Mécanisme imperméable à l'eau et perméable à l'humidité et application de chaussures d'assurance du travail en cuir synthétique microfibre

- Nov 02, 2018-

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 ont été discutés. La conception du tissu de base en cuir synthétique microfibre pour chaussures de protection a été conçue. Structure, et sélectionnez la résine de polyuréthane hydrophile comme résine de couche de surface en cuir synthétique microfibre et réglez le diamètre des micropores du film de polyuréthane afin de répondre aux exigences d'étanchéité et de perméabilité à l'humidité. Parallèlement, les domaines d'application du cuir synthétique en microfibre pour 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 pour les orteils;


1. Introduction


Les chaussures de protection sont des chaussures qui sont 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 du personnel de porter des chaussures de protection pour éviter les dangers au travail, certaines industries ou sociétés en Chine exigent également que les personnes portent des chaussures de protection pendant le travail, de sorte que le marché des chaussures de protection devienne de plus en plus grand. Avec l'introduction de nombreuses lois et réglementations de protection de l'environnement, ainsi que le coût élevé et la source limitée de cuir, et dans certaines occasions spécifiques (telles que le travail aseptique), le derme est susceptible de se décomposer et les bactéries sont difficiles à satisfaire. . 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 de polyuréthane (cuir synthétique microfibre) sont de plus en plus populaires.


Par rapport au cuir, le cuir synthétique en microfibre a pour défaut de ne pas absorber la transpiration et de respirer, ce qui rend les gens inconfortables et boiteux. Le cuir synthétique super-fibre pour chaussures de protection est spécialement conçu sur la base des caractéristiques d'absorption d'humidité et de perméabilité du cuir. Il a à la fois une perméabilité à l'humidité et des propriétés imperméables, c'est-à-dire que les chaussures empêchent la pluie extérieure de pénétrer dans le cuir tout en les portant, et en même temps, la sueur à l'intérieur des chaussures est évacuée, ce qui rend les personnes plus à l'aise.


Dans cet article, le mécanisme imperméable à l'eau et perméable à l'humidité du tissu de base en cuir synthétique microfibre a été discuté, et le procédé de préparation du tissu de base en cuir synthétique microfibre imperméable à l'eau et perméable à l'humidité a été obtenu. Le processus de stratification à sec de cuir synthétique en microfibre a été discuté. La perméabilité à l'humidité et le mécanisme d'étanchéité de la résine de polyuréthane (PU) pour cuir synthétique microfibre et du film de PU en cuir synthétique super-fibre ont été analysés. La préparation de cuir synthétique en microfibre pour chaussures de protection a été réalisée. En fournissant une base théorique, il est possible de remplacer le cuir naturel par un cuir synthétique microfibre.


2 Processus de conception en cuir synthétique microfibre pour chaussures de protection


Le cuir synthétique des chaussures de protection doit être conforme à la norme EN345 ou ISO20345 pour pouvoir 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 superfibre pour chaussures de protection nécessite une perméabilité à la vapeur d'eau ≥ 0,8 mg / (cm2 · h) et un coefficient de perméabilité à la vapeur d'eau ≥ 1,5 mg / cm2, tandis que l'indice d'imperméabilité nécessite un taux d'absorption d'eau ≤ 30% et une usure due à l'eau . La perméabilité est ≤0.2mg. Afin de répondre aux exigences de la perméabilité à l'humidité et de la technologie d'étanchéité, le cuir synthétique super-fibre pour chaussures de protection est conçu à partir des deux parties du tissu de base en cuir synthétique microfibre et du placage sec.


2.1 Conception du procédé de base en cuir synthétique 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 d'imperméabilité du tissu de base en cuir synthétique super-fibre pour chaussures de protection, le premier consiste à analyser le mécanisme de perméabilité à l'humidité et de l'imperméabilité du tissu de base en cuir synthétique microfibre. La transmission d'humidité est en réalité 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 la face interne de la chaussure, puis transférée de l'intérieur de la chaussure à 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 que 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 vers l'extérieur. Ainsi, lors de la conception du tissu de base en cuir synthétique microfibre, le tissu de base en cuir synthétique microfibre doit avoir une certaine fonction d'absorption hydrophile. La fibre de nylon constituée d'eau et de tissu de base en cuir synthétique forme facilement des liaisons hydrogène et présente un certain caractère hydrophile, de sorte que le tissu de base présente un certain caractère hydrophile. En outre, plus le tissu de base en cuir synthétique microfibre est épais, plus la surface spécifique est grande. Plus il est facile d'adsorber la vapeur d'eau. Lors de la pénétration de la vapeur d'eau, si le diamètre des pores du tissu de base en cuir synthétique en microfibre est important et si le taux d'ouverture est élevé, la vitesse de transfert de la vapeur d'eau est rapide et la quantité de transfert importante. La figure 1 montre la structure d'un tissu de base en cuir synthétique superfibre pour chaussures de protection. On peut voir que la section transversale du tissu de base en cuir synthétique microfibre pour chaussures de protection comporte 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 microfibre est généralement large et irrégulier et l’eau de pluie est facilement traversée. 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 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 super-fibre, de sorte que l'eau de pluie n'atteigne pas facilement l'intérieur de la chaussure, réalisant ainsi la fonction imperméable.


En résumé, lors de la conception du processus de fabrication du tissu de base en cuir synthétique ultra-fibreux pour chaussures de protection, le tissu de base super-fibreux doit avoir un certain point d’adsorption de la vapeur d’eau (fonction hydrophile), c’est-à-dire que le tissu de base en microfibre a une haute taux d'ouverture. Et avec une ouverture appropriée, le tissu de base en microfibre a également une certaine fonction d’étanchéité, permettant à la fois une perméabilité à l’humidité et une étanchéité.


2.1.2 Préparation du tissu de base en cuir synthétique microfibre pour chaussures de protection


Selon l'analyse du mécanisme imperméable et perméable à l'humidité mentionné ci-dessus, nous avons conçu un tissu de base en cuir synthétique super-fibre pour les chaussures de protection. Le procédé spécifique est le suivant: le polyéthylène et le nylon 6 sont mélangés et agités selon un certain rapport pondéral, à une température de 220 à 300 ° C, par plastification en fusion par une extrudeuse à une vis, les fibres en îlots de polyéthylène et de nylon ayant une finesse de 4 à 7 deniers est filée et les fibres sont coupées en fibres courtes ayant une longueur de 40 à 60 mm, qui sont soumises à un poinçonnage à l'aiguille non tissé et à un tissu non tissé. Un tissu de base en cuir synthétique superfibreux est obtenu en aplatissant, en imprégnant une suspension de polyuréthane humide, en réduisant le toluène, en expansant l'huile et similaires. Le réseau tridimensionnel de tissus en cuir synthétique microfibre qui en résulte est similaire au cuir. Sa résistance à la déchirure, sa conservation de la forme, son uniformité, sa résistance aux produits chimiques, ainsi que sa résistance à l’eau et à la moisissure sont supérieures à celles du cuir naturel.


Dans le même temps, le tissu de base en cuir synthétique ultra-fibreux, associé à la technologie de traitement de réduction et d'imprégnation de suspension de polyuréthane à structure poreuse, forme un grand nombre de micropores, une grande surface spécifique et une forte absorption d'eau. Par conséquent, du fait de la microstructure et du matériau internes, ainsi que de l'apparence de la texture et des propriétés physiques, ainsi que du toucher des personnes, le tissu en cuir synthétique microfibre peut concurrencer le cuir naturel de haute qualité. Le processus est le suivant: rotation → 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 silicone ou fluor-silicium → imprégnation → pressage et séchage A microfibre On obtient un tissu à base de cuir synthétique pour des 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 à l'eau et perméable à l'humidité, et conception d'un film microporeux en PU à revêtement de cuir synthétique super-fibreux pour chaussures de protection


Afin de résoudre la contradiction entre la perméabilité à l'humidité et l'imperméabilité du cuir synthétique superfibre pour chaussures de protection, il est également nécessaire de concevoir la structure en film PU du placage sec, et il est nécessaire que la surface en cuir synthétique microfibre comporte 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 à l'extérieur de la chaussure. La vapeur d'eau pénètre dans les micropores du cuir synthétique en microfibres et traverse le gaz. Le diamètre des molécules de vapeur d'eau est de 4 × 10-4 µm. Tant que le diamètre des micropores de la surface du cuir en microfibre est supérieur à 4 × 10-4 µm, la vapeur d'eau peut être utilisée. Il est transféré de l'intérieur de la chaussure à 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 de surface est provoquée lorsque l'eau de pluie entre en contact avec les micropores. Si le diamètre des pores est faible, il est difficile pour l'eau de pluie de pénétrer dans la chaussure à travers les micropores, ce qui permet d'atteindre le but de l'imperméabilisation. Des études ont montré que le diamètre minimal de diverses brumes de pluie pouvant traverser les micropores est le suivant: le brouillard est de 20 μm, une pluie légère de 400 à 900 μm et les précipitations modérées et fortes sont supérieures à 2 000 μm. Par conséquent, le diamètre de micropores du film PU de placage sec peut être conçu en utilisant la différence de diamètre de pores de la vapeur d’eau et de l’eau de pluie traversant les micropores.


Par conséquent, dans le procédé de stratification à sec, le film de PU après la stratification est produit avec un certain nombre de micropores avec un certain diamètre de pore, et le diamètre de pore des micropores est contrôlé pour être de 4x10 -4 ≤ 20 µm, ce qui permet la vapeur d'eau pour pénétrer librement. Dans le même temps, il est difficile de laisser passer les eaux de pluie pour atteindre le but de la perméabilité à l'humidité et de l'imperméabilisation. À l'heure actuelle, les procédés de production de micropores dans la surface de cuir synthétique comprennent un procédé de poinçonnage mécanique au laser, un procédé de moussage d'agent moussant, une méthode de volatilisation par solvant et de formation de pores. Comme on peut le voir sur la figure 2, le masque en cuir synthétique microfibre pour chaussures de protection a une taille de pores de 5 à 8 µm, ce qui est avantageux pour la pénétration de molécules de vapeur d'eau de l'intérieur de la chaussure à l'extérieur de la chaussure. supprimer l'entrée d'eau dans la chaussure.


2.2.2 Mécanisme imperméable à l'eau et perméable à l'humidité et conception en résine hydrophile pour le placage en cuir synthétique ultra-épais pour les chaussures de protection


La pénétration des molécules de vapeur d'eau dans le masque en PU constitue également le premier processus d'adsorption et de réinfiltration. Le choix du matériau du masque en PU est donc également très important. Xie Fuchun et al. utilisé polyéthylène glycol comme un segment mou pour synthétiser du polyuréthane avec d'excellentes propriétés hydrophiles. Un film PU en résine PU avec des groupes hydrophiles (tels que l'éthoxylate) dans la structure du segment souple peut être utilisé. Les molécules de vapeur d'eau sont adsorbées par la liaison hydrogène. Étant donné que la pression de vapeur d'eau dans la chaussure est supérieure à la face externe de la chaussure, les molécules de vapeur d'eau sont continuellement transmises à l'extérieur de la chaussure le long de l'espace entre les chaînes moléculaires de polyuréthane, exerçant ainsi un effet de perméabilité à l'humidité.


En résumé, dans la conception du procédé de placage à sec, si le masque ne contient pas de micropores, la vapeur d'eau peut être transférée de l'autre côté de la surface en cuir synthétique microfibre même par la résine PU hydrophile, mais il est facile d'être un matériau de masque PU hydrophile . Lorsque le film d'eau est formé, il est difficile de transférer rapidement et en continu la vapeur d'eau de l'autre côté de la surface en cuir synthétique microfibre, et la perméabilité à l'humidité n'est pas bonne. Par conséquent, lors de la conception d'un procédé de stratification de cuir synthétique de super-fibres pour chaussures de protection, une résine hydrophile est utilisée et un micropore ayant un diamètre de pores de 4.10 -4 à 20 µm est conçu pour permettre aux molécules de vapeur d'eau de passer librement. L'eau, mais il est difficile d'entrer dans les chaussures pour atteindre l'objectif de la perméabilité à l'humidité et imperméable.


3 champs d'application du cuir synthétique microfibre pour chaussures de protection


Selon les statistiques du Département du travail de Hong Kong, environ un tiers des accidents de sécurité survenus lors d'accidents de travail sont causés par des objets piétinants, des objets en contact ou des blessures causées par des objets. Il en résulte souvent des blessures aux pieds et une invalidité grave. Dans les pays étrangers, en particulier dans les pays développés occidentaux, la protection des pieds est primordiale, car les employés doivent porter des chaussures professionnelles. La Chine a également publié une série de normes d'essai de produits pour la protection des pieds. Par conséquent, les chaussures de protection ont de larges perspectives de marché. À l’heure actuelle, la Chine possède la plus grande base de production de chaussures professionnelles en Asie.


Avec l'avancement 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, chaussures militaires, infirmières en fonction des caractéristiques professionnelles. Chaussures, chaussures de service, chaussures de danse latine et autres types, de sorte que l'application de cuir synthétique superfibreux pour chaussures de protection est plus étendue, comme suit:


Pour les chaussures de sécurité: dessus pour chaussures telles que chaussures de protection, chaussures antistatiques, chaussures de sécurité aux orteils et chaussures de sécurité anti-smash. Les dessus de ces chaussures sont principalement noirs ou bruns et sont principalement utilisés dans les industries minière, de la construction, de la métallurgie, du transport, de la récolte et autres pour protéger les orteils. Il faut que le cuir de la chaussure soit perméable à l'humidité et imperméable, et que la résistance physico-mécanique du cuir synthétique super-fibre pour chaussures de protection dépasse celle du cuir. Par conséquent, le cuir synthétique super-fibre pour chaussures de protection est actuellement très populaire chez nous et à l'étranger.


Pour les chaussures professionnelles: dessus pour 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 spéciales pour éviter que l’aiguille ne tombe et ne se poignarde poignarder. 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, les femmes portent des chaussures de travail pour femmes. Ces chaussures exigent également que le cuir du dessus ait une perméabilité à l'humidité.


Pour les chaussures militaires: dans le passé, la plupart d'entre elles étaient en peau de vache. À l'heure actuelle, le cuir a été progressivement remplacé par du cuir synthétique en microfibre, ce qui impose à la surface du cuir une perméabilité à l'humidité et une fonction imperméable.


Chaussures de danse latine pour femmes: utilisation précoce de la production de cuir de vachette ou de peau de mouton, utilisation actuelle de la perméabilité à l’air respirable et de la production de cuir synthétique super-fibres.


Avec la division du travail de plus en plus spécialisée, la prise de conscience croissante de la protection individuelle et la raréfaction du derme, les chaussures de protection en cuir, dotées de fonctions respirantes, perméables à l'humidité et imperméables, auront un large marché et seront progressivement appliquées aux chaussures de sport et à la course. des chaussures. À l'avenir, remplacez progressivement le cuir.


4. Conclusion


Afin de remplir la fonction d'imperméabilisation et de satisfaire la perméabilité à l'air, la conception du processus du cuir synthétique super-fibreux pour chaussures de protection doit être démarrée à partir du tissu de base en microfibre et du processus de placage à sec. Le tissu de base en cuir synthétique microfibre nécessite plus de micropores dans la structure. La structure est conçue pour faciliter la diffusion de la vapeur d'eau de l'intérieur de la chaussure; dans le 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 également de disposer de micropores avec des pores appropriés sur la surface du cuir pour faciliter le transfert d'humidité dans la chaussure tout en empêchant la pénétration d'eau la chaussure et causant l'humidité. pied.