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浅析清洁化技术在制鞋工业中的应用

2020-02-19 233 上传者：管理员

摘要：近年来，随着科学技术的不断发展，制鞋业依靠着先进的科学技术，采用开发鞋类设计软件、研制节能型制鞋设备、研发生态环保型鞋材料、进行制鞋方法和工艺的创新等减少了资源消耗、节约了生产成本、减少了对生态环境的危害，从真正意义上实现了可持续发展。尽管世界上已经有一些企业在不同方面开展了不同程度的相关工作，但是工作现状距离人们生活水平日益提高的需求还很远。论文对清洁技术在制鞋工业中的应用展开了讨论，以期提供参考。

关键词：
制鞋
持续发展
清洁化技术
节能型设备
鞋材料
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今天，可持续发展已经逐步渗透到人们的思维中。努力采用合理的清洁化技术，确保其产品既能满足人们的需要、又不浪费资源和能源，使环境得到保护，制鞋产业也不例外。我国是目前世界上最大的产鞋国家，也是最大的鞋类出口国。制鞋产业是我国国民经济体系的重要组成部分。作为传统产业，制鞋产业经历了有毒、有害物的禁用、清洁化生产技术的引人、人工智能化设备的使用等促进产业持续发展的升级历程，生态技术的应用已经取得了明显的效果。本文将对制鞋生产中清洁化技术的应用情况进行系统性分析和讨论，以便和业界同仁们进行分享和交流。

1、鞋类设计中的清洁化技术

1.1 计算机辅助设计技术的应用

和许多机械产品一样，鞋类设计通常从概念设计开始。在传统设计模式中，这一阶段经常是由设计师用草图来展示设计理念，美学，以及可能的色彩方案。计算机辅助设计技术可以通过图像处理软件工具(例如Ps)创建鞋的概念设计结果。这样，在一定程度上能够节约纸质材料和绘画材料。

鞋的概念设计完成后，将进人下一个阶段，即鞋的结构样板设计。在传统设计模式中，这一阶段是由样板设计师通过手工在鞋楦表面贴上美纹纸，在美纹纸上面画出结构草图，再将美纹纸割开、从鞋楦上剥离，并将其展平以获得鞋帮结构各部件的图案形状。然后，以各结构部件形状为依据，用手工方法切割鞋帮材料，并对其进行缝合以制得鞋帮，再进一步与鞋底(包括鞋跟)结合，制出样品鞋，供销售商观察和选择，选上的样品将进行批量生产。这里需要补充的是，鞋底(包括鞋跟)的样品制备是一件很复杂的工作，尤其是高跟女鞋的鞋跟和运动鞋的鞋底，一个有形状要求，一个有大底花纹要求。这样一来，在样品鞋制作中既花费时间，又花费材料。而利用计算机辅助设计技术软件(例如“鞋博士”鞋样设计软件、Delcam鞋样设计软件等)，可以在扫描得到的鞋楦上进行虚拟分割以及颜色搭配、材质选用，相应的鞋底(包括鞋跟)均可用软件技术对其形状或者花纹进行虚拟设计，最后将样品鞋以3D效果图的形式展示出来以供销售商进行观察和选择，选上的再制作实物样品以及批量化生产。这样就不会消耗很多材料和时间，节约了资源和成本。

1.2 3D打印技术的应用

传统的制鞋生产以批量化为主，生产出的鞋投放市场后供给消费者选择。这样的模式不仅需要相当大的成品鞋储藏空间，而且总会有部分鞋子不能及时卖掉而成为积压品。与快时尚的消费市场需求极不匹配。而随着3D打印技术的不断发展，成鞋可以实现随需随做，不仅不需要储藏空间，也不会出现产品积压，不会产生生产垃圾(如边角料废弃物、胶粘剂容器等)。目前，3D打印技术制备运动鞋已经在耐克应用，相信不久的时问以后将会在制鞋领域得到推广。另外，在开发样品鞋时，往往会遇到在高跟女鞋鞋跟、鞋大底花纹方面有所创新的情形。在样品鞋制作过程中，要先制作出有创新的样品鞋底、鞋跟，这样就需要开发相应的模具。如果采用3D打印技术制备鞋跟、鞋底，与手工制备鞋帮技术配合制出样品鞋以供销售商进行观察和选择，就免去了昂贵的鞋跟和鞋底模具开发费，从而节约了时间和生产成本。

1.3 模块化设计技术的应用

模块化是指在对一定范围内的不同功能或相同功能、不同规格的产品进行分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合来构成不同的产品，以满足市场需求的设计方法。无论哪种模块都具备功能性、可组装性、可替换性，以便进行各种组合，产生多种产品，从而使产品多样化以满足不同客户的需求。鞋子由鞋底、鞋跟、鞋帮与配饰件组成，其结构固定。如果把鞋子的一些主要部件进行标准化设计，那么就可以实现企业间的合作，使设计和生产单一化和专业化，不仅可以节约开发中的材料投入、时间投入，减少资源浪费，还能有利于保证产品质量。鞋子的设计主要有两方面：鞋楦和鞋帮。鞋楦确定后，鞋底、鞋跟因楦而定，鞋帮结构也与楦体造型有密切关联。所以，将鞋楦进行模块化设计，相应的鞋底、鞋跟、鞋帮结构等随之进行与楦适配的组装部件模块化设计，既可以及时根据市场需要进行组装，实现创新，还可以提高效率、节约成本、减少鞋类原材料浪费。

目前，模块化设计在鞋楦设计与修改中已经有应用，例如，在鞋楦设计中可以将楦体后身统一、楦头进行更换。在鞋楦修改中，可以用适当的材料(例如皮革)在足形与楦型常发生的差异的部位设计并制作出形状、厚度不同的贴片，按需要选择贴片贴合于鞋楦对应部位，从而达到修改鞋楦的目的。

2、鞋类生产中的清洁化技术

2.1 节能型设备的应用

随着“节能减排”、“低碳环保”理念在人们心中的不断强化，节能型设备逐步在鞋类生产中得到推广和应用。主要体现在两个方面：

2.1.1 节能型照明设备的应用

采用LED日光灯作为照明设备可以明显节约能源。有资料报道泉州的安海永明鞋塑公司在整个厂区的照明电器换成LED节能灯以后，以工作24h计算可节约80％的电费。

2.1.2 节能型生产设备的应用

随着人们环保意识的增强，制鞋设备正在向智能化、环保型、节能型、通用型的方向发展。例如目前市场上可以看到的有皮鞋复底用自控节能烘箱、节能缝纫机、节能大底油压压底机、智能制衣悬吊系统等等设备，不仅具有节能减排效果，还能提高生产效率。也有一些制鞋企业自行创新改造设备，以达到节能降耗的效果。例如，上海上宏鞋业采用电加热导热油供热取代煤锅炉蒸汽供热，不仅可以实现生产能源清洁化，还能利用夜间低谷时段进行电加热导热油炉蓄热供白天时段车间生产用能，从而节约能耗成本。

另外，利用机器代人有利于实现智能化制鞋生产、加强生产系统的安全防护，确保生产人员安全，同时也可以避免制鞋生产过程中化工材料对人的伤害。例如，DESMA制鞋专用机械手、厦门满裕自动化科技有限生产的满裕MG800全智能自动化制鞋成型流水线，均已应用于制鞋生产中。

2.2 柔性生产线的应用

柔性生产线是指把多台可以调整的生产单元联结起来，配以自动运送装置的能够实现多种产品共线生产的生产线。它的生产产品及工艺具有多样性和可变性，能够减少生产成本，做到物尽其用。刚性生产线是为某种产品制造的生产线，一旦这种产品不生产了，生产线就不能用了。

随着鞋类产品市场需求的不断升级，产品种类和款式越来越多、批量越来越小、交货期限越来越短。这就对适应于批量大、产品种类少、交货期长的传统的刚性生产线提出了严重的挑战。显然，建立多条生产线则设备利用率下降、场地面积增加；不增加生产线则难以满足市场动态变化的需求。对于这种现状，柔性生产线则表现出强大的优势，可以根据市场需求及时进行生产单元调整，既能适应市场动态变化的需求，又能节约设备和场地投资，降低生产成本。目前我国制鞋业已经有柔性生产模式，例如泉州华宝智能科技有限公司的硫化鞋柔性成型自动生产线在2017年6月已经投人试产。黑金刚(福建)自动化科技股份公司在2014年就建设了一条智能机器人柔性制鞋成型生产线。

2.3 生态环保材料的应用

鞋用材料的选择和使用是鞋产品质量高低的根本，更是鞋产品是否生态环保的最初决定因素。鞋用材料可分为物理材料和化学材料，物理材料主要包括鞋帮材料、鞋底材料、鞋装饰件材料、包装材料等。化学材料主要有胶粘剂、处理水、表面修饰材料等。

鞋用物理材料的选择和使用，应确保其具有无毒、无重金属、无偶氮、无醛、生物可降解、化学可降解以及可回收再用性能。例如用于制作鞋帮的天然皮革因其加工技术的因素，有可能残留有五氯苯酚、全氟辛酸、全氟辛烷磺酸、烷基酚聚氧乙烯醚类化合物、芳香胺类有毒物质、有机挥发溶剂、甲醛、六价铬、有毒重金属等，这些有害成分都应严格控制。用于制作鞋底的高分子材料应具有生物可降解性、或者化学可降解性、或者可回收再用，不能含有可迁移的有机物挥发材料。近年来新型鞋用材料逐步被开发，例如，拜耳材料科技利用天然可再生原料制成的聚氨酯，天然可再生原料成分占70%，具有良好的生态环保特点。也有人提出将竹、天丝和汉麻生态纤维应用于制鞋领域，发挥其天然的、良好的吸湿、透气性能，可保持鞋腔微环境干爽。成鞋包装材料可以选用生物可降解的无纺布、生物可降塑料、化学可降解的塑料、或者可以回收再用的其他材料。

鞋用化工材料的选择和使用，应确保无毒、无环境危害(使用过程中不产生有害挥发物)。例如，水性聚氨酯胶粘剂、热熔胶、水性鞋面修饰材料等均具有环境友好特点。

另外，随着科技的发展，对材料的要求也会发生变化。例如使用3D打印技术制备鞋子所用的材料和传统的生产线制备鞋子所用的材料会有很多区别，在3D打印技术中一般会用到大量的高分子材料，因而要对这些高分子材料的环保性提出要求，例如除了具有适当的弹性和柔韧性等应用性能外，不能对皮肤造成伤害，不能对环境产生危害。

2.4 排放物的控制

制鞋生产中会产生气体、液体和固体类排放物。气体排放物主要来自于溶剂型胶粘剂使用过程中产生的挥发物、鞋跟和鞋面修饰过程中产生的挥发物，是制鞋生产中的主要污染物。液体排放物主要来自于水帘式喷漆，但量较小。固体排放物主要来自于砂轮打磨皮革或橡胶所产生大量可吸入颗粒物、下料过程中产生的边角废料(包括橡胶，皮革，布、塑料等)、注塑边角料。目前，制鞋下料过程、注塑过程、包扎海绵中产生的边角料是制鞋生产中的一大环保问题，这些均是高分子有机物，难降解，且发泡后体积大，比重轻，占空间大。气体和固体排放物的控制是制鞋企业实现生态技术的重要体现。

废气排放量可以通过在生产线上局部安装机械收集废气装置，再进行生物过滤或者催化分解技术处理给予控制。制鞋过程产生的液体排放物仅占企业废水总量的5%左右，主要是喷漆废液，可以独立收集、集中处理后再排放。固体排放物可以从提高其综合利用率的角度考虑，对边角废料进行分类、集中回收，然后根据性质的不同分别处理。排放物的控制要与设计一起，作为企业持续发展战略的重要组成部分，并按照“减量、再利用、再循环、再思考或(重新)设计的四项原则进行技术创新。也就是说，在鞋类设计过程中，除了考虑一般设计要求(即技术、功能、人体工程学、美学或经济标准)之外，必须考虑到对环境产生的不同性质的潜在影响。例如ECCO集团、耐克公司、伯伦或者坎珀公司使用了无害和低能含量的材料、尽量少用有害化学物质，并对固体废弃物材料进行回收再用。这些废物产品的回收再用潜力则取决于它们的组分类型、组分的多样性和可分离性，这是设计阶段应该考虑的问题。

3、结束语

全球每年生产和消费数十亿双鞋，而我国是制鞋大国，所以关注鞋类生产技术对于环境的影响是不容忽视的问题。尽量减少鞋类生产对生态环境的影响和对人体健康的影响，需要广大鞋类产业工作者和政府共同努力。应用清洁化制鞋技术是减少鞋类生产对环境产生影响的重要途径，这不仅需要研制和应用先进的节能型设备，研发和使用环保型材料，还需要在生产工艺上进行创新。目前在业界虽然有企业在这方面开启了先河，但是还远远不能满足人们生活水平日益提高的需求。所以，为了造福人类、促进鞋业可持续发展，在先进设备研制、新材料研发和技术创新与推广等方面仍然有大量而艰巨的工作需要完成。

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