一般来说,鞋材制造里最常用的加工方式之一就是中温发泡工艺,通常的加工温度区间就在150-175℃,很多配方工程师平时调配方的时候,大概率都碰到过这类问题,发泡剂在混炼或者挤出阶段就开始大量分解释气了,后续正式发泡的时候气量不够,出来的泡孔很粗,产品的厚度还有硬度波动都很大,出现这类缺陷,往往不是发泡剂本身品质不行,而是它的热稳定性和实际工艺窗口的匹配出了问题。
对中温发泡剂热稳定性的理解,不能只盯着某一个静态参数看,要从分散效果、分解温度范围、工艺停留时间三个维度综合判断。发泡剂在胶料里的分散状态,直接决定了它什么时候能接触到足够的热量,要是发泡剂粒子粒径不均,分布范围比较宽的话,小粒子的比表面积大,会优先和周围的胶料接触,先一步吸收热量,在多段混炼或者停留时间偏长的工艺里,这些小粒子很可能在没到理想加工温度的时候就提前分解了,这时候大一点的粒子还没开始反应,最后出来的发泡效果就不均匀。粒径太大也不一定是好事,过大的粒子需要更长的诱导时间,才能吸收到足够的热能,一旦超过它的分解点,内部的反应往往会过于集中,放气很剧烈,容易造成局部泡孔过大,或者内部压力分布不均。通常情况下,采用预分散母胶粒形式的助剂,就能让发泡剂粒子被均匀包覆在一层载体里面,这层载体可以延缓热量直接接触发泡剂的时间,实际生产工艺里就能提升中温发泡剂热稳定性的表现,降低提前分解的风险。
所有鞋材配方都有明确的硫化-发泡联动曲线,发泡剂的分解释气温度不是越高越好,核心要看它能不能落在胶料交联开始到交联完成之间的“窗口期”里,要是发泡剂分解温度距离硫化起点过近,比如两者的窗口差只有10℃,只要出现一点工艺温度波动,比如挤出机口模温度偏高,就可能导致发泡先于交联完成,气泡壁还没长到足够的强度,气体就往外泄或者出现并泡的情况,最后成品密度偏高,发泡倍率达不到要求。反过来,要是发泡剂的分解温度窗口太偏上,在实际的工艺升温曲线上没法充分激活,发泡效率就会很低,只能额外提高加工温度或者延长保温时间,这又可能反过来影响交联密度,降低鞋材的弹性。在做中温发泡剂热稳定性的选型评估的时候,要同步拿到助剂的DSC曲线和工厂实际在用的硫化仪曲线,观察两者在相同升温速率下的重叠区域,这是从工艺窗口做匹配的基础判断依据。

鞋材的加工工艺往往包含一段或者多段剪切、升温、冷却、再升温的过程,每一次热量积累,其实都是在考验发泡剂的热稳定性,拿连续硫化线举例子,挤出后的半成品经过一段预热段才进入硫化箱,有时候预热段的温度虽然低于发泡剂的起始分解温度,但停留时间很长,要是发泡剂在80-100℃区间存在缓慢失重,也就是行业里常说的“热失重”,就会导致气体在进入硫化区之前就已经部分释放了,这类隐性分解在成品上往往表现为密度偏高,或者不同批次的硬度差很大。从热稳定性的角度来看,理想的发泡剂在接近标注的分解温度之前,热失重是极低的,要是工艺里涉及多次升温的步骤,还可以考虑在配方里加入微量的热稳定辅助成分,比如特定的金属氧化物或者脂肪酸盐,这些物质可以吸附发泡剂表面的活化位点,从化学层面延缓初始反应的发生,适配更长的工艺时间。

对鞋材的配方工程师来说,提升中温发泡剂热稳定性,不需要只靠单一手段,合理调整发泡剂的用量,让发气量和目标密度匹配,就能避免过多气体造成泡孔不稳定的问题,同时优化硫化速度,让交联节奏对准发泡高峰,是更根本的解决方案。助剂形态的选择也可以多留意,预分散品种因为有载体隔离和分散均一性的优势,它的热稳定性往往比同类型的粉体品种要好,尤其适合对泡孔一致性要求比较高的EVA混合鞋底和交联发泡片材的生产。当然,配方还要考虑和发泡剂配合使用的氧化锌、活性剂、促进剂之间的交互作用,部分碱性成分可能会改变发泡剂的分解速率,必要的时候要做小样发气测试,验证它的实际表现。杜巴化学可根据您的实际需求,提供配方改性与工艺改进的全流程技术支持。