TWI565586B

TWI565586B - 鞋部件塗膠工序預處理方法及其系統

Info

Publication number: TWI565586B
Application number: TW103110622A
Authority: TW
Inventors: 陳均遠; 林怡伶
Original assignee: 歐利速精密工業股份有限公司
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2017-01-11
Also published as: TW201536536A

Description

鞋部件塗膠工序預處理方法及其系統

本發明係有關於製鞋程序中的黏固膠(cement)塗佈工序預處理，特別是指一種以先UV照射後清潔之方法及其系統取代現有底漆塗佈程序的塗膠工序預處理方法及其系統。

熱活化黏固膠(cement)，由於可簡單快速地產生粘合薄層，且不會在過程中釋放顯著量的揮發性有機化合物，因而日益廣泛地被使用。然而，熱活化黏固膠無法適用於各種材料上，例如主要為橡膠或EVA製成的製鞋用鞋部件。為了改善粘合，目前可通過利用氯或臭氧等離子體輻射處理，或與UV照射結合用含有有機溶劑的侵蝕性底漆(primer)對鞋部件基材進行預處理。

習知塗膠工序預處理的具體步驟係如第1圖所示，是將鞋部件基材在沖壓成型步驟S11與塗膠步驟S15之間，先以包括鹼性清潔S121、水清潔S122及/或酸性清潔S123的清潔步驟S12對鞋部件基材進行清潔，經人工配送至鞋底加產線(stock fitting line)步驟S13，再對鞋部件基材進行底漆塗佈步驟S14及其爐內加熱步驟S141，使底漆固化於鞋部件基材，備以接續進行黏固膠的塗膠步驟S15、爐內加熱步驟S151，最後於黏結步驟S16將鞋部件黏設於鞋體。

其中，當鞋部件基材為橡膠時，如第2圖所示，其黏固膠塗佈工序預處理的步驟依序包括洗淨S21、塗底漆S22、爐內加熱S221、塗黏固膠及底漆S23、爐內加熱S231，最後進行主要塗膠S24、爐內加熱S241後完成黏結貼附S25，並可視製程需求在塗底漆S22及其爐內加熱S221之間增加磨皮S26工序。而當鞋部件基材為EVA時，如第3圖所示，其預處理步驟S31至S35基本上與橡膠類鞋部件基材的預處理步驟S21至S25相同，惟，由於EVA材料對環境抗性較高，需利用接枝方式提供官能基增加附著力，故於塗底漆S32、爐內加熱S321之後、塗黏固膠及底漆S33之前，另增加步驟UVA照射進行表面接枝提供官能基增加覆著力S322。

是以，通過前述說明，可知UV照射之應用，已見於鞋類工業中。值得注意的是，有別以往鞋廠對於鞋部件基材塗膠處理步驟為先洗淨(washing)後進行UV照射，或者，僅進行UV照射。鞋部件基材材質如橡膠及TPU等皆須使用特殊化學品進行蝕刻或接枝提升原材料覆著力，故在實務操作上，大量的前處理劑使用無法被避免，因而產生對環境及人員造成傷害的揮發型化學物質。

此外，通過前述習知鞋部件基材的塗膠工序預處理可知，習知塗膠工序預處理流程仍需人力界入協助，未能形成完整自動化預處理產線，而有待改善提升整體生產效能。又，習知塗膠工序預處理主要通過塗佈底漆改善鞋部件基材與黏固膠的結合效果，惟，底漆塗佈後需經加熱爐加溫固化，卻難不具確實提升鞋部件基材與黏固膠結合效果，存在預處理設備成本高但所欲達成之效果不彰的問題。

本發明之目的在於提供一種鞋部件塗膠工序預處理方法，其主要是利用紫外線-C(以下簡稱UV-C)照射程序取代習知在鞋部件基材塗佈底漆之塗膠工序預處理，通過提供一種先UV-C照射後清潔之塗膠工序預處理，達到在未大幅增加設備成本之前提下，減少化學品使用，去除人力，減少水資源使用，並有效提升黏固膠與鞋部件基材結合強度之自動化生產方式。

緣是，為達上述目的，本發明所提供一種鞋部件塗膠工序預處理方法，其係於製鞋工序中的鞋部件沖壓成型步驟與塗膠步驟之間進行，其中，該預處理方法步驟包括：提供一鞋部件基材；經一輸送裝置輸送該鞋部件基材進入一內設UV照設裝置之第一室，該UV照射係指以波長200~280nm的紫外線-C(UV-C)進行之照射，令該鞋部件基材表面為UV照射產生之臭氧激活而產生清潔效應；經該輸送裝置輸送該鞋部件基材進入一內設清潔裝置之第二室，該清潔裝置可為超音波震洗機、離子風扇或者常壓電漿清潔機，令該鞋部件基材表面因蝕刻而產生的微小物質通過清潔裝置而去除；經該輸送裝置輸送該鞋部件基材進入一與該第一室具相同功能之第三室進行UV-C照射，重覆以臭氧激活該鞋部件基材表面藉以產生蝕刻效應；以及經該輸送裝置選擇性地輸送該鞋部件基材進一與該第二室具相同功能之第四室進行二次清潔。

本發明之另一目的在於提供一種用於前述鞋部件塗膠工序預處理方法之系統，其主要是通過輸送裝置輸送鞋部件基材依序通過進行UV照射、臭氧激活以及進行清潔的反應室，並藉重複設置前述反應室達到提高鞋部件基材表面的激活程度，提升後續塗膠工序中黏固膠與鞋部件基材的膠結品質。

緣是，為達上述目的，本發明所提供一種用於前述鞋部件塗膠工序預處理方法的紫外線照射系統，用以對鞋部件基材進行塗膠工序預處理，其中，該系統包括：一輸送裝置，用以輸送該鞋部件基材；一第一室，設於該輸送裝置上，內部設有UV燈用以輸出UV-C照射產生濃度30至80ppm之臭氧，且該第一室頂部設有一排氣口，供排放臭氧；一第二室，接設於該第一室之後地設於該輸送裝置上，內部設有一包括清潔液之清潔裝置；一第三室，接設於該第二室之後地設於該輸送裝置上，內部設有UV燈用以輸出UV-C照射產生30至80ppm之臭氧，且該第三室頂部設有一排放口，供排放臭氧；令該鞋部件基材經該輸送裝置輸送，使鞋部件基材表面在該第一室內為UV-C照射而被臭氧激活產生蝕刻效應，並於該第二室內為清潔裝置去除表面微小物質，且鞋部件基材表面在第三室內再次經UV-C照射而被臭氧二次激活產生蝕刻效應。

有關於本發明為達成上述目的，所採用之技術、手段及其他功效，茲舉較佳可行實施例並配合圖式詳細說明如后。

〔習知〕

S11‧‧‧沖壓成型步驟

S12‧‧‧清潔步驟

S121‧‧‧鹼性清潔

S122‧‧‧水清潔

S123‧‧‧酸性清潔

S13‧‧‧人工配送至鞋底加產線步驟

S14‧‧‧底漆塗佈步驟

S141‧‧‧爐內加熱步驟

S15‧‧‧塗膠步驟

S151‧‧‧爐內加熱步驟

S16‧‧‧黏結步驟

S21‧‧‧洗淨

S22‧‧‧塗底漆

S221‧‧‧爐內加熱

S23‧‧‧塗黏固膠及底漆

S231‧‧‧爐內加熱

S24‧‧‧主要塗膠

S241‧‧‧爐內加熱

S25‧‧‧黏結貼附

S26‧‧‧磨皮

S31‧‧‧洗淨

S32‧‧‧塗底漆

S321‧‧‧爐內加熱

S322‧‧‧UVA照射

S33‧‧‧塗黏固膠及底漆

S331‧‧‧爐內加熱

S34‧‧‧主要塗膠

S341‧‧‧爐內加熱

S35‧‧‧黏結貼附

〔本發明〕

1‧‧‧第一室

2‧‧‧第二室

3‧‧‧第三室

4‧‧‧第四室

5‧‧‧輸送裝置

6‧‧‧鞋部件基材

7‧‧‧清潔液

8‧‧‧UV燈

9‧‧‧排氣口

10‧‧‧乾燥裝置

11‧‧‧UV燈

12‧‧‧排放口

13‧‧‧清潔液

14‧‧‧乾燥裝置

S41‧‧‧沖壓成型步驟

S42‧‧‧UV照射程序步驟

S421‧‧‧UV照射步驟

S422‧‧‧清潔步驟

S423‧‧‧UV照射步驟

S424‧‧‧清潔步驟

S43‧‧‧塗膠步驟

S431‧‧‧爐內加熱步驟

S44‧‧‧黏結步驟

S51‧‧‧UV照射程序

S52‧‧‧主要塗膠

S521‧‧‧爐內加熱

S53‧‧‧黏結貼附

第1圖係習知塗膠工序預處理的流程示意圖。

第2圖係習知橡膠製鞋部件基材的具體塗膠工序預處理流程示意圖。

第3圖係習知EVA製鞋部件基材的具體塗膠工序預處理流程示意圖。

第4圖係本發明塗膠工序預處理的流程示意圖。

第5圖係本發明橡膠製鞋部件基材的具體塗膠工序預處理流程示意圖。

第6圖係本發明用於塗膠工序預處理的系統整體架構示意圖。

第7圖係本發明利用UV照射、臭氧激活鞋部件基材表面之機制說明示意圖。

第8A、8B圖係本發明橡膠製鞋部件基材在進行UV照射程序前、後的SEM掃描式電子顯微鏡圖。

請以第4至5圖配合第7至8圖觀之，以下說明本發明提供之一種鞋部件塗膠工序預處理方法及其系統的具體實施方式。

如第4圖所示，本發明鞋部件塗膠工序預處理方法是在製鞋工序中，經沖壓成型步驟S41製得具特定形狀、尺寸、顏色的鞋部件基材6之後，以及在將該鞋部件基材6塗佈黏固膠的塗膠步驟S43之前，進行一UV照射程序步驟S42，其主要包括以UV-C進行照射之UV照射步驟S421及清潔步驟S422，並可依鞋部件基材6材質特性，成組地重複前述步驟進行UV照射步驟S423、清潔步驟S424，或者，僅重複UV照射步驟S423。

如第6圖所示，本發明用於進行該UV照射程序步驟S42之紫外線照射系統包括一用以輸送鞋部件基材6的輸送裝置5以及沿其設置的四個反應室，依序定義為一第一室1、一第二室2、一第三室3及一第四室4。其中：該第一室1內部設有UV燈8用以提供2.0~5.0J/cm之能量(energy levels)，從而照射產生濃度30至80ppm之臭氧，且該第一室1頂部設有一排氣口9，供安全地排放臭氧；於本實施例中，該UV燈8為燈管形態，且數量以10至46_支燈管為佳，但本發明不以此為限，可視實際使用需求替換其他形態而可達激發目的之UV燈。

該第二室2接設於該第一室1之後，且內部設有一清潔裝置，於本實施例中，該清潔裝置為一超音波震洗機，其係通過輸出一超音波頻率振盪設於該第二室2的清潔液7，將鞋部件基材6完全浸入該清潔液7中，經超音波清洗去除其表面的微小物質，例如矽油；惟，於本實施例中，該清潔裝置並不限於超音波震洗機，亦可為離子風扇或常壓電漿清潔機。其中，該第二室2出口處並設有一乾燥裝置10，該乾燥裝置10包括一供輸出小股強勁氣流(narrow and strong)之氣刀(airknife)(圖未示)以及多個近紅外線加熱燈(NIR heating lamps)(圖未示)，藉此，令大部分殘留在鞋部件6表面的清潔液7通過該乾燥裝置10的氣刀及近紅外線加熱燈而被去除。

該第三室3接設於該第二室2之後，具有與第一室1相同的結構及功能，而內部設有用以輸出UV-C進行照射之UV燈11且頂部設有一臭氧排放口12，該第三室3的設置目的在於二次激活該鞋部件6表面，以獲得較佳的反應效果，提高後續膠結品質。

該第四室4係與第二室2具有相同的構造及功能，並可選擇地接設於該第三室3之後。當設置第四室4時，其內部設有一包括清潔液13且為超音波清潔之清潔裝置，以通過輸出一超音波頻率振盪設於該第四室4的清潔液13而超音波清洗去除鞋部件基材6表面的微小物質，於本實施例中，該第四室4的清潔液13與該第二室2的清潔液7具有相同成分組成，或者，該第四室4的清潔液13係依據鞋部件基材6的材質特性調整為與第二室2的清潔液7為不同成分組成，進一步地，第二室2可視實際情況所需，移除清潔劑或利用含硫清潔分子提升清潔效果。且該第四室4出口處設有一乾燥裝置14，其包括氣刀及近紅外線加熱燈用以去除鞋部件基材6表面的殘留清潔液13。

藉此，本發明通過前述紫外線照射系統提供一種先UV照射後清潔之塗膠工序預處理方法，其方法步驟包括：提供一已成型的鞋部件基材6，其係選自橡膠、EVA、PU或TPU之材料製成；經一輸送裝置5輸送該鞋部件基材6進入一內設UV照設裝置之第一室1，該UV照射係指以波長200~280nm的紫外線-C(UV-C)進行之照射，令該鞋部件基材6表面為UV-C照射產生之臭氧激活而產生蝕刻效應；經該輸送裝置5輸送該鞋部件基材6進入一內設清潔裝置之第二室2，令該鞋部件基材6表面的微小物質通過清潔裝置而去除；經該輸送裝置5輸送該鞋部件基材6進入一與該第一室1具相同功能之第三室3進行UV-C照射，重覆以臭氧激活該鞋部件基材6表面藉以產生蝕刻效應；以及經該輸送裝置5選擇性地輸送該鞋部件基材6進一與該第二室2具相同功能之第四室4進行二次清潔。

其中，該輸送裝置5的輸送速度設定，是以鞋部件6在第一室1內部的時間能與臭氧及UV-C照射獲得良好反應為準則進行調整。

藉此，如第5圖所示，當本發明用於橡膠製鞋部件基材6的塗膠工序預處理時，僅需以前述紫外線照射系統自動化進行一UV照射程序S51後，即可進行主要塗膠S52及其爐內加熱S521，最後完成黏結貼附S53，相較於習知塗膠工序預處理，本發明通過該UV照射程序S51取代習知底漆塗佈，具有明顯簡化製程之功效。

以上所述為本發明鞋部件塗膠工序預處理方法及其紫外線照射系統的具體實施方式，以下說明本發明紫外線照射程序的反應機制、實施例及其檢測結果。

如第7圖所示，說明本發明鞋部件塗膠工序預處理方法中，利用UV照射、臭氧激活鞋部件基材表面的機制。如圖，利用UV-C照射提供氧分子能量，使氧分子分解為氧原子進而結合生成臭氧，係已廣為應用的臭氧生成技術。本發明利用臭氧反應活性強、易分解之特性，使臭氧在與鞋部件基材6表面接觸時，通過UV照射提供足夠能量破壞鞋部件基材6的材料鍵結結構，釋出游離官能基，在鞋部件基材6表面形成蝕刻效應(etching effect)，透過蝕刻後的表面結構，使鞋部件基材6表面達到增加黏固膠與鞋部件基材6的結合能力。進一步地，在清潔步驟中選擇符合勒沙特列原理的清潔液，將在清潔時同時助於釋出更多游離官能基，於本實施例中，該清潔液7、13可為清潔劑及/或水、酸性溶液、鹼性溶液或緩衝溶液。

於本發明中，第7、8A、8B圖，是以橡膠製鞋部件基材6為例說明其與臭氧反應後，使其中的R-CH₃為臭氧破壞，進而生成游離官能基羥基(-OH)，第8A圖為橡膠與臭氧反應前具有平滑表面之顯微鏡圖，第8B圖為反應後橡膠表面受侵蝕而形成不平整表面之顯微鏡圖。在勒沙特列原理基礎下，降低鞋部件基材6所處環境的pH值，將有助於游離羥基(-OH)釋出，因此，於本實施例中，以酸性清潔液進行超音波清潔，有助於橡膠製鞋部件基材6表面釋出更多游離羥基(-OH)，使蝕刻效應更為明顯；較佳的，以硫酸(H₂SO₄)做為清潔液具有在橡膠製鞋部件基材6表面形成更多羧基(-COO)及羰基(-C=O)之功效，而大幅提升鞋部件基材6與黏固膠的結合能力。

以下藉表一至表三之檢測結果，說明本發明以橡膠製鞋部件基材6實施例與黏固膠的結合能力。其中，表一至表三係將鞋部件基材6於第一室1中，以2.0~5.0J/cm UV-C進行照射，產生臭氧30-80ppm；於第二室2中，以清潔劑及水進行超音波震洗；於第三室3中，以2.0~5.0J/cm UV-C進行照射，產生臭氧30-80ppm；最後於第四室4中，以清水進行超音波震洗後，製得之鞋部件的常溫拉力測試(pulling)、水洗後拉力測試_(washing+pulling)、水解後拉力測試_(hydrolysis+pulling)檢測結果。

綜上所述，本發明通過前述鞋部件塗膠工序預處理方法及其紫外線照射系統，達到以一貫連通的自動化產線完成預處理，且在未大幅增加設備成本的前提下，利用UV-C照射、臭氧激活形成蝕刻效應，確實且有效提升黏固膠與鞋部件基材的結合強度，此外，本發明提供之先UV照射後清潔的紫外線照射系統，對於材質特性相異的鞋部件基材6，可直接通過複製增設用以UV-C照射臭氧激活的反應室及/或用以清潔的反應室，達到增加紫外線照射系統的適用廣度，且可通過超過一次以上的UV-C照射及清潔提高鞋部件基材6表面的激活程度，提升後續塗膠工序中黏固膠與鞋部件基材的膠結品質。