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；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)達的國家的工業(yè)化程度上升，同時人口和城市化進程也在不斷增長。而后兩個因素占據(jù)了主導地位。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，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。進一步的研發(fā)帶來了多產(chǎn)、更靈活的機器組件，工業(yè)機器人的應(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到18,24,30或者甚至到60個?，F(xiàn)今德士馬再次呈獻科技的技術(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準。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行化學反應(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)更能抵抗機械磨損，高溫和化學反應(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行填充。德士馬為這個過程設(shè)計了特殊的混合頭。
此外，機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機也能將其他添加劑和顏料進行混合。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。
