平时做鞋材生产的朋友应该都碰到过,泡孔粗大,闭孔率偏高,或是发泡倍率不稳的情况,这都是配方工程师还有一线工艺人员经常要头疼的问题,不少人第一反应就是换发泡剂品牌,要么大幅调整AC发泡剂和OBSH发泡剂的配比,到头来往往治标不治本的。其实发泡效果波动,很多时候是助剂在胶料体系里的分散状态,形态选择,还有工艺窗口适配性这几个因素共同作用的结果,我们这边围绕OBSH发泡剂在鞋材里的实际应用,从这几个层面捋清楚排查和优化的思路,能帮大家更精准的找到问题根源。

OBSH发泡剂也就是4,4’-氧代双苯磺酰肼,属于有机发泡剂的一种,分解温度大概在150-165℃的区间,特别适配模压发泡,注射发泡这类对温度敏感的鞋材成型工艺,它本身的特性是产生的气泡细密,分解产物也没有毒性,不过要把这些特性发挥出来,前提就是它能在胶料里面做到均匀分布。市面上流通的OBSH发泡剂,一般来说以粉体形态为主,粉体的比表面积大,和橡胶,EVA或是橡塑共混物做混炼的时候,要是混炼时间不够,或是温度曲线设置的不对,粉体很容易出现局部团聚的情况,这些团聚点到了硫化发泡阶段就会形成爆点,带出局部过热和大泡孔,相邻的区域还会因为发泡剂不够,出现没充分膨胀的死区。

相比之下预分散母胶粒,也就是大家常说的母胶粒,预分散体,是把OBSH发泡剂预先分散在高分子载体里面,做成颗粒状的产品,混炼的时候,颗粒受到剪切力的作用,会慢慢把里面的发泡剂活性成分释放出来,因为发泡剂已经被载体提前预分散过了,颗粒之间的发泡剂浓度梯度很小,载体本身和橡胶基材的相容性也不错,最后在胶料里能达到接近分子级的均匀分布。通常情况下OBSH发泡剂的生产供应体系里,常见的形态有粉体,预分散母胶粒,还有复配型助剂共混物这三类,不同形态给鞋材配方和工艺带来的直接影响差别还是挺大的,粉体的分散均匀性完全依赖混炼条件,对工艺的敏感度偏高,大多用在小批量试制,常规配方的场景里,大家用粉体的时候普遍顾虑是容易飞粉,称量有误差,泡孔控制的难度也大;预分散母胶粒的分散均匀性高还稳定,对工艺的敏感度偏低,适合批量生产,高要求运动鞋底,透明制品的场景,大家的顾虑就是单次采购成本稍微高一点,仓储也得按规范来;复配共混物的分散表现中等,对工艺的敏感度也中等,主要用来调整分解温度窗口或是活性,局限就是配方的灵活度不够高。

不少追求发泡尺寸均一,成品良率高的鞋材生产端,把粉体OBSH换成预分散母胶粒之后,很快就能看到泡孔稳定性的明显改善,大家排查泡孔粗大问题的时候,可以优先试试这个方向。影响发泡剂实际使用效果的不只是产品形态,OBSH在鞋材用胶料里的分解速率,体系酸碱度,还有活性氧化锌这类辅助成分的协同作用,都会改变最终的泡孔结构,一般来说在含氯丁橡胶,氯醚橡胶的配方里,活性氧化锌作为吸酸剂,能稳定分解过程,避免过早酸催化分解导致发泡提前,活性氧化锌的比表面积大,反应效率高,可以调控OBSH的分解起始温度和分解持续时间;OBSH在中性或是微碱性的环境里分解状态稳定,要是体系里残留了酸性物质,比如硫化促进剂的分解产物,就有可能加快分解速度,带出泡孔不均的问题,这时候可以用氧化锌类的活性剂做缓冲调节;发泡剂的分解过程要和硫化交联反应同步才行,OBSH发泡剂的分解产物里有氮气,泡孔形成之后,要是硫化速度太快,气体还没来得及充分膨胀,要是硫化速度太慢,气体就容易逸出或是泡孔直接塌掉,分散均匀性不好的话,还会进一步恶化这个匹配度,因为颗粒大的区域局部焦点温度可能更高,会提前出现分解的情况。

鞋材发泡泡孔粗大不稳定?从OBSH分散原理找原因-1

大家平时生产的时候要是碰到泡孔不均,良品率偏低的情况,不用急着换发泡剂厂家,可以一步步慢慢捋,先切开鞋底的横截面看泡孔状态,确认是整体泡孔都偏大,还是局部大小差异很明显,整体偏大一般指向发泡剂用量或是分解温度的问题,局部差异大的话大概率是分散环节出了问题,要是当前用的是粉体OBSH,可以适当延长混炼时间,或是改成两段混炼加分步加料的方式,也可以把活性氧化锌这类助剂的用量提到0.5-1phr,看看泡孔稳定性有没有改善,要是调整工艺之后效果还是有限,可以小批量试下OBSH发泡剂的预分散母胶粒制剂,重点观察泡孔均一性和生产稳定性有没有提升,杜巴化学这边可以提供粉体和母胶粒两种形态的OBSH发泡剂解决方案,能适配不同工艺条件的鞋材厂,帮大家完成精准切换,之后还要复核下配方的整体适配性,检查硫化体系,填充体系还有发泡体系之间的相互影响,必要的时候可以对活性剂,促进剂的品种做小幅调整,让OBSH的分解窗口和交联窗口对齐。大多因为OBSH发泡剂引发的泡孔问题,都能在配方和工艺层面找到对应的改善空间,选对适配的OBSH发泡剂形态和辅助助剂,再配合工艺窗口的优化,就是提升鞋材发泡制品品质的核心路径,要是需要结合自己厂的具体配方,工艺要求和性能目标评估方案的话,可以直接和杜巴化学的技术团队对接沟通。