胡樹

(深圳市新綸科技股份有限公司科技創(chuàng)新中心，廣東 深圳 518132)

防靜電鞋是將潔凈室中工作人員的人體靜電導向大地最有效和最可靠的方案之一，同時還有效地抑制了工作人員在無塵室中走動所產生的灰塵[1-2]。目前，防靜電鞋主要采用PU或PVC材料制作鞋底。PVC防靜電鞋相較于PU防靜電鞋具有撕裂強度高、耐磨性好、防滑性佳和不易黃變等優(yōu)點，其冷粘工藝又能滿足客戶對不同鞋面材料和款式的更新需求，因此PVC冷粘防靜電鞋在防靜電鞋領域占有很大的市場份額[3-4]。但是PVC冷粘防靜電鞋在長期穿著、放置、清洗或烘干過程中會出現鞋面(包括鞋幫)與鞋外底貼合層開裂的現象，即開膠現象[5]。雖然我國鞋用膠黏劑的產品質量有了很大的提升，但在實際使用過程中由于膠黏劑種類的選擇不當或施膠工藝錯誤，仍時常出現開膠現象。這不僅損害了消費者的利益，也極大地影響了企業(yè)信譽和品牌形象。筆者結合多年工作中接觸和參與解決的一些開膠案例，對PVC冷粘防靜電鞋的開膠原因進行分析，對膠黏劑的選擇和貼合工藝的改進提出建議，希望能給膠黏劑生產企業(yè)和防靜電鞋生產企業(yè)提供參考。

1 膠黏劑的作用機制

膠黏劑與被粘表面之間形成的粘接力主要來源于以下4個方面[4]。

(1)化學鍵力。

化學鍵力是由膠黏劑分子上帶有的活性基團與被粘物體表面分子上的活性基團之間發(fā)生的價鍵連接而產生。

(2)分子間作用力。

分子間作用力包括取向力、誘導力、色散力和氫鍵力，它取決于膠黏劑及被粘材料分子的極性大??；極性越大，分子間作用力越大。

(3)靜電引力。

膠黏劑及被粘物體表面之間存在電子供給體和電子接受體，就會產生靜電引力。

(4)機械作用力。

膠黏劑滲透到被粘物體表面的縫隙中，固化后形成較強的機械作用力。

PVC為強極性材料，使用極性強的膠黏劑能夠提供較強的分子間作用力，以此作為粘接力的主要來源；靜電引力主要是通過施膠前對被粘物體表面進行打磨來獲得，但為了節(jié)約時間和人工成本，這一步基本都被省略；施膠前，使用預處理水對被粘表面進行特殊活化處理，可以明顯提高貼合面之間的化學鍵力，進而提高粘接強度；在手工貼合后，可以將鞋底和中底在加壓機上進行壓緊處理，進一步提高機械作用力。綜合采取以上措施，可以保證防靜電鞋具有良好的貼合效果，避免使用時出現開膠現象。

2 PVC冷粘防靜電鞋開膠原因分析

2.1 膠黏劑種類選擇不當

PVC冷粘防靜電鞋的鞋底中的PVC和增塑劑均為強極性材料，其鞋面、鞋幫材料主要有PVC革、PU革和帆布材料，也都是極性表面，因此應根據被粘材料的特性來選擇相應的膠黏劑。非極性的SBS、SEBS、順丁膠、乙丙膠等膠黏劑很難對極性表面進行有效的粘接；使用氯丁膠和接枝改性氯丁膠時，膠黏劑與被粘表面的結合力不強，難以達到規(guī)定的粘接指標；EVA類膠黏劑的粘接強度較低，耐熱性和耐油性差，不適合用于PVC冷粘防靜電鞋；硅膠膠黏劑的固化溫度高，固化時間長，價格相對較高，并且通常帶有顏色，也不是理想的膠黏劑?，F在市面上質量較好的聚氨酯膠黏劑對常見的防靜電鞋都可獲得較理想的粘接效果，解決了鞋面(鞋幫)與PVC鞋底“難粘”和“粘不牢”的難題[6]。聚氨酯膠層色澤淺，黏度低，施膠方便，結晶速度快，初粘力佳，耐溫性和耐候性可以通過優(yōu)化配方來改善，特別適用于流水線生產，同時成本較低，成為PVC冷粘防靜電鞋貼合和補膠的首選[7]。

2.2 預處理方法不當

多年來的實踐證明，膠粘層中分子之間的結合力以及粘接層與被粘表面之間的結合力直接決定了貼合的質量。當貼合面和被粘表面確定后，粘接質量與被粘材料的表面狀態(tài)和特性有較大關系。當被粘表面沾有油污、水分或灰塵時，膠黏劑與被粘表面之間難以形成化學鍵力和分子間作用力，粘接效果差。被粘材料表面是否預處理、如何預處理都對粘接效果產生較大影響。雖然鞋底模具和皮革模具經過拋光處理，可保證被粘表面的光滑平整，這樣可以省略機械打磨的步驟，但生產實踐表明，采用合適的預處理劑對鞋底和鞋幫進行處理后，可進一步提高粘接強度。預處理劑不僅可以去除被粘表面的油污、灰塵和水分(極性表面極易吸附一層水分)，同時在被粘表面接枝上活性基團，增大被粘表面的孔隙率和接觸面積，有利于膠黏劑在被粘表面的潤濕和滲透，最終提高粘接強度和穩(wěn)定性。

2.3 膠黏劑黏度及用量不當

當膠黏劑的黏度較大時，膠層厚度難以均勻，造成粘接界面存在熱應力和收縮應力；同時，膠黏劑黏度過大，涂膠時不利于膠黏劑在被粘表面的潤濕與滲透，粘接接觸面積減少，難以形成較強的機械作用力，進而導致剝離強度下降。膠黏劑黏度較小時，膠層易涂刷，有利于膠液在被粘表面的潤濕與滲透，機械作用力增加，因此粘接力顯著提高。

實踐證明，在冷粘工藝條件不變的情況下，剝離強度隨著涂膠量的增加先升高，到達一定值(約100 g/m2)后又有所下降。這是因為涂膠量較小時，膠黏劑不足以填充被粘表面坑坑洼洼的微觀粗糙面，使得接觸面積較小，交聯點很少，因此粘接力較低；隨著涂膠量的增加，接觸面積不斷增加，交聯點也相應增多，粘接力也逐漸增強；當涂膠量過多時，被粘面被膠黏劑隔開，由于膠黏劑本身的體積收縮以及膠層與被粘材料膨脹系數的不同，在粘接界面處有可能形成收縮應力和熱應力，導致粘接力下降。

建議使用黏度50～200 mPa·s的預處理劑涂刷1～2遍，黏度200～600 mPa·s的膠黏劑涂膠2～3遍。預處理劑的涂刷和膠黏劑的涂膠工藝盡量實行定崗制，使操作人員盡快掌握涂膠手法和用量[8]。

2.4 膠黏劑性能不達標

在穿著一定時間后，防靜電鞋必須進行超凈清洗才能重新投入潔凈室使用。超凈清洗工藝主要有常溫清洗+高溫烘干(50～60 ℃)和常溫清洗+高溫甩干(40～60 ℃)2種。如果洗滌結束后仍有污漬殘留，那么在高溫甩干過程中由于摩擦的作用，膠黏劑表面溫度可能會達到60 ℃甚至更高，而高溫烘干過程則是將防靜電鞋長時間放置于相對密閉的高溫、高濕環(huán)境中，這2種情況都有可能導致膠黏劑被鞋套、皮革和鞋底粘住而導致開膠。一方面是由于選擇的膠黏劑耐高溫性和耐水洗性不佳，導致在高溫、高濕環(huán)境下出現軟化和水解；另一方面由于膠黏劑的力學性能不理想，在清洗設備中高速旋轉的撞擊下膠層容易變軟。因此，應選擇抗拉強度、撕裂強度和耐磨性比聚醚型膠黏劑更好的聚氨酯膠黏劑。另外，在清洗時，浴比(防靜電鞋質量與清洗液體積之比)不宜過大；在高溫烘干時，防靜電鞋不宜堆放太緊湊，鞋與鞋之間盡量保留一點空隙，既有利于散熱，也有利于水分及時揮發(fā)。

3 工藝改進建議

針對PVC冷粘防靜電鞋在使用、清洗和烘干過程中出現的開膠問題，筆者進行了一系列改進及驗證試驗，總結出一些刷膠工藝及干燥工藝的改進措施，供大家參考。

PVC冷粘防靜電鞋鞋底貼合工藝見圖1。圖1中的港寶是指用在鞋后跟下面，讓后跟起到固定作用的材料。另外，如果真皮面經過打磨，可不用刷預處理水，直接刷涂膠黏劑。

圖1PVC冷粘防靜電鞋鞋底貼合工藝
Fig.1LaminationprocessforPVCcold-adhesiveantistaticshoesole

3.1 預處理劑、膠黏劑的準備事項

(1)預處理劑、膠黏劑、固化劑等使用后均需要立即密封，避免與空氣中的水分反應而失效。

(2)應根據實際的固化時間，嚴格控制固化劑的加入量。由于固化劑與水反應快速，故在環(huán)境濕度較大的場合，為補償與水分反應的損失，固化劑的用量可稍微增加，但增加量通常不超過4%；當環(huán)境溫度較高時，固化劑與膠黏劑的反應速度加快，所以固化劑的用量可以稍微減少，但減少量一般不超過2%，以確保后期固化完全。

如果操作人員在配膠時不稱量，而是憑感覺和經驗直接倒入固化劑，就會造成不同批次的防靜電鞋粘接質量不同，因此規(guī)范操作是很有必要的。

(3)調配固化劑應由專人負責，保證加入固化劑后攪拌均勻。由于固化劑的密度一般比膠黏劑大，所以應上下攪拌，不可只左右攪拌或繞圈攪拌；可考慮采用電動攪拌器，或者類似打蛋器的工具。

(4)應根據生產速度來決定每次準備膠黏劑的量。應注意所配制膠黏劑的可使用時間，通常根據半天的工作量來配制膠黏劑。若配制的膠黏劑放置時間過長，則會出現熟膠現象，要立即停止使用。已超過可使用時間的膠黏劑不可與新配制的膠黏劑混用，或倒入原來的膠黏劑桶中。

3.2 刷膠及相關工藝改進建議

(1)建議固定使用專用涂刷，以保證刷膠寬度一致；刷膠時需要注意鞋頭附近的刷膠寬度與鞋跟處刷膠寬度存在差異。

(2)重點施膠于易形成缺陷處，如鞋頭、鞋跟、鞋底與鞋面貼合邊緣處以及車縫線處。

(3)鞋子貼合后到加壓機的時間不要超過3 min。

(4)整理鞋子時，若以溶劑去除鞋面的油污及沾到的膠黏劑，應控制溶劑用量，避免涂到粘接層。

3.3 烘道溫度及干燥時間的改進建議

為方便描述，下面將鞋幫面與鞋底刷完預處理劑后進的烘箱稱為第一烘箱，將刷完膠黏劑后進的烘箱稱為第二烘箱。烘干工藝條件見表1。

表1 烘干工藝條件

(1)預處理劑一定要經烘干才能進行后續(xù)工序，且干燥時間過長或過短都不好，否則會影響產品的粘接強度。干燥時間過長，預處理劑活性降低，其沒有足夠的時間在材料表面潤濕、吸附、揮發(fā)溶劑，導致粘接強度反而降低。

(2)被粘物涂上膠黏劑后，須干燥至大部分溶劑揮發(fā)后再進行貼合，這樣才能產生優(yōu)良的粘接效果。若在膠黏劑仍含有大量溶劑時就貼合，不但初期粘接效果較差，剩余的溶劑也會影響結晶速度，導致后期粘接效果變差。

(3)干燥溫度太高會破壞膠黏劑的結晶，并且導致PVC材料中的增塑劑遷移，此時須延長貼合前的冷卻時間，否則初期粘接效果會變差，情況嚴重時會開膠。當干燥溫度太低(低于50 ℃)時，膠黏劑無法熱活化產生粘性，粘接效果變差，因此干燥溫度應適中。

(4)當膠黏劑中的溶劑揮發(fā)后，被粘物的表面會形成一層不含溶劑的膠膜，其仍保持黏性，此時貼合會得到良好的粘接效果。膠膜保持黏性的這段時間叫做“黏性保持時間”。如果過了這一時間再進行貼合，即使施加足夠大的壓力也無法得到滿意的粘接效果。膠黏劑烘干后，理想的加壓貼合是在黏性保持時間內完成的。黏性保持時間與膠膜的厚度、固含量以及上膠次數有關。

(5)為了加快固化，有的企業(yè)會采用較高的干燥溫度，同時縮短防靜電鞋在烘道內的停留時間。但干燥溫度超過85 ℃ 時，PVC合成革會出現軟化和黏化，防靜電鞋之間或者防靜電鞋與烘箱內部接觸而發(fā)生污染。另一方面，烘干溫度過高會使膠層表面干燥過快而結皮，導致膠層內部的溶劑無法更好地揮發(fā)，從而影響最終的粘接效果。因此，不建議采用過高的干燥溫度同時加快生產線速度的方法，建議采用適中的烘干溫度，并延長烘道長度。

4 結語

聚氨酯膠黏劑具有韌性可調節(jié)、貼合工藝簡單、耐候性和穩(wěn)定性較好等優(yōu)點，同時其與PVC材料有優(yōu)良的粘接性能和粘接適應性，因此成為PVC冷粘防靜電鞋用膠黏劑的首選。對于制鞋企業(yè)來說，不推薦采用自制的膠黏劑，可以選擇行業(yè)內知名度高、產品成熟穩(wěn)定的膠黏劑廠家，比如南海南光化工包裝有限公司、佛山市南海南興樹脂有限公司、廣東多正樹脂科技有限公司等中資企業(yè)，或者南寶樹脂(東莞)有限公司、東莞力寶粘劑有限公司、大東樹脂化學有限公司等臺資企業(yè)。這些廠家配套的膠黏劑種類比較多，鞋子不同部位對膠黏劑的工藝性能、粘接強度、韌性要求和外觀要求均不同，應選擇不同類型的膠黏劑與之匹配。合適的膠黏劑和合理的施膠工藝需要在長期的生產實踐中不斷地摸索規(guī)律、相互探討、總結經驗和逐步改善。而對于膠黏劑生產廠家而言，應當加快科研開發(fā)和技術創(chuàng)新的步伐，積極與制鞋企業(yè)開展技術交流，開發(fā)環(huán)保、節(jié)能、耐高溫和低成本的新品種膠黏劑，創(chuàng)造出更多、更好的知名品牌，搶占和擴大國際市場。