連幫注射：安全鞋的自動化生產(chǎn)工藝
安全鞋是屬于鞋類份額比較小但又特別的一個獲利市場。涵蓋各種鞋款，全球每年鞋的產(chǎn)量就將近200億雙，而這當(dāng)中絕大部分都是手工制鞋，一種費時并錯誤百出的方式。目前僅有10%的廠商使用全自動或者半自動的生產(chǎn)線，而在其他行業(yè)自動化程度明顯要高的多，這是鞋類生產(chǎn)者不容忽視的一個趨勢。一些大型的制鞋商已經(jīng)意識到自動化方式制鞋的種種益處和必要性。
安全鞋是屬于鞋類份額比較小但又特別的一個獲利市場。涵蓋各種鞋款，全球每年鞋的產(chǎn)量就將近200億雙，而這當(dāng)中絕大部分都是手工制鞋，一種費時并錯誤百出的方式。目前僅有10%的廠商使用全自動或者半自動的生產(chǎn)線，而在其他行業(yè)自動化程度明顯要高的多，這是鞋類生產(chǎn)者不容忽視的一個趨勢。一些大型的制鞋商已經(jīng)意識到自動化方式制鞋的種種益處和必要性。
安全鞋的需求現(xiàn)呈持續(xù)增長的趨勢。對此有一系列原因：對安全意識的增強(qiáng)；制定了更多工作區(qū)域健康和安全方面的規(guī)章制度；發(fā)展中國家和接近發(fā)達(dá)的國家的工業(yè)化程度上升，同時人口和城市化進(jìn)程也在不斷增長。而后兩個因素占據(jù)了主導(dǎo)地位。根據(jù)DSW（德國世界人口基金會）統(tǒng)計目前地球總共有大約71億人口。到2050年這個數(shù)字預(yù)計會增長到96億。現(xiàn)在全球有超過50%的人居住在城市，而到2050年這個比例可能增長到80%。大城市的居民已經(jīng)超過2000多萬人。為了給如此巨大的城市提供功能性基礎(chǔ)設(shè)施，提供食物、水和能源，巨大的工業(yè)需求是不可少。而這些工業(yè)從業(yè)人員的個人安全配備的需求也隨之增加
安全鞋是高科技產(chǎn)品
安全鞋必須滿足始終如一、穩(wěn)定的生產(chǎn)品質(zhì)的至高要求。而這要求只能通過高效自動化的安全可控生產(chǎn)流程才能實現(xiàn)。安全鞋表面材料通常包括耐磨皮革，防滑材質(zhì)如聚氨酯（PU或PUR），橡膠(GU)或熱塑性聚氨酯（TPU）。由鋼、鋁或者復(fù)合材料制成的內(nèi)置式保護(hù)腳趾的包頭防止腳趾受傷。由鋼、復(fù)合材料或者鋁制成的滲透性防護(hù)，防止釘或者其他尖銳物插入腳內(nèi)。此外，現(xiàn)代減震作用使得穿著者更舒適。鞋底生產(chǎn)是獨立于安全鞋類型和用途之外的一個關(guān)乎質(zhì)量和安全的主要和決定性的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。而這正是德士馬連幫注射機(jī)要向大家所展示的地方。
連幫注射——絕不妥協(xié)的質(zhì)量保證
由機(jī)器執(zhí)行連幫注射的初次誕生于1953年，而那時鞋廠工人普遍使用的是手動硫化按鈕。他們把橡膠條或厚板放置于打開的鞋底模具內(nèi)，然后按壓至裝有鞋幫的邊框上。在接下來的幾年里自動化有了日新月異的發(fā)展，1960年DESMA正式將配置二到十個工位，側(cè)面安裝式的自動連幫注射澆注單元的圓盤機(jī)引入市場。至此勞動密集型、錯誤百出的人工涂膠貼合鞋幫鞋底的方式逐漸廢棄。所研發(fā)出來的機(jī)器工作原理一直沿用至今。注射澆注單元將按配方制造的鞋底原料如橡膠條或塑料顆粒進(jìn)行塑化，然后將原料液體注入開啟的鞋底模具內(nèi)。接著套著鞋幫的金屬邊框降至鞋底模具內(nèi)一定深度，使得鞋幫與鞋底模具腔形成一個完整的結(jié)合狀態(tài)。模具腔室內(nèi)仍是液體狀的鞋底在形成一個特殊形態(tài)的同時凝固在鞋幫上。這種連幫注射機(jī)的方式給鞋類生產(chǎn)帶來了一次全新的革命。它帶來了高效的自動化裝置生產(chǎn)線，增大了鞋的產(chǎn)量，同時也降低了生產(chǎn)過程中相應(yīng)損失。然而，在連幫注射之前和之后的生產(chǎn)工序仍需手動完成。進(jìn)一步的研發(fā)帶來了多產(chǎn)、更靈活的機(jī)器組件，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用替代了錯誤百出的人工活。例如：在填充之前便于鞋底成型的脫模劑應(yīng)用以及在連幫注射前鞋幫的打粗。
隨著DESMA轉(zhuǎn)盤式機(jī)器的自動化不斷更新，此外就是模具單位的增加，根據(jù)工藝的需求，配備的組裝工位可以達(dá)到18,24,30或者甚至到60個?，F(xiàn)今德士馬再次呈獻(xiàn)科技的技術(shù)藝術(shù)工藝，多層及多色的自動化直接射出成型的鞋底，以及不同尺碼的生產(chǎn)，順序或者物料的變換，這些都能在圓盤機(jī)的一個旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)完成。這種靈活性為使用者在生產(chǎn)、工藝和經(jīng)濟(jì)上提供了極大的優(yōu)勢。更重要的是他們對要求能做出及時的反應(yīng)和調(diào)整，能盡可能的縮短交貨期。
此外，由于恒定的處理參數(shù)，自動化生產(chǎn)能保證穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量，滿足幾近苛求的零誤差的高標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)所使用鞋底原料的不同，連幫注射的工序也隨技術(shù)細(xì)節(jié)變化。如今鞋底所使用的重要原料主要集中在橡膠(GU)，熱塑性聚氨酯（TPU）和聚氨酯（PU）。
TPU和橡膠的連幫注射
橡膠和TPU鞋底原料被增塑，然后通過DESMA的澆注技術(shù)DESflow?填充至開啟的鞋底模具內(nèi)。DESflow?澆注工藝是一種將鞋底原料引入模具內(nèi)，與預(yù)澆注產(chǎn)生的損失相比此方法更能節(jié)省材料。通過規(guī)定的澆注速度和各種注嘴的使用，澆注時間或真正所需的膠料條都能按模具的具體尺寸調(diào)整。在膠料都填充至模腔內(nèi)，而鞋幫也降至原料內(nèi)，模具閉合。鞋底原料在壓力的作用下緊緊地粘合到鞋幫上。在過了設(shè)定的處理時間后模具再次打開。圓盤機(jī)循環(huán)旋轉(zhuǎn)至下一個工序。
PU的連幫注射
PU的連幫注射在技術(shù)上更加注目，更加復(fù)雜。在這個過程中鞋生產(chǎn)商不是使用預(yù)先按配方配置好的原料，而是兩種或者更多液體成分在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時（逐步加成聚合）產(chǎn)生的原料。簡而言之，兩種液體在開始制成原料時必須被集中混合，再注入到封閉的單元，等待原料進(jìn)行反應(yīng)生成PU。因此原料A要么是聚酯，要么是聚醚類(多羥基化合物)，而原料B則是異氰酸酯。聚酯多元醇系統(tǒng)比聚醚類(多羥基化合物)更能抵抗機(jī)械磨損，高溫和化學(xué)反應(yīng)，這也是聚酯多元醇更適合用在安全鞋生產(chǎn)上的原因。
PU連幫注射的技術(shù)重點在于將兩種反應(yīng)后的成分準(zhǔn)確地輸送、計量、混合和注射到模具腔內(nèi)。而后將成型的大底沿鞋幫的輪廓邊沿緊緊地粘合上。在注射單元混合頭上面的模具表面有個鉆好的孔隨時為注嘴進(jìn)行填充。德士馬為這個過程設(shè)計了特殊的混合頭。
此外，機(jī)械化同步控制的循環(huán)閥位于混合頭內(nèi)隨時將液體成分分次輸送。分配循環(huán)閥開啟，待混合的液體成分通過入口通道流進(jìn)混合腔。一個圓錐形起混合和輸送作用的螺桿確保單次的封閉式混合，然后通過注嘴注射到模具內(nèi)。螺桿旋轉(zhuǎn)的速度可以不斷調(diào)整，從每分鐘10000次到18000次。螺桿和混合腔通過液體進(jìn)行冷卻，保證腔室內(nèi)恒溫。在混合階段后期螺桿向注嘴方向呈向軸方向，從而使得混合腔內(nèi)的原理量大量減少。這個步驟的目的是通過螺桿高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力幫組螺桿和腔室進(jìn)行自我清潔，可以將附著在螺桿上的點滴殘余物都投擲到腔室壁上。
原料注入腔室進(jìn)行反應(yīng)發(fā)泡成PU,然后在壓力的作用下粘合到鞋幫上。DESMA PU機(jī)也能將其他添加劑和顏料進(jìn)行混合。此外，使用者也可以記錄數(shù)據(jù)庫中包括生產(chǎn)和處理參數(shù)的配方，之后在產(chǎn)品或模具的交換過程中要么通過手動BAR代碼，要么通過RFID芯片輸入這些數(shù)據(jù)，從而將信息分配到相應(yīng)的模具固定器。因此必須確保正確的參數(shù)和穩(wěn)定的生產(chǎn)條件，才能保證隨時獲得漂亮的成品鞋。
在安全鞋的生產(chǎn)中，連幫注射技術(shù)是一個成熟的、信得過的制作工藝。該技術(shù)已經(jīng)成功地在全球范圍內(nèi)使用。隨著對鞋類穩(wěn)定的質(zhì)量以及降低生產(chǎn)成本的呼聲越來越高，連幫注射技術(shù)將會在市場上大獲全勝。而這一應(yīng)用特別適合各式輕便靈活的鞋。
