制鞋工业中的等离子体技术与应用

作者：苏州卫鹏机电科技有限公司 王红卫    来源：Ringer

欢迎访问e展厅 展厅 2 服装/皮革/制鞋机械展厅 缝纫机, 绗缝机, 锁边机, 包缝机, 捆条机, ... 等离子体是由活性粒子、离子、电子和中子粒子所组成的电离气体，整体显中性，亦被称为除固态、液态和气态之外的第四种物质形态。在等负压状态下给反应气体施加高频电场，可使气体电离，产生辉光放电，形成等离子体。等离子体粒子的能量一般约为几个到几十个电子伏特（eV），而高分子材料中常见化学键的键能为：CH4.3eV；C＝0 8.0eV；C－C 3.4eV；C＝C 6.1eV。等离子体中绝大部分粒子的能量均略高于这些化学键能，这表明等离子体是完全有足够的能量引起高分子材料内的各种化学键发生断裂或重新组合的可能。 通过等离子体改性材料表面可提高其表面的亲水性、抗凝血性、抗菌性、生物相容性、抗静电性等特性。与其它方法相比，等离子体表面改性具有很多优点，例如，等离子体具有更高的温度和能量密度，在等离子体的辅助作用下易产生活性成分，从而引发在常规化学反应中不能或难以实现的物理变化和化学变化，活性成分包括紫外和可见光子、电子、离子和自由基，可以精确地控制表面处理工艺参数，对表面进行微观改性，并且等离子体处理具有节省能源，减少污染等特点，对环境保护和实现可持续发展显得更有意义。 我国是各种类型的鞋的生产和消费大国，据不完全统计2010年我国鞋产量约150亿双，占世界产量的60%以上。目前，制鞋过程中为了保证胶粘的强度，普遍使用各种处理(剂)水。虽然处理水对胶粘剂有良好的“湿润”和“亲和” 作用，提高了鞋用胶的粘合强度和耐久性，但是由于含有90%以上的有机挥发溶剂（甲苯、二甲苯、丁酮、丙酮等）和其他化学物质，具有非常大的有害性，严重影响着环境，损害工人的健康。并且传统的处理剂工艺都由人工完成，但用人工存在诸多问题，如效率低、速度慢、工作人员很容易疲劳。 多年来如何在保证粘合效果的基础上，降低甚至根除处理水带来的空气污染问题，营造绿色健康的产业环境，成为众多制鞋从业者的呼声。 苏州卫鹏机电科技有限公司经过多年潜心研发，利用低温等离子体处理技术，以气相的低温等离子体处理方法代替传统的液相刷处理水法，彻底解决了这一难题，为制鞋工艺带来了革命性的突破。 将等离子体表面改性技术应用于鞋材表面处理可以实现以气相处理方法代替液相处理方法、以无害气体原料及催化剂代替有毒液体原料的目的。以节能环保的方法去除鞋材表面残留的油脂、脱模剂或其他有机杂质；对惰性的鞋材表面进行等离子体活化，使惰性的材料表面具有活性，以利于与胶粘剂的化学结合或与后续接枝层的化学键合。在表面活化不能满足粘接性能时，在活化后的材料表面进行接枝，利用接枝层的官能团实现与粘接剂的化学键合。 苏州卫鹏机电科技有限公司开发的PVP-001型等离子体鞋材表面处理设备（附图）不仅适用于真皮、PVC人造革、PU合成革、化学纤维和天然纤维等帮面材料，同样适用于橡胶、TPR、尼龙、底材、PU、EVA发泡、TPU等鞋底材料，具有自动化程度高、适用范围广处理效率高、结构紧凑、占地面积小等优点。 该设备主要技术指标如下： 单次处理数量：24～46双；单次处理周期：2.5分钟；单次处理时间：40秒；运行处理效率：192～280双/小时；整机功率：6.5KW；处理效率：200～300双/小时。 使用等离子表面处理技术可将刷处理水这一环节完全由机器代替，同样也省略了处理水的使用，不仅解决了环境污染的问题，还大大提高了生产效率和生产的自动化程度。具体意义在于： ◆ 净化工作环境：处理水对工人的身体健康极具危害，刷处理水工人患白血病的报道时常出现在各种媒体上，等离子体处理无毒无害无排放，可以净化工作环境。 ◆节省石油能源：处理水是石化产品，有业内人士统计，全国每年使用的处理水大约为20余万吨，需用3--4万吨原油，等离子体处理采用环保的无机气体，节省石油能源。 ◆ 提高成鞋的品质：由于处理水不能完全挥发，相当一部分残质留在鞋材内，增加成鞋的有害物质残留，危害消费者的健康，大大降低成鞋出口竞争优势。等离子体处理无毒无害，不会再成鞋中产生残留，可以大幅度提高成鞋品质。 ◆ 成品率高：处理水处理时，工人操作失误，就容易出现处理水溢出，造成废品。等离子体处理为气相“干法处理，由设备自动完成，理论上不存在废品的可能。 ◆ 节省费用：等离子体处理鞋材技术的应用，不仅节省有毒有害的处理水的费用，减少人工，而且可以省去烘干环节，节省烘干环节所需要的电能，可以为企业直接节省成本，创造效益。 ◆ 提高产品竞争力：随着人们对健康和环保意识在不断增强，国际社会对环保节能的重视在日益提高，国际上对鞋类产品环保质量要求也原来越高，因此，新型环保节能生产技术的使用将大幅度提高我国制鞋质量，促进我国制鞋行业在国际上的竞争力，并给企业带来可持续性发展的基础。 附表为百丽集团事业部提供的成本节约数据。可见，采用等离子体表面处理法，百丽底料每千双至少可节约成本133元。即是说，底料单个车间产量为297714双/月的百丽（集团）事业部，仅一个底料车间就可每月节约成本39596元。 等离子体表面处理反应速度快、处理效率高，而且改性仅发生在材料表面，对材料内部的性能没有实质性影响，是取代目前液相反应方法的理想的表面改性手段。如果在制鞋业上全面推广普及此一革命性的技术，必将产生巨大的社会与经济效益。(end)

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