DOC《温州市科技计划项目》

温州市科技计划项目合成革鞋面透气激光微孔化处理专机的研制 可行性报告二一年十一月 项目立项的背景和意义 1.

1 项目立项的背景 制鞋是我国轻工行业中的重要产业.统计数据表明,中国每年生产各种鞋超100亿双,占世界制鞋总量65%左右,是世界最大的鞋业制造基地,同时中国又是世界第二大鞋类消费市场,占全球消费总量的22%,仅次于美国.中国也是世界上最大的鞋类出口国,鞋类出口占世界出口总量的53%以上.根据目前中国鞋业的生产状况和我国经济发展的现状,经预测,到2011年,我国鞋产品人均需求量将从1.7双/人上升到3-4双/人.内销的鞋产品预计有七十亿双以上,市场潜力十分巨大. 制鞋是温州的传统工业,历史悠久,闻名遐迩.温州科技局的统计表明,温州地区制鞋行业现有生产企业2600家以上,直接从事生产的人员达50多万,若计算相关产业和从事销售或贸易的人员,则近百万人. 2007年温州鞋的内销、外贸产量分别为7.6亿双、4.4亿双,产值为620亿,占全市生产总值的26%,是温州市第一大支柱产业.由此可见制鞋产业在温州地区制造行业中的地位. 目前,温州地区制鞋业使用的鞋面原料主要有两大类,动物皮革和合成革,人造革因其品质和外观较差,已经淡化出鞋面用料市场. 很久以来,动物皮革(牛皮,猪皮,羊皮等)是人类制作鞋类面料的主要用材.由于具有良好的强度,这类材料制作的鞋类结实耐用、美观,由于各种动物皮革有着自然毛孔,这类皮革制品有着良好的透气性和一定的吸潮性,能及时排除足部因为出汗所散发的潮气,带走热量,所以穿着舒适. 人类对鞋类及其它皮革制品的需求不断增长,动物皮革有限资源导致动物皮革已出现资源短缺的情形,人们逐渐使用合成材料作为皮革的替代品. 温州是全国市场经济发育最早的地区,是中国的鞋都和重要服装生产基地,温州也是中国最大的合成革生产基地,是著名的 合成革之都 ,这种得天独厚的经济环境为合成革的发展提供了广阔的市场空间.,温州有人造革(合成革)生产企业150余家,合成革企业生产能力占国内生产企业产能总数的38.8%,生产线数量更是占了47%左右,几乎控制整个行业的半壁江山. 目前,合成革的基本上都是采用溶剂型树脂生产,溶剂型聚氨酯树脂中含有70%~80%的二甲基甲酰胺、甲苯等有毒有害的有机溶剂,在生产过程中极易挥发,成为有机废气,造成空气污染.生产过程中还需要用到大量水,同样会造成地表水污染.为了保护环境,温州市政府关停了绝大多数制革企业,限令整改,这对温州地区合成革产业有一定的影响,但是,既然合成革是人们需要的行业,随着科学技术的进步以及环境治理技术的进步,在不久的将来,该行业的污染问题一定能够得到根本性的解决,温州地区合成革行业一定能迎来更大的发展. 从合成革的制造和使用性能来看,其制造技术已经相当成熟,其美观程度不亚于甚至超过动物皮革.其仿真的效果可以达到以假乱真的程度.如果不特别说明,从外观上来看,即使是很有经验的皮革工程人员也很难区别皮革的真伪. 温州鞋类出口产品以胶粘皮鞋为主,占温州鞋类出口总值的85%,其中以胶粘PU皮鞋为主(PU革即合成革),注塑鞋和其他鞋类占15%. 温州制鞋行业胶粘鞋占整个内销市场的75%,通过外销市场和内销市场产品结构的分析,胶粘皮鞋仍然是市场需求量最大的产品. 目前,用于制作鞋面的大多选择成本比较低廉的合成革,成鞋后价格便宜,而且美观大方,所以合成革面料的鞋类得到人们的喜爱. 合成革制作鞋类面料的最大问题在于透气性能差. 如所周知,人体出汗是热平衡调节中的有效散热手段,而且,人体散热量有80%是经过皮肤蒸发散出的.医学研究证实,人体脚部虽然只占全身总面积的7%,但是人体汗腺40%却分布在脚部,其中,脚背汗腺孔的分布密度为170-190/cm2, 脚底为190=210/cm2, 一只脚大约有80000个汗腺孔.当人们在行走,劳动,运动过程中,脚部每分钟排汗大约1.44克左右,一个小时的剧烈运动所积累的汗液大约为86.4克/每只脚.研究表明,在人脚和鞋之间狭小的空间里,人体的温度,加上运动产生的热量使该处的温度在35-400C 之间,如果鞋面的透气性差,鞋内的湿度常常维持在60-80%,有时甚至高达90%以上,这样的温度和湿度给细菌的繁殖创造了极好的条件.由此可见,合成革鞋面由于不能及时排除鞋内人体足部因出汗而产生的潮气和热量,大大地降低了穿着的舒适程度. 使用激光微孔化处理的合成革鞋料,解决了革料的透气性问题,使用处理过的革料制作的鞋面,穿着舒适,而且由于处理微孔直径细小,用肉眼不能看出,所以保持了革面的完整与美观.合成革激光透气微孔处理专机可以解决合成革面料的透气微孔化处理问题,使透气合成革在制鞋行业的应用有了实现的可能. 由以上的叙述可以看出,在温州地区的两大行业中,都存在着产品品质的提升问题.对于合成革的制造行业,如何生产出高品质的真正意义上透气的合成革;

对于制鞋行业中,如何提高合成革制造的鞋类产品的透气性从而提升行业的市场竞争能力,都是亟待解决的问题. 此外,该技术还可以用于其它合成革制品,如:汽车坐垫、沙发坐垫、服装等,该研究成果会对整个皮革制品行业带来革命性的影响. 本研究课题对温州地区行业发展的意义 温州市科技局制定的制鞋行业科技提升发展计划中指出: 制鞋工艺由原有以真皮鞋制造向多种材料并用的格局转变.制鞋业工艺技术的发展成果将逐步见效,因为优质牛皮的短缺,导致全新的工艺很可能减少使用皮革,或被新材料替代,而且其它因素也将影响皮料的供应.加速新材料的应用和工艺水平的提高,必将使温州的鞋产品向多元化和错位化方式发展,增加竞争空间 .由此可见,温州市政府敏感地觉察到了制鞋用材可能对地区制鞋行业带来的影响并明确的提出了制鞋行业进一步发展的途径,那就是加速新材料的应用和工艺水平的提高.这里面也包含着现在使用材料性能的改良,如合成革的透气性能的改良.由此可以看出,本研究课题是符合温州地方政府提出的行业科技提升的方向的. 目前,透气合成革用于制鞋、坐垫、服装等行业的最大障碍在于如何在合成革上实现透气微孔化处理,因为,如果没有合成革的透气微孔处理装备,就无法得到真正意义上的透气合成革,也就不可能得到透气合成革在制鞋行业的应用. 本研究制造的激光透气微孔化处理专机将解决合成革透气微孔处理的装备和技术.为透气合成革的实际应用提供了条件和保证. 综上所述,本研究课题关联着温州地区的两个重要的行业,合成革行业,透气合成革的制造与透气合成革在鞋面、坐垫、服装上的应用,对提升这两个行业的市场竞争能力都有重要的现实意义.

二、国内外研究现状和发展趋势 合成革是模拟天然革的组成和结构并可作为动物皮革代用材料的塑料制品.通常以经浸渍的无纺布为网状层,微孔聚氨脂层作为粒面层制得.其正、反面都与皮革十分相似,并具有一定的透气性,比普通人造革更接近天然革.广泛用于制作鞋、靴、箱包和球类等. 对于如何有效地改善合成革材料的透气能力,提高该材料使用时人体的舒适程度,通常采用两种方法,其一,通过调整合成革的结构组成,从而使其透气性能得到改善,其二,采用微孔的方式,改善合成革的透气性能. 调整合成革组成结构方面的研究.美国杜邦公司最先制成商品名为柯芬的合成革,这种合成革用合成纤维无纺布为底基,中间以织物增强,并浸以与天然革胶原纤维组成相似的聚氨酯弹体溶液.此弹性体在水中凝固,其溶剂被水置换,因而在弹体中形成微细小孔.这些孔互相连接,由表及里形成坚韧而富有弹性的微孔层,成为合成革的表层,并与底基构成整体.由于无纺布纤维交织形成的毛细管作用,有利于湿气的吸收和迁移,故合成革能部分表现天然革的呼吸特征,使合成革的透气性能有了很大的改善.后来,有人使用超纤增强技术,使透气性能得到进一步的提高超纤皮全称是 超细纤维增强PU皮革 .它具有极其优异的耐磨性能,优异的耐寒、透气、耐老化性能.加入超细纤维后,聚氨酯的韧性和透气性、耐磨性得到了进一步加强.这样的制成品毫无疑问,性能是相当优异的.由于合成革制造技术的发展,聚氨酯合成革的性能和应用面超过了天然皮革. 高性能的合成革制造成本很高,价格昂贵,甚至是动物皮革价格的2―3倍,这极大地限制了其在制鞋行业的应用.同时这种改善了透气性的合成革并不是真正意义上的透气合成革,聚氨酯弹体体在水中凝固,其溶剂被水置换,因而在弹体中形成的微细小孔并非穿透型的微孔,其透气性只能被认为是改良.在这种条件下,人们开始试验采用微孔技术来进一步地提高合成革的透气性能. 微孔改善透气性方面的研究.最早的微孔制作是采用针刺的方式,或者使用很小直径的冲头采用冲压来实现.这种处理方法的第一个缺点是生产率低下,无法满足生产需要,另一个最重要的缺点是冲头可操作的直径太小时,冲头容易断裂,直径过大时,不能实现微孔化,破坏了合成革的表面形貌,从而影响了鞋面的外观质量.激光具有能量密度高、光斑尺寸小、打孔效率高等特点,能有效克服上述针刺法的诸多缺点, 国内已经有人注意到了激光在合成革上进行切割与制孔的优势,已经在这个方面开展了工作.现在市场上已经有了激光打孔专机出现,但是其功能主要是工艺装饰型的,如在合成革表面制作花纹,图案或者切割出各种花样以增加革面的美观等.也有人提出了使用激光在革面制作透气孔洞的想法........