесозаготовительной и других отраслях промышленности для защиты пальцев ног. Требуется, чтобы обувная кожа была влагопроницаемой и водонепроницаемой, а физико-механическая прочность суперволокнистой синтетической кожи для защитной обуви превосходила прочность кожи. Поэтому суперволокнистая синтетическая кожа для защитной обуви в настоящее время очень популярна в стране и за рубежом.
Для профессиональной обуви: верх обуви, такой как обувь для медсестер, обувь для руководителей и женская рабочая обувь. Среди них очень распространены туфли для медсестер. В настоящее время во многих больницах в стране и за рубежом используется специальная обувь для медсестер, чтобы игла не упала и не поранила ногу при уколе. Обувь медсестры преимущественно белая, а верх должен быть влагопроницаемым, водонепроницаемым, устойчивым к изгибу, мягким и удобным. Во многих странах Европы и США руководители должны носить на работу обувь для руководителей, женщины носят женскую рабочую обувь, для этой обуви также требуется, чтобы верхняя кожа имела влагопроницаемость.
Что касается военной обуви: раньше большая ее часть делалась из коровьей кожи. В настоящее время кожа постепенно заменяется синтетической кожей из микрофибры, для чего требуется, чтобы кожаная поверхность имела влагопроницаемость и водонепроницаемость.
Для женской обуви для латинских танцев: раннее использование производства воловьей кожи или овчины, нынешнее использование дышащей, влагопроницаемой продукции из синтетической кожи из суперволокна.
Благодаря все более специализированному разделению труда, растущему осознанию индивидуальной защиты и растущей нехватке дермы защитная кожа для обуви с дышащими, влагопроницаемыми и водонепроницаемыми функциями будет иметь широкий рынок и постепенно будет применяться в спортивной обуви и беговой обуви. обувь. В дальнейшем постепенно заменю кожу.
4. Вывод
Для достижения функции гидроизоляции и обеспечения воздухопроницаемости разработку процесса изготовления суперволокнистой синтетической кожи для защитной обуви следует начинать с базовой ткани из микрофибры и процесса сухого шпонирования. Базовая ткань из микрофибры и синтетической кожи требует большего количества микропор в структуре. Конструкция предназначена для облегчения диффузии водяного пара изнутри обуви; в то же время суперволокнистая основа из синтетической кожи должна обладать определенным гидрофобным свойством для предотвращения попадания дождевой воды и т.п. в обувь. В сухом шпоне необходимо не только использовать гидрофильную полиуретановую смолу для улучшения воздухопроницаемости защитной обуви, но также иметь на поверхности кожи микропоры с подходящими порами, чтобы облегчить перенос влаги в обувь, предотвращая при этом попадание воды. обувь и вызывая влажность. ступня.