Streszczenie: Zgodnie z wymaganiami funkcjonalnymi syntetycznej skóry z mikrofibry do obuwia ochronnego, omówiono wodoodporny i przepuszczający wilgoć mechanizm bazowej tkaniny z mikrofibry ze skóry syntetycznej i suchej folii poliuretanowej (PU) w postaci suchego forniru. Opracowano projekt tkaniny bazowej ze skóry syntetycznej z mikrofibry na obuwie ochronne. Strukturuj i wybierz hydrofilową żywicę poliuretanową jako żywicę warstwy wierzchniej syntetycznej skóry z mikrofibry i kontroluj średnicę mikroporów folii PU, aby spełnić wymagania wodoodporności i przepuszczalności wilgoci. Jednocześnie wprowadzono obszary zastosowań syntetycznej skóry z mikrofibry do obuwia ochronnego.
Słowa kluczowe: obuwie ochronne; mikrofibra; syntetyczna skóra; przepuszczalność wilgoci; wodoodporny; obuwie do ubezpieczenia pracy; buty antystatyczne; Obuwie ochronne na palce;
1. Wstęp
Obuwie ochronne to obuwie noszone w miejscu pracy w celu ochrony stóp przed urazami. Wchodzą w skład indywidualnych środków ochrony pracy lub indywidualnych systemów ochrony żołnierzy w krajach rozwiniętych Europy i Ameryki. Ostatnio coraz więcej krajów wymaga od personelu noszenia obuwia ochronnego, aby zapobiec możliwym niebezpieczeństwom podczas pracy. Niektóre branże lub firmy w Chinach wymagają również od ludzi noszenia obuwia ochronnego podczas pracy, więc rynek obuwia ochronnego będzie się coraz większy. Wraz z wprowadzeniem wielu przepisów i regulacji dotyczących ochrony środowiska, a także wysokimi kosztami i ograniczonym źródłem skóry, a także w niektórych szczególnych przypadkach (takich jak praca aseptyczna) skóra właściwa jest podatna na gnicie, a bakterie mają trudności z sprostaniem wymaganiom . Dlatego ludzie zaczęli szukać alternatyw dla skóry właściwej. W ostatnich latach coraz większą popularnością cieszą się buty ochronne wykonane ze sztucznej skóry poliuretanowej z mikrofibry i nylonu (skóry syntetycznej z mikrofibry).
W porównaniu ze skórą wadą skóry syntetycznej z mikrofibry jest to, że nie wchłania ona potu i nie oddycha, przez co ludzie czują się niekomfortowo i kuleją. Syntetyczna skóra superfibre do obuwia ochronnego została specjalnie zaprojektowana w oparciu o właściwości skóry związane z wchłanianiem wilgoci i przepuszczalnością. Ma zarówno właściwości przepuszczające wilgoć, jak i wodoodporne, to znaczy buty zapobiegają przedostawaniu się deszczu z zewnątrz do skóry buta podczas noszenia, a jednocześnie pot wewnątrz butów jest odprowadzany, zapewniając ludziom komfort.
W artykule omówiono przepuszczalny dla wilgoci i wodoodporny mechanizm bazowej tkaniny z mikrofibry ze skóry syntetycznej oraz uzyskano metodę przygotowania przepuszczającej wilgoć wodoodpornej tkaniny bazowej ze skóry syntetycznej z mikrofibry. Omówiono proces laminowania na sucho skóry syntetycznej z mikrofibry. Przeanalizowano przepuszczalność wilgoci i wodoodporność żywicy poliuretanowej (PU) ze skóry syntetycznej z mikrofibry i folii PU ze skóry syntetycznej z super włóknami. Przeprowadzono przygotowanie skóry syntetycznej z mikrofibry na obuwie ochronne. Podstawa teoretyczna pozwala na zastąpienie skóry naturalnej skórą syntetyczną z mikrofibry.
2 Projekt technologiczny skóry syntetycznej z mikrofibry na obuwie ochronne
Skóra syntetyczna na obuwie ochronne musi być zgodna z normą EN345 lub ISO20345, aby mogła być rozprowadzana na rynkach zagranicznych (EN345 lub ISO20345 to europejska i amerykańska norma dotycząca dostępu do obuwia ochronnego). Wskaźnik przepuszczalności wilgoci superwłóknistej skóry syntetycznej na obuwie ochronne wymaga przepuszczalności pary wodnej większej lub równej 0,8 mg/(cm2·h) i współczynnika przepuszczalności pary wodnej większej lub równej 1,5 mg/cm2, natomiast wskaźnik wodoodporności wymaga wody stopień absorpcji Mniej niż lub równy 30% i zużycie wody. Przepuszczalność jest mniejsza lub równa 0,2 mg. Aby spełnić wymagania technologii przepuszczalności wilgoci i wodoodporności, skóra syntetyczna superfibre do obuwia ochronnego została zaprojektowana z dwóch części tkaniny bazowej ze skóry syntetycznej z mikrofibry i suchego forniru.
2.1 Projekt technologiczny tkaniny bazowej ze skóry syntetycznej z mikrofibry na obuwie ochronne
2.1.1 Wodoodporny i przepuszczający wilgoć mechanizm z tkaniny bazowej z mikrofibry ze skóry syntetycznej do obuwia ochronnego
Aby zbadać przepuszczalność wilgoci i wodoodporność tkaniny bazowej ze skóry syntetycznej z superwłókien do obuwia ochronnego, najpierw należy przeanalizować mechanizm przepuszczalności wilgoci i wodoodporności tkaniny bazowej ze skóry syntetycznej z mikrofibry. Transmisja wilgoci to w rzeczywistości dwa procesy: adsorpcja i transfer. Najpierw para wodna (tj. pot) znajdująca się wewnątrz buta jest adsorbowana na wewnętrznej stronie buta, a następnie przenoszona z wnętrza buta na zewnątrz buta. Proces adsorpcji wymaga punktu adsorpcji pary wodnej na tkaninie bazowej ze skóry syntetycznej z mikrofibry. Punkt adsorpcji może polegać na tym, że cząsteczki wody są adsorbowane przez wiązania wodorowe lub adsorbowane porowatie. Bez punktów adsorpcyjnych para wodna nie będzie adsorbowana, a pot znajdujący się wewnątrz butów nie będzie mógł zostać wykorzystany. Przenieś, więc przy projektowaniu tkaniny bazowej ze skóry syntetycznej z mikrofibry, tkanina bazowa ze skóry syntetycznej z mikrofibry powinna wykazywać pewną hydrofilową funkcję absorpcji. Nylonowe włókno z wody i tkanina bazowa ze skóry syntetycznej łatwo tworzy wiązania wodorowe i ma pewną hydrofilowość, więc tkanina bazowa ma pewną hydrofilowość. Ponadto im więcej porów jest w tkaninie bazowej ze skóry syntetycznej z mikrofibry, tym większa jest powierzchnia właściwa. Łatwiej jest zaadsorbować parę wodną. W przypadku penetracji pary wodnej, jeśli średnica porów tkaniny bazowej ze skóry syntetycznej z mikrofibry jest duża, a stopień otwarcia jest wysoki, prędkość przenoszenia pary wodnej jest duża, a ilość przenikania jest duża. Ryc. 1 przedstawia strukturę superwłóknistej tkaniny bazowej ze skóry syntetycznej na obuwie ochronne. Można zauważyć, że w przekroju poprzecznym tkaniny bazowej ze skóry syntetycznej z mikrofibry do obuwia ochronnego znajduje się wiele mikroporów, które ułatwiają przenoszenie wilgoci w bucie.
Jednocześnie średnica porów tkaniny bazowej ze skóry syntetycznej z mikrofibry jest na ogół duża i nierówna, a woda deszczowa łatwo przepuszcza. Aby sprostać zastosowaniu materiału bazowego z superwłóknistej skóry syntetycznej do obuwia ochronnego, konieczne jest również wykonanie materiału bazowego z mikrofibry ze skóry syntetycznej. Jest przetwarzany tak, aby miał pewne właściwości hydrofobowe, aby zmniejszyć prędkość i ilość wody deszczowej przepływającej przez tkaninę bazową z superwłókna, dzięki czemu woda deszczowa nie przedostaje się łatwo do wnętrza buta, uzyskując w ten sposób funkcję wodoodporną.
Podsumowując, przy projektowaniu procesu produkcji materiału bazowego z superwłóknistej skóry syntetycznej do obuwia ochronnego, superwłóknisty materiał bazowy powinien mieć określony punkt absorpcji pary wodnej (tj. funkcję hydrofilową), to znaczy materiał bazowy z mikrofibry ma wysoką współczynnik otwarcia. Jednocześnie przy odpowiedniej aperturze tkanina podstawowa z mikrofibry ma pewną funkcję wodoodporną, zapewniając zarówno przepuszczalność wilgoci, jak i wodoodporność.
2.1.2 Przygotowanie podkładu z mikrofibry ze skóry syntetycznej do obuwia ochronnego
Na podstawie analizy w/w mechanizmu przepuszczającego wilgoć i wodoodpornego zaprojektowaliśmy podkład z superwłóknistej skóry syntetycznej do obuwia ochronnego. Konkretny proces jest następujący: polietylen i nylon 6 miesza się i miesza zgodnie z określonym stosunkiem wagowym, w temperaturze 220-300 stopnia C, poprzez uplastycznienie w stanie stopionym za pomocą wytłaczarki jednoślimakowej, wyspa polietylenu i nylonu włókna o rozdrobnieniu od 4 do 7 denierów są przędzone, a włókna tnie się na krótkie włókna o długości od 40 do 60 mm, które poddaje się igłowaniu włókniny i włókniny. Tkaninę bazową z superwłóknistej skóry syntetycznej otrzymuje się przez spłaszczenie, impregnację mokrej zawiesiny poliuretanowej, redukcję toluenu, ekspandujący olej i tym podobne. Powstała trójwymiarowa sieć tkanin z syntetycznej skóry z mikrofibry jest podobna do skóry, a jej wytrzymałość na rozdarcie, zachowanie kształtu, jednolitość, odporność chemiczna oraz wodoodporność i odporność na pleśń przewyższają skórę naturalną.
Jednocześnie superwłóknista tkanina bazowa ze skóry syntetycznej w połączeniu z technologią impregnacji i przetwarzania zawiesiny poliuretanowej o porowatej strukturze tworzy dużą liczbę mikroporów i ma dużą powierzchnię właściwą oraz silną absorpcję wody. Dlatego pod względem wewnętrznej mikrostruktury i materiału, a także wyglądu tekstury i właściwości fizycznych, a także odczuć człowieka, tkanina ze skóry syntetycznej z mikrofibry może konkurować z wysokiej jakości skórą naturalną. Proces przebiega następująco: przędzenie → włóknina igłowana → prasowanie → impregnacja → redukcja → suszenie ekspansyjne → tkanina bazowa ze skóry syntetycznej z mikrofibry przy użyciu miękkiego środka hydrofobowego, takiego jak silikon lub fluorowo-krzem → impregnacja → prasowanie i suszenie Mikrofibra Otrzymuje się tkaninę bazową ze skóry syntetycznej na obuwie ochronne, posiadającą pewną funkcję hydrofobową.
2.2 Projekt okleiny ze skóry syntetycznej superfibre na obuwie ochronne
2.2.1 Wodoodporny i przepuszczający wilgoć mechanizm oraz konstrukcja z superfibry, forniru ze skóry syntetycznej, mikroporowatej folii PU do obuwia ochronnego
Aby rozwiązać sprzeczność pomiędzy przepuszczalnością wilgoci a wodoodpornością superwłóknistej skóry syntetycznej do obuwia ochronnego, konieczne jest również zaprojektowanie struktury folii PU suchego forniru i wymagane jest, aby powierzchnia skóry syntetycznej z mikrofibry również posiadała mikropory z odpowiednią średnicą porów.
Hydroizolacja zapobiega przede wszystkim przedostawaniu się wody deszczowej przez skórzaną powierzchnię do wnętrza buta. Podczas przenikania wilgoci para wodna znajdująca się wewnątrz buta jest przenoszona na zewnątrz buta. Para wodna wnika w mikropory syntetycznej skóry z mikrofibry i przechodzi przez gaz. Średnica cząsteczek pary wodnej wynosi 4×10-4μm. Dopóki średnica mikroporów powierzchni skóry z mikrofibry jest większa niż 4×10-4µm, można zastosować parę wodną. Przenosi się z wnętrza buta na zewnątrz buta i pełni funkcję przepuszczania wilgoci. Kiedy woda deszczowa przechodzi przez mikropory syntetycznej skóry z mikrofibry, napięcie powierzchniowe powstaje, gdy woda deszczowa styka się z mikroporami. Jeśli średnica porów jest mała, woda deszczowa ma trudności z przedostaniem się do buta przez mikropory, osiągając w ten sposób cel hydroizolacji. Badania wykazały, że minimalna średnica różnych mgieł deszczowych, które mogą przejść przez mikropory, wynosi: mgła wynosi 20 μm, lekki deszcz wynosi 400-900 μm, a deszcz umiarkowany i ulewny przekracza 2000 μm. Dlatego średnicę mikroporów suchej folii PU z forniru można zaprojektować, wykorzystując różnicę w średnicy porów pary wodnej i wody deszczowej przechodzącej przez mikropory.
Dlatego w procesie fornirowania na sucho folia PU po okleinie wytwarzana jest z określoną liczbą mikroporów o określonej średnicy porów, a średnica porów mikroporów jest kontrolowana na 4×10 −4-20 µm, co pozwala na swobodne przenikanie pary wodnej. Jednocześnie trudno jest przepuszczać wodę deszczową, aby osiągnąć cel przepuszczalności wilgoci i hydroizolacji. Obecnie metody wytwarzania mikroporów w powierzchni skóry syntetycznej obejmują metodę laserowego wykrawania mechanicznego, metodę mikroporów środka spieniającego, metodę ulatniania rozpuszczalnika i metodę tworzenia porów. Jak widać na rys. 2, maska ze skóry syntetycznej z mikrofibry do obuwia ochronnego ma pory o wielkości od 5 do 8 µm, co jest korzystne dla przenikania cząsteczek pary wodnej z wnętrza buta na zewnątrz buta podczas tłumiąc przedostawanie się wody do buta.
2.2.2 Mechanizm wodoodporny i przepuszczający wilgoć oraz konstrukcja żywicy hydrofilowej na okleinę ze skóry syntetycznej superfibre na obuwie ochronne
Wnikanie cząsteczek pary wodnej do wnętrza maski PU jest także pierwszym procesem adsorpcji i reinfiltracji, dlatego bardzo ważny jest również wybór materiału maski PU. Xie Fuchun i in. wykorzystali glikol polietylenowy jako miękki segment do syntezy poliuretanu o doskonałych właściwościach hydrofilowych. Można zastosować folię PU z żywicy PU z grupami hydrofilowymi (np. etoksylan) w strukturze miękkiego segmentu. Cząsteczki pary wodnej są adsorbowane przez wiązanie wodorowe. Ponieważ ciśnienie pary wodnej w bucie jest większe niż na zewnętrznej stronie buta, cząsteczki pary wodnej są w sposób ciągły przenoszone na zewnątrz buta wzdłuż szczeliny pomiędzy łańcuchami molekularnymi poliuretanu, wywierając w ten sposób efekt przepuszczalności wilgoci.
Podsumowując, w procesie suchego forniru, jeśli maska nie ma mikroporów, para wodna może zostać przeniesiona na drugą stronę powierzchni syntetycznej skóry z mikrofibry nawet przez hydrofilową żywicę PU, ale łatwo jest być hydrofilowym materiałem maski PU . Kiedy tworzy się film wodny, trudno jest szybko i w sposób ciągły przenieść parę wodną na drugą stronę powierzchni syntetycznej skóry z mikrofibry, a przepuszczalność wilgoci nie jest dobra. Dlatego też przy projektowaniu procesu fornirowania obuwia ochronnego skórą syntetyczną superfibre stosuje się żywicę hydrofilową, a mikropory o średnicy porów od 4×10-4 do 20 µm zaprojektowano tak, aby umożliwić swobodny przepływ cząsteczek pary wodnej. Woda, ale trudno jest wejść do butów, aby osiągnąć cel przepuszczalności wilgoci i wodoodporności.
3 Obszary zastosowań skóry syntetycznej z mikrofibry do obuwia ochronnego
Według statystyk Departamentu Pracy Hongkongu około jedna trzecia wypadków związanych z bezpieczeństwem w pracy jest spowodowana nadepnięciem na przedmioty, dotknięciem ich lub zranieniem przez nie. Konsekwencją tego są często urazy stóp i ciężka niepełnosprawność. Za granicą, szczególnie w krajach rozwiniętych na Zachodzie, dużą wagę przywiązuje się do ochrony stóp, wymagając od pracowników noszenia profesjonalnego obuwia. Chiny wydały również szereg norm dotyczących testowania produktów w zakresie ochrony stóp. Obuwie ochronne ma zatem szerokie perspektywy rynkowe. Obecnie Chiny posiadają największą w Azji bazę produkcyjną profesjonalnego obuwia.
Wraz z ciągłym rozwojem społeczeństwa pojawia się coraz więcej odmian indywidualnych produktów ochrony pracy. W Europie i Stanach Zjednoczonych dotychczasowe pojedyncze obuwie ochronne jest obecnie podzielone na obuwie ochronne, obuwie antystatyczne, obuwie ochronne na palce, obuwie wojskowe, pielęgniarskie według cech zawodowych. Buty, buty administracyjne, buty do tańca latynoamerykańskiego i inne rodzaje, dlatego zastosowanie superwłóknistej skóry syntetycznej do obuwia ochronnego jest szersze, jak następuje:
Do obuwia ochronnego: cholewki do butów takich jak obuwie ochronne, obuwie antystatyczne, obuwie ochronne na palce i obuwie ochronne zapobiegające zgnieceniu. Cholewki tych butów są głównie czarne lub brązowe i są stosowane głównie w górnictwie, budownictwie, metalurgii, transporcie, żniwach i innych gałęziach przemysłu w celu ochrony palców. Wymaga, aby skóra obuwnicza była przepuszczalna dla wilgoci i wodoodporna, a wytrzymałość fizyko-mechaniczna syntetycznej skóry z superwłókna do obuwia ochronnego przewyższała wytrzymałość skóry. Dlatego też skóra syntetyczna superfibre na obuwie ochronne jest obecnie bardzo popularna w kraju i za granicą.
Do obuwia zawodowego: cholewki do obuwia typu pielęgniarskiego, wykonawczego i damskiego obuwia roboczego. Wśród nich bardzo popularne są buty pielęgniarskie. Obecnie wiele szpitali w kraju i za granicą używa specjalnych butów pielęgniarskich, aby zapobiec wypadaniu igły i kłuciu stopy podczas wkłucia. Buty pielęgniarskie są przeważnie białe, a cholewka musi być przepuszczalna dla wilgoci, wodoodporna, odporna na zginanie, miękka i wygodna. Wiele krajów w Europie i Stanach Zjednoczonych wymaga od kadry kierowniczej noszenia obuwia wykonawczego do pracy, kobiety noszą damskie buty robocze, w przypadku tych butów wymaga się również, aby cholewka ze skóry przepuszczała wilgoć.
Do butów wojskowych: W przeszłości większość z nich była wykonana ze skóry bydlęcej. Obecnie skóra jest stopniowo zastępowana skórą syntetyczną z mikrofibry, która wymaga od powierzchni skóry przepuszczalności wilgoci i wodoodporności.
W przypadku damskich butów do tańca latynoskiego: wczesne wykorzystanie produkcji skóry bydlęcej lub owczej, obecne wykorzystanie oddychającej, przepuszczającej wilgoć produkcji skóry syntetycznej z superwłókna.
Wraz z coraz bardziej wyspecjalizowanym podziałem pracy, rosnącą świadomością ochrony indywidualnej i rosnącym niedoborem skóry właściwej, ochronne skóry obuwnicze o funkcjach oddychających, przepuszczających wilgoć i wodoodpornych będą miały szeroki rynek i będą stopniowo stosowane w obuwiu sportowym i biegowym buty. W przyszłości stopniowo wymieniaj skórę.
4. Wniosek
Aby osiągnąć funkcję wodoodporności i spełnienia przepuszczalności powietrza, projektowanie technologiczne superwłóknistej skóry syntetycznej na obuwie ochronne należy rozpocząć od tkaniny bazowej z mikrofibry i procesu fornirowania na sucho. Tkanina bazowa ze skóry syntetycznej z mikrofibry wymaga większej liczby mikroporów w strukturze. Konstrukcja ma za zadanie ułatwić odprowadzanie pary wodnej z wnętrza buta; jednocześnie tkanina bazowa z superwłóknistej skóry syntetycznej musi mieć pewne właściwości hydrofobowe, aby zapobiec przedostawaniu się wody deszczowej i tym podobnych do buta. W okleinie suchej konieczne jest nie tylko zastosowanie hydrofilowej żywicy PU w celu poprawy oddychalności obuwia ochronnego, ale także posiadanie mikroporów z odpowiednimi porami na powierzchni skóry, aby ułatwić przenikanie wilgoci w bucie, jednocześnie zapobiegając przedostawaniu się wody buta i spowodować zamoczenie. stopa.