功能性超细纤维劳保鞋革的工艺探究

王霏霏，冯国飞，王晓磊

（山东同大海岛新材料股份有限公司，山东昌邑261300）

超细纤维合成革是超细纤维和聚氨酯两种成分组成的复合材料。超细纤维具有三维网状结构，起到支撑和骨架的作用，形成类似于真皮胶原纤维的结构；聚氨酯分散在纤维周围，使整个基布形成一个整体，聚氨酯不仅具有填充作用，还可形成具有发泡结构的立体网络[1]。超细纤维合成革不仅在结构上类似于真皮，而且在性能方面具有防霉、高耐磨以及耐折性好、撕裂强度高等优良性能，是目前替代真皮的最佳原材料。

劳动者防护一直是国家劳动保护的重点，操作工人生产工作时必须佩戴劳保防护用具。近些年超纤革发展迅速，特别是随着新材料和新后处理工艺的应用，产品的档次和花色得到了很大的发展，合成革产品多样化已成为一种趋势，因此功能性超细纤维劳保鞋革的开发是发展趋势。

首先从生产加工流程方面对比超细纤维鞋革、超细纤维劳保鞋革和功能性超细纤维劳保鞋革三者的区别，确定控制要点以及工艺调整方向。

普通贴面超细纤维鞋革的生产工艺流程：

超细纤维劳保鞋革的基布生产过程与普通的超细纤维鞋革不同，超细纤维劳保鞋革产品要求基布具有防水性能，因此要经过防水处理。

超细纤维劳保鞋革的生产工艺流程：

功能性超细纤维劳保鞋革是在超细纤维劳保鞋革的基础上，增加夜光、防污、荧光、高耐磨等附加性功能，增加超细纤维劳保鞋革的特色。

功能性超细纤维劳保鞋革的生产工艺流程：

从以上流程对比可以看出，功能性超细纤维劳保鞋革的控制要点在于干法贴面和后处理工序。本文主要探究防污夜光超纤劳保鞋革的加工方法，分析了功能性夜光效果与防水透湿效果的关系，以及防污效果对防水透湿效果的影响，确定了最佳的夜光粉添加量和表面处理工艺，为超纤革的多样化和功能化生产提供了方向。

1 实验部分

1.1 实验材料及试验仪器

1.1.1 实验材料

超细纤维合成革（工业品，山东同大海岛新材料股份有限公司）；干法用聚氨酯TD-20(工业品，旭川化学品有限公司)；夜光粉TDF-201（工业品，广州汇合彩颜料有限公司）；防污处理剂GX-510（工业品，东莞市硅甲新材料科技有限公司）。

1.1.2 试验仪器

电子天平（FA2004，上海舜宇恒平有限公司）；GT-AI-3000 U60系统拉力机（上海高铁检测仪器有限公司）；透湿系数检测仪（GT-7005-EV，上海高铁检测仪器有限公司）；自动黏度测定仪（NCY-2，上海思尔达有限公司）；飞纳台式扫描电镜（Phenom，上海复纳科学仪器有限公司）。

1.2 试验方法

1.2.1 防污夜光超纤劳保鞋革的生产工艺

1.2.2 实验工艺

（1）夜光效果的获得是通过添加夜光粉实现的，添加夜光粉对浆料的黏度以及贴面产品的防水透湿效果会产生一定的影响。因此分别选择添加面料TD-20总量的10%、20%、30%、40%和50%五种比例进行对比，分析黏度的变化，确定最佳添加量；

（2）确定最佳夜光粉添加比例和浆料黏度后，通过调整涂覆间隙（0.05 mm、0.10 mm、0.15 mm、0.20 mm、0.25 mm），分析水蒸气透湿系数和夜光效果的变化规律，确定最佳间隙；

（3）表面处理工序在功能性产品的生产过程中至关重要，防污效果是通过表面处理实现的，表面处理通过不同目数的表处辊实现，分析不同目数（80、100、120、140、160、180目）的表面处理对水蒸气透湿系数的影响，确定最佳表处工艺。

1.3 性能测试

1.3.1 黏度指标测试

使用NCY-2自动黏度测定仪，测试浆料的黏度。测试方法：把被测浆料置于直径不少于70 mm的烧杯或直筒形容器中，调节浆料温度25℃（一般恒温室中放置4 h），然后将选好的转子旋入螺旋杆，调整高度使转子浸入浆料中，直至转子液面标志与浆料面平行为止，调整仪器水平，开始测试直至读数稳定。当指针数值过高或者过低时，需更换转子和转速，使读数在刻度30~70之间最佳[2]。

1.3.2 力学性能测试

使用GT-AI-3000 U60系统拉力机，按照QB/T3812.5-1999（皮革抗张强度和伸长率的测定）测试样品的力学性能。

1.3.3 透湿性能测试

采用透湿系数检测仪按照标准Personalprotective equipment test methods for footwear(EN/ISO 20344:2011）测试样品的水蒸气透湿系数。

2 结果与讨论

2.1 力学性能指标

超细纤维合成革测试的力学性能指标主要包含断裂强力、断裂伸长率、撕裂强度以及剥离强度等。表1是普通劳保超纤鞋革产品与防污夜光劳保超纤鞋革产品的物理性能对比（成品厚度均为1.8 mm）。

表1 防污夜光超纤劳保革与普通超纤劳保鞋革物性指标对比

从表1中数据可以看出，二者的物理性能指标数值比较接近，变化范围在±2 N，无明显差异。因此增加劳保超纤革产品的功能性不会影响产品的剥离强度、断裂、撕裂等物理性能指标。

2.2 夜光效果分析

夜光性能是通过添加夜光粉获得，夜光粉的添加比例与夜光效果和防水透湿效果有密切的关系。干法用聚氨酯添加夜光粉黏度会发生改变，黏度是剪切力和剪切速率的比值，也是抗拒液体流动的一种量度[3]。超纤革的贴面过程中通过调整浆料的黏度可改善浆料的固含量和上浆量。图1是添加不同比例夜光粉浆料的黏度变化曲线图。

从图1可以看出，随着夜光粉比例的增加，黏度呈现上升趋势，在添加比例达到30%时，曲线陡然上升。当黏度增加到一定数值时，需要降低浆料黏度，但是相应增加有机溶剂会降低产品的固含量以及产品的性能，综合各项因素确定夜光粉的添加比例为20%。

图1 不同添加比例夜光粉的浆料黏度变化曲线图

贴面工序主要通过调节涂覆间隙来控制上浆量，上浆量的多少影响产品的防水透湿效果和夜光效果，间隙太大降低水蒸气透湿系数，夜光效果好；间隙太小水蒸气透湿系数较高，夜光效果差。因此选择合适的涂覆间隙至关重要。图2是不同涂覆间隙水蒸气透湿系数和夜光效果的变化曲线图。

图2 不同涂覆间隙夜光效果与水蒸气透湿系数变化曲线图

从图2可以看出涂覆间隙在0.15 mm的时候夜光效果和透湿系数出现折点，夜光效果达到平衡，透湿系数合格，从而确定涂覆间隙为0.15 mm。

2.3 防污性能指标

防污夜光劳保鞋革利用表面处理剂在纹路表面形成一层保护膜，降低表面张力的方法来防止污物进入孔内，从而达到长期有效的防污效果。图3、图4是未进行防污处理和经过防污处理的产品光学电镜图片。

图3 未经过防污处理的产品电镜图片（500×）

图4 经过防污处理的产品电镜图片（500×）

从图片可以看出经过防污处理的产品，纹路的凹陷处明显地减小，这是由于防污处理剂在纹路的表面形成一层致密的薄膜，有效地减少了油污的附着，提升了产品的防污效果。

防污处理工序是通过涂覆防污处理剂来改善表面效果，主要采用表处辊进行，主要的控制参数是表处辊的目数，即通过表处辊的目数调整产品的上浆量，表处辊的目数越大上浆量越小，目数越小上浆量越大。

图5为不同的表处辊目数贴面产品的水蒸气透湿系数变化曲线图。

图5 不同表处辊目数贴面产品的水蒸气透湿系数变化图

从图5可以看出，表处辊目数越大水蒸气透湿系数越大，在表处辊目数100时，水蒸气透湿系数仅为15 mg/(cm2·h)，达不到产品标准，为确保产品防水透湿效果达标，表处辊目数在120目以上才能保证产品的效果。从生产工艺条件、产品品质稳定等方面综合考虑，确定表处辊目数为150目，所得产品既能达到防污效果也可以确保防水透湿效果。

3 结论

本文主要探究了防污夜光超细纤维劳保鞋革的生产工艺，对比了功能性超细纤维劳保鞋革与普通超细纤维劳保鞋革的加工流程，确定了增加功能性对物理性能指标无影响，分析了影响功能性超纤劳保鞋革的工艺参数。根据产品的特点，确定了夜光粉的最佳添加比例为总量的20%，贴面涂覆间隙为0.15 mm，表面处理工艺为表处辊目数150目。

功能性超纤劳保鞋革在超纤行业中主要应用在中高端产品，不仅具有普通劳保鞋革的防水透湿的功能，还具有防污、夜光、耐磨、穿着寿命长等优良性能，能有效地提高产品竞争力。随着产品的多样化需求、人们对高品质生活的追求，超纤革的功能性、美观性、耐久性会随之提升，相应地带动超纤革行业的进步。