生产EVA或PU鞋材的时候,发泡工序里泡孔大小不一、局部密实或者表面起泡的情况,往往是配方工程师最头疼的问题,很多人第一反应就是调整发泡剂的用量,或者更换主体树脂的牌号,试来试去效果常常不理想的。实际上不少泡孔不均的根源,并不在发泡剂本身的化学发气能力上,反而是助剂在胶料中的分散程度与加工工艺的匹配度出了问题,一般来说鞋材发泡的整个流程,要在较短的时间内完成化学发泡剂的分解、气泡成核、生长与稳定固化,要是配方中使用的是粉末状的OBSH发泡剂,当它颗粒偏大或与树脂基体的亲合性不佳时,在密炼或开炼环节,很难做到单颗粒级别的分散。
未充分分散的粉末发泡剂在胶料中会呈团聚状态,等温度达到分解区间时,团聚体内部的发泡剂集中释放气体,形成异常大气泡;而团聚体周围的本体中缺乏足够的成核点,泡孔密度就偏低,最终反映在成品上,就是泡孔尺寸分布宽、密度波动大,甚至还会出现局部塌泡的情况。很多工厂选助剂的时候,都会纠结到底用粉体发泡剂还是预分散母胶粒,粉体发泡剂成本相对低,但要求操作者具备更高的混炼工艺控制能力,比如加料顺序、混炼温度与剪切速率这些参数都要卡准,母胶粒形式的发泡剂就不一样了,在出厂前已由助剂供应商将活性组分均匀预分散在载体树脂中,对于鞋材生产来说,选用质量过关的发泡母胶粒,可以直接跳过部分分散环节的困扰,状态理想的发泡母胶粒,其载体的熔点通常接近主胶料的塑化温度,在混炼时能够更快地融入体系中,也能减少分散死角的出现。

仅仅是助剂形态选对还不够的,发泡剂在配方中的相容性,也就是与橡胶或弹性体、活性剂、氧化锌以及硫化体系之间的交互作用,对发泡效果的影响同样不可忽视。活性氧化锌在硫化体系中的角色大家都清楚,但放到发泡配方里,活性氧化锌不仅参与硫化交联,还会影响发泡剂的分解动力学,通常情况下,活性氧化锌的粒径越细、表面活性越高,越能促进发泡剂在较低温度下的分解启动,要是活性氧化锌的分散也出现不均匀,会导致同一批次胶料中局部发泡启动温度不一致,这也是造成泡孔分布不均的隐含因素之一。鞋材发泡工艺的另一种常见异常是“发泡时跑气”,也就是交联网络尚未形成足够强度时,发泡剂已提前完全分解,这通常和促进剂和硫化剂的选择有关,如果促进剂的催化活性过高,硫化速度跟不上发泡速度,就需要通过调整助剂配比来寻找平衡点,合理调整促进剂的用量或更换载硫速度更适宜的硫化剂,常常能够在不改变发泡剂主剂的情况下,显著改善泡孔形态。
就算配方与助剂形态都匹配上了,现场的加工工艺窗口仍是决定最终效果的最后一步。OBSH发泡剂的分解温度区间大约在150-170℃,如果加工温度低于该区间底部,发泡剂分解不彻底,泡孔数量不足;温度过高则分解过于剧烈,气泡膨胀直接失控,实际生产中,注射成型模具的温度设定、模压机的加热板温控精度乃至胶料在密炼室内的摩擦生热,这些因素都会影响发泡剂的实时分解曲线。密炼或开炼阶段,剪切力的大小直接影响粉末发泡剂的分散效果,剪切力过小,团聚体难以打开;剪切力过大且持续时间过长,则可能导致发泡剂因局部温升而过早出现部分分解,对于生产效率要求高的鞋材车间,选用母胶粒形态的发泡助剂,可以在一定程度上降低对苛刻剪切条件的依赖。

平时排查相关问题的时候,可以先评估助剂形态是否匹配当前的工艺难度,如果你的生产设备混炼能力有限或操作人员经验参差,优先考虑使用预分散发泡母胶粒,从源头降低分散不均的风险,也要多关注活性氧化锌与硫化体系的平衡,确认活性氧化锌的分散性与促进剂的活性是否配合得当,避免硫化与发泡的节奏冲突,统一配方时,还要同步试验加工温度与时间的不同组合,发泡剂选型确定后,也不要觉得工艺窗口就是一成不变的,可以通过小批量打样,找出当前助剂体系下最佳的分解温度与成型时间区间。对于鞋材生产厂家而言,发泡均匀度的提升从来不是单一因素的问题,而是助剂形态、配方适配性与现场工艺三者协同配合的结果,当你开始从分散性的根源上排查,不再仅仅盯着发泡剂的用量调整,往往能更快找到稳定生产的可控路径。
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