一般来说鞋材生产环节里,发泡工序是直接决定成品回弹性、轻量化还有上手触感的核心步骤,很多做鞋材的厂家都碰到过这类情况,发泡剂的添加量明明够了,温度参数也校准到位了,最后做出来的泡沫却发黄,发闷,甚至还有很重的异味,反复调了好多遍工艺参数,问题还是没解决,这时候很少有人会想到去查发泡剂分解气体成分,偏偏这个指标就是泡孔能不能稳定均匀,材料能不能做到低气味的核心影响因素。

这么多年下来行业里默认的操作就是,泡沫做不好的话,优先调温度,要么就增减发泡剂的用量,实际上要是分解出来的气体组分不匹配,或者气体释放速率跟胶料的硫化速率没对上,光硬调工艺参数基本都是白忙活,这里就拿鞋材这个很常见的应用场景来举例,结合发泡的化学原理和实际的工艺窗口,理清楚分解气体成分的影响逻辑,也给大家一些好上手的判断方法。

发泡剂受热之后会分解释放出气体,发泡剂分解气体成分直接就决定了气体的总产出量,释放速率还有本身的化学属性,就拿行业里常用的OBSH发泡剂来说,它分解之后主要产出的是氮气,水蒸气还有少量的二氧化碳之类的,这些气体的组成占比,会直接影响发泡体系内部的膨胀压力,要是气体里的水蒸气或者极性小分子占比太高,一方面有可能拉低泡孔壁的表面张力,直接造成泡孔塌陷,另一方面硫化过程里残留的极性气体还可能跟橡胶基体发生副反应,最后导致材料发黄或者变硬,气体释放的速度太快的话,泡孔还没来得及稳定就直接被撑破,最后形成开孔占比大,回弹性差的结构,要是释放速度太慢,到硫化后期还在持续产气,很容易造成泡孔破裂或者成品表面鼓泡。

通常情况下不同厂家出来的发泡剂,在纯度,粒径,表面处理方式上都有不小的区别,这些差异最后都会落到发泡剂分解气体成分的不同上,要是不对这个指标做横向的比对评估,更换供应商的时候很容易踩坑。

鞋材发泡常发黄发闷?分解气体成分你看过吗?-1

在鞋底发泡尤其是EVA和橡塑共混的体系里,理想状态下的气体,应该是胶料进入硫化窗口的过程里持续匀速释放的,而且气体本身不会跟基材发生明显的副反应,几个维度可以拿来当判断参考,先看泡孔形态的稳定一致性,要是同一个配方,不同批次的粉末发泡剂做出来的泡孔忽大忽小,边缘也不圆整,大概率跟气体释放的均匀性有关系,可以从配方里取少量的发泡剂,放在热台上做简单的残留检测,看看分解是不是完全,更严谨一点的做法是找供应商要热重分析也就是TGA曲线,结合自己的工艺窗口做比对,然后要关注成品的气味残留,气体组分里要是混了含氮化合物或者没完全反应的小分子,很容易在成品里留下刺激性气味,鞋材又是直接跟人体接触的产品,相关的气味要求这几年也在逐年提升,条件允许的话,可以用气相色谱也就是GC对发泡剂样品做气体成分分析,这个比光看理论分解温度要准很多,还要检查发泡之后的颜色稳定性,粉体发泡剂要是分散得不好,局部温度太高导致过度分解,会生成有色的副产物,造成橡胶或者塑料基体局部发黄,这时候换成预分散母胶粒形态的发泡剂,就能有效改善分布的均匀性,也就避免了局部气体成分异常的问题。

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很多鞋材厂家都把重心放在了硫化体系和发泡剂的品种选择上,反倒忽略了助剂形态对气体释放行为的影响,粉末状的OBSH发泡剂虽然采购成本比较低,但是混炼过程里很容易结团,分散不均匀的直接后果就是局部气体释放速率不一样,这种情况下,哪怕发泡剂的微观气体组分完全符合要求,最后成品的泡孔一致性也很难保证,对应的解决方法也有两种,一种是对现有的粉体助剂做预处理,通过添加流动助剂或者增加预混合工序,改善它在胶料里的分散效果,不过这个要求厂家自己有精细化管控混炼工艺的能力,另一种就是直接选用预分散母胶粒,杜巴化学提供的预分散OBSH母胶粒,在生产环节就已经把发泡剂均匀包裹在载体里面了,混炼的时候只要简单剪切就能实现高倍率的分散,这样操作之后,发泡剂的分解行为会变得更好控制,气体释放速率稳定,发泡剂分解气体成分的组成也更统一,不会因为局部温度太高生成意外的副反应产物,另外对低气味,无亚硝胺排放有要求的高端鞋材来说,传统的发泡助剂很难同时兼顾分解温度和气体成分的平衡,杜巴化学的活性氧化锌和预分散促进剂系列,可以在催化剂层面帮忙调整发泡剂的分解窗口,让气体释放过程跟硫化速率匹配度更高。

鞋材泡沫出现异常的时候,可以按这个路径来排查,先排除设备温度波动还有混炼均匀性这类基础问题,再从发泡剂的批次一致性入手,索要或者自行检测发泡剂分解气体成分的第三方报告或者TGA曲线,确认气体释放窗口是不是符合当前的工艺要求,再评估当下用的发泡剂形态是不是适配自己的混炼工艺,要是经常出现批次波动或者分散不均的情况,可以试用预分散母胶粒做替代验证,要是尝试这些改进之后问题还是没解决,杜巴化学的技术团队可以结合您的具体配方和工艺条件给出针对性的方案,要是需要结合您的具体配方,工艺要求和性能目标做方案评估,也可以跟杜巴化学的技术团队进一步沟通。

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