Riassunto: In base ai requisiti funzionali della pelle sintetica in microfibra per scarpe protettive, è stato discusso il meccanismo di impermeabilità e permeabilità all'umidità del tessuto di base in pelle sintetica in microfibra e della pellicola di poliuretano (PU) impiallacciata a secco. È stato progettato il design del tessuto di base in pelle sintetica in microfibra per scarpe protettive. Struttura e seleziona la resina poliuretanica idrofila come resina dello strato superficiale della pelle sintetica in microfibra e controlla il diametro dei micropori della pellicola in PU per soddisfare i requisiti di impermeabilità e permeabilità all'umidità. Allo stesso tempo, vengono introdotti i campi di applicazione della pelle sintetica in microfibra per scarpe protettive.
Parole chiave: scarpe protettive; microfibra; Pelle sintetica; permeabilità all'umidità; impermeabile; scarpe di assicurazione del lavoro; scarpe antistatiche; Scarpe antinfortunistiche protettive per le dita dei piedi;
1. Introduzione
Le scarpe protettive sono scarpe che vengono indossate sul posto di lavoro per proteggere i piedi da lesioni. Fanno parte dei prodotti per la protezione individuale del lavoro o dei sistemi di protezione individuale dei soldati nei paesi sviluppati in Europa e America. Recentemente, sempre più paesi richiedono al personale di indossare scarpe protettive per prevenire possibili pericoli durante il lavoro, alcune industrie o aziende in Cina richiedono anche che le persone indossino scarpe protettive durante il lavoro, quindi il mercato delle scarpe protettive diventerà sempre più grande. Con l’introduzione di numerose leggi e regolamenti sulla protezione dell’ambiente, oltre al costo elevato e alla fonte limitata di pelle, e in alcune occasioni specifiche (come il lavoro asettico), il derma è incline alla decomposizione e i batteri hanno difficoltà a soddisfare i requisiti . Pertanto, le persone hanno iniziato a cercare alternative al derma. Negli ultimi anni, le scarpe protettive realizzate in pelle artificiale di nylon microfibra di poliuretano (pelle sintetica in microfibra) sono diventate sempre più popolari.
Rispetto alla pelle, il difetto della pelle sintetica in microfibra è che non assorbe il sudore e non respira, rendendo le persone scomode e zoppe. La pelle sintetica superfibra per scarpe protettive è appositamente progettata in base alle caratteristiche di assorbimento dell'umidità e permeabilità della pelle. Ha sia proprietà di permeabilità all'umidità che impermeabili, ovvero le scarpe impediscono alla pioggia esterna di penetrare nella pelle delle scarpe mentre le si indossa e, allo stesso tempo, il sudore all'interno delle scarpe viene scaricato, mettendo le persone a proprio agio.
In questo articolo è stato discusso il meccanismo impermeabile e permeabile all'umidità del tessuto di base in pelle sintetica in microfibra ed è stato ottenuto il metodo di preparazione del tessuto di base in pelle sintetica in microfibra impermeabile e permeabile all'umidità. È stato discusso il processo di laminazione a secco della pelle sintetica in microfibra. Sono stati analizzati la permeabilità all'umidità e il meccanismo di impermeabilità della resina poliuretanica (PU) in pelle sintetica microfibra e della pellicola PU in pelle sintetica super fibra. È stata effettuata la preparazione della pelle sintetica in microfibra per scarpe protettive. Fornendo una base teorica, è possibile sostituire la pelle naturale con la pelle sintetica in microfibra.
2 Progettazione del processo di pelle sintetica in microfibra per calzature protettive
La pelle sintetica per scarpe protettive deve essere conforme alla norma EN345 o ISO20345 per poter circolare nei mercati esteri (EN345 o ISO20345 è lo standard europeo e americano per l'accesso alle calzature protettive). L'indice di permeabilità all'umidità della pelle sintetica superfibrosa per scarpe protettive richiede una permeazione al vapore acqueo maggiore o uguale a 0,8 mg/(cm2·h) e un coefficiente di permeabilità al vapore acqueo maggiore o uguale a 1,5 mg/cm2, mentre l'indice di impermeabilità richiede acqua tasso di assorbimento inferiore o uguale al 30% e usura dell'acqua. La permeabilità è inferiore o uguale a 0,2 mg. Per soddisfare i requisiti di permeabilità all'umidità e tecnologia impermeabile, la pelle sintetica superfibra per scarpe protettive è progettata dalle due parti del tessuto di base in pelle sintetica in microfibra e dall'impiallacciatura asciutta.
2.1 Progettazione del processo di tessuto base in pelle sintetica in microfibra per scarpe protettive
2.1.1 Meccanismo impermeabile e permeabile all'umidità del tessuto di base in pelle sintetica in microfibra per scarpe protettive
Per studiare la permeabilità all'umidità e la funzione impermeabile del tessuto di base in pelle sintetica superfibra per scarpe protettive, il primo consiste nell'analizzare il meccanismo di permeabilità all'umidità e impermeabilità del tessuto di base in pelle sintetica in microfibra. La trasmissione dell'umidità è in realtà due processi di adsorbimento e trasferimento. Innanzitutto, il vapore acqueo (cioè il sudore) all'interno della scarpa viene assorbito sul lato interno della scarpa e quindi trasferito dall'interno della scarpa all'esterno. Il processo di adsorbimento richiede un punto di assorbimento del vapore acqueo sul panno di base in pelle sintetica in microfibra. Il punto di adsorbimento può essere che le molecole d'acqua siano adsorbite da legami idrogeno o adsorbite in modo poroso. Senza punti di assorbimento, il vapore acqueo non viene assorbito e il sudore all'interno delle scarpe non può essere utilizzato. Trasferire, quindi quando si progetta il tessuto di base in pelle sintetica in microfibra, il tessuto di base in pelle sintetica in microfibra dovrebbe avere una certa funzione di assorbimento idrofilo. La fibra di nylon dell'acqua e il tessuto di base in pelle sintetica formano facilmente legami idrogeno e hanno una certa idrofilicità, quindi il tessuto di base ha una certa idrofilicità. Inoltre, maggiore è il numero di pori del tessuto di base in pelle sintetica in microfibra, maggiore è la superficie specifica. Più facile è assorbire il vapore acqueo. Nella penetrazione del vapore acqueo, se il diametro dei pori del tessuto di base in pelle sintetica in microfibra è ampio e il rapporto di apertura è elevato, la velocità di trasferimento del vapore acqueo è elevata e la quantità di trasferimento è elevata. La Fig. 1 mostra la struttura di un tessuto di base in pelle sintetica superfibrosa per scarpe protettive. Si può vedere che la sezione trasversale del tessuto di base in pelle sintetica in microfibra per scarpe protettive presenta una pluralità di micropori che facilitano il trasferimento dell'umidità nella scarpa.
Allo stesso tempo, il diametro dei pori del tessuto di base in pelle sintetica in microfibra è generalmente grande e irregolare e l'acqua piovana viene facilmente attraversata. Per soddisfare l'utilizzo del tessuto di base in pelle sintetica superfibrosa per scarpe protettive, è necessario realizzare anche il tessuto di base in pelle sintetica in microfibra. Viene lavorato per avere una certa proprietà idrofobica per ridurre la velocità e la quantità di acqua piovana che passa attraverso il tessuto di base in super fibra, in modo che l'acqua piovana non raggiunga facilmente l'interno della scarpa, ottenendo così la funzione impermeabile.
In sintesi, nella progettazione del processo di produzione del tessuto di base in pelle sintetica superfibrosa per scarpe protettive, il tessuto di base superfibroso dovrebbe avere un determinato punto di assorbimento del vapore acqueo (ovvero, funzione idrofila), ovvero il tessuto di base in microfibra ha un alto rapporto di apertura. E con un'apertura adeguata, allo stesso tempo, il tessuto di base in microfibra ha una certa funzione impermeabile, ottenendo sia permeabilità all'umidità che impermeabilità.
2.1.2 Preparazione del tessuto di base in pelle sintetica in microfibra per scarpe protettive
Secondo l'analisi del suddetto meccanismo permeabile all'umidità e impermeabile, abbiamo progettato un tessuto di base in pelle sintetica superfibra per scarpe protettive. Il processo specifico è il seguente: polietilene e nylon 6 vengono miscelati e agitati secondo un determinato rapporto in peso, ad una temperatura di 220-300 gradi C, mediante plastificazione per fusione mediante un estrusore monovite, l'isola di polietilene e nylon le fibre aventi una finezza da 4 a 7 denari vengono filate e le fibre vengono tagliate in fibre corte aventi una lunghezza da 40 a 60 mm, che vengono sottoposte ad agugliatura del tessuto non tessuto e al tessuto non tessuto. Un tessuto superfibroso a base di pelle sintetica viene ottenuto appiattindo, impregnando una sospensione di poliuretano umido, riducendo il toluene, espandendo olio e simili. La rete tridimensionale risultante di tessuti in pelle sintetica in microfibra è simile alla pelle e la sua resistenza allo strappo, mantenimento della forma, uniformità, resistenza chimica, resistenza all'acqua e alla muffa supera la pelle naturale.
Allo stesso tempo, il tessuto di base in pelle sintetica superfibrosa combinato con la tecnologia di impregnazione e riduzione dell'impasto di poliuretano con struttura porosa forma un gran numero di micropori e ha un'ampia superficie specifica e un forte assorbimento d'acqua. Pertanto, dalla microstruttura interna e dal materiale, nonché dall'aspetto della consistenza e delle proprietà fisiche, nonché dalla sensazione delle persone, il tessuto in pelle sintetica in microfibra può competere con la pelle naturale di alta qualità. Il processo è il seguente: filatura → tessuto non tessuto agugliato → stiratura → impregnazione → riduzione → asciugatura ad espansione → tessuto di base in pelle sintetica in microfibra utilizzando un agente di trattamento idrofobo morbido come silicone o fluoro-silicio → impregnazione → pressatura e asciugatura Una microfibra si ottiene un tessuto di base in pelle sintetica per scarpe protettive avente una certa funzione idrofoba.
2.2 Progettazione di impiallacciatura in pelle sintetica superfibra per scarpe protettive
2.2.1 Meccanismo impermeabile e permeabile all'umidità e progettazione della pellicola microporosa in PU con rivestimento in pelle sintetica superfibra per scarpe protettive
Per risolvere la contraddizione tra permeabilità all'umidità e impermeabilità della pelle sintetica superfibrosa per scarpe protettive, è anche necessario progettare la struttura del film in PU dell'impiallacciatura secca ed è necessario che anche la superficie della pelle sintetica in microfibra abbia micropori con diametri dei pori adeguati.
L'impermeabilizzazione impedisce principalmente all'acqua piovana di penetrare nella superficie della pelle nella scarpa. Quando l'umidità viene trasmessa, il vapore acqueo all'interno della scarpa viene trasferito all'esterno della scarpa. Il vapore acqueo penetra nei micropori della pelle sintetica in microfibra e passa attraverso il gas. Il diametro delle molecole del vapore acqueo è 4×10-4μm. Finché il diametro dei micropori della superficie della pelle in microfibra è maggiore di 4×10-4μm, è possibile utilizzare il vapore acqueo. Viene trasferito dall'interno della scarpa all'esterno della scarpa e ha una funzione di permeabilità all'umidità. Quando l'acqua piovana passa attraverso i micropori della pelle sintetica in microfibra, la tensione superficiale viene causata quando l'acqua piovana entra in contatto con i micropori. Se il diametro dei pori è piccolo, è difficile che l'acqua piovana entri nella scarpa attraverso i micropori, raggiungendo così lo scopo di impermeabilizzazione. Gli studi hanno dimostrato che il diametro minimo delle varie nebbie piovose che possono passare attraverso i micropori è: la nebbia è di 20μm, la pioggia leggera è di 400-900μm e la pioggia moderata e forte è superiore a 2000μm. Pertanto, il diametro dei micropori della pellicola PU impiallacciata secca può essere progettato utilizzando la differenza nel diametro dei pori del vapore acqueo e dell'acqua piovana che passa attraverso i micropori.
Pertanto, nel processo di rivestimento a secco, il film PU dopo il rivestimento viene prodotto con un certo numero di micropori con un certo diametro dei pori e il diametro dei pori dei micropori è controllato in modo che sia 4×10 −4-20 μm, che permette al vapore acqueo di penetrare liberamente. Allo stesso tempo, è difficile far passare l'acqua piovana per raggiungere lo scopo di permeabilità all'umidità e impermeabilità. Allo stato attuale, i metodi per produrre micropori nella superficie della pelle sintetica includono il metodo di punzonatura meccanica laser, il metodo dei micropori dell'agente schiumogeno, la volatilizzazione del solvente e il metodo di formazione dei pori. Come si può vedere dalla Fig. 2, la maschera in pelle sintetica in microfibra per scarpe protettive ha una dimensione dei pori compresa tra 5 e 8 μm, che è vantaggiosa per la penetrazione delle molecole di vapore acqueo dall'interno della scarpa all'esterno della scarpa mentre sopprimendo l'ingresso di acqua nella scarpa.
2.2.2 Meccanismo impermeabile e permeabile all'umidità e progettazione della resina idrofila per rivestimento in pelle sintetica superfibra per scarpe protettive
La penetrazione delle molecole di vapore acqueo nella maschera in PU è anche il primo processo di adsorbimento e re-infiltrazione, quindi anche la scelta del materiale della maschera in PU è molto importante. Xie Fuchun et al. ha utilizzato il glicole polietilenico come segmento morbido per sintetizzare il poliuretano con eccellenti proprietà idrofile. È possibile utilizzare film in PU costituiti da resina PU con gruppi idrofili (come etossilato) nella struttura a segmenti morbidi. Le molecole di vapore acqueo vengono adsorbite dal legame idrogeno. Poiché la pressione del vapore acqueo nella scarpa è maggiore del lato esterno della scarpa, le molecole di vapore acqueo vengono continuamente trasmesse all'esterno della scarpa lungo lo spazio tra le catene molecolari del poliuretano, esercitando così un effetto di permeabilità all'umidità.
In sintesi, nella progettazione del processo di impiallacciatura a secco, se la maschera non ha micropori, il vapore acqueo può essere trasferito sull'altro lato della superficie in pelle sintetica in microfibra anche dalla resina PU idrofila, ma è facile essere materiale della maschera PU idrofila . Quando si forma la pellicola d'acqua, è difficile trasferire rapidamente e continuamente il vapore acqueo sull'altro lato della superficie della pelle sintetica in microfibra e la permeabilità all'umidità non è buona. Pertanto, quando si progetta un processo di rivestimento in pelle sintetica superfibra per scarpe protettive, viene utilizzata una resina idrofila e un microporo con un diametro dei pori compreso tra 4×10, −4 e 20 μm è progettato per consentire alle molecole di vapore acqueo di passare liberamente. Acqua, ma è difficile entrare nelle scarpe per raggiungere lo scopo di permeabilità all'umidità e impermeabilità.
3 Campi di applicazione della pelle sintetica in microfibra per calzature protettive
Secondo le statistiche del Dipartimento del Lavoro di Hong Kong, circa un terzo degli incidenti legati alla sicurezza sul lavoro sono causati dal calpestio di oggetti, dal contatto con oggetti o dalle lesioni provocate dagli oggetti. Il risultato è spesso lesioni ai piedi e grave disabilità. All'estero, soprattutto nei paesi sviluppati occidentali, viene attribuita grande importanza alla protezione dei piedi, richiedendo ai dipendenti di indossare scarpe professionali. La Cina ha inoltre emesso una serie di standard per testare i prodotti relativi alla protezione dei piedi. Pertanto, le scarpe protettive hanno ampie prospettive di mercato. Allo stato attuale, la Cina ha la più grande base di produzione di scarpe professionali in Asia.
Con il continuo progresso della società, esistono sempre più varietà di prodotti per la protezione del lavoro individuale. In Europa e negli Stati Uniti, le precedenti scarpe antinfortunistiche singole sono ora suddivise in scarpe protettive, scarpe antistatiche, scarpe antinfortunistiche con punta protettiva, scarpe militari, infermieri in base alle caratteristiche professionali. Scarpe, scarpe da amministrazione, scarpe da ballo latino e altri tipi, quindi l'applicazione della pelle sintetica superfibrosa per le scarpe protettive è più ampia, come segue:
Per scarpe antinfortunistiche: tomaie per scarpe come scarpe protettive, scarpe antistatiche, scarpe antinfortunistiche con punta e scarpe antinfortunistiche antinfortunistiche. La tomaia di queste scarpe è principalmente nera o marrone e viene utilizzata principalmente nell'industria mineraria, nell'edilizia, nella metallurgia, nei trasporti, nella raccolta e in altri settori per proteggere le dita dei piedi. Richiede che la pelle delle scarpe sia permeabile all'umidità e impermeabile e che la resistenza fisico-meccanica della pelle sintetica superfibra per scarpe protettive abbia superato quella della pelle. Pertanto, la pelle sintetica superfibra per scarpe protettive è attualmente molto popolare in patria e all'estero.
Per calzature professionali: tomaie per calzature quali scarpe da infermiere, scarpe executive e scarpe da lavoro da donna. Tra questi, le scarpe da infermiera sono molto comuni. Attualmente, molti ospedali in patria e all'estero utilizzano scarpe speciali da infermiere per evitare che l'ago cada e pugnali il piede quando viene sparato. Le scarpe da infermiera sono principalmente bianche e la tomaia deve essere permeabile all'umidità, impermeabile, resistente alla flessione, morbida e confortevole. Molti paesi in Europa e negli Stati Uniti richiedono ai dirigenti di indossare scarpe executive al lavoro, le donne indossano scarpe da lavoro da donna, queste scarpe richiedono anche che la tomaia in pelle sia permeabile all'umidità.
Per le scarpe militari: in passato la maggior parte erano realizzate in pelle bovina. Allo stato attuale, la pelle è stata gradualmente sostituita con pelle sintetica in microfibra, che richiede che la superficie della pelle abbia permeabilità all'umidità e funzione impermeabile.
Per le scarpe da ballo latino da donna: uso precoce della produzione di pelle bovina o di pecora, l'uso attuale della produzione di pelle sintetica superfibra traspirante e permeabile all'umidità.
Con la divisione sempre più specializzata del lavoro, la crescente consapevolezza della protezione individuale e la crescente scarsità di derma, la pelle protettiva per calzature con funzioni traspiranti, permeabili all'umidità e impermeabili avrà un ampio mercato e verrà gradualmente applicata nelle scarpe sportive e nella corsa scarpe. In futuro, sostituire gradualmente la pelle.
4. Conclusione
Per ottenere la funzione di impermeabilizzazione e soddisfare la permeabilità all'aria, la progettazione del processo della pelle sintetica superfibrosa per scarpe protettive dovrebbe iniziare dal tessuto di base in microfibra e dal processo di rivestimento a secco. Il tessuto di base in pelle sintetica in microfibra necessita di più micropori nella struttura. La struttura è studiata per favorire la diffusione del vapore acqueo dall'interno della scarpa; allo stesso tempo, il tessuto superfibroso di base in pelle sintetica deve avere una certa proprietà idrofobica per impedire l'ingresso di acqua piovana e simili nella scarpa. Nell'impiallacciatura a secco, non solo è necessario utilizzare resina PU idrofila per migliorare la traspirabilità delle scarpe protettive, ma anche avere micropori con pori adeguati sulla superficie della pelle per facilitare il trasferimento dell'umidità nella scarpa impedendo al tempo stesso l'ingresso di acqua la scarpa e causare umidità. piede.