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鞋材粘接总结与各种胶水介绍!
2020年11月09日    阅读量:     新闻来源:中国塑料网 vlevle.com  |  投稿

现代制鞋工业中,关键部位鞋底和鞋帮绝大多数以胶黏剂(可简称“胶”)连接,以实现制品美观轻质、舒适耐穿;且制作简便,可自动化和连续化操作。第二次世界大战初,以氯丁橡胶作制鞋胶黏剂,因性能欠佳,使用不广泛。l957年,拜耳公司推出快速结晶型氯丁橡胶后,因分子结构中含有高极性氯原子而赋予极性材料良好的胶粘性能,且因其快速结晶又提高了初粘性,使氯丁胶黏剂得以大量应用中国塑料网vlevle.com。后经几代人的改性,应用效果逐步提升,成为制鞋业的主导胶黏剂。

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由于鞋材的不断更新,现多采用合成革、橡塑和软质聚氯乙烯(PVC)材料。以普通氯丁橡胶胶黏剂胶粘鞋靴,胶粘强度不高,经常开胶,已不能满足要求。20世纪70年代研发了接枝氯丁橡胶,提高鞋靴的胶粘性能和耐穿牢度。后又引入其他丙烯酸类单体和聚合物进行多元接枝共聚,使接枝氯丁橡胶的性能更能适应制鞋要求。但是,氯丁橡胶对增塑的PVC、充油量大的丁苯橡胶、含油或润滑脂量高的皮革、橡胶等鞋材的胶粘性能不够理想;且分子中所含的氯易水解释放出氯化氢,具有腐蚀和损害人体健康等弊端,因此阻碍了氯丁橡胶在现阶段鞋业中的应用。为了保证鞋靴质量以及降低环境污染和改善人身安全,欧美发达家已于20世纪80-90年代,逐步使其鞋用胶黏剂由氯丁橡胶向聚氨酯转化。


引入无机纳米微粒可提高胶黏剂的玻璃化转变温度,即提高耐热性;纳米粒表面的羟基可以氢键或化学键形式与有机高分子链上的极性基团作用,形成内交联,提高胶粘强度。微米无机微粒的加入,可改善胶黏剂的流动性和施胶涂刷性,使胶黏剂涂敷均匀,上胶量也得以减少;它还可增大胶黏剂和被粘物表面之间的作用力,使二者紧密结合。两类添加剂在胶黏剂中起协同效应,常用纳米有机蒙脱土和微米二氧化硅、纳米和微米二氧化硅,所得胶黏剂可良好胶粘PU、PVC、EVA、橡胶和皮革等鞋材。


采用助剂


水性聚氨酯鞋用胶是以水为介质,具有环保性;但水对疏水性被粘体材质表面的溶解度和润湿能力差,且水的表面张力又大,其胶质较难渗透进入材质细孔。水的挥发度比溶剂低得多,干燥时间长;若采取加温干燥,当胶粘时,尤其胶粘多孔性鞋材时,基材吸收与干燥不协调,会导致胶层出现不连续和不均匀现象,极大地了影响胶粘效果。因此提高胶黏剂本体的胶粘性很重要,但渗透问题不解决,始终影响水性聚氨酯胶的顺利应用。



一直以来,有机溶剂型聚氨酯胶粘剂生产和应用中产生严重的安全卫生和环保问题,有机溶剂的着火、爆炸、毒性需要增加生产和应用工艺中的安全防护措施,同时必须采取回收装置才能防止VOC向环境散发等。现在世界各国都在加强环境保护和工业卫生立法,限制有机溶剂用量形势越来越严峻。(如欧洲对胶粘剂的VOC限量即将规定到35克/升;美国食品和药物管理局(FDA)、欧盟的EU901/128以及德国BgVV都明确提出用于食品药品包装的胶粘剂等,只要没有规定的化学品一律禁止使用。因此发达国家使用的溶剂胶粘剂复合包装已从10年前的80%降到目前的30%。向欧、美等国家出口的高档旅游鞋(耐克、阿迪达斯、锐步等)均不准使用溶剂型胶粘剂。)因此聚氨脂胶粘剂的非有机溶剂化特别是水性化就成了当今世界各国努力的方向。


使用无毒害粘接技术实行无害化生产,已广为社会所提倡,这也是适应当今社会的发展要求,它体现了企业的社会责任感。当越来越多制鞋工人意识到他们缺乏安全体面的工作环境时,或以牺牲身体健康来换取生活必需品,他们对制鞋工业不会有太多地好感。如何为工人提供一个安全的工作环境,也越来越引起整个行业的重视。拜耳材料科技很早将绿色粘结技术带入制鞋工业,其水性PU胶粘剂是对人和环境无害的产品,而使用水性胶可以有效地避免因滥用溶剂型胶粘剂所产生的毒害,改善工作环境的卫生状况,有助于提高并改善企业的形象和竞争力。


对于占全世界制鞋产量一半以上的中国,将会引起绿色的安全生产的革命,将会使更多的人知道如何避免有毒化学品的伤害,做到对鞋子的消费者和生产者承担彻底的安全责任。水溶性胶呈乳白色乳液状,经干燥和红外活化,没有任何颜色,呈透明状,而且不会有任何黄变。拜耳水性PU胶粘剂及氯丁CR胶粘剂可应用于鞋加工中的各个粘合工序上,例如用于鞋跟后套、成型、EVA / Phylon 中底、底加工、鞋面针车、橡胶大底的涂胶粘合。最大限度地降低了VOC(有机挥发成分),避免了对员工身体的伤害和对周边环境的损害。


涉及溶剂带来的危险 由于大多数有机溶剂具有可燃性,而且大多数有机混合物会造成空气污染及烟雾的生成。当有机溶剂充分挥发, 在空气中含量到达一定程度时,有机溶剂挥发气体就会被引燃或导致爆炸。因此在贮藏有机溶剂时,防火是至关重要的。此外,这些挥发性潜在危险危害物可通过眼接触、皮肤吸入、口或鼻吸入等途径侵入人体,对健康造成影响。以下列出了常见有毒溶剂的特性及其对人体的危害。高强度聚合物的粘结完全渗入到材质表面,当作破坏性拉力测试时,即使材质破损胶合面也仍没开脱。


*苯


芳香气味的无色液体,很快蒸发到空气中或少量地溶解在水里。高含量的苯会致死,一段时间地使用会引起嗜睡、头昏眼花、心跳过速、头痛、抽搐、神经紊乱、及神智模糊。长期经受(365天或更长)苯作用的情况下,会引起骨髓损坏并导致贫血症或出血症,引发免疫系统受损,增加受感染的机会,人类健康保护部门已认定:苯是致癌物质。


*亚甲基氯化物


带有淡甜气味的亚甲基氯化物又叫做二氯甲烷,常用做工业溶剂和油漆清除剂。大量的亚甲基氯化物会引起身体摇摆不定、头晕、恶心、手指、脚趾刺痛和麻木,少量会使眼睛与手的动作配合性变差。世界卫生组织认定亚甲基氯化物会引起癌症。


*甲苯


甲苯是一种无色透明并带有独特气味的液体,甲苯可从原油提炼到汽油的过程中得到。甲苯会直接影响到神经系统,即使是低至有节制的水平,也会引起疲劳、紊乱、衰弱,呈醉状、失意、恶心、食欲不振、及听、视觉丧失。短时间高剂量的吸入甲苯,会感到轻微头痛、头晕、嗜睡,也可能引起昏迷、致死。高剂量的甲苯还会影响肾脏,但通过对人类和动物的研究表明,甲苯不会引起癌症。水性PU胶(PUD)与溶剂PU胶在PVC表面粘结的初期、后期剥离强度对照。


*丁酮


丁酮是一种无色液体并带有刺鼻的酸味,丁酮被大量地制造,其中近一半的耗量在油漆和涂料,它易于很快挥发到空气中并且能够溶解许多物质。其清洗的作用被用来作为胶水里面的表面清洁剂。暴露在丁酮下对健康的影响是刺激鼻腔、喉咙、皮肤和眼睛。单独的吸入丁酮不会导致死亡、人类健康服务部门尚未把它列入致癌物之列。


*丙酮


丙酮是一种无色并带有刺激性气味的液体。易挥发、燃烧且溶于水。丙酮被用于制造塑料、纤维、药物和其它化学品,也用于溶解其他物质。短时间吸入中、高剂量的丙酮会引起鼻、喉、肺和眼部受到刺激。为减轻地面臭氧生成和减轻溶剂的危险,据欧盟指引EU Directive 1999/13/EC对挥发性有机溶剂排放的限定要求,在相关制鞋方面,确定排放量限度为每年溶剂耗用量在5t以内,所有部件总释放限量(VOC)为25g/双。而且确定了降低有机溶剂释放量时间表,要求在今年10月底实现37。5g(即可以高于目标释放限量的50%),2007年10月底则要求完全达到目标释放限量 (即每双鞋voc25g)。


中国制鞋工业用胶现状:


作为劳动力密集型的制鞋产业,溶剂型鞋用胶水在国内仍占主导地位。而且女性员工承担了主要的角色,在挥发溶剂的环境下,心智疲乏和患病更加容易,让有身孕的女工和胎儿增加了危险,大部分工人没有定期检查身体,频密的加班,使情况变得更加糟糕。整个行业仍普遍处于不良的工作环境下,加上使用溶剂,导致更严重的职业病时常发生。福建地区有2千多家鞋厂,20多万工人,有近800条成型线及近2000个家庭作坊,产量达4亿双各类凉鞋、运动鞋、休闲鞋。但溶剂型胶水在福建省普遍使用,有约近3万工人接触到有害化学品,许多患职业病的工人负担不了医治费用,恶劣的工作环境正引起工人的流失,劳工短缺现象越来越严重,造成了一系列的社会问题。而福建仅仅是一个例子。为改善工作环境,一些工厂加大投入,配备抽风及通风装置、洗尘水塔、塔式输送带、防火花橡胶地板、面具、碳化口罩等等,但工人仍然置留在毒性高、挥发性强的溶剂释放环境中。另一方面,为减少有毒及刺激性溶剂的污染,配置抽风系统等设施也带来了高额的附加成本。


水性与溶剂胶应用的剥离强度对照试验


 随着水性胶性能的提高及其鞋业应用研发的进步,用简单的水性系统替代溶剂胶,的确是去除那些有毒、挥发、刺激的溶剂的一项优化解决方案。可喜的是,福建的鸿星尔克最近引入了拜耳公司水性胶粘贴技术,这是在国内同行中首家引进该技术的本土鞋厂。随着鞋业竞争的加剧,尤其是打入国际市场的鞋品,必将面临各种严格指标要求,其中环境友好产品将会越加受到欢迎,相信会有越来越多的国内鞋企选择这一环保技术,环保鞋底胶粘剂的普及应用将是大势所趋。


水性PU胶及其应用


全球首次PU分散体粘合剂开发于1965年,在交联剂的作用下,更会有非常强的初期强度,被应用在橡胶大底和制鞋生产中。从上世纪九十年代中期开始,制鞋强国广泛采用并积极使用水性PU胶在运动鞋、休闲类皮鞋进行生产,对VOC在生产中的降低,对先进胶粘技术地推动, 作出了积极贡献。


*水性PU/CR胶与溶剂PU/CR胶性能对比


 真正起到粘接作用的固成分在溶剂中和水基中的分布状态不同,在溶剂体系中,聚合物分子是溶解于溶剂中的,而在水性体系中,聚合物微粒是分散在水中的,因此,Bayer水性胶做到了比溶剂胶有更高的固含量。尽管目前水性胶每公斤价格较高,但由于其有较高的固含量,每双鞋用水性胶量会较溶剂胶低,并且只需要一次涂刷。表2数据说明了应用水性胶带来每双鞋的直接成本与溶剂胶是相同的,甚至还会低一些。


在底部贴合流程中应用水性胶可减少涂刷步骤


*水性PU胶的表现


1、在帆布材料上的耐候性表现 以添加3%硬化剂的水性PU胶和添加3.75%硬化剂的溶剂胶作对照,测试其剥离强度,时间为4周。


存贮条件为:温度70℃,相对湿度95%。实验表明,剥离强度随着时间的推移有相同的变化趋势,但水性胶的耐候性明显较好。 


2、不同种类的皮料和底料选用二层皮、羊皮和油皮料,底料分别为SBR1、SBR2、TR和PVC进行试验,发现双组份水性胶与双组份溶剂胶的粘着强度会因材料不同而有所差异。 


3、水性胶在底加工中的使用 选用硬度A型55±3度的橡胶大底和硬度C型55±3度的EVA中底作为底部组件。底部组合前,与传统施胶前处理过程一样,首先要对大底进行处理,即将橡胶大底打粗、清洗,EVA中底边缘轻微打粗、清洗、然后干燥UV照射处理。现行的清洗采用超声波水洗,可极大提高劳动效率,降低生产成本。需要说明的是,EVA中底出模后,清除表面脱模剂的工作,是至关重要的,否则会造成粘合不牢的现象。


*底部贴合流程


应用水性胶,底部贴合流程的操作与传统施胶方式一样,但可实现一次涂刷。由于材料的差异性,建议仍对大底与中底进行前处理与干燥。而传统的前处理方式,也不会因使用水性胶而改变,不过,针对不同的材料,应选择适当的处理剂,以使粘接达到最佳效果。前处理后干燥温度基本设定在55℃,但仍要根据不同材质作适当调整。然后即可进行涂刷工序,水性胶涂刷于中底与大底时,涂层表面要均匀且尽可能薄一些。涂胶后仍可用传统烘箱,不需要添加或改变设备。但要调慢输送带速度,以使组件充分干燥,为使单位时间的产量不受影响,输送带上的组件密度可以增大。经万能压底机后,即可冷冻定型,条件为:温度设定为0-7℃,时间约3-3.5分钟。热活化后,面与底通过压机加压贴合在一起,但时间比溶剂胶略长1-2秒。


4、如何提高水性胶粘着效果?


*搅拌配制水性胶

 为提高水性胶粘接效果,在配制水性胶时,采用气动搅拌器,边搅拌边添加固化剂。搅拌条件为:湿度90%以下时,硬化剂含量5%、搅拌时间300秒;湿度在90%以上时,硬化剂含量6%、搅拌时间300秒。值得注意的是,应尽可能均匀,上下左右各处搅拌,直到有小气泡出现。而且搅拌后的水性胶应在4小时内用完。


*材料打粗

刷胶,对鞋面和大底粘着力很重要,而在刷胶前,皮面需经前期打粗处理,磨掉皮面表层可实现最佳的粘着效果。试验表明,打粗的程度对后期拉力影响很大。皮料轻微打粗后水性胶粘接的剥离强度与皮料经标准打粗后的剥离强度相比,前者剥离强度较低。


*其它因素

此外,是否使用处理剂对大底和皮面进行预处理和打粗,在涂刷时面和底的胶层是否薄而均匀,干燥是否完全等也是重要的影响因素。水性胶涂刷后,在70-80℃下,干燥3分钟,使水分蒸发后,分散到材质中的微粒将形成牢固的聚合物膜,充分的干燥能够避免黏着不良。其实,面、底两部分刷胶干燥后,仍要经加热活化,通常采用红外灯照射,可使PU胶延时结晶,胶膜将会变得更有粘性。热活化后,将贴好的底、面放入压底的位置,在4Bar、15秒钟内产生粘着力,面和底经压机加压粘合在一起。在脱楦前,鞋子一定要经过冷却,胶粘剂结晶。


*水性胶的合成本

水性胶由于其高强度的粘结性能和不黄变特性,加上无溶剂危险和火灾隐患,卫生与健康的工作环境和高的工作安全性等生态友好特性,而在国际上深受先进制鞋企业的欢迎。采用水性胶,可在多方面降低成本。首先不必投入资金安装溶剂回收和危险防爆装置;其次可降低存贮和运输的费用;再者,由于其高固含量及低粘稠度且可实现一次涂刷,因而具有良好的可操作性和减少劳力成本。更重要的是,不需要承担使用溶剂带来的火灾和健康危害等潜在风险成本。水性胶为工作安全提供了保障,使用水性胶,采用与环境协调的生产工艺,既有利于新一代的劳工健康和权益,也有益于树立更好的企业形象,适应国际社会现实,提高企业及产品竞争力。可以预见,水性胶取代溶剂胶将是一个大趋势。



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