Résumé : Selon les exigences fonctionnelles du cuir synthétique en microfibre pour les chaussures de protection, le mécanisme imperméable et perméable à l'humidité du tissu de base en cuir synthétique en microfibre et du film de polyuréthane (PU) à placage sec a été discuté. La conception du tissu de base en cuir synthétique en microfibre pour chaussures de protection a été conçue. Structurez et sélectionnez la résine polyuréthane hydrophile comme résine de couche de surface du cuir synthétique en microfibre et contrôlez le diamètre des micropores du film PU pour répondre aux exigences d'imperméabilité et de perméabilité à l'humidité. Parallèlement, les domaines d'application du cuir synthétique microfibre pour les chaussures de protection sont introduits.
Mots clés : chaussures de protection ; microfibre; Cuir synthétique; perméabilité à l'humidité; imperméable; chaussures d'assurance du travail; chaussures antistatiques; chaussures de sécurité à bout protecteur;
1. Introduction
Les chaussures de protection sont des chaussures portées sur le lieu de travail pour protéger les pieds des blessures. Ils font partie des produits de protection individuelle du travail ou des systèmes de protection individuelle des soldats dans les pays développés d'Europe et d'Amérique. Récemment, de plus en plus de pays exigent que le personnel porte des chaussures de protection pour prévenir d'éventuels dangers pendant le travail. Certaines industries ou entreprises en Chine exigent également que les gens portent des chaussures de protection lorsqu'ils travaillent, de sorte que le marché des chaussures de protection deviendra de plus en plus grand. Avec l'introduction de nombreuses lois et réglementations sur la protection de l'environnement, ainsi que le coût élevé et la source limitée du cuir, et dans certaines occasions spécifiques (comme le travail aseptique), le derme est sujet à la pourriture et les bactéries sont difficiles à répondre aux exigences. . Par conséquent, les gens ont commencé à chercher des alternatives au derme. Ces dernières années, les chaussures de protection en cuir artificiel en nylon microfibre polyuréthane (cuir synthétique microfibre) sont devenues de plus en plus populaires.
Par rapport au cuir, le défaut du cuir synthétique en microfibre est qu'il n'absorbe pas la sueur et ne respire pas, ce qui rend les gens mal à l'aise et boiteux. Le cuir synthétique super-fibre pour chaussures de protection est spécialement conçu en fonction des caractéristiques d'absorption de l'humidité et de perméabilité du cuir. Il a à la fois des propriétés de perméabilité à l'humidité et d'imperméabilité, c'est-à-dire que les chaussures empêchent la pluie extérieure de pénétrer dans le cuir de la chaussure pendant le port, et en même temps la sueur à l'intérieur des chaussures est évacuée, ce qui rend les gens à l'aise.
Dans cet article, le mécanisme perméable à l'humidité et imperméable du tissu à base de cuir synthétique en microfibre a été discuté, et la méthode de préparation du tissu à base de cuir synthétique en microfibre imperméable et perméable à l'humidité a été obtenue. Le processus de laminage à sec du cuir synthétique en microfibre a été discuté. La perméabilité à l'humidité et le mécanisme d'étanchéité de la résine polyuréthane (PU) en cuir synthétique microfibre et du film PU en cuir synthétique super fibre ont été analysés. La préparation de cuir synthétique microfibre pour chaussures de protection a été réalisée. En fournissant une base théorique, il est possible de remplacer le cuir naturel par du cuir synthétique en microfibre.
2 Processus de conception du cuir synthétique microfibre pour chaussures de protection
Le cuir synthétique pour chaussures de protection doit être conforme à la norme EN345 ou ISO20345 pour circuler sur les marchés étrangers (EN345 ou ISO20345 est la norme européenne et américaine pour l'accès aux chaussures de protection). L'indice de perméabilité à l'humidité du cuir synthétique superfibreux pour chaussures de protection nécessite une perméabilité à la vapeur d'eau supérieure ou égale à 0,8 mg/(cm2·h) et un coefficient de perméabilité à la vapeur d'eau supérieur ou égal à 1,5 mg/cm2, tandis que l'indice d'imperméabilité nécessite de l'eau. taux d'absorption inférieur ou égal à 30% et usure par l'eau. La perméabilité est inférieure ou égale à 0,2 mg. Afin de répondre aux exigences de perméabilité à l'humidité et de technologie d'imperméabilité, le cuir synthétique super-fibre pour chaussures de protection est conçu à partir des deux parties du tissu de base en cuir synthétique en microfibre et du placage sec.
2.1 Conception du processus de tissu de base en cuir synthétique en microfibre pour chaussures de protection
2.1.1 Mécanisme imperméable et perméable à l'humidité du tissu de base en cuir synthétique microfibre pour chaussures de protection
Pour étudier la perméabilité à l'humidité et la fonction imperméable du tissu de base en cuir synthétique superfibre pour chaussures de protection, la première consiste à analyser le mécanisme de perméabilité à l'humidité et d'imperméabilité du tissu de base en cuir synthétique microfibre. La transmission de l’humidité est en fait deux processus d’adsorption et de transfert. Tout d'abord, la vapeur d'eau (c'est-à-dire la sueur) à l'intérieur de la chaussure est adsorbée sur le côté intérieur de la chaussure, puis transférée de l'intérieur de la chaussure vers l'extérieur de la chaussure. Le processus d'adsorption nécessite un point d'adsorption de vapeur d'eau sur le tissu de base en cuir synthétique microfibre. Le point d'adsorption peut être celui où les molécules d'eau sont adsorbées par des liaisons hydrogène ou adsorbées de manière poreuse. Sans points d'adsorption, la vapeur d'eau ne s'adsorbe pas et la sueur à l'intérieur des chaussures ne peut pas être utilisée. Transfert, de sorte que lors de la conception du tissu de base en cuir synthétique en microfibre, le tissu de base en cuir synthétique en microfibre doit avoir une certaine fonction d'absorption hydrophile. La fibre de nylon du tissu à base d'eau et de cuir synthétique forme facilement des liaisons hydrogène et a une certaine hydrophilie, de sorte que le tissu de base a une certaine hydrophilie. De plus, plus le tissu de base en cuir synthétique en microfibre est poreux, plus la surface spécifique est grande. Plus il est facile d'adsorber la vapeur d'eau. Dans la pénétration de la vapeur d'eau, si le diamètre des pores du tissu de base en cuir synthétique en microfibre est grand et que le rapport d'ouverture est élevé, la vitesse de transfert de vapeur d'eau est rapide et la quantité de transfert est importante. La figure 1 montre la structure d'un tissu de base en cuir synthétique superfibreux pour chaussures de protection. On peut voir que la section transversale du tissu à base de cuir synthétique en microfibre pour chaussures de protection présente une pluralité de micropores qui facilitent le transfert d'humidité dans la chaussure.
Dans le même temps, le diamètre des pores du tissu de base en cuir synthétique en microfibre est généralement grand et inégal, et l'eau de pluie passe facilement à travers. Afin de répondre à l'utilisation du tissu de base en cuir synthétique superfibreux pour les chaussures de protection, il est également nécessaire de réaliser le tissu de base en cuir synthétique en microfibre. Il est traité pour avoir une certaine propriété hydrophobe afin de réduire la vitesse et la quantité d'eau de pluie traversant le tissu de base en superfibre, de sorte que l'eau de pluie n'atteigne pas facilement l'intérieur de la chaussure, réalisant ainsi la fonction imperméable.
En résumé, dans la conception du processus de production du tissu de base en cuir synthétique superfibreux pour chaussures de protection, le tissu de base superfibreux doit avoir un certain point d'adsorption de vapeur d'eau (c'est-à-dire une fonction hydrophile), c'est-à-dire que le tissu de base en microfibres a une haute résistance. rapport d'ouverture. Et avec une ouverture appropriée, en même temps, le tissu de base en microfibre a une certaine fonction imperméable, atteignant à la fois la perméabilité à l'humidité et l'imperméabilité.
2.1.2 Préparation du tissu de base en cuir synthétique microfibre pour chaussures de protection
Selon l'analyse du mécanisme perméable à l'humidité et imperméable mentionné ci-dessus, nous avons conçu un tissu de base en cuir synthétique super-fibré pour les chaussures de protection. Le processus spécifique est le suivant : le polyéthylène et le nylon 6 sont mélangés et agités selon un certain rapport pondéral, à une température de 220-300 degré C. Par plastification par fusion par une extrudeuse monovis, l'îlot de polyéthylène et de nylon des fibres ayant une finesse de 4 à 7 deniers sont filées, et les fibres sont coupées en fibres courtes ayant une longueur de 40 à 60 mm, qui sont soumises à un aiguilletage de non-tissé et à un tissu non-tissé. Un tissu de base en cuir synthétique superfibreux est obtenu par aplatissement, imprégnation d'une suspension de polyuréthane humide, réduction du toluène, expansion d'huile et analogues. Le réseau tridimensionnel résultant de tissus en cuir synthétique en microfibre est similaire au cuir, et sa résistance à la déchirure, sa rétention de forme, son uniformité, sa résistance chimique, sa résistance à l'eau et à la moisissure dépassent celles du cuir naturel.
Dans le même temps, le tissu de base en cuir synthétique superfibreux combiné à la technologie de traitement d'imprégnation et de réduction de boue de polyuréthane à structure poreuse forme un grand nombre de micropores, présente une grande surface spécifique et une forte absorption d'eau. Par conséquent, du point de vue de la microstructure et du matériau internes, ainsi que de l'apparence de la texture et des propriétés physiques, ainsi que de la sensation des personnes, le tissu en cuir synthétique en microfibre peut rivaliser avec le cuir naturel de haute qualité. Le procédé est le suivant : filage → non-tissé aiguilleté → repassage → imprégnation → réduction → séchage par expansion → tissu de base en cuir synthétique microfibre utilisant un agent de traitement hydrophobe doux tel que le silicone ou le fluor-silicium → imprégnation → pressage et séchage d'une microfibre on obtient un tissu de base en cuir synthétique pour chaussures de protection ayant une certaine fonction hydrophobe.
2.2 Conception de placage de cuir synthétique superfibre pour chaussures de protection
2.2.1 Mécanisme imperméable et perméable à l'humidité et conception d'un film microporeux PU en placage de cuir synthétique superfibre pour chaussures de protection
Afin de résoudre la contradiction entre la perméabilité à l'humidité et l'imperméabilité du cuir synthétique superfibreux pour chaussures de protection, il est également nécessaire de concevoir la structure du film PU du placage sec, et il est nécessaire que la surface du cuir synthétique microfibre présente également des micropores. avec des diamètres de pores appropriés.
L'imperméabilisation empêche principalement l'eau de pluie de pénétrer dans la surface du cuir dans la chaussure. Lorsque l'humidité est transmise, la vapeur d'eau à l'intérieur de la chaussure est transférée vers l'extérieur de la chaussure. La vapeur d'eau pénètre dans les micropores du cuir synthétique microfibre et traverse le gaz. Le diamètre des molécules de vapeur d'eau est de 4×10-4μm. Tant que le diamètre des micropores de la surface du cuir microfibre est supérieur à 4×10-4μm, la vapeur d'eau peut être utilisée. Il est transféré de l'intérieur de la chaussure vers l'extérieur de la chaussure et a une fonction de perméabilité à l'humidité. Lorsque l'eau de pluie traverse les micropores du cuir synthétique en microfibre, la tension superficielle est provoquée lorsque l'eau de pluie entre en contact avec les micropores. Si le diamètre des pores est petit, l'eau de pluie aura du mal à pénétrer dans la chaussure à travers les micropores, atteignant ainsi l'objectif d'imperméabilisation. Des études ont montré que le diamètre minimum des différents brouillards de pluie pouvant traverser les micropores est le suivant : le brouillard est de 20 μm, la pluie légère est de 400-900 μm et les pluies modérées et fortes sont supérieures à 2 000 μm. Par conséquent, le diamètre des micropores du film PU de placage sec peut être conçu en utilisant la différence entre le diamètre des pores de la vapeur d'eau et de l'eau de pluie traversant les micropores.
Par conséquent, dans le processus de placage à sec, le film PU après le placage est produit avec un certain nombre de micropores avec un certain diamètre de pores, et le diamètre des pores des micropores est contrôlé pour être de 4 × 10 − 4-20 μm, ce qui permet à la vapeur d'eau de pénétrer librement. Dans le même temps, il est difficile de laisser passer l’eau de pluie pour atteindre l’objectif de perméabilité à l’humidité et d’imperméabilisation. À l'heure actuelle, les méthodes de production de micropores dans la surface du cuir synthétique comprennent la méthode de poinçonnage mécanique au laser, la méthode de micropores avec agent moussant, la volatilisation de solvant et la méthode de formation de pores. Comme le montre la figure 2, le masque en cuir synthétique en microfibre pour chaussures de protection a une taille de pores de 5 à 8 µm, ce qui est avantageux pour la pénétration des molécules de vapeur d'eau de l'intérieur de la chaussure vers l'extérieur de la chaussure tout en supprimant l'entrée d'eau dans la chaussure.
2.2.2 Mécanisme imperméable et perméable à l'humidité et conception de résine hydrophile pour placage de cuir synthétique superfibre pour chaussures de protection
La pénétration des molécules de vapeur d'eau dans le masque PU est également le premier processus d'adsorption et de réinfiltration, le choix du matériau du masque PU est donc également très important. Xie Fuchun et coll. utilisé du polyéthylène glycol comme segment souple pour synthétiser du polyuréthane doté d'excellentes propriétés hydrophiles. Un film PU en résine PU avec des groupes hydrophiles (tels que l'éthoxylate) dans la structure de segments souples peut être utilisé. Les molécules de vapeur d'eau sont adsorbées par la liaison hydrogène. Étant donné que la pression de la vapeur d'eau dans la chaussure est supérieure à celle du côté extérieur de la chaussure, les molécules de vapeur d'eau sont continuellement transmises vers l'extérieur de la chaussure le long de l'espace entre les chaînes moléculaires du polyuréthane, exerçant ainsi un effet de perméabilité à l'humidité.
En résumé, dans la conception du processus de placage sec, si le masque n'a pas de micropores, la vapeur d'eau peut être transférée de l'autre côté de la surface du cuir synthétique en microfibre même par la résine PU hydrophile, mais il est facile d'être un matériau de masque PU hydrophile. . Lorsque le film d'eau se forme, il est difficile de transférer rapidement et continuellement la vapeur d'eau de l'autre côté de la surface du cuir synthétique en microfibre, et la perméabilité à l'humidité n'est pas bonne. Par conséquent, lors de la conception d'un procédé de placage de cuir synthétique superfibre pour chaussures de protection, une résine hydrophile est utilisée, et un micropore ayant un diamètre de pore de 4 × 10 -4 à 20 μm est conçu pour permettre aux molécules de vapeur d'eau de passer librement. De l'eau, mais il est difficile de pénétrer dans les chaussures pour atteindre l'objectif de perméabilité à l'humidité et d'imperméabilité.
3 Domaines d'application du cuir synthétique microfibre pour chaussures de protection
Selon les statistiques du ministère du Travail de Hong Kong, environ un tiers des accidents du travail sont causés par le fait de marcher sur des objets, de toucher des objets ou d'être blessé par des objets. Il en résulte souvent des blessures aux pieds et un handicap grave. Dans les pays étrangers, notamment dans les pays développés occidentaux, une grande importance est accordée à la protection des pieds, obligeant les salariés à porter des chaussures professionnelles. La Chine a également publié une série de normes d'essai de produits pour la protection des pieds. Les chaussures de protection ont donc de larges perspectives de marché. À l 'heure actuelle, la Chine possède la plus grande base de production de chaussures professionnelles d' Asie.
Avec le progrès continu de la société, il existe de plus en plus de variétés de produits individuels de protection du travail. En Europe et aux États-Unis, les anciennes chaussures de sécurité simples sont désormais divisées en chaussures de protection, chaussures antistatiques, chaussures de sécurité à embout protecteur, chaussures militaires, infirmières selon les caractéristiques professionnelles. Chaussures, chaussures administratives, chaussures de danse latine et autres types, de sorte que l'application du cuir synthétique superfibreux pour les chaussures de protection est plus étendue, comme suit :
Pour les chaussures de sécurité : dessus de chaussures telles que les chaussures de protection, les chaussures antistatiques, les chaussures de sécurité à bout et les chaussures de sécurité anti-écrasement. Le dessus de ces chaussures est principalement noir ou marron et est principalement utilisé dans les industries minières, de construction, de métallurgie, de transport, de récolte et autres pour protéger les orteils. Cela nécessite que le cuir des chaussures soit perméable à l'humidité et imperméable, et la résistance physico-mécanique du cuir synthétique super-fibre destiné aux chaussures de protection a dépassé celle du cuir. Par conséquent, le cuir synthétique super-fibre pour chaussures de protection est actuellement très populaire dans le pays et à l’étranger.
Pour les chaussures professionnelles : dessus de chaussures telles que les chaussures d'infirmière, les chaussures de direction et les chaussures de travail pour femmes. Parmi eux, les chaussures d'infirmière sont très courantes. À l'heure actuelle, de nombreux hôpitaux nationaux et étrangers utilisent des chaussures d'infirmière spéciales pour empêcher l'aiguille de tomber et de poignarder le pied lorsque l'aiguille est injectée. Les chaussures de l'infirmière sont principalement blanches et la tige doit être perméable à l'humidité, imperméable, résistante à la flexion, douce et confortable. De nombreux pays d'Europe et des États-Unis exigent que les cadres portent des chaussures de direction au travail, les femmes portent des chaussures de travail pour femmes, ces chaussures exigent également que le cuir supérieur soit perméable à l'humidité.
Pour les chaussures militaires : Autrefois, la plupart d’entre elles étaient en cuir de vachette. À l'heure actuelle, le cuir a été progressivement remplacé par du cuir synthétique en microfibre, ce qui nécessite que la surface du cuir soit perméable à l'humidité et imperméable.
Pour les chaussures de danse latine pour femmes : utilisation précoce de la production de cuir de vache ou de peau de mouton, utilisation actuelle de la production de cuir synthétique respirant et perméable à l'humidité.
Avec la division du travail de plus en plus spécialisée, la prise de conscience croissante de la protection individuelle et la raréfaction du derme, le cuir des chaussures de protection doté de fonctions respirantes, perméables à l'humidité et imperméables aura un large marché et sera progressivement appliqué aux chaussures de sport et de course. chaussures. À l'avenir, remplacez progressivement le cuir.
4. Conclusion
Afin d'obtenir la fonction d'imperméabilisation et de satisfaction de la perméabilité à l'air, la conception du processus de cuir synthétique superfibreux pour chaussures de protection doit commencer à partir du tissu de base en microfibre et du processus de placage à sec. Le tissu de base en cuir synthétique en microfibre a besoin de plus de micropores dans la structure. La structure est conçue pour faciliter la diffusion de la vapeur d'eau depuis l'intérieur de la chaussure ; en même temps, le tissu de base en cuir synthétique superfibreux doit avoir une certaine propriété hydrophobe pour empêcher l'eau de pluie et autres de pénétrer dans la chaussure. Dans le placage sec, il est non seulement nécessaire d'utiliser de la résine PU hydrophile pour améliorer la respirabilité des chaussures de protection, mais aussi d'avoir des micropores avec des pores adaptés sur la surface du cuir pour faciliter le transfert d'humidité dans la chaussure tout en empêchant l'eau de pénétrer. la chaussure et provoquant de l'humidité. pied.