鞋材行业平时大量用到EVA、PE这类低熔点的塑料基材,用来加工中底、轻量鞋面部件的,发泡成型环节的稳定性,直接就影响成品的回弹性能,外观合格率和单位能耗。不少从业者为了把加工温度降下来,直接就把传统发泡剂的添加量给缩减了,反倒容易出现发泡倍率不足,泡孔密度不均,放久了还收缩变形的问题,整体生产成本反而被拉高了。一般来说我们这里是围绕工艺窗口的核心影响要素展开的,帮大家梳理异常的根源,找到适配现有产线的优化方向。
多数发泡收缩缺陷的本质,就是交联反应和发气反应的节奏没匹配上,当塑料基材还没形成足够的交联网络把气体锁住的时候,发泡剂就已经完成了大部分的发气反应,大量气体从熔料表层溢出来,最后成型的制品内部泡孔开孔率太高,冷却之后就会出现整体收缩、塌陷的情况;反过来的话,交联反应都做完了发泡剂才慢慢释放气体,内部泡孔持续涨破串联,同样会形成大孔径的空心结构,达不到设计的密度和回弹要求。很多工厂调试低温加工方案的时候,没结合助剂的反应特性去调整原有工艺参数,直接就把原来高温发泡的温度曲线照搬过来,就算换了低触发温度的发泡组分,也还是拿不到稳定的成型效果,通常情况下不需要对现有配方做大的改动,只要对准工艺窗口的几个核心参数做微调,就能解决大部分常见的成型异常。
不同品类的低温发泡剂用到塑料加工场景的时候,触发分解反应的起始温度区间差异是很明显的,部分常规粉体发泡剂的起始反应温度波动范围能到±10℃,同批次不同料段的发气峰值错位,很容易导致同模产出的多件鞋材倍率偏差超过允许阈值。校准温度窗口的时候,不用一上来就大范围调整整条产线的温控设置,先把现有交联体系的反应速度固定下来,把硫化交联的峰值温度先锁定在基材熔融点以上5-10℃的区间,再慢慢调整发泡段的升温曲线,让发泡剂的发气峰值刚好和交联反应的峰值形成30-60秒的时间差,确保熔料先形成足够韧性的三维网络,再慢慢释放气体撑起泡孔结构;做完小试校准之后再逐段放大到量产线,就能避免出现局部过发泡、局部发泡不足的问题。调整过程中不要盲目把发泡段的温度设置到助剂标称的起始温度附近,适当留个5℃左右的余量,规避不同批次基材的熔融温度波动带来的影响,还能进一步提升批次稳定性。
把温度窗口校准完之后,还要对应调整产线的物料停留时长和螺杆剪切强度,低温环境下发泡剂颗粒在塑料基材里的扩散速度会明显降下来,如果沿用原来高温工况下的剪切参数,很容易出现助剂分散不均、局部颗粒团聚的情况,最后在成品表面形成不规则的大凸起、鼓包,直接就判定成次品。可以适当把挤出机低剪切进料段的停留时长提上去,让发泡剂颗粒充分分散到熔融的塑料基材内部,避免出现局部助剂浓度过高的问题,再对应调整高温发泡段的牵引速度,把整个发泡反应的总时长控制在适配温度窗口的合理区间里,不要为了提产盲目压缩反应时间,导致反应不完全、发气量不足的问题。部分用模压发泡工艺的鞋材产线,还要同步调整模具的排气时机,在发泡反应前期适当开模释放少量杂气,也能减少成品内部出现砂眼、局部缺料的概率;整套参数调整完成之后,连续跟踪3-5个批次的成品状态,就能锁定适配现有产线的稳定工艺窗口,不用再反复调试。

选适配低温工况的发泡助剂的时候,不要只参考产品标称的发泡温度参数,优先挑批次稳定性好、发气量波动小的产品,能大幅降低后续工艺调试的综合成本,部分经过复配改性的发泡助剂,不需要额外添加其他改性组分,就可以直接适配120-160℃的发泡区间,能覆盖多数软质塑料鞋材的加工需求,也能兼容其他橡塑加工场景。杜巴化学这边可以提供覆盖多类工艺需求的橡胶助剂产品线,也支持根据客户现有产线的工艺条件,调整助剂的组分适配性,减少客户的配方调试成本;如果现有产线的温控区间固定、产线改造空间有限,也可以优先选分散性更好的改性发泡助剂,降低对螺杆剪切强度的要求,不用改动硬件就能适配低温生产需求。这类适配性调整不用把整条产线的所有助剂组分都换掉,只需要针对性替换发泡相关的核心组分,就能在不改变原有产品核心性能的前提下,把整体加工能耗降下来,提升成品的外观合格率。要是需要获取针对性的助剂选型建议与配方优化方向,可以联系杜巴化学技术团队。