Abstrak: Menurut persyaratan fungsional kulit sintetis mikrofiber untuk sepatu pelindung, mekanisme kedap air dan permeabel lembab dari kain dasar kulit sintetis mikrofiber dan film poliuretan (PU) veneer kering telah dibahas. Perancangan bahan dasar kulit sintetis microfiber untuk pelindung sepatu telah dirancang. Struktur, dan pilih resin poliuretan hidrofilik sebagai resin lapisan permukaan kulit sintetis mikrofiber dan kontrol diameter mikropori film PU untuk memenuhi persyaratan permeabilitas kedap air dan kelembapan. Pada saat yang sama, bidang aplikasi kulit sintetis mikrofiber untuk sepatu pelindung juga diperkenalkan.
Kata kunci: sepatu pelindung; serat mikro; Kulit sintetis; permeabilitas kelembaban; tahan air; sepatu asuransi tenaga kerja; sepatu anti-statis; sepatu keselamatan pelindung kaki;
1. Perkenalan
Sepatu pelindung adalah sepatu yang dipakai di tempat kerja untuk melindungi kaki dari cedera. Mereka adalah bagian dari produk perlindungan tenaga kerja individu atau sistem perlindungan individu prajurit di negara-negara maju di Eropa dan Amerika. Akhir-akhir ini, semakin banyak negara yang mewajibkan stafnya untuk memakai sepatu pelindung untuk mencegah kemungkinan bahaya selama bekerja, beberapa industri atau perusahaan di China juga mewajibkan orangnya memakai sepatu pelindung saat bekerja, sehingga pasar sepatu pelindung akan semakin besar. Dengan diperkenalkannya banyak undang-undang dan peraturan perlindungan lingkungan, serta tingginya biaya dan sumber kulit yang terbatas, dan pada beberapa kesempatan tertentu (seperti pekerjaan aseptik), dermis rentan terhadap pembusukan dan bakteri sulit memenuhi persyaratan. . Oleh karena itu, masyarakat mulai mencari alternatif pengganti dermis. Dalam beberapa tahun terakhir, sepatu pelindung yang terbuat dari kulit buatan nilon mikrofiber poliuretan (kulit sintetis mikrofiber) menjadi semakin populer.
Dibandingkan dengan kulit, kekurangan dari kulit sintetis mikrofiber adalah tidak menyerap keringat dan bernapas sehingga membuat orang tidak nyaman dan timpang. Kulit sintetis serat super untuk sepatu pelindung dirancang khusus berdasarkan karakteristik penyerapan air dan permeabilitas kulit. Ia memiliki sifat permeabilitas kelembaban dan tahan air, yaitu sepatu mencegah hujan dari luar menembus kulit sepatu saat dipakai, dan pada saat yang sama keringat di dalam sepatu keluar sehingga membuat orang merasa nyaman.
Dalam makalah ini, mekanisme kain dasar kulit sintetis mikrofiber yang dapat menyerap kelembapan dan kedap air dibahas, serta diperoleh metode pembuatan kain dasar kulit sintetis mikrofiber tahan air yang dapat menyerap kelembapan. Proses laminasi kering kulit sintetis mikrofiber telah dibahas. Permeabilitas kelembaban dan mekanisme kedap air resin poliuretan (PU) kulit sintetis mikrofiber dan film PU kulit sintetis serat super dianalisis. Telah dilakukan penyiapan kulit sintetis mikrofiber untuk pelindung sepatu. Memberikan landasan teori, dimungkinkan untuk mengganti kulit alami dengan kulit sintetis mikrofiber.
2 Desain proses kulit sintetis mikrofiber untuk sepatu pelindung
Kulit sintetis untuk sepatu pelindung harus sesuai dengan EN345 atau ISO20345 agar dapat diedarkan di pasar luar negeri (EN345 atau ISO20345 adalah standar Eropa dan Amerika untuk akses terhadap alas kaki pelindung). Indeks permeabilitas kelembaban kulit sintetis superfibrous untuk sepatu pelindung memerlukan permeabilitas uap air Lebih besar dari atau sama dengan 0,8mg/(cm2·h) dan koefisien permeabilitas uap air Lebih besar dari atau sama dengan 1,5mg/cm2, sedangkan indeks kedap air memerlukan air tingkat penyerapan Kurang dari atau sama dengan 30% dan keausan air. Permeabilitasnya kurang dari atau sama dengan 0,2mg. Untuk memenuhi persyaratan permeabilitas kelembaban dan teknologi kedap air, kulit sintetis serat super untuk sepatu pelindung dirancang dari dua bagian kain dasar kulit sintetis mikrofiber dan veneer kering.
2.1 Proses desain kain dasar kulit sintetis mikrofiber untuk sepatu pelindung
2.1.1 Mekanisme kain dasar kulit sintetis mikrofiber yang tahan air dan lembab untuk sepatu pelindung
Untuk mempelajari fungsi permeabilitas kelembaban dan kedap air kain dasar kulit sintetis super fiber untuk pelindung sepatu, terlebih dahulu menganalisis mekanisme permeabilitas kelembaban dan kedap air kain dasar kulit sintetis mikrofiber. Transmisi kelembaban sebenarnya adalah dua proses adsorpsi dan transfer. Pertama, uap air (yaitu keringat) di dalam sepatu diserap di bagian dalam sepatu, dan kemudian dipindahkan dari bagian dalam sepatu ke bagian luar sepatu. Proses adsorpsinya memerlukan titik adsorpsi uap air pada kain dasar kulit sintetis microfiber. Titik adsorpsinya dapat berupa molekul air yang teradsorpsi oleh ikatan hidrogen atau teradsorpsi secara berpori. Tanpa titik adsorpsi, uap air tidak dapat terserap, dan keringat di dalam sepatu tidak dapat digunakan. Transfer keluar, maka pada saat mendesain kain dasar kulit sintetis mikrofiber, kain dasar kulit sintetis mikrofiber harus mempunyai fungsi penyerapan hidrofilik tertentu. Serat nilon kain dasar air dan kulit sintetis mudah membentuk ikatan hidrogen dan mempunyai hidrofilisitas tertentu, sehingga kain dasar mempunyai hidrofilisitas tertentu. Selain itu, semakin banyak pori-pori pada kain dasar kulit sintetis mikrofiber, maka luas permukaan spesifiknya juga semakin besar. Semakin mudah untuk menyerap uap air. Pada penetrasi uap air, jika diameter pori kain dasar kulit sintetis mikrofiber besar dan rasio bukaannya tinggi, maka kecepatan perpindahan uap air cepat dan jumlah perpindahannya besar. Gambar 1 menunjukkan struktur kain dasar kulit sintetis superfibrous untuk sepatu pelindung. Terlihat bahwa penampang bahan dasar kulit sintetis mikrofiber untuk pelindung sepatu memiliki banyak pori mikro yang memudahkan perpindahan kelembapan pada sepatu.
Sementara itu, diameter pori kain dasar kulit sintetis mikrofiber umumnya besar dan tidak rata, serta mudah dilalui air hujan. Untuk memenuhi penggunaan bahan dasar kulit sintetis superfiber untuk pelindung sepatu, perlu juga dilakukan pembuatan bahan dasar kulit sintetis mikrofiber. Diproses hingga memiliki sifat hidrofobik tertentu untuk mengurangi kecepatan dan jumlah air hujan yang melewati bahan dasar serat super, sehingga air hujan tidak mudah mencapai bagian dalam sepatu, sehingga mencapai fungsi kedap air.
Ringkasnya, dalam perancangan proses produksi kain dasar kulit sintetis superfibrus untuk sepatu pelindung, kain dasar superfibrus harus memiliki titik adsorpsi uap air tertentu (yaitu fungsi hidrofilik), yaitu kain dasar mikrofiber mempunyai titik adsorpsi uap air yang tinggi. rasio pembukaan. Dan dengan aperture yang tepat, pada saat yang sama, kain dasar mikrofiber memiliki fungsi kedap air tertentu, sehingga mencapai permeabilitas kelembapan dan kedap air.
2.1.2 Pembuatan kain dasar kulit sintetis mikrofiber untuk pelindung sepatu
Berdasarkan analisis mekanisme permeabel kelembapan dan kedap air yang disebutkan di atas, kami merancang kain dasar kulit sintetis serat super untuk sepatu pelindung. Proses spesifiknya adalah sebagai berikut: polietilen dan nilon 6 dicampur dan diaduk sesuai dengan perbandingan berat tertentu, pada suhu 220-300 derajat C, Dengan peleburan plastisisasi dengan ekstruder sekrup tunggal, pulau polietilen dan nilon serat yang memiliki kehalusan 4 sampai 7 denier dipintal, dan serat tersebut dipotong menjadi serat pendek yang panjangnya 40 sampai 60 mm, yang ditinju dengan jarum bukan tenunan dan kain bukan tenunan. Kain dasar kulit sintetis superfibrous diperoleh dengan cara meratakan, menghamili bubur poliuretan basah, mereduksi toluena, mengembangkan minyak dan sejenisnya. Jaringan tiga dimensi yang dihasilkan dari kain kulit sintetis mikrofiber mirip dengan kulit, dan kekuatan sobek, retensi bentuk, keseragaman, ketahanan kimia, serta ketahanan air dan jamur melebihi kulit alami.
Pada saat yang sama, kain dasar kulit sintetis superfibrous dikombinasikan dengan impregnasi bubur poliuretan dan teknologi pemrosesan reduksi dengan struktur berpori membentuk sejumlah besar mikropori, dan memiliki luas permukaan spesifik yang besar serta daya serap air yang kuat. Oleh karena itu, dari segi struktur mikro dan bahan internal, serta tampilan tekstur dan sifat fisik, serta nuansa manusia, kain kulit sintetis mikrofiber dapat bersaing dengan kulit alami bermutu tinggi. Prosesnya adalah sebagai berikut: pemintalan → kain bukan tenunan yang dilubangi dengan jarum → penyetrikaan → impregnasi → reduksi → pengeringan ekspansi → kain dasar kulit sintetis mikrofiber menggunakan bahan perawatan hidrofobik lembut seperti silikon atau fluor-silikon → impregnasi → pengepresan dan pengeringan Microfiber diperoleh bahan dasar kulit sintetis untuk sepatu pelindung yang mempunyai fungsi hidrofobik tertentu.
2.2 Desain veneer kulit sintetis superfiber untuk sepatu pelindung
2.2.1 Mekanisme permeabel kedap air dan lembab serta desain film mikroporous PU veneer kulit sintetis superfiber untuk sepatu pelindung
Untuk mengatasi kontradiksi antara permeabilitas kelembaban dan kedap air dari kulit sintetis superfibrous untuk sepatu pelindung, struktur film PU dari veneer kering juga perlu dirancang, dan permukaan kulit sintetis mikrofiber juga harus memiliki pori-pori mikro. dengan diameter pori yang sesuai.
Lapisan kedap air terutama mencegah air hujan menembus permukaan kulit ke dalam sepatu. Saat kelembapan berpindah, uap air di dalam sepatu berpindah ke bagian luar sepatu. Uap air menembus pori-pori mikro kulit sintetis mikrofiber dan melewati gas. Diameter molekul uap air adalah 4×10-4μm. Selama diameter mikropori permukaan kulit mikrofiber lebih besar dari 4×10-4μm, uap air dapat digunakan. Ini ditransfer dari bagian dalam sepatu ke bagian luar sepatu dan memiliki fungsi permeabilitas kelembaban. Ketika air hujan melewati mikropori kulit sintetis mikrofiber, tegangan permukaan terjadi ketika air hujan bersentuhan dengan mikropori. Jika diameter pori-pori kecil, air hujan sulit masuk ke dalam sepatu melalui pori-pori mikro, sehingga mencapai tujuan kedap air. Penelitian telah menunjukkan bahwa diameter minimum berbagai kabut hujan yang dapat melewati mikropori adalah: kabut berukuran 20μm, hujan ringan 400-900μm, dan hujan sedang serta hujan lebat di atas 2000μm. Oleh karena itu, diameter mikropori film PU veneer kering dapat dirancang dengan memanfaatkan perbedaan diameter pori uap air dan air hujan yang melewati mikropori.
Oleh karena itu, pada proses veneer kering, film PU setelah veneer diproduksi dengan sejumlah mikropori tertentu dengan diameter pori tertentu, dan diameter pori mikropori dikontrol menjadi 4×10 −4-20 μm, yang memungkinkan uap air menembus dengan bebas. Pada saat yang sama, sulit untuk melewatkan air hujan untuk mencapai tujuan permeabilitas kelembaban dan kedap air. Saat ini, metode pembuatan mikropori pada permukaan kulit sintetis antara lain metode pelubangan mekanis laser, metode mikropori bahan pembusa, penguapan pelarut, dan metode pembentukan pori. Terlihat pada Gambar 2, masker kulit sintetis mikrofiber untuk sepatu pelindung memiliki ukuran pori 5 hingga 8 μm, yang menguntungkan untuk penetrasi molekul uap air dari dalam sepatu ke luar sepatu. menekan masuknya air ke dalam sepatu.
2.2.2 Mekanisme dan desain resin hidrofilik yang tahan air dan permeabel terhadap kelembapan untuk veneer kulit sintetis superfiber untuk sepatu pelindung
Penetrasi molekul uap air ke dalam masker PU juga merupakan proses pertama adsorpsi dan reinfiltrasi, sehingga pemilihan bahan masker PU juga sangat penting. Xie Fuchun dkk. menggunakan polietilen glikol sebagai segmen lunak untuk mensintesis poliuretan dengan sifat hidrofilik yang sangat baik. Film PU yang terbuat dari resin PU dengan gugus hidrofilik (seperti etoksilat) dalam struktur segmen lunak dapat digunakan. Molekul uap air diadsorpsi oleh ikatan hidrogen. Karena tekanan uap air di dalam sepatu lebih besar daripada sisi luar sepatu, molekul uap air terus menerus disalurkan ke bagian luar sepatu sepanjang celah antara rantai molekul poliuretan, sehingga menimbulkan efek permeabilitas kelembapan.
Singkatnya, dalam desain proses veneer kering, jika masker tidak memiliki mikropori, uap air dapat dipindahkan ke sisi lain permukaan kulit sintetis mikrofiber bahkan oleh resin PU hidrofilik, namun mudah untuk menjadi bahan masker PU hidrofilik. . Ketika lapisan air terbentuk, sulit untuk memindahkan uap air secara cepat dan terus menerus ke sisi lain permukaan kulit sintetis mikrofiber, dan permeabilitas kelembapannya tidak baik. Oleh karena itu, ketika merancang proses pelapisan kulit sintetis superfiber untuk sepatu pelindung, digunakan resin hidrofilik, dan mikropori yang memiliki diameter pori 4×10 −4 hingga 20 μm dirancang untuk memungkinkan molekul uap air lewat dengan bebas. Air, tetapi sulit untuk masuk ke dalam sepatu untuk mencapai tujuan permeabilitas kelembaban dan tahan air.
3 Bidang aplikasi kulit sintetis mikrofiber untuk pelindung sepatu
Menurut statistik Departemen Tenaga Kerja Hong Kong, sekitar sepertiga kecelakaan keselamatan industri disebabkan oleh menginjak benda, menyentuh benda, atau terluka oleh benda. Seringkali akibatnya adalah cedera kaki dan cacat parah. Di negara-negara asing, terutama di negara-negara maju di bagian barat, perlindungan kaki sangat penting, sehingga mengharuskan karyawan untuk memakai sepatu profesional. Tiongkok juga telah mengeluarkan serangkaian standar pengujian produk untuk perlindungan kaki. Oleh karena itu, sepatu pelindung memiliki prospek pasar yang luas. Saat ini, Tiongkok memiliki basis produksi sepatu profesional terbesar di Asia.
Dengan kemajuan masyarakat yang terus-menerus, jenis produk perlindungan tenaga kerja individu semakin banyak. Di Eropa dan Amerika, sepatu safety tunggal sebelumnya kini dibagi menjadi sepatu pelindung, sepatu anti-statis, sepatu keselamatan pelindung kaki, sepatu militer, perawat sesuai dengan karakteristik profesional. Sepatu, sepatu administrasi, sepatu dansa latin dan jenis lainnya, sehingga penerapan kulit sintetis superfibrous untuk sepatu pelindung lebih luas, sebagai berikut:
Untuk sepatu keselamatan: bagian atas untuk sepatu seperti sepatu pelindung, sepatu anti-statis, sepatu keselamatan jari kaki dan sepatu keselamatan anti-benturan. Bagian atas sepatu ini sebagian besar berwarna hitam atau coklat, dan terutama digunakan di pertambangan, konstruksi, metalurgi, transportasi, pemanenan, dan industri lainnya untuk melindungi jari kaki. Hal ini mengharuskan kulit sepatu dapat menyerap kelembapan dan tahan air, dan kekuatan fisik dan mekanik dari kulit sintetis serat super untuk sepatu pelindung telah melebihi kekuatan kulit. Oleh karena itu, kulit sintetis super fiber untuk pelindung sepatu saat ini sangat populer di dalam dan luar negeri.
Untuk sepatu profesional: bagian atas untuk sepatu seperti sepatu perawat, sepatu eksekutif, dan sepatu kerja wanita. Diantaranya, sepatu perawat sangat umum. Saat ini banyak rumah sakit di dalam dan luar negeri yang menggunakan sepatu khusus perawat untuk mencegah jarum terjatuh dan menusuk kaki saat jarum ditembak. Sepatu perawat sebagian besar berwarna putih, dan bagian atasnya harus dapat menyerap kelembapan, tahan air, tahan terhadap tekukan, lembut dan nyaman. Banyak negara di Eropa dan Amerika mengharuskan para eksekutif untuk memakai sepatu eksekutif saat bekerja, wanita memakai sepatu kerja wanita, sepatu ini juga mengharuskan kulit bagian atas memiliki permeabilitas kelembaban.
Untuk sepatu militer: Dulu kebanyakan terbuat dari kulit sapi. Saat ini, kulit secara bertahap telah digantikan dengan kulit sintetis mikrofiber, yang mengharuskan permukaan kulit memiliki permeabilitas kelembaban dan fungsi kedap air.
Untuk sepatu dansa Latin wanita: penggunaan awal produksi kulit sapi atau kulit domba, penggunaan produksi kulit sintetis serat super yang dapat bernapas dan menyerap kelembapan.
Dengan semakin terspesialisasinya pembagian kerja, meningkatnya kesadaran akan perlindungan individu, dan semakin langkanya dermis, kulit alas kaki pelindung dengan fungsi bernapas, menyerap kelembapan, dan tahan air akan memiliki pasar yang luas dan akan diterapkan secara bertahap pada sepatu olahraga dan lari. sepatu. Nantinya, ganti kulitnya secara bertahap.
4. Kesimpulan
Untuk mencapai fungsi kedap air dan memenuhi permeabilitas udara, proses perancangan kulit sintetis superfibrous untuk sepatu pelindung harus dimulai dari bahan dasar mikrofiber dan proses pelapisan kering. Kain dasar kulit sintetis mikrofiber membutuhkan lebih banyak mikropori dalam strukturnya. Strukturnya dirancang untuk memfasilitasi difusi uap air dari bagian dalam sepatu; pada saat yang sama, bahan dasar kulit sintetis superfibrous harus memiliki sifat hidrofobik tertentu untuk mencegah masuknya air hujan dan sejenisnya ke dalam sepatu. Pada veneer kering, tidak hanya perlu menggunakan resin PU hidrofilik untuk meningkatkan sirkulasi udara pada sepatu pelindung, tetapi juga memiliki pori-pori mikro dengan pori-pori yang sesuai pada permukaan kulit untuk memfasilitasi perpindahan kelembapan pada sepatu sekaligus mencegah masuknya air. sepatu dan menyebabkan basah. kaki.