一般来说鞋材中底生产过程里,大家头疼的往往不是配方主体树脂的选型,反而是发泡剂样品在实测环节表现出来的不稳定状态,同一款发泡剂,实验室小试明明各项指标都合格了,搬到大产线上之后,反而容易出现泡孔粗大、并孔还有尺寸收缩率来回波动的情况;换了新的批次样品之后,硫化温度明明一点没改,实际出来的发泡倍率却对不上数。这些异常情况的背后,大多数时候都不是发泡剂本身变质了,而是发泡剂样品和实际在用的工艺条件之间的匹配度出了问题,粒径分布、分解特性、在胶料里的分散状态,每一项都会影响最终的泡孔结构。不少配方师碰到这类问题的时候,第一反应就是换发泡剂品牌,或是盲目把发泡剂用量往上调,要是没先摸清楚样品本身的技术参数和现有工艺窗口是不是吻合,就算换了新样品,也只是把原来的问题从一种形态转成另一种而已。

化学发泡剂在胶料里的分散状态,直接就决定了成核点的数量还有分布密度,发泡剂样品的粒径越粗、分布越宽,单位体积里的有效成核点就越少还越不均匀,落到鞋材中底上就是局部泡孔偏大,芯部和表皮的密度差异特别明显。传统的粉体发泡剂在密炼工序里很容易出现团聚情况,尤其是配方里同时加了白炭黑、填料这类组分的时候,粉体发泡剂很难做到微观尺度下的均匀铺展,预分散母胶粒形态的发泡剂,它的载体树脂已经提前把发泡剂粒子锁定在分散体系里了,还能降低现场称量误差和混炼不均的风险。对于鞋材这类对泡孔细腻度要求比较高的应用场景,选母胶粒形态的发泡剂样品做小试对比,通常情况下比单纯拉长混炼时间要更直接有效。判断分散性好不好的直观方法,就是去观察混炼胶的断面状态还有发泡之后泡孔的规整度,要是泡孔尺寸呈现双峰分布,或是局部出现很明显的亮斑区域,大概率是发泡剂粒子在胶料里发生了二次团聚。

发泡剂的分解温度是一个范围,根本不是什么固定的数值,不同厂家给的技术资料里标注的分解温度,一般都是特定测试条件下测出来的峰值温度,但实际鞋材生产过程中,胶料在模腔里的升温速率、硫化体系的匹配性,还有发泡剂在具体橡胶基体里的稀释效应,都会让实际分解行为和理论值有偏差。就拿OBSH发泡剂来说,它的分解温度范围比较宽,能适配多种橡胶基材,但在部分鞋材配方里,要是硫化促进剂的临界反应温度和发泡剂分解峰值的差值太小,就会出现边硫化边发泡的竞争反应,这时候哪怕发泡剂样品本身的品质没有任何问题,实际可用的工艺窗口也已经被压缩得特别窄了。合理的做法是用硫化仪和发泡膨胀计同步测定胶料的硫化曲线和发泡曲线,找到硫化速率和发泡速率的交集区间,不用只盯着发泡剂单品的TGA数据看。除此之外,氧化锌这类活性剂对发泡剂的分解行为也会产生影响,活性氧化锌的比表面积大,在胶料里和发泡剂分解产物的相互作用更充分,能帮着稳定泡孔壁,而普通间接法氧化锌要是粒径偏粗或是分散不均,局部区域的发泡速率就会出现差异。

模内发泡、注射发泡、平板硫化发泡这些不同的工艺,对发泡剂的粒径细度、分解速率还有发泡倍率的要求差别很大,模内发泡工艺里,胶料在合模之后要经历比较长的热传导过程,发泡剂分解的时间相对充裕,对发泡剂粒径的敏感度略低,大家更关注的是发泡剂的总发气量稳定性;注射发泡工艺里,胶料在螺杆里会经历高温剪切,发泡剂说不定在注射阶段就开始提前分解,这时候就得选分解温度略高、耐剪切性更好的样品,或是用经过包覆处理的发泡剂品种;平板硫化发泡工艺对发泡剂分解速率和硫化速率的同步性要求比较高,适合选用分解温度区间较窄、发泡速率平稳的型号。所以产线出现泡孔质量波动的时候,不用急着否定手头的发泡剂样品,先确认当前的工艺类型和样品的设计适用条件是不是一致,再去排查升温速率和模温分布有没有做到均匀。

鞋材发泡中底尺寸不稳?先弄清发泡剂样品的关键差异-1

大家可以给每一批次的发泡剂样品都建立单独的样品档案,不要只记录批次号就行,主动找供应商索要粒径分布图、热分解曲线还有有效发气量的数据,没有这些基础数据,后续的配方调整就属于盲调。实验室打片的时候,升温速率、硫化温度的设置要尽量贴近实际产线的参数,有些配方师习惯在实验室用很慢的升温速率测试,最后测出来的发泡剂分解行为和实际产线差异很大,评估出来的结论自然就失真了。发泡之后的中底裁片,不要只看外观泡孔够不够细腻,还要去测量表层和芯部的密度梯度、回弹率还有尺寸收缩率,发泡剂样品的微观分散问题,往往在物理性能数据上比视觉观察要暴露得更早。鞋材配方调整本身就是个系统工程,发泡剂、硫化体系、填料分散三者是相互耦合的,单独替换任何一个组分都可能牵动全局,建立规范的样品评估流程,比去找什么万能发泡剂要更务实。要是需要结合您的具体配方、工艺要求还有性能目标评估方案,可以和杜巴化学的技术团队进一步沟通,杜巴化学参与过橡胶助剂相关行业标准的起草,能提供发泡剂、活性氧化锌还有预分散母胶粒这类产品的选型建议和技术协同支持。

鞋材发泡中底尺寸不稳?先弄清发泡剂样品的关键差异-2