Zusammenfassung: Entsprechend den funktionellen Anforderungen von Mikrofaser-Kunstleder für Schutzschuhe wurde der wasserdichte und feuchtigkeitsdurchlässige Mechanismus des Grundgewebes aus Mikrofaser-Kunstleder und der Trockenfurnier-Polyurethanfolie (PU) diskutiert. Das Design eines Mikrofaser-Kunstleder-Grundgewebes für Schutzschuhe wurde entworfen. Strukturieren und wählen Sie hydrophiles Polyurethanharz als Oberflächenschichtharz von Mikrofaser-Kunstleder und steuern Sie den Mikroporendurchmesser der PU-Folie, um die Anforderungen an Wasserdichtigkeit und Feuchtigkeitsdurchlässigkeit zu erfüllen. Gleichzeitig werden die Anwendungsgebiete von Mikrofaser-Kunstleder für Schutzschuhe vorgestellt.
Schlüsselwörter: Schutzschuhe; Mikrofaser; Kunstleder; Feuchtigkeitsdurchlässigkeit; wasserdicht; Arbeitsversicherungsschuhe; antistatische Schuhe; Sicherheitsschuhe mit Zehenschutz;
1. Einleitung
Schutzschuhe sind Schuhe, die am Arbeitsplatz getragen werden, um die Füße vor Verletzungen zu schützen. Sie sind Teil der individuellen Arbeitsschutzprodukte bzw. individuellen Soldatenschutzsysteme in entwickelten Ländern in Europa und Amerika. In letzter Zeit verlangen immer mehr Länder von ihren Mitarbeitern das Tragen von Schutzschuhen, um möglichen Gefahren bei der Arbeit vorzubeugen. Einige Branchen oder Unternehmen in China verlangen von ihren Mitarbeitern auch das Tragen von Schutzschuhen bei der Arbeit, sodass der Markt für Schutzschuhe immer größer wird. Aufgrund der Einführung zahlreicher Umweltschutzgesetze und -vorschriften sowie der hohen Kosten und begrenzten Quellen für Leder und in bestimmten Fällen (z. B. bei aseptischen Arbeiten) ist die Dermis anfällig für Fäulnis und die Bakterien können den Anforderungen nur schwer gerecht werden . Daher begannen die Menschen, nach Alternativen zur Dermis zu suchen. In den letzten Jahren erfreuen sich Schutzschuhe aus Polyurethan-Mikrofaser-Nylon-Kunstleder (Mikrofaser-Kunstleder) immer größerer Beliebtheit.
Im Vergleich zu Leder besteht der Nachteil von Mikrofaser-Kunstleder darin, dass es weder Schweiß aufnimmt noch atmet, wodurch sich Menschen unwohl fühlen und lahm werden. Das Superfaser-Kunstleder für Schutzschuhe wurde speziell auf der Grundlage der Feuchtigkeitsaufnahme- und Durchlässigkeitseigenschaften des Leders entwickelt. Es hat sowohl feuchtigkeitsdurchlässige als auch wasserdichte Eigenschaften, das heißt, die Schuhe verhindern, dass der Regen von außen beim Tragen in das Schuhleder eindringt, und gleichzeitig wird der Schweiß im Inneren der Schuhe abgeleitet, was den Menschen ein angenehmes Tragegefühl bietet.
In diesem Artikel wurde der feuchtigkeitsdurchlässige und wasserdichte Mechanismus von Mikrofaser-Kunstleder-Grundgewebe diskutiert und die Herstellungsmethode für feuchtigkeitsdurchlässige, wasserdichte Mikrofaser-Kunstleder-Grundgewebe ermittelt. Besprochen wurde der Trockenlaminierprozess von Mikrofaser-Kunstleder. Die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit und der Wasserdichtigkeitsmechanismus von Mikrofaser-Kunstleder-Polyurethan (PU)-Harz und Superfaser-Kunstleder-PU-Film wurden analysiert. Es wurde die Herstellung von Mikrofaser-Kunstleder für Schutzschuhe durchgeführt. Auf theoretischer Grundlage ist es möglich, Naturleder durch Mikrofaser-Kunstleder zu ersetzen.
2 Prozessdesign von Mikrofaser-Kunstleder für Schutzschuhe
Kunstleder für Schutzschuhe muss EN345 oder ISO20345 entsprechen, um auf ausländischen Märkten in Verkehr gebracht zu werden (EN345 oder ISO20345 ist die europäische und amerikanische Norm für den Zugang zu Schutzschuhen). Der Feuchtigkeitsdurchlässigkeitsindex des superfaserigen Kunstleders für Schutzschuhe erfordert eine Wasserdampfdurchlässigkeit größer oder gleich 0,8 mg/(cm2·h) und einen Wasserdampfdurchlässigkeitskoeffizienten größer oder gleich 1,5 mg/cm2, während der Wasserdichtigkeitsindex Wasser erfordert Absorptionsrate kleiner oder gleich 30 % und Wasserverschleiß. Die Permeabilität beträgt weniger als oder gleich 0,2 mg. Um den Anforderungen an Feuchtigkeitsdurchlässigkeit und Wasserdichtigkeitstechnologie gerecht zu werden, besteht das Superfaser-Kunstleder für Schutzschuhe aus den beiden Teilen des Mikrofaser-Kunstleder-Grundgewebes und dem Trockenfurnier.
2.1 Prozessdesign des Mikrofaser-Kunstleder-Grundgewebes für Schutzschuhe
2.1.1 Wasserdichter und feuchtigkeitsdurchlässiger Mechanismus des Mikrofaser-Kunstleder-Basistuchs für Schutzschuhe
Um die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit und Wasserdichtigkeit des Basisstoffs aus Superfaser-Kunstleder für Schutzschuhe zu untersuchen, muss zunächst der Mechanismus der Feuchtigkeitsdurchlässigkeit und Wasserdichtigkeit des Basisstoffs aus Mikrofaser-Kunstleder analysiert werden. Bei der Feuchtigkeitsübertragung handelt es sich eigentlich um zwei Prozesse der Adsorption und Übertragung. Zunächst wird der Wasserdampf (also der Schweiß) im Inneren des Schuhs an der Innenseite des Schuhs adsorbiert und dann von der Innenseite des Schuhs auf die Außenseite des Schuhs übertragen. Der Adsorptionsprozess erfordert einen Wasserdampf-Adsorptionspunkt auf dem Mikrofaser-Kunstleder-Basistuch. Der Adsorptionspunkt kann sein, dass Wassermoleküle durch Wasserstoffbrückenbindungen adsorbiert oder porös adsorbiert werden. Ohne Adsorptionspunkte kann Wasserdampf nicht adsorbiert werden und der Schweiß im Inneren der Schuhe kann nicht genutzt werden. Beim Entwerfen des Mikrofaser-Kunstleder-Grundgewebes sollte das Mikrofaser-Kunstleder-Grundgewebe eine gewisse hydrophile Absorptionsfunktion haben. Die Nylonfaser aus Wasser und Kunstleder bildet leicht Wasserstoffbrückenbindungen und weist eine gewisse Hydrophilie auf, sodass das Grundgewebe eine gewisse Hydrophilie aufweist. Darüber hinaus gilt: Je mehr Poren das Mikrofaser-Kunstleder-Grundgewebe aufweist, desto größer ist die spezifische Oberfläche. Je einfacher es ist, Wasserdampf zu adsorbieren. Wenn bei der Wasserdampfpenetration der Porendurchmesser des Mikrofaser-Kunstledergrundgewebes groß und das Öffnungsverhältnis hoch ist, ist die Wasserdampfübertragungsgeschwindigkeit hoch und die Übertragungsmenge groß. Abb. 1 zeigt den Aufbau eines superfaserigen Kunstleder-Grundgewebes für Schutzschuhe. Es ist zu erkennen, dass der Querschnitt des Mikrofaser-Kunstleder-Grundgewebes für Schutzschuhe eine Vielzahl von Mikroporen aufweist, die den Feuchtigkeitstransport im Schuh erleichtern.
Gleichzeitig ist der Porendurchmesser des Mikrofaser-Kunstleder-Grundgewebes im Allgemeinen groß und ungleichmäßig, und das Regenwasser kann leicht durchgelassen werden. Um den Einsatz des superfaserigen Kunstleder-Grundgewebes für Schutzschuhe zu ermöglichen, ist es auch erforderlich, das Mikrofaser-Kunstleder-Grundgewebe auszuführen. Es ist so verarbeitet, dass es über eine gewisse hydrophobe Eigenschaft verfügt, um die Geschwindigkeit und Menge des Regenwassers zu reduzieren, das durch das Superfaser-Grundgewebe fließt, so dass das Regenwasser nicht so leicht in das Innere des Schuhs gelangt, wodurch die wasserdichte Funktion erreicht wird.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass bei der Gestaltung des Produktionsprozesses des superfaserigen Kunstleder-Grundgewebes für Schutzschuhe das superfaserige Grundgewebe einen bestimmten Wasserdampfadsorptionspunkt (dh hydrophile Funktion) haben sollte, d. h. das Mikrofaser-Grundgewebe hat eine hohe Öffnungsverhältnis. Und mit einer richtigen Öffnung hat das Mikrofaser-Grundgewebe gleichzeitig eine gewisse wasserdichte Funktion, wodurch sowohl Feuchtigkeitsdurchlässigkeit als auch Wasserdichtigkeit erreicht werden.
2.1.2 Vorbereitung des Mikrofaser-Kunstleder-Grundtuchs für Schutzschuhe
Basierend auf der Analyse des oben genannten feuchtigkeitsdurchlässigen und wasserdichten Mechanismus haben wir ein Superfaser-Kunstleder-Grundgewebe für Schutzschuhe entwickelt. Der spezifische Prozess ist wie folgt: Polyethylen und Nylon 6 werden entsprechend einem bestimmten Gewichtsverhältnis bei einer Temperatur von 220-300 Grad C gemischt und gerührt. Durch Schmelzplastifizieren der Polyethylen- und Nyloninseln durch einen Einschneckenextruder Fasern mit einer Feinheit von 4 bis 7 Denier werden gesponnen, und die Fasern werden in kurze Fasern mit einer Länge von 40 bis 60 mm geschnitten, die einer Vliesvernadelung und einem Vliesstoff unterzogen werden. Durch Glätten, Imprägnieren mit einer nassen Polyurethanaufschlämmung, Reduzieren von Toluol, Expandieren von Öl und dergleichen wird ein superfaseriges Kunstleder-Grundgewebe erhalten. Das resultierende dreidimensionale Netzwerk aus Mikrofaser-Kunstlederstoffen ähnelt Leder und übertrifft in seiner Reißfestigkeit, Formbeständigkeit, Gleichmäßigkeit, Chemikalienbeständigkeit sowie Wasserbeständigkeit und Schimmelresistenz die Eigenschaften von Naturleder.
Gleichzeitig bildet das superfaserige Kunstleder-Grundgewebe in Kombination mit der Polyurethan-Aufschlämmungs-Imprägnierungs- und Reduktionsverarbeitungstechnologie mit poröser Struktur eine große Anzahl von Mikroporen und weist eine große spezifische Oberfläche und eine starke Wasseraufnahme auf. Daher kann das Mikrofaser-Kunstledergewebe hinsichtlich der inneren Mikrostruktur und des Materials sowie des Erscheinungsbilds der Textur und der physikalischen Eigenschaften sowie der Haptik des Menschen mit hochwertigem Naturleder konkurrieren. Der Prozess ist wie folgt: Spinnen → Nadelvliesstoff → Bügeln → Imprägnieren → Reduktion → Expansionstrocknung → Mikrofaser-Kunstleder-Grundstoff unter Verwendung eines weichen hydrophoben Behandlungsmittels wie Silikon oder Fluor-Silizium → Imprägnieren → Pressen und Trocknen einer Mikrofaser Es entsteht ein Kunstleder-Grundstoff für Schutzschuhe mit einer gewissen hydrophoben Funktion.
2.2 Design von Superfaser-Kunstlederfurnier für Schutzschuhe
2.2.1 Wasserdichter und feuchtigkeitsdurchlässiger Mechanismus und Design einer mikroporösen PU-Folie mit Superfaser-Kunstlederfurnier für Schutzschuhe
Um den Widerspruch zwischen der Feuchtigkeitsdurchlässigkeit und der Wasserdichtigkeit des superfaserigen Kunstleders für Schutzschuhe zu lösen, ist es auch notwendig, die PU-Folienstruktur des Trockenfurniers zu gestalten und es ist erforderlich, dass die Oberfläche des Mikrofaser-Kunstleders ebenfalls Mikroporen aufweist mit entsprechenden Porendurchmessern.
Durch die Imprägnierung wird vor allem verhindert, dass Regenwasser über die Lederoberfläche in den Schuh eindringt. Bei der Feuchtigkeitsübertragung wird der Wasserdampf im Inneren des Schuhs an die Außenseite des Schuhs übertragen. Der Wasserdampf dringt in die Mikroporen des Mikrofaser-Kunstleders ein und gelangt durch das Gas. Der Durchmesser der Wasserdampfmoleküle beträgt 4×10-4μm. Solange der Mikroporendurchmesser der Mikrofaserlederoberfläche größer als 4×10-4μm ist, kann der Wasserdampf genutzt werden. Es wird von der Innenseite des Schuhs auf die Außenseite des Schuhs übertragen und hat eine feuchtigkeitsdurchlässige Funktion. Wenn das Regenwasser durch die Mikroporen des Mikrofaser-Kunstleders fließt, entsteht beim Kontakt des Regenwassers mit den Mikroporen eine Oberflächenspannung. Wenn der Porendurchmesser klein ist, kann Regenwasser nur schwer durch die Mikroporen in den Schuh eindringen, wodurch der Zweck der Wasserdichtigkeit erreicht wird. Studien haben gezeigt, dass der minimale Durchmesser verschiedener Regennebel, die durch die Mikroporen gelangen können, beträgt: Nebel beträgt 20 μm, leichter Regen beträgt 400-900 μm und mäßiger Regen und starker Regen liegen über 2000 μm. Daher kann der Mikroporendurchmesser der Trockenfurnier-PU-Folie durch Ausnutzung des Unterschieds im Porendurchmesser des Wasserdampfs und des durch die Mikroporen strömenden Regenwassers bestimmt werden.
Daher weist der PU-Film nach der Herstellung des Furniers beim Trockenfurnierverfahren eine bestimmte Anzahl von Mikroporen mit einem bestimmten Porendurchmesser auf, und der Porendurchmesser der Mikroporen wird auf 4 × 10 − 4-20 μm gesteuert. Dadurch kann der Wasserdampf ungehindert eindringen. Gleichzeitig ist es schwierig, Regenwasser durchzulassen, um den Zweck der Feuchtigkeitsdurchlässigkeit und Wasserdichtigkeit zu erreichen. Derzeit umfassen die Verfahren zur Herstellung von Mikroporen in der Kunstlederoberfläche das lasermechanische Stanzverfahren, das Schaummittel-Mikroporenverfahren, die Lösungsmittelverflüchtigung und das Porenbildungsverfahren. Wie aus Abb. 2 ersichtlich ist, weist die Mikrofaser-Kunstledermaske für Schutzschuhe eine Porengröße von 5 bis 8 μm auf, was für das Eindringen von Wasserdampfmolekülen von der Schuhinnenseite zur Schuhaußenseite vorteilhaft ist Unterdrückung des Eindringens von Wasser in den Schuh.
2.2.2 Wasserdichter und feuchtigkeitsdurchlässiger Mechanismus und Design eines hydrophilen Harzes für Superfaser-Kunstlederfurnier für Schutzschuhe
Das Eindringen von Wasserdampfmolekülen in die PU-Maske ist auch der erste Prozess der Adsorption und Wiederinfiltration, daher ist auch die Wahl des PU-Maskenmaterials sehr wichtig. Xie Fuchun et al. verwendeten Polyethylenglykol als weiches Segment, um Polyurethan mit hervorragenden hydrophilen Eigenschaften zu synthetisieren. Es kann eine PU-Folie aus PU-Harz mit hydrophilen Gruppen (z. B. Ethoxylat) in der Weichsegmentstruktur verwendet werden. Die Wasserdampfmoleküle werden durch die Wasserstoffbindung adsorbiert. Da der Wasserdampfdruck im Schuh größer ist als an der Außenseite des Schuhs, werden die Wasserdampfmoleküle entlang der Lücke zwischen den Polyurethan-Molekülketten kontinuierlich an die Außenseite des Schuhs übertragen, wodurch ein feuchtigkeitsdurchlässiger Effekt entsteht.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass beim Design des Trockenfurnierverfahrens, wenn die Maske keine Mikroporen aufweist, der Wasserdampf selbst durch das hydrophile PU-Harz auf die andere Seite der Mikrofaser-Kunstlederoberfläche übertragen werden kann, es ist jedoch leicht, dass es sich um hydrophiles PU-Maskenmaterial handelt . Wenn sich ein Wasserfilm bildet, ist es schwierig, den Wasserdampf schnell und kontinuierlich auf die andere Seite der Mikrofaser-Kunstlederoberfläche zu übertragen, und die Feuchtigkeitsdurchlässigkeit ist nicht gut. Daher wird bei der Entwicklung eines Prozesses zur Furnierung von Superfaser-Kunstleder für Schutzschuhe ein hydrophiles Harz verwendet und eine Mikropore mit einem Porendurchmesser von 4×10 –4 bis 20 μm soll den Wasserdampfmolekülen den freien Durchgang ermöglichen. Wasser, aber es ist schwierig, in die Schuhe einzudringen, um den Zweck der Feuchtigkeitsdurchlässigkeit und Wasserdichtigkeit zu erreichen.
3 Anwendungsgebiete von Mikrofaser-Kunstleder für Schutzschuhe
Laut Statistiken des Hongkonger Arbeitsministeriums werden etwa ein Drittel der Arbeitsunfälle durch das Betreten von Gegenständen, das Berühren von Gegenständen oder Verletzungen durch Gegenstände verursacht. Die Folge sind häufig Fußverletzungen und schwere Behinderungen. Im Ausland, insbesondere in den westlichen Industrieländern, wird dem Fußschutz große Bedeutung beigemessen und das Tragen von Berufsschuhen für die Mitarbeiter vorgeschrieben. China hat außerdem eine Reihe von Produktteststandards für Fußschutz herausgegeben. Daher haben Schutzschuhe breite Marktaussichten. Derzeit verfügt China über die größte professionelle Schuhproduktionsbasis in Asien.
Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Gesellschaft gibt es immer mehr Varianten individueller Arbeitsschutzprodukte. In Europa und den Vereinigten Staaten werden die bisherigen Einzelsicherheitsschuhe heute nach beruflichen Merkmalen in Schutzschuhe, antistatische Schuhe, Zehenschutzschuhe, Militärschuhe und Krankenschwestern unterteilt. Schuhe, Verwaltungsschuhe, lateinamerikanische Tanzschuhe und andere Arten, daher ist die Anwendung von superfaserigem Kunstleder für Schutzschuhe umfassender, wie folgt:
Für Sicherheitsschuhe: Obermaterial für Schuhe wie Schutzschuhe, Antistatikschuhe, Zehenschutzschuhe und Sicherheitsschuhe mit Trittschutz. Das Obermaterial dieser Schuhe ist hauptsächlich schwarz oder braun und wird hauptsächlich im Bergbau, im Baugewerbe, in der Metallurgie, im Transportwesen, in der Ernteindustrie und in anderen Industriezweigen zum Schutz der Zehen verwendet. Das Schuhleder muss feuchtigkeitsdurchlässig und wasserdicht sein, und die physikalisch-mechanische Festigkeit des Superfaser-Kunstleders für Schutzschuhe hat die des Leders übertroffen. Daher erfreut sich das Superfaser-Kunstleder für Schutzschuhe derzeit im In- und Ausland großer Beliebtheit.
Für Berufsschuhe: Obermaterial für Schuhe wie Krankenschwesterschuhe, Führungskräfteschuhe und Damen-Arbeitsschuhe. Unter ihnen sind Krankenschwesterschuhe sehr verbreitet. Gegenwärtig verwenden viele Krankenhäuser im In- und Ausland spezielle Krankenschwesterschuhe, um zu verhindern, dass die Nadel herunterfällt und den Fuß sticht, wenn die Nadel abgefeuert wird. Die Schuhe der Krankenschwester sind überwiegend weiß und das Obermaterial muss feuchtigkeitsdurchlässig, wasserdicht, biegefest, weich und bequem sein. Viele Länder in Europa und den Vereinigten Staaten verlangen von Führungskräften das Tragen von Executive-Schuhen zur Arbeit, Frauen tragen Damen-Arbeitsschuhe, bei diesen Schuhen ist außerdem eine Feuchtigkeitsdurchlässigkeit des Oberleders erforderlich.
Für Militärschuhe: Früher waren die meisten davon aus Rindsleder gefertigt. Derzeit wird das Leder nach und nach durch Mikrofaser-Kunstleder ersetzt, was eine Feuchtigkeitsdurchlässigkeit und wasserdichte Funktion der Lederoberfläche erfordert.
Für lateinamerikanische Tanzschuhe für Damen: frühe Verwendung von Rindsleder oder Schaffell, aktuelle Verwendung von atmungsaktivem, feuchtigkeitsdurchlässigem Superfaser-Kunstleder.
Mit der immer spezialisierteren Arbeitsteilung, dem wachsenden Bewusstsein für individuellen Schutz und der zunehmenden Verknappung der Dermis wird das schützende Schuhleder mit atmungsaktiven, feuchtigkeitsdurchlässigen und wasserdichten Funktionen einen breiten Markt haben und nach und nach in Sportschuhen und beim Laufen zum Einsatz kommen Schuhe. Ersetzen Sie das Leder in Zukunft schrittweise.
4. Fazit
Um die Funktion der Wasserdichtigkeit und der Luftdurchlässigkeit zu erreichen, sollte bei der Prozessgestaltung des superfaserigen Kunstleders für Schutzschuhe vom Mikrofaser-Grundgewebe und dem Trockenfurnierverfahren ausgegangen werden. Das Mikrofaser-Kunstleder-Grundgewebe benötigt mehr Mikroporen in der Struktur. Die Struktur soll die Diffusion von Wasserdampf aus dem Schuhinneren erleichtern; Gleichzeitig muss das superfaserige Kunstleder-Grundgewebe über eine gewisse hydrophobe Eigenschaft verfügen, um zu verhindern, dass Regenwasser und dergleichen in den Schuh eindringen. Beim Trockenfurnier ist es nicht nur notwendig, hydrophiles PU-Harz zu verwenden, um die Atmungsaktivität der Schutzschuhe zu verbessern, sondern auch Mikroporen mit geeigneten Poren auf der Lederoberfläche zu haben, um die Feuchtigkeitsübertragung im Schuh zu erleichtern und gleichzeitig das Eindringen von Wasser zu verhindern den Schuh und verursacht Nässe. Fuß.