鞋材生产里最常碰到的发泡缺陷,就是泡孔尺寸忽大忽小、分布不均,情况严重的话表面还会出麻点,甚至局部塌陷,很多做配方的人员第一反应都是去调整发泡剂的用量,要不就直接更换发泡剂型号,但问题往往不是出在“加多少”这个事上,而是化学发泡剂在胶料里分散得匀不匀,释放气体的过程能不能受控。

一般来说,大家很容易忽略分散这个环节的变量,化学发泡剂在橡胶里的分散,本质就是个物理混合过程,粉体发泡剂本身粒径细,比表面积大,混炼的时候要是吃料顺序没安排对,或者剪切力度不够,就很容易团聚成局部的高浓度区域,这些区域的发泡剂受热之后会集中分解,直接形成好几个大气泡,周围区域的气体又不够,泡孔就会偏细小甚至直接闭孔,这种局部过发泡、整体不均匀的情况,在鞋材中底和发泡大底上表现得尤其明显,毕竟这类制品厚度大,发泡倍率高,对微观层面的均匀性也更敏感。判断分散好不好的参考方式也很简单,取一段混炼之后的胶料,从断面看有没有白色或者浅色的颗粒点就行,要是肉眼都能看到颗粒,就说明发泡剂根本没真正分散开,这时候去调整用量其实完全没意义。

化学发泡剂按供应形态分,就有粉体和预分散母胶粒两种,粉体的采购成本相对低一些,但是称量、投料的过程里容易有粉尘飞出来,很容易造成计量偏差,还会污染车间环境,混炼的时候要做到充分分散花的时间也更长,对密炼机的转子构型和填充率都有对应的要求。母胶粒的形态呢,是把发泡剂预先包覆在聚合物载体里,颗粒尺寸很均匀,投料的时候直接称量就行,不会产生粉尘,因为发泡剂已经被载体隔离开了,储存过程里也不容易受潮团聚,混炼的时候还更容易均匀铺展在胶料里,在开炼机上加料的话,母胶粒的吃料速度比粉体快不少,混炼周期能缩短,批次之间的稳定性也更容易把控。两种形态对应的加工窗口差得还是挺多的,粉体发泡剂暴露在高温下的时间越久,提前分解损失的量就越多,母胶粒因为有外层载体的保护,同样的混炼条件下,分解损耗要小很多,这也意味着用母胶粒形态的时候,发泡剂的利用率相对更高,发泡倍率的批次波动也更容易控制住。

化学发泡剂的分解温度是一个区间,不是固定不变的数值,鞋材加工过程里,发泡剂得和橡胶的硫化速度互相配合,气体释放得太早的话,胶料还没形成足够的交联强度锁住气泡,泡孔就会出现并泡或者破裂的情况,气体释放得太晚的话,硫化过程已经走完了,胶料的流动性变差,气体推不开胶体,最终出来的发泡倍率就不够。实际排查的时候,要留意发泡剂分解峰温跟胶料硫化温度的温差关系,要是用的是粉体化学发泡剂,胶料在混炼、停放、预热这些环节经历的热历史,会提前消耗掉一部分发泡剂的活性,相比之下,预分散母胶粒的载体熔融温度区间,一般来说和橡胶加工温度是接近的,它的分解行为更接近预设的数值,工艺设计和调整的余量也更大。碰到二次发泡工艺,也就是一次发泡之后再二次加热膨胀的这类工艺,还要关注发泡剂分解之后残留气体在胶料里的保持能力,这部分和胶料门尼黏度、交联密度的配合情况有关,要是泡孔塌陷的情况频繁出现,除了调整发泡剂之外,也得核查下硫化剂的用量是不是偏低了。

鞋材发泡泡孔忽大忽小?先排查化学发泡剂的形态与分散-1

泡孔不均,也未必全是发泡剂本身的问题,胶料体系里其他助剂的酸碱性和吸湿性,都会影响发泡剂的分解行为,比如部分酸性填料会让发泡剂提前分解,碱性体系又会把分解温度往后推,填料的水分含量偏高的时候,水汽在高温下也会参与发泡,同样会干扰泡孔的均匀性,排查的时候先把这些干扰项排除掉,再回头看发泡剂的选择合不合适,整个路径就清晰多了,这里也可以配套参考化学发泡剂形态选择排查流程图。

鞋材发泡泡孔忽大忽小?先排查化学发泡剂的形态与分散-2

针对鞋材配方来说,选化学发泡剂不只是在几个不同型号之间做对比,而是要先明确自己当前的工艺属于哪一类,是常规模压发泡、注射发泡,还是二次发泡牵引工艺,不同工艺对发泡剂的分解速度、气体保持率、泡孔细密度的要求都不一样,与其盯着单一型号的分解温度数值做对比,不如先在实验室打一次小样,考察泡孔直径、泡孔壁厚度和制品表面粗糙度这三项指标,再结合混炼过程里观察到的分散状态做判断。要是配方调试的过程里发现分散困难,或者批次波动偏大,也可以尝试从粉体切换成预分散母胶粒形态,对比相同配方下的泡孔分布差异,技术人员排查的时候也需要同步复核混炼工艺参数,包括填充率、转子转速和排胶温度,别把工艺层面的问题误判成助剂本身的问题。如果需要结合您的具体配方、工艺要求和性能目标评估方案,也可以和杜巴化学技术团队进一步沟通。

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