2009-09-11

<亚洲鞋业 9月号> 提高制鞋接着品质的关键 - 正确选择与使用处理剂

撰文: 大东树脂研发中心 郭尚鑫博士 制鞋业常要求接着剂厂商提供,操作性好,初期拉力强,黏性维持时间长,可使用时间长,安定性佳,耐热好且又适用各种材质的万用接着剂。但是在实际的情况中,由於各项材质的表面性质差异太大,实在无法仅靠一支接着剂产品就能将所有的材质成功黏着。也因此才会产生处理剂(primer)这项产品。处理剂主要是应用於各项材质的表面处理,使得材质可以与接着剂互相黏着。
一般而言表面处理对於接着效果影响很大,正确的表面处理才能确保预估之接着效果。表面处理大致可以分为两种。分别是物理表面处理和化学表面处理。

物理表面处理:主要采用机器设备来处理材质表面。

  1. 打粗,使用打粗机或磨砂机将材质表面打粗,使表面的表面积增加,且制造孔洞以利接着剂的深入。
  2. 清洁,以溶剂或是清洁剂将表面污染物去除,如制鞋业常用的水洗机。
  3. 特殊机械,使用如火焰喷射,电浆,电晕等高能量方式在材质表面造成破坏,甚至是将高分子化学键打断,产生新的官能基。是一种伴随着一些化学反应的处理方式。

化学表面处理:以化学物质来处理材质表面。
  1. 氧化,使用氧化剂将材质表面氧化,产生能与接着剂反应的官能基。
  2. 表面接枝,使用化学物质在材质表面形成特殊官能基,以促进接着。
  3. 表面涂层,将一层化学物质涂在材质表面,透过热活化或是UV光照的方式让化学物质再表面反应形成一层膜,该层膜可以与接着剂有良好的黏着效果。

一般化学表面处理的方式会伴随有腐蚀,清洁,反应等三种作用,可以比物理表面处理达到更佳的处理效果。处理剂主要是应用在鞋材的前处理,处理之後再涂布接着剂就可以达到最佳的接着。简单地说,处理剂就是材质在涂上接着剂之前,事先在材质上用来处理的一种化学药剂。

处理剂的特色:
n 除了天然材质(如皮革)外,几乎所有合成材质(如PVC丶Rubber丶EVA丶TPR丶Nylon等)在上胶前均需使用处理剂处理。各种不同材质,应使用各种不同性能之处理剂。
n 处理剂对接着效果之影响往往大於接着剂,若处理剂选择错误或处理不当,接着剂就无法发挥其接着效果。
n 若仅使用处理剂处理仍无法达到良好之接着效果,必需利用其他物里处理方法(如磨粗丶包细布等)。

处理剂的效用
n 清洁丶脱油脂。
n 扩大接着面积。
n 防止可塑剂移行 。
n 增进润湿效果。
n 改变材质表面组织。
n 增长上胶後接着剂之黏性维持时间。
n 强化材质。
n 与材质化学结合。

传统处理剂多半大量使用溶剂,因为溶剂在对於高分子材质上有极佳的表面清洁,腐蚀,增加润湿性等功能。但是溶剂的挥发对於人体却是有伤害的,在许多的文献都又提到吸入过多溶剂可能会造成的危害。包括高浓度时急性的中毒抑制神经系统使人丧失意识,低浓度则慢性累积在肝脏或肾脏,而含卤素的溶剂挥发到空气中之後,更有机会因光反应破坏臭氧层。也因此各国也订出相关的规定,限制使用一些对人体和环境影响较大的溶剂。各家厂商也开始发展水性的处理剂。

水性处理剂的发展 水性处理剂的发展主要是为了降低溶剂的使用,以符合环保需求,一般化学表面处理技术的水性化之困难点有三:
  1. 寻找对材质有促进接着效果的水溶性物质: 表面处理中的化学处理即是使用特殊的化学成分去对高分子材质的表面进行改质工作。以橡胶处理剂为例,常使用氧化剂使橡胶的表面氧化,产生可接着的官能基,让PU胶可以与橡胶表面形成氢键,达到接着的目的。唯大部分溶剂型处理剂所使用的化学物质在水中的溶解度不佳,因此需寻找适合在溶解在水溶液下的化学物质。
  2. 增加水性处理剂对高分子材质的润湿性: 由於纯水的极性与高分子材质差距很多,对於高分子材质润湿性不够,因此无法使有效成分可以分散至高分子表面。(参见图一) 因此目前的水性处理剂仍皆含有15-30%有机溶剂,目的即是为了改善水性处理剂的润湿性。
  3. 保持水性处理剂的安定性 由於添加15-30%的溶剂在水性处理剂的水溶液中,因此如何维持水溶液的稳定性便是另一项大课题,因为有机溶剂和水的极性差距大,就像油不溶於水一样,溶剂会浮在水的表面,形成分层的现象。如何将溶剂相与水相混合达至平衡状态,且保持安定性就是另一项课题。

<图一> 纯水在高分子上的接触角都很大

<图二>而经过设计的水性处理剂则可以轻易的润湿高分子表面
Fig.1 纯水和水性处理剂接触角的差异性

透过大东树脂的开发团队的努力,目前应用於鞋类的大部分材质,均已设计开发出相对应的水性处理剂,且已商品化。使用之品牌有:NIKE,Adidas,及Payless等品牌使用。各项水性处理剂的商品,请参见下表一。
目前大东树脂仍持续开发更多,处理效果更好的水性处理剂,也提供制鞋业一个对环境友善的「绿」色选择。
 
表一. 大东各项商品化水性

 

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