要約:保護靴用マイクロファイバー合成皮革の機能要件に従って、マイクロファイバー合成皮革基布と乾燥ベニヤポリウレタン(PU)フィルムの防水性と透湿性のメカニズムを議論しました。 保護靴用のマイクロファイバー合成皮革基布をデザインしました。 構造上、マイクロファイバー合成皮革の表層樹脂に親水性ポリウレタン樹脂を選定し、PUフィルムの微細孔径をコントロールすることで防水性と透湿性の要求を満たします。 同時に、保護靴用マイクロファイバー合成皮革の応用分野も紹介します。
キーワード: 保護靴。 マイクロファイバー; 合成皮革; 透湿性。 防水; 労働保険の靴。 静電気防止靴。 つま先を保護する安全靴。
1 はじめに
保護靴とは、職場で足を怪我から守るために履く靴のことです。 これらは、ヨーロッパやアメリカの先進国における個人労働保護製品または個人兵士保護システムの一部です。 最近、作業中の危険を防ぐために従業員に保護靴の着用を義務付ける国が増えており、中国の一部の業界や企業でも作業時に保護靴の着用を義務付けているため、保護靴の市場はますます大きくなるでしょう。 多くの環境保護法や規制の導入、皮革のコストが高く供給源が限られていることに加え、特定の状況（無菌作業など）では、真皮が腐敗しやすく、細菌が要件を満たすことが困難になっています。 。 したがって、人々は真皮に代わるものを探し始めました。 近年、ポリウレタン・マイクロファイバー・ナイロン人工皮革（マイクロファイバー合成皮革）を使用した保護靴の人気が高まっています。
マイクロファイバー合成皮革の欠点は、皮革と比較して、汗を吸収せず、通気性が悪く、不快感や不自由さを感じることです。 保護靴用の超繊維合成皮革は、皮革の吸湿性と浸透性の特性に基づいて特別に設計されています。 透湿性と防水性を兼ね備えており、着用中に外からの雨が靴革に浸透するのを防ぎ、同時に靴内の汗を排出して快適な履き心地を実現します。
本論文では,マイクロファイバー合成皮革基布の透湿防水機構を考察し,透湿防水マイクロファイバー合成皮革基布の調製方法を得た。 マイクロファイバー合成皮革のドライラミネート加工について説明しました。 マイクロファイバー合成皮革ポリウレタン(PU)樹脂とスーパーファイバー合成皮革PUフィルムの透湿防水機構を解析した。 保護靴用のマイクロファイバー合成皮革の作製を行った。 理論的根拠により、天然皮革をマイクロファイバー合成皮革に置き換えることが可能です。
2 保護靴用マイクロファイバー合成皮革の工程設計
保護靴用の合成皮革を海外市場で流通させるには、EN345 または ISO20345 に準拠する必要があります（EN345 または ISO20345 は、保護靴へのアクセスに関するヨーロッパおよび米国の標準です）。 保護靴用超繊維合成皮革の透湿指数は水蒸気透過率0.8mg/(cm2・h)以上かつ水蒸気透過係数1.5mg/cm2以上、防水指数は水を必要とします。吸収率30％以下で水摩耗しません。 透過性は0.2mg以下です。 透湿性と防水技術の要件を満たすために、保護靴用のスーパーファイバー合成皮革は、マイクロファイバー合成皮革基布と乾燥ベニヤの2つの部分から設計されています。
2.1 保護靴用マイクロファイバー合成皮革基布の工程設計
2.1.1 保護靴用マイクロファイバー合成皮革基布の防水透湿メカニズム
保護靴用超繊維合成皮革基布の透湿防水機能を研究するには、まずマイクロファイバー合成皮革基布の透湿防水機構を解析する。 湿気の伝達は、実際には吸着と移動の 2 つのプロセスです。 まず、靴内の水蒸気（汗）が靴の内側で吸着され、靴の内側から靴の外側へ移動します。 吸着プロセスには、マイクロファイバー合成皮革基布上に水蒸気の吸着点が必要です。 吸着点は、水分子が水素結合によって吸着されるか、多孔質に吸着されることになります。 吸着点がないと水蒸気が吸着されず、靴内の汗を利用できません。 したがって、マイクロファイバー合成皮革基布を設計する場合、マイクロファイバー合成皮革基布は、一定の親水性吸収機能を有する必要がある。 水と合成皮革基布のナイロン繊維は水素結合を形成しやすく、一定の親水性を有するため、基布は一定の親水性を有します。 また、マイクロファイバー合成皮革基布の気孔が多いほど比表面積が大きくなります。 水蒸気を吸着しやすくなります。 水蒸気の透過においては、マイクロファイバー合成皮革基布の孔径が大きく開口率が高いと、水蒸気の移動速度が速く、移動量が多くなる。 図１に保護靴用超繊維合成皮革基布の構造を示す。 保護靴用マイクロファイバー合成皮革基布の断面には多数の微細孔があり、靴内の水分の移動を促進していることがわかる。
同時に、マイクロファイバー合成皮革基布の孔径は一般に大きく不均一であるため、雨水が通りやすくなります。 超繊維合成皮革基布を保護靴に使用するためには、マイクロファイバー合成皮革基布も必要となる。 一定の疎水性を持たせる加工を施し、超繊維基布を通過する雨水の速度と量を軽減し、靴内部まで雨水が到達しにくくすることで防水機能を実現します。
要約すると、保護靴用の超繊維合成皮革基布の製造プロセスの設計において、超繊維基布は一定の水蒸気吸着点（すなわち、親水機能）を有する必要がある。開口率。 そして、マイクロファイバー基布は適度な口径を持ちながら、同時に確実な防水機能も備えており、透湿性と防水性を両立させています。
2.1.2 保護靴用マイクロファイバー合成皮革基布の作製
上記の透湿・防水メカニズムの解析に基づき、保護靴用の超繊維合成皮革基布を設計しました。 具体的なプロセスは次のとおりです。ポリエチレンとナイロン6を一定の重量比でブレンドし、220-300℃の温度で撹拌し、単軸押出機で溶融可塑化することにより、ポリエチレンとナイロンアイランドが形成されます。繊度４〜７デニールの繊維を紡績し、長さ４０〜６０ｍｍの短繊維にカットし、不織布にニードルパンチング加工および不織布加工を施す。 超繊維合成皮革基布は、平坦化、湿潤ポリウレタンスラリーの含浸、トルエンの還元、油の膨張等により得られる。 マイクロファイバー合成皮革生地の三次元ネットワークは皮革に似ており、引き裂き強度、形状保持性、均一性、耐薬品性、耐水性、防カビ性は天然皮革を上回ります。
同時に、多孔質構造のポリウレタンスラリー含浸・還元加工技術と組み合わせた超繊維合成皮革基布は、多数の微細孔を形成し、比表面積が大きく、強い吸水性を有します。 したがって、マイクロファイバー合成皮革生地は、内部の微細構造や材質、外観の質感や物性、さらには人の感触などにおいても、高級天然皮革に匹敵することができます。 工程は紡糸→ニードルパンチ不織布→アイロン→含浸→還元→膨張乾燥→シリコーンやフッ素シリコンなどの軟質疎水化処理剤を使用したマイクロファイバー合成皮革基布→含浸→プレス乾燥という流れになります。一定の疎水機能を有する保護靴用合成皮革基布が得られる。
2.2 保護靴用スーパーファイバー合成皮革化粧板の設計
2.2.1 保護靴用スーパーファイバー合成皮革単板PU微多孔膜の防水・透湿機構と設計
保護靴用超繊維合成皮革の透湿性と防水性の矛盾を解決するには、乾式単板のPUフィルム構造の設計も必要であり、極細繊維合成皮革表面にも微細孔を有することが求められる適切な細孔径を備えています。
防水加工は主に革の表面から靴の中に雨水が浸透するのを防ぎます。 湿気が伝わると、靴の中の水蒸気が靴の外側に移動します。 水蒸気はマイクロファイバー合成皮革の微細孔に浸透し、ガスを通過します。 水蒸気分子の直径は4×10-4μmです。 マイクロファイバーレザー表面の細孔径が4×10-4μm以上であれば、水蒸気の使用が可能です。 靴の内側から靴の外側に移行し、透湿機能を発揮します。 雨水がマイクロファイバー合成皮革の微細孔を通過する際、雨水が微細孔に触れると表面張力が発生します。 孔径が小さければ、雨水が微細孔を通って靴内に侵入しにくくなり、防水の目的が達成される。 研究によると、微細孔を通過できるさまざまな雨霧の最小直径は、霧が 20μm、小雨が 400-900μm、中程度の雨と激しい雨が 2000μm 以上です。 したがって、微細孔を通過する水蒸気と雨水の孔径の違いを利用して、乾燥単板PUフィルムの微細孔径を設計することができる。
したがって、乾式単板工程では、単板後のPUフィルムに一定の孔径を有する一定数の微細孔を形成し、その微細孔の孔径が4×10 -4-20 μmとなるように制御する。水蒸気が自由に透過できるようになります。 同時に雨水を通しにくく、透湿防水性の目的を達成します。 現在、合成皮革表面に微細孔を設ける方法としては、レーザー機械パンチ法、発泡剤微細孔法、溶剤揮発法、造孔法等が挙げられる。 図2からわかるように、保護靴用マイクロファイバー合成皮革マスクの孔径は5～8μmであり、靴の内側から靴の外側への水蒸気分子の透過に有利である。靴内への水の浸入を抑えます。
2.2.2 保護靴用スーパーファイバー合成皮革化粧板の防水・透湿機構と親水性樹脂の設計
水蒸気分子の PU マスクへの浸透は、吸着と再浸透の最初のプロセスでもあるため、PU マスク素材の選択も非常に重要です。 謝富春ら。 ソフトセグメントとしてポリエチレングリコールを使用し、親水性に優れたポリウレタンを合成しました。 ソフトセグメント構造に親水基（エトキシレート等）を有するPU樹脂からなるPUフィルムが使用可能です。 水蒸気分子は水素結合によって吸着されます。 靴内の水蒸気圧は靴の外側に比べて大きいため、水蒸気分子はポリウレタンの分子鎖の隙間に沿って靴の外側に透過し続け、透湿効果を発揮します。
要約すると、ドライベニアプロセスの設計では、マスクに微細孔がなければ、親水性PU樹脂でも水蒸気はマイクロファイバー合成皮革表面の反対側に移動することができますが、親水性PUマスク素材になりやすいです。 。 水膜が形成されると、水蒸気をマイクロファイバー合成皮革表面の反対側に迅速かつ継続的に移動させることが難しく、透湿性が良くない。 そのため、保護靴のスーパーファイバー合成皮革化粧板加工を設計する際には、親水性樹脂を使用し、孔径4×10 -4 ～20μmの微細孔を設計し、水蒸気分子が自由に通過できるようにしている。 水が靴内に入りにくいですが、透湿性と防水性の目的を達成します。
3 保護靴用マイクロファイバー合成皮革の応用分野
香港労働局の統計によると、労働災害の安全事故の約 3 分の 1 は、物体を踏んだり、物体に触れたり、物体による負傷によって引き起こされています。 その結果、多くの場合、足の怪我や重度の障害が発生します。 海外、特に西側先進国では足の保護が重視されており、従業員にはプロ仕様の靴の着用が義務付けられています。 中国はまた、足の保護に関する一連の製品試験基準を発行しました。 したがって、保護靴には幅広い市場の可能性があります。 現在、中国はアジア最大のプロ用靴の生産拠点を持っています。
社会の継続的な進歩に伴い、個人の労働保護製品の種類はますます増えています。 ヨーロッパと米国では、以前は単一の安全靴でしたが、現在は専門的な特性に応じて、保護靴、帯電防止靴、つま先保護安全靴、軍用靴、看護師用に分類されています。 靴、管理靴、ラテンダンスシューズなどのタイプに対応するため、保護靴への超繊維合成皮革の用途は次のようにさらに広範囲になります。
安全靴用：保護靴、静電気防止靴、つま先安全靴、安全耐スマッシュ靴などの靴のアッパー。 これらの靴のアッパーは主に黒または茶色で、主に鉱業、建設、冶金、輸送、収穫などの産業でつま先を保護するために使用されます。 靴革には透湿性と防水性が求められ、保護靴用の超繊維合成皮革の物理機械的強度は皮革を上回っています。 したがって、保護靴用の超繊維合成皮革は現在、国内外で非常に人気があります。
プロシューズ用：ナースシューズ、エグゼクティブシューズ、婦人作業靴などのシューズのアッパー。 その中でもよく見かけるのがナースシューズです。 現在、国内外の多くの病院では、針を打つ際に針が落ちて足に刺さることを防ぐために、特殊なナースシューズが使用されています。 ナースシューズは白色が主流で、アッパーには透湿性、防水性、曲がりに強く、柔らかく履き心地が求められます。 欧米の多くの国では、役員はエグゼクティブシューズを履いて仕事をすることが義務付けられており、女性は婦人用の作業靴を履くことが義務付けられており、これらの靴は甲革にも透湿性が求められています。
軍靴の場合：昔は牛革がほとんどでした。 現在ではマイクロファイバー合成皮革への置き換えが徐々に進んでおり、皮革表面には透湿防水機能が求められています。
女性用ラテンダンスシューズ：初期は牛革や羊皮を使用して生産され、現在は通気性、透湿性のあるスーパーファイバー合成皮革を使用して生産されています。
分業の専門化、個人保護への意識の高まり、真皮の不足が進む中、通気性、透湿性、防水機能を備えた履物保護革は幅広い市場を有し、スポーツシューズやランニングなどに徐々に応用されるだろう。靴。 今後、徐々に革を張り替えていきます。
4 結論
保護靴用超繊維合成皮革の防水機能と通気性を両立させるためには、マイクロファイバー基布と乾式ベニヤ加工から工程設計を開始する必要があります。 マイクロファイバー合成皮革のベース生地には、構造内により多くの微細孔が必要です。 靴内部からの水蒸気が拡散しやすい構造となっております。 同時に、超繊維合成皮革基布には、雨水等の靴内部への浸入を防ぐため、ある程度の疎水性が要求される。 ドライベニヤには、保護靴の通気性を向上させるために親水性PU樹脂を使用するだけでなく、革の表面に適度な孔をもつ微細孔を設けることで、水の浸入を防ぎながら靴内の湿気の移動を促進する必要があります。靴が濡れてしまう原因となります。 足。