Resumo: De acordo com os requisitos funcionais do couro sintético de microfibra para calçados de proteção, foi discutido o mecanismo impermeável e permeável à umidade do tecido base de couro sintético de microfibra e do filme de poliuretano (PU) folheado seco. Foi desenvolvido o design de tecido base de couro sintético de microfibra para calçados de proteção. Estruture e selecione resina de poliuretano hidrofílica como resina de camada superficial de couro sintético de microfibra e controle o diâmetro dos microporos do filme PU para atender aos requisitos de impermeabilidade e permeabilidade à umidade. Ao mesmo tempo, são introduzidos os campos de aplicação do couro sintético de microfibra para calçados de proteção.
Palavras-chave: calçados de proteção; microfibra; Couro Sintético; permeabilidade à umidade; à prova d'água; calçados de seguro trabalhista; sapatos antiestáticos; sapatos de segurança protetores para os dedos dos pés;
1. Introdução
Sapatos de proteção são sapatos usados no local de trabalho para proteger os pés contra lesões. Eles fazem parte dos produtos individuais de proteção do trabalho ou dos sistemas individuais de proteção dos soldados nos países desenvolvidos da Europa e da América. Recentemente, mais e mais países exigem que os funcionários usem calçados de proteção para evitar possíveis perigos durante o trabalho. Algumas indústrias ou empresas na China também exigem que as pessoas usem calçados de proteção durante o trabalho, de modo que o mercado de calçados de proteção se tornará cada vez maior. Com a introdução de muitas leis e regulamentos de proteção ambiental, bem como o alto custo e a fonte limitada de couro, e em algumas ocasiões específicas (como o trabalho asséptico), a derme é propensa à decomposição e as bactérias são difíceis de atender aos requisitos . Por isso, as pessoas começaram a buscar alternativas para a derme. Nos últimos anos, os sapatos de proteção feitos de couro artificial de náilon e microfibra de poliuretano (couro sintético de microfibra) tornaram-se cada vez mais populares.
Comparado ao couro, o defeito do couro sintético de microfibra é que ele não absorve o suor e não respira, deixando as pessoas desconfortáveis e coxos. O couro sintético superfibra para calçados de proteção é especialmente desenvolvido com base nas características de absorção de umidade e permeabilidade do couro. Possui permeabilidade à umidade e propriedades impermeáveis, ou seja, o calçado evita que a chuva externa penetre no couro do calçado durante o uso e, ao mesmo tempo, o suor de dentro do calçado é descarregado, deixando as pessoas confortáveis.
Neste artigo, o mecanismo permeável à umidade e à prova d'água do tecido base de couro sintético de microfibra foi discutido e o método de preparação do tecido base de couro sintético de microfibra impermeável permeável à umidade foi obtido. Foi discutido o processo de laminação a seco de couro sintético de microfibra. A permeabilidade à umidade e o mecanismo à prova d'água da resina de poliuretano (PU) de couro sintético de microfibra e do filme PU de couro sintético de superfibra foram analisados. Foi realizada a preparação de couro sintético de microfibra para calçados de proteção. Com base teórica, é possível substituir o couro natural pelo couro sintético de microfibra.
2 Projeto de processo de couro sintético de microfibra para calçados de proteção
O couro sintético para calçados de proteção deve estar em conformidade com EN345 ou ISO20345 para circular em mercados estrangeiros (EN345 ou ISO20345 é o padrão europeu e americano para acesso a calçados de proteção). O índice de permeabilidade à umidade do couro sintético superfibroso para calçados de proteção requer permeação ao vapor de água maior ou igual a 0,8mg/(cm2·h) e coeficiente de permeabilidade ao vapor de água maior ou igual a 1,5mg/cm2, enquanto o índice de impermeabilidade requer água taxa de absorção menor ou igual a 30% e desgaste da água. A permeabilidade é menor ou igual a 0,2 mg. A fim de atender aos requisitos de permeabilidade à umidade e tecnologia à prova d'água, o couro sintético de superfibra para calçados de proteção é projetado a partir de duas partes do tecido base de couro sintético de microfibra e do folheado seco.
2.1 Projeto de processo de tecido base de couro sintético de microfibra para calçados de proteção
2.1.1 Mecanismo impermeável e permeável à umidade de pano base de couro sintético de microfibra para calçados de proteção
Para estudar a permeabilidade à umidade e a função à prova d'água do tecido à base de couro sintético de superfibra para calçados de proteção, o primeiro é analisar o mecanismo de permeabilidade à umidade e à prova d'água do tecido à base de couro sintético de microfibra. A transmissão de umidade consiste, na verdade, em dois processos de adsorção e transferência. Primeiro, o vapor de água (ou seja, suor) dentro do sapato é adsorvido na parte interna do sapato e depois transferido de dentro para fora do sapato. O processo de adsorção requer um ponto de adsorção de vapor de água no tecido de base de couro sintético de microfibra. O ponto de adsorção pode ser que as moléculas de água sejam adsorvidas por ligações de hidrogênio ou adsorvidas de forma porosa. Sem pontos de adsorção, o vapor de água não é adsorvido e o suor dentro dos sapatos não pode ser aproveitado. Transfira para fora, portanto, ao projetar o tecido base de couro sintético de microfibra, o tecido base de couro sintético de microfibra deve ter uma certa função de absorção hidrofílica. A fibra de náilon do tecido à base de água e couro sintético forma facilmente ligações de hidrogênio e possui certa hidrofilicidade, portanto, o tecido base possui certa hidrofilicidade. Além disso, quanto mais poros o tecido de base de couro sintético de microfibra, maior será a área de superfície específica. Quanto mais fácil é adsorver o vapor de água. Na penetração do vapor d'água, se o diâmetro dos poros do tecido base de couro sintético de microfibra for grande e a taxa de abertura for alta, a velocidade de transferência do vapor d'água é rápida e a quantidade de transferência é grande. A Figura 1 mostra a estrutura de um tecido base de couro sintético superfibroso para calçados de proteção. Pode-se observar que a seção transversal do tecido base de couro sintético de microfibra para calçados de proteção possui uma pluralidade de microporos que facilitam a transferência de umidade no calçado.
Ao mesmo tempo, o diâmetro dos poros do tecido de base de couro sintético de microfibra é geralmente grande e irregular, e a água da chuva passa facilmente. Para atender à utilização do tecido base de couro sintético superfibroso para calçados de proteção, também é necessário realizar o tecido base de couro sintético microfibra. É processado para ter uma certa propriedade hidrofóbica para reduzir a velocidade e a quantidade de água da chuva que passa pelo tecido base superfibra, para que a água da chuva não chegue facilmente ao interior do calçado, conseguindo assim a função impermeável.
Em resumo, no desenho do processo de produção do tecido base de couro sintético superfibroso para calçados de proteção, o tecido base superfibroso deve ter um determinado ponto de adsorção de vapor d'água (ou seja, função hidrofílica), ou seja, o tecido base de microfibra tem um alto relação de abertura. E com uma abertura adequada, ao mesmo tempo, o tecido base de microfibra tem uma certa função impermeável, alcançando permeabilidade à umidade e à prova d'água.
2.1.2 Preparação de tecido base de couro sintético de microfibra para calçados de proteção
De acordo com a análise do mecanismo permeável à umidade e à prova d'água mencionado acima, projetamos um tecido à base de couro sintético de superfibra para calçados de proteção. O processo específico é o seguinte: polietileno e náilon 6 são misturados e agitados de acordo com uma certa proporção de peso, a uma temperatura de 220-300 graus C. Por plastificação por fusão por uma extrusora de parafuso único, o polietileno e a ilha de náilon fibras com finura de 4 a 7 denier são fiadas e as fibras são cortadas em fibras curtas com comprimento de 40 a 60 mm, que são submetidas a punção com agulha não tecida e tecido não tecido. Um tecido à base de couro sintético superfibroso é obtido por alisamento, impregnação de uma pasta úmida de poliuretano, redução de tolueno, expansão de óleo e similares. A rede tridimensional resultante de tecidos de couro sintético de microfibra é semelhante ao couro, e sua resistência ao rasgo, retenção de forma, uniformidade, resistência química e resistência à água e ao mofo excedem o couro natural.
Ao mesmo tempo, o tecido à base de couro sintético superfibroso combinado com a tecnologia de impregnação e redução de pasta de poliuretano com estrutura porosa forma um grande número de microporos e possui uma grande área de superfície específica e forte absorção de água. Portanto, desde a microestrutura interna e do material, bem como a aparência da textura e propriedades físicas, bem como a sensação das pessoas, o tecido de couro sintético de microfibra pode competir com o couro natural de alta qualidade. O processo é o seguinte: fiação → tecido não tecido perfurado com agulha → engomadoria → impregnação → redução → secagem por expansão → tecido à base de couro sintético de microfibra usando agente de tratamento hidrofóbico macio, como silicone ou flúor-silício → impregnação → prensagem e secagem Uma microfibra é obtido um tecido à base de couro sintético para calçados de proteção com uma certa função hidrofóbica.
2.2 Design de folheado de couro sintético de superfibra para calçados de proteção
2.2.1 Mecanismo impermeável e permeável à umidade e design de filme microporoso PU folheado de couro sintético de superfibra para calçados de proteção
Para resolver a contradição entre a permeabilidade à umidade e a impermeabilidade do couro sintético superfibroso para calçados de proteção, também é necessário projetar a estrutura do filme PU do folheado seco, e é necessário que a superfície do couro sintético de microfibra também tenha microporos com diâmetros de poros apropriados.
A impermeabilização evita principalmente que a água da chuva penetre na superfície do couro no calçado. Quando a umidade é transmitida, o vapor d'água de dentro do calçado é transferido para a parte externa do calçado. O vapor d'água penetra nos microporos do couro sintético de microfibra e passa pelo gás. O diâmetro das moléculas de vapor de água é 4×10-4μm. Contanto que o diâmetro dos microporos da superfície do couro de microfibra seja maior que 4×10-4μm, o vapor de água pode ser usado. É transferido de dentro para fora do calçado e tem função de permeabilidade à umidade. Quando a água da chuva passa pelos microporos do couro sintético de microfibra, a tensão superficial é causada quando a água da chuva entra em contato com os microporos. Se o diâmetro dos poros for pequeno, é difícil que a água da chuva entre no calçado pelos microporos, atingindo assim a finalidade de impermeabilização. Estudos mostraram que o diâmetro mínimo de várias névoas de chuva que podem passar pelos microporos é: neblina é 20μm, chuva leve é 400-900μm e chuva moderada e chuva forte estão acima de 2.000μm. Portanto, o diâmetro dos microporos do filme de PU de folheado seco pode ser projetado utilizando a diferença no diâmetro dos poros do vapor de água e da água da chuva que passa pelos microporos.
Portanto, no processo de folheado a seco, o filme de PU após o folheado é produzido com um certo número de microporos com um determinado diâmetro de poro, e o diâmetro dos poros dos microporos é controlado para ser 4×10 −4-20 μm, o que permite que o vapor de água penetre livremente. Ao mesmo tempo, é difícil passar a água da chuva para atingir o objetivo de permeabilidade à umidade e impermeabilização. Atualmente, os métodos para produzir microporos na superfície do couro sintético incluem método de perfuração mecânica a laser, método de microporo de agente espumante, volatilização de solvente e método de formação de poros. Como pode ser visto na Figura 2, a máscara de couro sintético de microfibra para calçados de proteção possui tamanho de poro de 5 a 8 μm, o que é vantajoso para a penetração de moléculas de vapor d'água de dentro para fora do calçado enquanto suprimindo a entrada de água no sapato.
2.2.2 Mecanismo impermeável e permeável à umidade e design de resina hidrofílica para folheado de couro sintético de superfibra para calçados de proteção
A penetração das moléculas de vapor d'água na máscara de PU também é o primeiro processo de adsorção e reinfiltração, portanto a escolha do material da máscara de PU também é muito importante. Xie Fuchun et al. utilizou polietilenoglicol como segmento macio para sintetizar poliuretano com excelentes propriedades hidrofílicas. Pode ser usado filme PU feito de resina PU com grupos hidrofílicos (como etoxilato) na estrutura do segmento macio. As moléculas de vapor de água são adsorvidas pela ligação de hidrogênio. Como a pressão do vapor d'água no calçado é maior do que o lado externo do calçado, as moléculas de vapor d'água são continuamente transmitidas para o exterior do calçado ao longo do espaço entre as cadeias moleculares de poliuretano, exercendo assim um efeito de permeabilidade à umidade.
Em resumo, no projeto do processo de folheado a seco, se a máscara não tiver microporos, o vapor de água pode ser transferido para o outro lado da superfície do couro sintético de microfibra, mesmo pela resina PU hidrofílica, mas é fácil ser um material de máscara de PU hidrofílico . Quando a película de água é formada, é difícil transferir rápida e continuamente o vapor de água para o outro lado da superfície do couro sintético de microfibra, e a permeabilidade à umidade não é boa. Portanto, ao projetar um processo de revestimento de couro sintético de superfibra para calçados de proteção, uma resina hidrofílica é usada e um microporo com diâmetro de poro de 4 × 10 -4 a 20 μm é projetado para permitir que as moléculas de vapor de água passem livremente. Água, mas é difícil entrar nos sapatos para atingir o objetivo de permeabilidade à umidade e à prova d'água.
3 Campos de aplicação de couro sintético de microfibra para calçados de proteção
De acordo com as estatísticas do Departamento do Trabalho de Hong Kong, cerca de um terço dos acidentes industriais e de segurança são causados por pisar em objetos, tocar em objetos ou ser ferido por objetos. O resultado geralmente são lesões nos pés e incapacidades graves. Nos países estrangeiros, especialmente nos países ocidentais desenvolvidos, é dada grande importância à proteção dos pés, exigindo que os funcionários usem calçado profissional. A China também emitiu uma série de padrões de testes de produtos para proteção dos pés. Portanto, os calçados de proteção têm amplas perspectivas de mercado. Atualmente, a China possui a maior base de produção de calçados profissionais da Ásia.
Com o avanço contínuo da sociedade, existem cada vez mais variedades de produtos individuais de proteção ao trabalho. Na Europa e nos Estados Unidos, os calçados de segurança únicos anteriores estão agora divididos em calçados de proteção, calçados antiestáticos, calçados de segurança com proteção para dedos, calçados militares, enfermeiros de acordo com as características profissionais. Calçados, calçados administrativos, calçados de dança latina e outros tipos, portanto a aplicação de couro sintético superfibroso para calçados de proteção é mais ampla, conforme segue:
Para calçados de segurança: parte superior de calçados, como calçados de proteção, calçados antiestáticos, calçados de segurança com biqueira e calçados de segurança anti-esmagamento. A parte superior desses sapatos é principalmente preta ou marrom e é usada principalmente em mineração, construção, metalurgia, transporte, colheita e outras indústrias para proteger os dedos dos pés. Exige que o couro do calçado seja permeável à umidade e à prova d'água, e a resistência físico-mecânica do couro sintético de superfibra para calçados de proteção excedeu a do couro. Portanto, o couro sintético superfibra para calçados de proteção é atualmente muito popular no país e no exterior.
Para calçados profissionais: parte superior de calçados como calçados de enfermagem, calçados executivos e calçados femininos de trabalho. Entre eles, os calçados de enfermagem são muito comuns. Atualmente, muitos hospitais no país e no exterior usam calçados especiais para enfermeiras para evitar que a agulha caia e esfaqueie o pé quando a agulha é injetada. Os sapatos da enfermeira são principalmente brancos e a parte superior deve ser permeável à umidade, à prova d'água, resistente à flexão, macia e confortável. Muitos países da Europa e dos Estados Unidos exigem que os executivos usem sapatos executivos para trabalhar, as mulheres usam sapatos de trabalho femininos, esses sapatos também exigem que a parte superior do couro tenha permeabilidade à umidade.
Para calçados militares: No passado, a maioria deles era feita de couro bovino. Atualmente, o couro tem sido gradativamente substituído por couro sintético de microfibra, o que exige que a superfície do couro tenha permeabilidade à umidade e função à prova d'água.
Para sapatos de dança latina femininos: uso precoce de produção de couro de vaca ou pele de carneiro, o uso atual de permeabilidade respirável e à umidade da produção de couro sintético de superfibra.
Com a divisão cada vez mais especializada do trabalho, a crescente consciência da proteção individual e a crescente escassez da derme, o couro protetor para calçados com funções respiráveis, permeáveis à umidade e impermeáveis terá um amplo mercado e será gradualmente aplicado em calçados esportivos e de corrida. sapato. No futuro, substitua gradualmente o couro.
4. Conclusão
Para cumprir a função de impermeabilizar e satisfazer a permeabilidade ao ar, o desenho do processo do couro sintético superfibroso para calçados de proteção deve ser iniciado a partir do tecido base de microfibra e do processo de folheamento a seco. O tecido base de couro sintético de microfibra necessita de mais microporos na estrutura. A estrutura foi projetada para facilitar a difusão do vapor d'água do interior do calçado; ao mesmo tempo, o tecido de base de couro sintético superfibroso deve ter uma certa propriedade hidrofóbica para evitar que a água da chuva e similares entrem no calçado. No folheado seco, não só é necessário utilizar resina PU hidrofílica para melhorar a respirabilidade do calçado de proteção, mas também ter microporos com poros adequados na superfície do couro para facilitar a transferência de umidade no calçado e evitar a entrada de água o sapato e causando umidade. pé.