一般来说做鞋材生产的工艺人员,碰到泡孔变大、孔径不均、局部塌缩这类问题的时候,第一反应就是加发泡剂或者调整温控参数,往往试错成本很高,效果也不见得稳当,很多人都忽略了发泡剂选型还有活性剂协同这两个不起眼的环节,泡沫结构出问题的根源大概率就藏在这里。通常情况下鞋材生产过程里,不管是EVA/橡胶复合鞋底还是微孔橡胶大底,发泡后的泡孔均匀度,直接就决定了成品的手感、弹性还有良品率。
鞋材常用的发泡体系,大多用的是AC发泡剂或者OBSH发泡剂,AC发泡剂价格是比较低的,不过它的分解产物里有亚硝胺类物质,现在环保要求还有欧盟出口的相关规定都越来越严,这种发泡剂也就慢慢被无亚硝胺的OBSH发泡剂替代了。OBSH发泡剂的分解温度范围比较窄,对加工工艺窗口的要求也更精确,要是胶料混炼温度、硫化温度和发泡分解温度对不上,气相成核的时机就乱了,容易出现局部提前发泡或者滞后发泡的情况,最后出来的泡孔大小差得特别多。选型的时候大家可以先确认当前发泡剂的分解温度,是不是和硫化诱导期匹配,也可以检查下配方里发泡剂的分散程度,避免粉体团聚导致局部气核数量失衡,一般做浅色鞋底的话,OBSH发泡剂的分解残留极微,泡孔会更细腻白净,也没有什么污染风险。
活性氧化锌的分散状态,是个常被低估的关键变量,鞋材配方里的活性氧化锌,可不只是硫化促进剂的活化剂,在发泡体系里它还承担着热传导和成核助剂的作用,要是活性氧化锌粒径太大或者分散不均匀,混炼之后的胶料里就会存在好多个微观硬度和热导率都不一样的区域,等发泡剂分解的时候,这些区域会形成分布不均的热场,导致部分区域气泡快速膨胀,旁边相邻的区域还没充分反应,泡孔均匀性自然就失控了。不少工厂平时用的都是普通氧化锌,比表面积小,在NBR/CR鞋底这类极性胶料里的分散性本来就不足,碰到这类场景的话,改用经过表面处理的活性氧化锌或者预分散母胶粒,完全可以在不改变发泡剂用量的前提下,明显改善泡孔的细密度和均一性。操作的时候大家优先选比表面积不低于30 m²/g的活性氧化锌就可以,也可以检测下氧化锌在胶料里的粒子分散等级,看是不是符合工艺要求,要是补强效果和泡沫密度的矛盾特别突出,也可以评估下母胶粒形态的活性氧化锌添加方案。
发泡剂和硫化体系的匹配,才是鞋底泡孔的天平,只盯着发泡剂或者只盯着活性剂调整,很容易走进死胡同,真正决定泡孔结构的,是发泡速率和硫化速率的相对关系,硫化还没完成的时候,胶料黏度太低,气体直接就跑掉了,硫化过头的话,胶料流动性直接丧失,发泡剂分解出来的气体压力根本推不动泡孔生长,要实现发泡和硫化的高度同步,配方工程师需要在合理范围内调节硫化体系的促进剂用量,还有活性氧化锌的活化强度。不少工厂在这一块习惯自己配组合促进剂,反倒加大了配方波动的风险,用经过复配优化的预分散母胶粒,比如EG系列产品,就可以直接降低各组分分散差异带来的批间变异,让发泡和硫化的进程更稳定,也更容易重复。调整的时候发泡剂的选择最好和硫化促进剂的类型,也就是噻唑类、次磺酰胺类、秋兰姆类这些做交叉测试,优先评估发泡剂分解温度和焦烧时间的差值,把它控制在合理窗口里,也可以适时引入发泡剂-促进剂的复配助剂体系,规避组分之间的不兼容问题。

鞋材配方优化的上游思路,其实可以从源头找突破,试产批次出现泡孔异常的时候,别急着改发泡剂的用量,排查的时候可以先看混炼工艺,转子转速、加料顺序会不会导致局部过热,也可以测试氧化锌的活性和分散等级,确认发泡剂、硫化剂之间的分解温差是不是在可控范围里,再评估下配方里低熔点组分的分布是不是均匀。不少客户都反馈过,换用OBSH发泡剂再搭配活性氧化锌形成协同体系之后,鞋底泡孔的不规则率有明显下降,同时配方调整的次数也少了很多。杜巴化学可以根据大家的实际需求,提供配方改性和工艺改进的全流程技术支持。
