一般来说生产体育用品的过程里,OBSH这类低温发泡剂的选用,直接关联到成品的手感、回弹性还有尺寸稳定性,很多配方工程师就算换了同型号的发泡剂,还是会碰到成品泡孔时大时小,甚至局部收缩的情况,问题通常不在发泡剂产品本身,大多是对发泡温度窗口和气体释放速率的匹配,理解得不够细而已。我们可以围绕发泡剂的热分解行为,工艺窗口的控制要点,还有相关参数对制品性能的影响展开梳理,帮大家从机理层面排查发泡不均的常见原因。

体育用品像鞋材中底、护具还有球类内胆,本身对发泡倍率和泡孔均匀度就有明确的要求,低温发泡剂现在应用得很广,主要是它分解温度低,气体释放集中,常规的混炼和模压工艺都能适配,就拿OBSH来说,它分解过程产生的气体主要是氮气,在橡胶基体里的扩散速度很稳定,很容易形成闭孔结构。泡孔最终的成型状态,是两个变量共同决定的,一个是发泡剂的分解速率,另一个是基体在发泡温度下的黏弹性,要是分解速率太慢,气泡成核的数量就少,泡孔整体会偏大,要是分解速率太快,气体来不及均匀分散,很容易聚集起来把泡孔撑破,摸清楚这两者的平衡关系,本来就是调控体育用品回弹性和手感的基础。

体育用品发泡不均匀?低温发泡剂与工艺窗口把控是关键-1

要让低温发泡剂在体育用品生产里发挥稳定的效果,通常情况下可以从几个方向做系统性的评估,每种低温发泡剂都有自己的特征分解温度范围,用热重分析或者差示扫描量热法,就能测出发泡剂实际的分解起始温度、峰值温度,你可以对照下这个参数和自家混炼设备的实际温度是不是匹配,要是工艺设定的硫化温度比分解峰值高出太多,气体就会集中暴发,泡孔根本控不住,一般建议在方案开发的阶段,就先把这部分匹配参数测试好。发泡剂颗粒要是在胶料里分散得不均匀,成核点的分布也会跟着乱,实际生产里的表现就是局部泡孔特别密集,局部又完全没有泡,预分散母胶粒形态的OBSH,分散性普遍比粉体的要好,能减少局部团聚的情况,还有体系里如果加了活性氧化锌或者促进剂,也要确认下这些成分会不会提前催化发泡剂分解,把可用的工艺窗口给收窄了。橡胶基体在发泡温度下的黏度高低,直接决定气泡能不能被有效包裹住,黏度过低的话,气泡很容易逸出来,最后成品表面就会粗糙,黏度过高的话,气泡又很难正常膨胀,成品的整体密度就会偏高,调整硫化剂的用量,或者把胶料的门尼黏度控制在合理区间,就能改善发泡阶段的力学支撑效果。

在鞋材中底的实际生产里,常见的模压发泡温度是140–160°C,对应的保温时间大概6–10分钟,要是用普通的低温发泡剂,它的起始分解温度和硫化体系的设定温度,最好不要有太大的差距,常用的优化方式是把硫化速度调整到发泡的后期再启动,让气体释放的过程和交联网络的形成同步走,出来的泡孔结构弹性会更好。不同运动鞋的硬度和回弹要求差得还挺多的,比如竞速跑鞋的中底更看重能量回馈,要求泡孔细腻,闭孔率高,训练鞋更侧重耐久性,发泡倍率就可以适当调低,针对低温发泡剂做选型和配方微调,现在已经是鞋材配方师日常工作的重要内容了。

不少工厂在批量生产的时候碰到批次之间发泡不稳定的问题,往往都忽略了储存条件的影响,低温发泡剂的分解温度虽然相对稳定,要是长期放在高温或者高湿的环境里,表面活性还是可能发生变化,平时多检查仓库的温湿度,把好原料进厂的批次检验关,就能从基础层面降低质量波动的概率。要是发泡剂本身的质量是可控的,问题还是反复出现,那就要去排查混炼阶段的均混工艺了,混炼不均匀,热历程拖得太长,都可能导致局部预分解,这个时候粉末状助剂和母胶粒在操作便利性上的差异,就很明显了。

体育用品发泡不均匀?低温发泡剂与工艺窗口把控是关键-2

碰到发泡不均的问题,可行的调整方案有不少,比如调整发泡剂的用量,更换母粒形态,优化硫化速度,或者微调模温,因为每家工厂的实际工艺条件都不一样,一般建议先做小样梯度实验,杜巴化学可以根据你的实际生产需求,提供配方改性和工艺改进的全流程技术支持。