Resumen: De acuerdo con los requisitos funcionales del cuero sintético de microfibra para zapatos de protección, se discutió el mecanismo impermeable y permeable a la humedad del tejido base de cuero sintético de microfibra y la película de poliuretano (PU) de chapa seca. Se diseñó el diseño de tejido base de cuero sintético de microfibra para calzado de protección. Estructura y selecciona resina de poliuretano hidrófila como resina de la capa superficial del cuero sintético de microfibra y controla el diámetro de los microporos de la película de PU para cumplir con los requisitos de impermeabilidad y permeabilidad a la humedad. Al mismo tiempo, se presentan los campos de aplicación del cuero sintético de microfibra para calzado de protección.
Palabras clave: calzado de protección; microfibra; cuero sintético; permeabilidad a la humedad; impermeable; zapatos de seguro laboral; zapatos antiestáticos; zapatos de seguridad con puntera protectora;
1. Introducción
Los zapatos de protección son zapatos que se usan en el lugar de trabajo para proteger los pies de lesiones. Forman parte de los productos de protección laboral individual o sistemas de protección individual del soldado en los países desarrollados de Europa y América. Recientemente, cada vez más países exigen que el personal use zapatos de protección para evitar posibles peligros durante el trabajo, algunas industrias o empresas en China también exigen que las personas usen zapatos de protección cuando trabajan, por lo que el mercado de zapatos de protección será cada vez más grande. Con la introducción de muchas leyes y regulaciones de protección ambiental, así como el alto costo y la fuente limitada de cuero, y en algunas ocasiones específicas (como el trabajo aséptico), la dermis es propensa a pudrirse y las bacterias son difíciles de cumplir con los requisitos. . Por eso, la gente empezó a buscar alternativas a la dermis. En los últimos años, los zapatos de protección hechos de cuero artificial de nailon, microfibra de poliuretano (cuero sintético de microfibra) se han vuelto cada vez más populares.
En comparación con el cuero, el defecto del cuero sintético de microfibra es que no absorbe el sudor ni respira, lo que hace que la gente se sienta incómoda y coja. El cuero sintético de súper fibra para calzado de protección está especialmente diseñado en función de las características de absorción de humedad y permeabilidad del cuero. Tiene propiedades tanto de permeabilidad a la humedad como de impermeabilidad, es decir, los zapatos evitan que la lluvia exterior penetre en el cuero del zapato mientras se usan y, al mismo tiempo, se descarga el sudor dentro de los zapatos, lo que hace que las personas se sientan cómodas.
En este artículo, se analizó el mecanismo impermeable y permeable a la humedad de la tela con base de cuero sintético de microfibra y se obtuvo el método de preparación de la tela con base de cuero sintético de microfibra impermeable y permeable a la humedad. Se discutió el proceso de laminación en seco del cuero sintético de microfibra. Se analizó la permeabilidad a la humedad y el mecanismo impermeable de la resina de poliuretano (PU) de cuero sintético de microfibra y la película de PU de cuero sintético de súper fibra. Se realizó la preparación de cuero sintético de microfibra para calzado de protección. Aportando una base teórica, es posible sustituir el cuero natural por cuero sintético de microfibra.
2 Diseño de procesos de cuero sintético de microfibra para calzado de protección.
El cuero sintético para calzado de protección debe cumplir con EN345 o ISO20345 para circular en los mercados extranjeros (EN345 o ISO20345 es el estándar europeo y americano para el acceso a calzado de protección). El índice de permeabilidad a la humedad del cuero sintético superfibroso para calzado de protección requiere una permeabilidad al vapor de agua mayor o igual a 0,8 mg/(cm2·h) y un coeficiente de permeabilidad al vapor de agua mayor o igual a 1,5 mg/cm2, mientras que el índice de impermeabilidad requiere agua. tasa de absorción menor o igual al 30% y desgaste por agua. La permeabilidad es inferior o igual a 0,2 mg. Para cumplir con los requisitos de permeabilidad a la humedad y tecnología impermeable, el cuero sintético de súper fibra para calzado de protección está diseñado a partir de dos partes de la tela base de cuero sintético de microfibra y la chapa seca.
2.1 Diseño de proceso de tejido base de cuero sintético de microfibra para calzado de protección
2.1.1 Mecanismo impermeable y permeable a la humedad de la tela base de cuero sintético de microfibra para calzado protector
Para estudiar la permeabilidad a la humedad y la función impermeable de la tela base de cuero sintético de superfibra para calzado de protección, el primero es analizar el mecanismo de permeabilidad a la humedad y la impermeabilidad de la tela base de cuero sintético de microfibra. La transmisión de humedad es en realidad dos procesos de adsorción y transferencia. Primero, el vapor de agua (es decir, el sudor) dentro del zapato se absorbe en el lado interior del zapato y luego se transfiere desde el interior del zapato al exterior del zapato. El proceso de adsorción requiere un punto de adsorción de vapor de agua en la tela base de cuero sintético de microfibra. El punto de adsorción puede ser que las moléculas de agua se adsorban mediante enlaces de hidrógeno o se adsorban porosamente. Sin puntos de adsorción, el vapor de agua no se adsorbe y el sudor del interior de los zapatos no se puede utilizar. Transfiera, de modo que al diseñar la tela base de cuero sintético de microfibra, la tela base de cuero sintético de microfibra debe tener una cierta función de absorción hidrófila. La fibra de nailon del agua y el tejido base de cuero sintético forman fácilmente enlaces de hidrógeno y tienen cierta hidrofilicidad, por lo que el tejido base tiene cierta hidrofilicidad. Además, cuantos más poros tenga el tejido base de cuero sintético de microfibra, mayor será la superficie específica. Cuanto más fácil sea adsorber el vapor de agua. En la penetración del vapor de agua, si el diámetro de los poros del tejido base de cuero sintético de microfibra es grande y la relación de apertura es alta, la velocidad de transferencia del vapor de agua es rápida y la cantidad de transferencia es grande. La figura 1 muestra la estructura de un tejido base de cuero sintético superfibroso para calzado de protección. Se puede observar que la sección transversal del tejido base de cuero sintético de microfibra para zapatos de protección tiene una pluralidad de microporos que facilitan la transferencia de humedad en el zapato.
Al mismo tiempo, el diámetro de los poros del tejido base de cuero sintético de microfibra es generalmente grande y desigual, y el agua de lluvia pasa fácilmente a través de él. Para cumplir con el uso de la tela base de cuero sintético superfibroso para zapatos de protección, también es necesario realizar la tela base de cuero sintético de microfibra. Se procesa para que tenga cierta propiedad hidrofóbica para reducir la velocidad y la cantidad de agua de lluvia que pasa a través del tejido base de súper fibra, de modo que el agua de lluvia no llegue fácilmente al interior del zapato, logrando así la función impermeable.
En resumen, en el diseño del proceso de producción de la tela base de cuero sintético superfibroso para zapatos de protección, la tela base superfibrosa debe tener un cierto punto de adsorción de vapor de agua (es decir, función hidrófila), es decir, la tela base de microfibra tiene una alta relación de apertura. Y con una apertura adecuada, al mismo tiempo, el tejido base de microfibra tiene una cierta función impermeable, logrando tanto permeabilidad a la humedad como impermeable.
2.1.2 Preparación de tela base de cuero sintético de microfibra para calzado de protección
De acuerdo con el análisis del mecanismo impermeable y permeable a la humedad mencionado anteriormente, diseñamos una tela base de cuero sintético de súper fibra para zapatos protectores. El proceso específico es el siguiente: el polietileno y el nailon 6 se mezclan y se agitan según una determinada proporción en peso, a una temperatura de 220-300 grados C. Mediante plastificación por fusión mediante una extrusora de un solo tornillo, la isla de polietileno y nailon Se hilan fibras que tienen una finura de 4 a 7 deniers y las fibras se cortan en fibras cortas que tienen una longitud de 40 a 60 mm, que se someten a punzonado con agujas y telas no tejidas. Se obtiene un tejido base de cuero sintético superfibroso aplanando, impregnando una suspensión húmeda de poliuretano, reduciendo tolueno, expandiendo aceite y similares. La red tridimensional resultante de tejidos de cuero sintético de microfibra es similar al cuero, y su resistencia al desgarro, retención de forma, uniformidad, resistencia química y resistencia al agua y al moho superan al cuero natural.
Al mismo tiempo, el tejido base de cuero sintético superfibroso combinado con la tecnología de procesamiento de impregnación y reducción de lechada de poliuretano con estructura porosa forma una gran cantidad de microporos y tiene una gran superficie específica y una fuerte absorción de agua. Por lo tanto, desde la microestructura interna y el material, así como la apariencia de la textura y las propiedades físicas, así como la sensación de las personas, el tejido de cuero sintético de microfibra puede competir con el cuero natural de alta calidad. El proceso es el siguiente: hilado → tela no tejida perforada → planchado → impregnación → reducción → secado por expansión → tejido base de cuero sintético de microfibra utilizando un agente de tratamiento hidrofóbico suave como silicona o flúor-silicio → impregnación → prensado y secado Una microfibra Se obtiene un tejido base de cuero sintético para calzado de protección que tiene una determinada función hidrófoba.
2.2 Diseño de chapa de cuero sintético de superfibra para calzado de protección.
2.2.1 Mecanismo impermeable y permeable a la humedad y diseño de película microporosa de PU con chapa de cuero sintético de superfibra para zapatos protectores
Para resolver la contradicción entre la permeabilidad a la humedad y la impermeabilidad del cuero sintético superfibroso para zapatos de protección, también es necesario diseñar la estructura de la película de PU de la chapa seca, y se requiere que la superficie del cuero sintético de microfibra también tenga microporos. con diámetros de poro apropiados.
La impermeabilización evita principalmente que el agua de lluvia penetre en la superficie del cuero y penetre en el zapato. Cuando se transmite la humedad, el vapor de agua del interior del zapato se transfiere al exterior del zapato. El vapor de agua penetra en los microporos del cuero sintético de microfibra y atraviesa el gas. El diámetro de las moléculas de vapor de agua es 4×10-4μm. Siempre que el diámetro de los microporos de la superficie del cuero de microfibra sea mayor que 4×10-4μm, se puede utilizar vapor de agua. Se transfiere desde el interior del zapato al exterior del zapato y tiene una función de permeabilidad a la humedad. Cuando el agua de lluvia pasa a través de los microporos del cuero sintético de microfibra, la tensión superficial se produce cuando el agua de lluvia entra en contacto con los microporos. Si el diámetro de los poros es pequeño, es difícil que el agua de lluvia entre en el zapato a través de los microporos, consiguiendo así el objetivo de impermeabilización. Los estudios han demostrado que el diámetro mínimo de varias neblinas de lluvia que pueden pasar a través de los microporos es: la niebla es de 20 μm, la lluvia ligera es de 400-900 μm y la lluvia moderada y intensa supera los 2000 μm. Por lo tanto, el diámetro de los microporos de la película de PU de chapa seca se puede diseñar utilizando la diferencia en el diámetro de los poros del vapor de agua y el agua de lluvia que pasa a través de los microporos.
Por lo tanto, en el proceso de revestimiento en seco, la película de PU después del revestimiento se produce con un cierto número de microporos con un cierto diámetro de poro, y el diámetro de poro de los microporos se controla para que sea 4×10 −4-20 μm. lo que permite que el vapor de agua penetre libremente. Al mismo tiempo, es difícil dejar pasar el agua de lluvia para lograr el propósito de permeabilidad a la humedad e impermeabilización. En la actualidad, los métodos para producir microporos en la superficie del cuero sintético incluyen el método de punzonado mecánico con láser, el método de microporos del agente espumante, la volatilización de disolventes y el método de formación de poros. Como puede verse en la Fig. 2, la máscara de cuero sintético de microfibra para zapatos protectores tiene un tamaño de poro de 5 a 8 μm, lo que es ventajoso para la penetración de moléculas de vapor de agua desde el interior del zapato hacia el exterior del zapato mientras suprimiendo la entrada de agua al zapato.
2.2.2 Mecanismo impermeable y permeable a la humedad y diseño de resina hidrófila para revestimiento de cuero sintético de superfibra para calzado de protección
La penetración de moléculas de vapor de agua en la máscara de PU es también el primer proceso de adsorción y reinfiltración, por lo que la elección del material de la máscara de PU también es muy importante. Xie Fuchun et al. utilizó polietilenglicol como segmento blando para sintetizar poliuretano con excelentes propiedades hidrófilas. Se puede utilizar una película de PU hecha de resina de PU con grupos hidrófilos (como etoxilato) en la estructura del segmento blando. Las moléculas de vapor de agua son absorbidas por el enlace de hidrógeno. Dado que la presión del vapor de agua en el zapato es mayor que en el lado exterior del zapato, las moléculas de vapor de agua se transmiten continuamente al exterior del zapato a lo largo del espacio entre las cadenas moleculares de poliuretano, ejerciendo así un efecto de permeabilidad a la humedad.
En resumen, en el diseño del proceso de revestimiento seco, si la máscara no tiene microporos, el vapor de agua puede transferirse al otro lado de la superficie del cuero sintético de microfibra incluso mediante la resina de PU hidrófila, pero es fácil que el material de la máscara de PU sea hidrófilo. . Cuando se forma la película de agua, es difícil transferir rápida y continuamente el vapor de agua al otro lado de la superficie del cuero sintético de microfibra y la permeabilidad a la humedad no es buena. Por lo tanto, cuando se diseña un proceso de revestimiento de cuero sintético de superfibra para zapatos de protección, se usa una resina hidrófila y se diseña un microporo que tiene un diámetro de poro de 4 x 10 −4 a 20 µm para permitir que las moléculas de vapor de agua pasen libremente. Agua, pero es difícil entrar en los zapatos para lograr el propósito de permeabilidad a la humedad e impermeabilidad.
3 Campos de aplicación del cuero sintético de microfibra para calzado de protección
Según las estadísticas del Departamento de Trabajo de Hong Kong, aproximadamente un tercio de los accidentes de seguridad en accidentes industriales son causados por pisar objetos, tocar objetos o sufrir lesiones por objetos. El resultado suele ser lesiones en los pies y discapacidad grave. En el extranjero, especialmente en los países desarrollados occidentales, se concede gran importancia a la protección de los pies, por lo que los empleados deben utilizar calzado profesional. China también ha emitido una serie de normas de prueba de productos para la protección de los pies. Por tanto, el calzado de protección tiene amplias perspectivas de mercado. En la actualidad, China tiene la base de producción de calzado profesional más grande de Asia.
Con el continuo avance de la sociedad, existen cada vez más variedades de productos de protección laboral individual. En Europa y Estados Unidos, los zapatos de seguridad únicos anteriores ahora se dividen en zapatos de protección, zapatos antiestáticos, zapatos de seguridad con puntera protectora, zapatos militares y enfermeras según las características profesionales. Zapatos, zapatos administrativos, zapatos de baile latino y otros tipos, por lo que la aplicación de cuero sintético superfibroso para calzado de protección es más extensa, así:
Para calzado de seguridad: parte superior de calzado como calzado de protección, calzado antiestático, calzado de seguridad con puntera y calzado de seguridad antigolpes. La parte superior de estos zapatos es principalmente negra o marrón y se utilizan principalmente en minería, construcción, metalurgia, transporte, recolección y otras industrias para proteger los dedos de los pies. Requiere que el cuero del zapato sea permeable a la humedad e impermeable, y la resistencia físico-mecánica del cuero sintético de superfibra para zapatos protectores ha superado la del cuero. Por lo tanto, el cuero sintético de superfibra para calzado de protección es actualmente muy popular en el país y en el extranjero.
Para calzado profesional: parte superior de zapatos como zapatos de enfermera, zapatos ejecutivos y zapatos de trabajo para mujeres. Entre ellos, los zapatos de enfermera son muy comunes. En la actualidad, muchos hospitales nacionales y extranjeros utilizan zapatos especiales de enfermera para evitar que la aguja se caiga y apuñale el pie cuando se inyecta. Los zapatos de enfermera son principalmente blancos y la parte superior debe ser permeable a la humedad, impermeable, resistente a la flexión, suave y cómoda. Muchos países de Europa y Estados Unidos exigen que los ejecutivos usen zapatos ejecutivos para trabajar, las mujeres usan zapatos de trabajo para mujeres y estos zapatos también requieren que la parte superior de cuero tenga permeabilidad a la humedad.
Para el calzado militar: Antiguamente, la mayoría estaban hechos de piel de vaca. En la actualidad, el cuero se ha reemplazado gradualmente por cuero sintético de microfibra, lo que requiere que la superficie del cuero tenga permeabilidad a la humedad y función impermeable.
Para zapatos de baile latino para mujeres: uso temprano de producción de piel de vaca o de oveja, el uso actual de producción de cuero sintético de súper fibra transpirable y permeable a la humedad.
Con la división cada vez más especializada del trabajo, la creciente conciencia sobre la protección individual y la creciente escasez de dermis, el cuero para calzado de protección con funciones transpirables, permeables a la humedad e impermeables tendrá un amplio mercado y se aplicará paulatinamente en el calzado deportivo y de running. zapatos. En el futuro, reemplace gradualmente el cuero.
4. Conclusión
Para lograr la función de impermeabilización y satisfacer la permeabilidad al aire, el diseño del proceso del cuero sintético superfibroso para calzado de protección debe comenzar desde la tela base de microfibra y el proceso de revestimiento en seco. El tejido base de cuero sintético de microfibra necesita más microporos en la estructura. La estructura está diseñada para facilitar la difusión del vapor de agua desde el interior del zapato; al mismo tiempo, el tejido base de cuero sintético superfibroso debe tener una cierta propiedad hidrófoba para evitar que entre agua de lluvia y similares en el zapato. En el revestimiento seco, no solo es necesario utilizar resina de PU hidrófila para mejorar la transpirabilidad de los zapatos protectores, sino también tener microporos con poros adecuados en la superficie del cuero para facilitar la transferencia de humedad en el zapato evitando al mismo tiempo la entrada de agua. el zapato y provocando humedad. pie.