制鞋材料技术开发动向
来源：林中祥胶粘剂技术信息网2011年11月26日
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制鞋材料技术开发动向
那洪东 (炭黑工业研究设计院，四川 自贡643000) 编译
摘要: 分别从鞋用材料，粘接技术，环保和节省劳动力成本等几个方面论述了鞋用材料开发的主要动向。
关键词: 制鞋; 粘接; 海绵; 胶粘剂
中图分类号:TS 943. 714 文献标识码:B 文章编号:1671-8232INSERT INTO [lzx].[dbo].[tb_new]([id],[type],[title],[source],[personal],[image],[contents],[time],[number]) VALUES (2011)03-0036-04
0 前 言
根据穿着的目的、穿着环境以及外观的不同，制鞋所采用的材料也各不相同。例如，在体育馆里穿着的篮球鞋和排球鞋的鞋底，主要采用抓着力和拉伸强度优异的天然橡胶，而田径和马拉松运动所穿着的胶鞋的鞋底则主要是采用耐磨耗性比较优异的顺丁橡胶。另外，进行足球和橄榄球等运动时所穿着的钉鞋的鞋底一般采用在草坪上抓着力较强和耐磨耗性较好的聚氨酯鞋底。另一方面，如图 1 所示，每只鞋都需要使用橡胶、海绵橡胶、EVA(乙烯—醋酸乙烯酯共聚物)、塑料、合成纤维、人造皮革、耐冲击缓冲材料等多种原材料。在设计胶鞋时应根据胶鞋的用途和所要求的性能，熟练掌握每种材料的性能。
由不同材料构成的鞋底在成型时的粘接技术也是非常重要的，需要经过多道复杂的工艺。因此，目前的制鞋技术还属于劳动密集型的生产形式，制造商把工厂逐渐向劳动报酬比较便宜的国家转移。
另一方面，在制鞋材料的技术开发过程中，面向未来的各种技术正在互相渗透。为此，文中重点介绍材料开发、粘接技术、成型技术、环境对策等最新的研究开发动向。
1 制鞋材料( 超轻量中底)
为使冲击能够得到缓冲，一般在鞋的上部(包住脚的部分)与外底(鞋底)之间设置被称为中底的海绵材料。以往鞋中底材料多半使用交联发泡的 EVA 海绵，其主要原因是由于它具有良好的粘接性、加工性、发泡成型性以及其他的物理特性。如果中底不再采用 EVA，那么可以用哪种海绵来代替它呢? 人们带着这一疑问进行了研究。在对各种材料进行的交联发泡试验中获悉，将汽车缓冲器和快餐盒上使用的α-链烯烃改性材料用于中底，只具有 EVA 所有的轻量化效果。而且，α-链烯烃达不到所要求的密度和力学性能。为此，人们将强度高且发泡成型性优异的苯乙烯类弹性体与之共混，利用各自熔点的差异，用双螺杆挤出机研究了共混比例及混炼工艺。另外，在使这种共混胶发泡时，还研究了交联剂的添加量、发泡剂的种类以及发泡条件等，最后开发成功前所未有的鞋新型中底材料。图 2 所示为开发成功的超轻量鞋中底与过去中底的对比照片。超轻量鞋中底的质量比原来减少了约一半，这对于鞋的轻量化起到了很大的作用。
进言之，这种制鞋材料不单是做到了轻量化，而且正如图 3 所示那样，它还能根据穿着时不同的温度条件，具有一定的缓冲性能。即，在炎热的夏季可以穿，在寒冷的冬天照样可以穿，而鞋的缓冲性能均不会发生变化。
文中介绍的研发技术是一种新的设想，不受以往传统观念的束缚。下面，再进一步介绍提高胶鞋功能性的实例。
在胶鞋中使用的海绵一般是采用交联发泡的方法成型的，在模具内同时发生交联和发泡这两种化学反应。因此成型机理非常复杂，至今在理论上还有许多问题解释不清楚，目前只能依赖于经验和直觉。我们应以此种技术开发作为契机，努力开展关于交联发泡理论的基础研究。
2 粘接技术
目前，制鞋的多道工序仍完全依赖于手工操作，而最花费时间的工序是粘接。正因为粘接工艺十分复杂，所以，胶鞋制造业已经向劳动报酬比较便宜的国家转移，见图 4 所示。
制鞋工艺(如粘接等)无法从劳动密集型的生产方式中摆脱出来，究其原因有以下几点:
原材料种类多(加工处理方法不同)
细小的部件多(尺寸不同)
制作花费时间多;
生产中必须使用有机溶剂，这对劳动者的身体健康非常不利。
因此，为解决上述问题，目前采用了缩短加工时间，可以半自动化作业的“UV 固化反应型热熔胶粘剂”(以下称为 UV-R-HM)制鞋工艺。UV-R-HM 是一种无溶剂的热熔型胶粘剂，它可以在短时间内完成粘接，可以和空气中的水分进行反应，具有较高的粘接强度。然而，如果采用单一的反应型胶粘剂，在粘接过程中无法将各个部件粘接起来，这是因为在粘接初期需要有一定强度的初粘力。因此，文中所涉及的胶粘剂是由紫外线(UV)照射产生了初粘力，在制鞋的多个阶段进行固化的热熔型胶粘剂，其粘接时间和粘接强度的关系如图 5 所示。
正如图 6 所示那样，和以往所用的胶粘剂相比，使用热熔型胶粘剂时，部分涂刷工艺可以采用机械化操作，这样可以大幅度缩短作业时间。从环保和保护劳动者健康这两方面考虑都是有利的，制鞋行业已开始尝试采用这种热熔型胶粘剂。
3 环保问题
从当前的社会发展情况来看，环保已经成为非常重要的课题。一般家庭垃圾也需要分门别类地进行处理，空罐子或丢弃瓶等物品也习惯性地被重复使用了。然而，对于鞋来说，现状还是不穿后就被直接扔在垃圾箱中。如上所述，鞋是由多种材料构成的，而且为了在穿着中各部件不容易脱开，故粘接得非常牢固。然而在丢弃它时，如果能够很容易地将各个部件分
离，便可以促进分类处理和循环利用。因此，现在正在开发穿着时各部件能牢固地粘接成一个整鞋，而在短时间内又很容易地将其解体的胶粘剂。
所谓解体性胶粘剂，是指在胶粘剂中添加了膨胀型发泡剂，经加热后，被粘接件容易剥离的材料。对于鞋来说，其各个部件不具有耐热性，所以，在将鞋整体加热时，各部件容易受热而产生损伤，难以被重复使用。再者，夏季乘用车的后备箱内温度较高，为了不损害鞋的功能，应当避免发泡剂在高温下(约 70 ℃) 发生膨胀。这是一个研究课题。
为此，人们开发了仅对需要解体的部分(胶粘剂层)进行局部加热，依靠发泡剂的膨胀就可以进行分解的粘接技术。具体实施方案是，使用微波(微波炉)进行局部性加热使之解体，该项技术的具体实施过程如图 7 所示。
添加了膨胀型发泡剂和高电解质胶粘剂的鞋子，仅需对其粘接层微波照射(加热)2 ～ 3min，胶粘剂中的膨胀型发泡剂就会发泡，粘接力急剧下降，这样，鞋体就很容易地被分解开来。
如果采用以上介绍的方法，就可以在短时间内将需要破坏的部分加以分解，而且被分解开来的部件不会受热损伤。因此，很容易分门别类地加以循环使用。
采用上述粘接技术，鞋子在丢弃后可以容易地进行分类处理。现在，再来探讨一下如何将分解后的各个部件加以粉碎，将它添加到其他的新材料中，作为新的添加剂再次使用的问题。如图 8 所示，目前正在开发既可以保护环境，又可以循环利用的制鞋工艺。
4 节省劳动力的成型技术
4. 1 注模成型技术(鞋中底海绵成型技术)
如上所述，制鞋的生产工艺属于劳动密集型的生产方式。因此，该产品存在着交货期长、技术外流和加工批量大等问题。目前在制鞋工艺(包括粘接工艺) 中，虽然还需要用手工操作，但是，橡胶和海绵等部件已采用机械加压的方式予以成型。为了使这些成型工艺能够节省劳动力，现在正致力于开发不用手工操作即可以成型的注模成型技术。
一般的鞋中底成型工艺(海绵成型)和使用注模成型的工艺见图 9 所示。
从图 9 可以看出，鞋中底的每一个部件都需要较长的工序和多人的手工操作。而采用注模成型工艺，则可以将复杂形状的鞋中底一次性成型。这样便可以大幅度地削减工艺过程和劳动成本，并且由于是机械化生产，预计产品质量波动较小，生产工艺相对稳定。目前，在海绵注模成型技术中，由于是依靠交联和发泡这两种化学反应进行的成型，所以在尺寸和发泡稳定性等方面还难以控制。现在只
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