الملخص: وفقًا للمتطلبات الوظيفية للجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة للأحذية الواقية، تمت مناقشة آلية نفاذية الماء والرطوبة للنسيج الأساسي من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة وطبقة البولي يوريثين (PU) ذات القشرة الجافة. تم تصميم تصميم النسيج الأساسي من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة للأحذية الواقية. الهيكل، واختيار راتينج البولي يوريثان المحب للماء باعتباره راتينج الطبقة السطحية من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة والتحكم في قطر المسام الصغيرة لفيلم PU لتلبية متطلبات نفاذية الماء والرطوبة. وفي الوقت نفسه، تم تقديم مجالات تطبيق الجلود الاصطناعية المصنوعة من الألياف الدقيقة للأحذية الواقية.
الكلمات المفتاحية: أحذية واقية؛ الألياف الدقيقة؛ الجلود الاصطناعية؛ نفاذية الرطوبة ضد للماء؛ أحذية تأمين العمل؛ أحذية مضادة للكهرباء الساكنة؛ أحذية السلامة الواقية لأصابع القدم؛
1 المقدمة
الأحذية الواقية هي الأحذية التي يتم ارتداؤها في مكان العمل لحماية القدمين من الإصابة. إنها جزء من منتجات حماية العمال الفردية أو أنظمة حماية الجنود الفردية في البلدان المتقدمة في أوروبا وأمريكا. في الآونة الأخيرة، تطلب المزيد والمزيد من البلدان من الموظفين ارتداء أحذية واقية لمنع المخاطر المحتملة أثناء العمل، كما تطلب بعض الصناعات أو الشركات في الصين من الأشخاص ارتداء أحذية واقية عند العمل، وبالتالي فإن سوق الأحذية الواقية سيصبح أكبر وأكبر. مع إدخال العديد من قوانين وأنظمة حماية البيئة، فضلاً عن التكلفة العالية للجلود ومحدودية مصدرها، وفي بعض المناسبات المحددة (مثل العمل المعقم)، تكون الأدمة عرضة للتسوس ويصعب على البكتيريا تلبية المتطلبات. . ولذلك، بدأ الناس في البحث عن بدائل للأدمة. في السنوات الأخيرة، أصبحت الأحذية الواقية المصنوعة من الجلد الصناعي المصنوع من ألياف النايلون المصنوعة من مادة البولي يوريثين (الجلود الاصطناعية المصنوعة من الألياف الدقيقة) أكثر شيوعًا.
بالمقارنة مع الجلد، فإن عيب الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة هو أنه لا يمتص العرق ولا يتنفس، مما يجعل الناس غير مرتاحين وعرجاء. تم تصميم الجلد الصناعي فائق الألياف للأحذية الواقية خصيصًا بناءً على خصائص امتصاص الرطوبة والنفاذية للجلد. يتميز بنفاذية الرطوبة وخصائص مقاومة للماء، أي أن الأحذية تمنع المطر الخارجي من اختراق جلد الحذاء أثناء ارتدائه، وفي نفس الوقت يتم تفريغ العرق داخل الحذاء، مما يجعل الناس مرتاحين.
في هذا البحث، تمت مناقشة آلية نفاذية الرطوبة والمقاومة للماء للنسيج الأساسي من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة، وتم الحصول على طريقة تحضير النسيج الأساسي من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة النفاذة للرطوبة والمقاوم للماء. تمت مناقشة عملية التصفيح الجاف للجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة. تم تحليل نفاذية الرطوبة وآلية مقاومة الماء لراتنج البولي يوريثين (PU) المصنوع من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة وفيلم PU من الجلد الصناعي فائق الألياف. تم إعداد الجلود الاصطناعية المصنوعة من الألياف الدقيقة للأحذية الواقية. من خلال توفير الأساس النظري، من الممكن استبدال الجلد الطبيعي بجلد صناعي من الألياف الدقيقة.
2 تصميم عملية من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة للأحذية الواقية
يجب أن تكون الجلود الاصطناعية المخصصة للأحذية الواقية متوافقة مع EN345 أو ISO20345 ليتم تداولها في الأسواق الخارجية (EN345 أو ISO20345 هو المعيار الأوروبي والأمريكي للوصول إلى الأحذية الواقية). يتطلب مؤشر نفاذية الرطوبة للجلد الاصطناعي فائق الألياف للأحذية الواقية نفاذية بخار الماء أكبر من أو تساوي 0.8 ملجم/(سم2·ساعة) ومعامل نفاذية بخار الماء أكبر من أو يساوي 1.5 ملجم/سم2، بينما يتطلب مؤشر مقاومة الماء الماء معدل امتصاص أقل أو يساوي 30% وارتداء للماء. النفاذية أقل من أو تساوي 0.2 ملغ. من أجل تلبية متطلبات نفاذية الرطوبة وتكنولوجيا مقاومة الماء، تم تصميم الجلد الصناعي فائق الألياف للأحذية الواقية من جزأين من النسيج الأساسي من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة والقشرة الجافة.
2.1 تصميم عملية للنسيج الأساسي من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة للأحذية الواقية
2.1.1 آلية نفاذية للماء والرطوبة من القماش الأساسي المصنوع من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة للأحذية الواقية
لدراسة نفاذية الرطوبة والوظيفة المقاومة للماء للقماش الأساسي من الجلد الاصطناعي فائق الألياف للأحذية الواقية، الأول هو تحليل آلية نفاذية الرطوبة ومقاومة الماء للقماش الأساسي من الجلد الاصطناعي المصنوع من الألياف الدقيقة. إن نقل الرطوبة هو في الواقع عمليتان للامتصاص والنقل. أولاً، يتم امتصاص بخار الماء (أي العرق) الموجود داخل الحذاء على الجانب الداخلي من الحذاء، ثم يتم نقله من داخل الحذاء إلى خارج الحذاء. تتطلب عملية الامتزاز وجود نقطة امتصاص لبخار الماء على القماش الأساسي المصنوع من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة. يمكن أن تكون نقطة الامتزاز هي أن جزيئات الماء تمتز بواسطة روابط هيدروجينية أو تمتز بشكل مسامي. بدون نقاط امتصاص، لا يمتص بخار الماء، ولا يمكن استخدام العرق داخل الحذاء. نقل للخارج، لذلك عند تصميم النسيج الأساسي من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة، يجب أن يكون للنسيج الأساسي من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة وظيفة امتصاص معينة للماء. تشكل ألياف النايلون المصنوعة من الماء والنسيج الأساسي من الجلد الصناعي روابط هيدروجينية بسهولة ولها درجة معينة من المحبة للماء، وبالتالي فإن النسيج الأساسي لديه درجة معينة من المحبة للماء. بالإضافة إلى ذلك، كلما زاد عدد المسام في النسيج الأساسي من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة، زادت مساحة السطح المحددة. كلما كان امتصاص بخار الماء أسهل. في اختراق بخار الماء، إذا كان قطر المسام للنسيج الأساسي من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة كبيرًا ونسبة الفتح عالية، فإن سرعة نقل بخار الماء تكون سريعة وكمية النقل كبيرة. يوضح الشكل 1 بنية النسيج الأساسي المصنوع من الجلد الاصطناعي فائق الألياف للأحذية الواقية. يمكن ملاحظة أن المقطع العرضي للنسيج الأساسي من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة للأحذية الواقية يحتوي على عدد كبير من المسام الدقيقة التي تسهل نقل الرطوبة إلى الحذاء.
وفي الوقت نفسه، يكون قطر المسام للنسيج الأساسي من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة كبيرًا بشكل عام وغير متساوٍ، ويتم تمرير مياه الأمطار بسهولة من خلاله. من أجل تلبية استخدام النسيج الأساسي من الجلد الاصطناعي فائق الألياف للأحذية الواقية، من الضروري أيضًا تنفيذ النسيج الأساسي من الجلد الاصطناعي المصنوع من الألياف الدقيقة. تمت معالجته ليتمتع بخاصية معينة كارهة للماء لتقليل سرعة وكمية مياه الأمطار التي تمر عبر النسيج الأساسي فائق الألياف، بحيث لا تصل مياه الأمطار بسهولة إلى داخل الحذاء، وبالتالي تحقيق وظيفة مقاومة الماء.
باختصار، في تصميم عملية إنتاج النسيج الأساسي من الجلد الاصطناعي فائق الألياف للأحذية الواقية، يجب أن يكون للنسيج الأساسي فائق الألياف نقطة معينة لامتصاص بخار الماء (أي وظيفة محبة للماء)، أي أن النسيج الأساسي المصنوع من الألياف الدقيقة يتمتع بنقطة امتصاص عالية نسبة الافتتاح. ومع فتحة مناسبة، في الوقت نفسه، يتمتع النسيج الأساسي المصنوع من الألياف الدقيقة بوظيفة معينة مقاومة للماء، مما يحقق نفاذية الرطوبة ومقاوم للماء.
2.1.2 تحضير القماش الأساسي المصنوع من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة للأحذية الواقية
وفقًا لتحليل آلية نفاذية الرطوبة ومقاومة الماء المذكورة أعلاه، قمنا بتصميم قطعة قماش أساسية من الجلد الصناعي فائق الألياف للأحذية الواقية. العملية المحددة هي كما يلي: يتم خلط البولي إيثيلين والنايلون 6 وتحريكهما وفقًا لنسبة وزن معينة، عند درجة حرارة 220-300 درجة مئوية، عن طريق التلدين الذائب بواسطة طارد لولبي واحد، جزيرة البولي إيثيلين والنايلون يتم غزل الألياف التي تبلغ دقتها من 4 إلى 7 دنير، ويتم تقطيع الألياف إلى ألياف قصيرة يتراوح طولها من 40 إلى 60 مم، والتي تخضع للثقب غير المنسوج والنسيج غير المنسوج. يتم الحصول على نسيج أساسي من الجلد الاصطناعي فائق الألياف عن طريق التسطيح، وتشريب ملاط البولي يوريثين الرطب، وتقليل التولوين، وتوسيع الزيت وما شابه. تشبه الشبكة ثلاثية الأبعاد الناتجة من أقمشة الجلود الاصطناعية المصنوعة من الألياف الدقيقة الجلد، كما أن قوة التمزق، والاحتفاظ بالشكل، والتوحيد، والمقاومة الكيميائية، ومقاومة الماء ومقاومة العفن الفطري تتجاوز الجلد الطبيعي.
في الوقت نفسه، يشكل النسيج الأساسي المصنوع من الجلد الاصطناعي فائق الألياف جنبًا إلى جنب مع تقنية تشريب ملاط البولي يوريثين وتقنية معالجة التخفيض ذات البنية المسامية عددًا كبيرًا من المسام الدقيقة، وله مساحة سطحية كبيرة محددة وامتصاص قوي للماء. لذلك، من البنية المجهرية الداخلية والمواد، بالإضافة إلى مظهر الملمس والخصائص الفيزيائية، بالإضافة إلى شعور الناس، يمكن لنسيج الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة أن يتنافس مع الجلد الطبيعي عالي الجودة. العملية هي كما يلي: الغزل ← القماش غير المنسوج المثقوب بالإبرة ← الكي ← التشريب ← التخفيض ← التجفيف بالتمدد ← نسيج قاعدة من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة باستخدام عامل معالجة ناعم كاره للماء مثل السيليكون أو السيليكون الفلور ← التشريب ← الضغط والتجفيف من الألياف الدقيقة يتم الحصول على نسيج أساسي من الجلد الصناعي للأحذية الواقية ذات وظيفة معينة كارهة للماء.
2.2 تصميم قشرة الجلود الاصطناعية فائقة الألياف للأحذية الواقية
2.2.1 آلية نفاذية للماء والرطوبة وتصميم غشاء مسامي من الجلد الصناعي فائق الألياف من البولي يوريثان للأحذية الواقية
من أجل حل التناقض بين نفاذية الرطوبة ومقاومة الماء للجلد الاصطناعي فائق الألياف للأحذية الواقية، من الضروري أيضًا تصميم هيكل فيلم PU للقشرة الجافة، ومن المطلوب أن يحتوي سطح الجلد الاصطناعي المصنوع من الألياف الدقيقة أيضًا على مسام دقيقة. بأقطار المسام المناسبة.
يمنع العزل المائي بشكل أساسي مياه الأمطار من اختراق سطح الجلد داخل الحذاء. عندما تنتقل الرطوبة، ينتقل بخار الماء الموجود داخل الحذاء إلى الجزء الخارجي من الحذاء. يخترق بخار الماء المسام الدقيقة للجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة ويمر عبر الغاز. قطر جزيئات بخار الماء هو 4×10-4μm. طالما أن قطر المسام الدقيقة لسطح جلد الألياف الدقيقة أكبر من 4×10-4 ميكرومتر، فيمكن استخدام بخار الماء. يتم نقله من داخل الحذاء إلى خارج الحذاء وله وظيفة نفاذية الرطوبة. عندما تمر مياه الأمطار عبر المسام الدقيقة للجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة، يحدث التوتر السطحي عندما تتلامس مياه الأمطار مع المسام الدقيقة. إذا كان قطر المسام صغيرًا، فمن الصعب أن تدخل مياه الأمطار إلى الحذاء من خلال المسام الصغيرة، وبالتالي تحقيق غرض العزل المائي. أظهرت الدراسات أن الحد الأدنى لقطر السحب المطرية المختلفة التي يمكن أن تمر عبر المسام الصغيرة هو: الضباب 20 ميكرومتر، المطر الخفيف 400-900 ميكرومتر، والأمطار المعتدلة والأمطار الغزيرة أعلى من 2000 ميكرومتر. لذلك، يمكن تصميم قطر المسام الصغيرة لطبقة PU للقشرة الجافة من خلال الاستفادة من الفرق في قطر المسام لبخار الماء ومياه الأمطار التي تمر عبر المسام الصغيرة.
لذلك، في عملية القشرة الجافة، يتم إنتاج فيلم PU بعد القشرة بعدد معين من المسام الصغيرة بقطر مسام معين، ويتم التحكم في قطر المسام للمسام الصغيرة ليكون 4 × 10 − 4-20 ميكرومتر، مما يسمح لبخار الماء بالاختراق بحرية. وفي الوقت نفسه، من الصعب تمرير مياه الأمطار لتحقيق غرض نفاذية الرطوبة والعزل المائي. في الوقت الحاضر، تتضمن طرق إنتاج المسام الدقيقة في سطح الجلد الصناعي طريقة التثقيب الميكانيكي بالليزر، وطريقة المسام الدقيقة لعامل الرغوة، والتطاير بالمذيبات، وطريقة تشكيل المسام. كما يتبين من الشكل 2، فإن قناع الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة للأحذية الواقية له حجم مسام يتراوح من 5 إلى 8 ميكرومتر، وهو مفيد لاختراق جزيئات بخار الماء من داخل الحذاء إلى خارج الحذاء بينما منع دخول الماء إلى الحذاء.
2.2.2 آلية نفاذية للماء والرطوبة وتصميم راتينج محب للماء لقشرة الجلود الاصطناعية فائقة الألياف للأحذية الواقية
يعد اختراق جزيئات بخار الماء في قناع PU أيضًا أول عملية امتزاز وإعادة التسلل، لذا فإن اختيار مادة قناع PU مهم جدًا أيضًا. شيه فوشون وآخرون. تم استخدام البولي إيثيلين جلايكول كقطعة ناعمة لتصنيع مادة البولي يوريثين ذات الخصائص المحبة للماء الممتازة. يمكن استخدام فيلم PU المصنوع من راتينج PU مع مجموعات محبة للماء (مثل الإيثوكسيلات) في هيكل الجزء الناعم. يتم امتصاص جزيئات بخار الماء بواسطة الرابطة الهيدروجينية. نظرًا لأن ضغط بخار الماء في الحذاء أكبر من الجانب الخارجي للحذاء، فإن جزيئات بخار الماء تنتقل بشكل مستمر إلى الجزء الخارجي من الحذاء على طول الفجوة بين سلاسل البولي يوريثين الجزيئية، وبالتالي تمارس تأثير نفاذية الرطوبة.
باختصار، في تصميم عملية القشرة الجافة، إذا لم يكن القناع يحتوي على مسام دقيقة، فيمكن نقل بخار الماء إلى الجانب الآخر من سطح الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة حتى عن طريق راتينج PU المحب للماء، ولكن من السهل أن تكون مادة قناع PU محبة للماء . عندما يتم تشكيل طبقة الماء، يكون من الصعب نقل بخار الماء بسرعة وبشكل مستمر إلى الجانب الآخر من سطح الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة، كما أن نفاذية الرطوبة ليست جيدة. ولذلك، عند تصميم عملية تلبيس الجلود الاصطناعية فائقة الألياف للأحذية الواقية، يتم استخدام راتينج محب للماء، كما تم تصميم مسام صغيرة بقطر مسام يتراوح من 4×10 إلى 20 ميكرومتر للسماح لجزيئات بخار الماء بالمرور بحرية. الماء ولكن من الصعب دخول الحذاء لتحقيق غرض نفاذية الرطوبة ومقاوم للماء.
3 مجالات تطبيق الجلود الاصطناعية المصنوعة من الألياف الدقيقة للأحذية الواقية
وفقا لإحصاءات وزارة العمل في هونغ كونغ، فإن حوالي ثلث حوادث السلامة في الحوادث الصناعية ناتجة عن الدوس على الأشياء أو لمس الأشياء أو التعرض للإصابة بها. والنتيجة هي في كثير من الأحيان إصابات في القدم وإعاقة شديدة. في الدول الأجنبية، وخاصة في الدول الغربية المتقدمة، تعلق أهمية كبيرة على حماية القدم، مما يتطلب من الموظفين ارتداء أحذية احترافية. وأصدرت الصين أيضًا سلسلة من معايير اختبار المنتجات لحماية القدم. ولذلك، الأحذية الواقية لها آفاق سوق واسعة. في الوقت الحاضر، تمتلك الصين أكبر قاعدة لإنتاج الأحذية الاحترافية في آسيا.
مع التقدم المستمر للمجتمع، هناك المزيد والمزيد من أنواع منتجات حماية العمل الفردية. في أوروبا والولايات المتحدة، تنقسم أحذية السلامة الفردية السابقة الآن إلى أحذية واقية، وأحذية مضادة للكهرباء الساكنة، وأحذية أمان واقية لأصابع القدم، وأحذية عسكرية، وممرضات وفقًا للخصائص المهنية. الأحذية، والأحذية الإدارية، وأحذية الرقص اللاتيني وأنواع أخرى، لذا فإن تطبيق الجلود الاصطناعية فائقة الألياف للأحذية الواقية يكون أكثر اتساعًا، على النحو التالي:
بالنسبة لأحذية السلامة: الأجزاء العلوية للأحذية مثل الأحذية الواقية والأحذية المضادة للكهرباء الساكنة وأحذية الأمان لأصابع القدم وأحذية الأمان المضادة للتحطم. الجزء العلوي من هذه الأحذية أسود أو بني بشكل أساسي، ويستخدم بشكل رئيسي في التعدين والبناء والمعادن والنقل والحصاد وغيرها من الصناعات لحماية أصابع القدم. فهو يتطلب أن يكون جلد الحذاء نفاذيًا للرطوبة ومقاومًا للماء، كما أن القوة الفيزيائية والميكانيكية للجلد الاصطناعي فائق الألياف المستخدم في الأحذية الواقية قد تجاوزت قوة الجلد. ولذلك، فإن الجلود الاصطناعية فائقة الألياف للأحذية الواقية تحظى حاليًا بشعبية كبيرة في الداخل والخارج.
للأحذية الاحترافية: الأجزاء العلوية للأحذية مثل أحذية التمريض والأحذية التنفيذية وأحذية العمل النسائية. من بينها، أحذية التمريض شائعة جدًا. في الوقت الحاضر، تستخدم العديد من المستشفيات في الداخل والخارج أحذية ممرضة خاصة لمنع سقوط الإبرة وطعن القدم عند حقن الإبرة. أحذية الممرضة بيضاء بشكل أساسي، ويشترط أن يكون الجزء العلوي نفاذًا للرطوبة، ومقاومًا للماء، ومقاومًا للانحناء، وناعمًا ومريحًا. تطلب العديد من البلدان في أوروبا والولايات المتحدة من المديرين التنفيذيين ارتداء أحذية تنفيذية للعمل، وترتدي النساء أحذية العمل النسائية، وتتطلب هذه الأحذية أيضًا أن يكون الجزء العلوي من الجلد نفاذية للرطوبة.
بالنسبة للأحذية العسكرية: قديماً كانت أغلبها تصنع من جلد البقر. في الوقت الحاضر، تم استبدال الجلد تدريجيًا بالجلود الاصطناعية المصنوعة من الألياف الدقيقة، الأمر الذي يتطلب أن يكون سطح الجلد نفاذية للرطوبة ووظيفة مقاومة للماء.
بالنسبة لأحذية الرقص اللاتيني النسائية: الاستخدام المبكر لإنتاج جلد البقر أو جلد الغنم، والاستخدام الحالي لنفاذية الرطوبة والتنفس لإنتاج الجلود الاصطناعية فائقة الألياف.
مع التقسيم المتخصص للعمل بشكل متزايد، والوعي المتزايد بالحماية الفردية، والندرة المتزايدة للأدمة، فإن جلد الأحذية الواقية ذات الوظائف المسامية، ونفاذية الرطوبة ومقاومة الماء سيكون لها سوق واسع وسيتم تطبيقها تدريجيًا في الأحذية الرياضية وأحذية الجري. أحذية. في المستقبل، استبدال الجلد تدريجيا.
4. الخلاصة
من أجل تحقيق وظيفة العزل المائي وإرضاء نفاذية الهواء، يجب أن يبدأ تصميم عملية الجلد الاصطناعي فائق الألياف للأحذية الواقية من النسيج الأساسي المصنوع من الألياف الدقيقة وعملية القشرة الجافة. يحتاج النسيج الأساسي المصنوع من الجلد الصناعي المصنوع من الألياف الدقيقة إلى المزيد من المسام الدقيقة في الهيكل. تم تصميم الهيكل لتسهيل انتشار بخار الماء من داخل الحذاء؛ وفي الوقت نفسه، يجب أن يتمتع النسيج الأساسي المصنوع من الجلد الصناعي فائق الألياف بخاصية معينة كارهة للماء لمنع دخول مياه الأمطار وما شابه إلى الحذاء. في القشرة الجافة، ليس من الضروري فقط استخدام راتينج PU المحب للماء لتحسين تهوية الأحذية الواقية، ولكن أيضًا وجود مسام صغيرة ذات مسام مناسبة على سطح الجلد لتسهيل نقل الرطوبة إلى الحذاء مع منع دخول الماء. الحذاء ويسبب البلل. قدم.