平时不少鞋材厂调整发泡配方的时候,换了新的发泡助剂之后,经常会碰到射出发泡的成品泡孔变粗,鞋底硬度波动,或者表面冒出暗泡的情况,很多技术人员第一反应就是多加一点发泡剂,结果反而把问题搞的更糟,泡孔合并的情况更严重,甚至还会出现局部塌泡的问题,这种时候大家其实不用急着调发泡剂用量,优先要排查的是粉体助剂在生胶体系里的分散均匀性,还有它和配方里其他活性组分的匹配度。

很多做鞋材配方的工程师选改性发泡剂的时候,经常摸不清排查思路,我们这里就从助剂的粉体形态差异,不同配方体系下的反应适配,还有工艺窗口也就是温度、剪切条件对泡孔形成的影响这几个点展开说,帮大家理清楚选型的逻辑。一般来说市面上的改性发泡剂就两种常见形态,粉体和预分散母胶粒,两者在混炼过程里的分散表现差的还挺多的,粉体形态的改性发泡剂粒径细,比表面积大,分散的时候全靠混炼设备的剪切力把它顺着胶料方向均匀推开,要是设备剪切不足,温度控制不稳,或者混炼时间偏短的话,很容易结出粉体团块,这些团块到了发泡区域就成了过热点,会让局部发气量骤升,直接破坏泡孔的均匀性,这也是为什么有时候换了更细目数的粉体之后,反而会冒出更多大泡的原因。

母胶粒形态的产品是把发泡剂提前预分散在特定的聚合物载体里,外面用蜡或者分散剂包裹住的,它本身的粒径比较大,和常见的橡胶填料差不多,混炼的时候跟着橡胶流动就整体流动了,不会像微粉那样产生静电团聚,平时密炼批次多的厂家,用母胶粒型改性发泡剂的话,还能降低称料误差,减少粉尘飞扬的情况,每批混炼出来的泡孔结构重现性也更稳定,当然母胶粒也不是什么场景都能用的,它的载体体系有可能和部分极性橡胶比如NBR、CR不完全相容,碰到这种情况就得复核一下载体软化点和混炼温度的匹配程度。

发泡鞋材配方调整时,改性发泡剂的分散性与选型技巧-1

鞋材配方里常用SBR和BR并用的搭配,同时还会加活性氧化锌、硬脂酸这类组分来促进交联,改性发泡剂和硫化体系的反应匹配度,是决定泡孔能不能在高弹态下均匀膨胀的关键,改性发泡剂的起始分解温度得和硫化诱导期协同起来,要是发泡剂分解得太早,胶料还处在黏流态的时候气体就已经逸散了,很容易形成开放连泡,最后出来的成品表面会很粗糙,要是分解得太晚,胶料已经开始交联定型了,气体的压力就会撕裂胶料的薄弱区域,造成局部泡壁过薄甚至直接穿孔。

配方里的活性氧化锌会加快橡胶的交联速率,间接把发泡和硫化同步的窗口给收窄了,要是原来的配方用的是普通氧化锌,后来换成高活性纳米级氧化锌的话,原来适配的发泡剂使用条件就需要重新调整,这个时候得综合平衡发泡剂分解速率和交联速率的关系。

就算助剂选型和配方比例都没出错,现场的工艺条件也可能让泡孔结构出现偏差,有两个点平时大家很容易忽略,一个是混炼排胶温度,混炼后期温度太高的话,有可能让发泡剂提前出现部分分解,造成发气量损失,这类失效情况在成品断面上的表现就是表层细密,芯部有大小不均的空洞,另一个是硫化平板的温度稳定性,平板的温度偏差超过±2℃的时候,模具不同位置的胶料发泡温度点就不一样了,碰到这种情况,可以把一块温度记录胶片贴在模具的指定位置,测一下实际的硫化温度曲线,通常情况下都能发现工艺基准有需要修正的地方。

发泡鞋材配方调整时,改性发泡剂的分散性与选型技巧-2

大家选购改性发泡剂的时候,不要只凭着发气量或者粒径这类单一指标就直接做决定,一般来说要结合好几个维度的情况来选,先看自己的设备能力,密炼机剪切能力不足的厂家,可以优先试母胶粒形态的产品,平板控温稳定性比较弱的厂家,就选分解温度窗口更宽的剂型,再核对配方体系的兼容性,结合体系里的含硫量还有活性剂种类,算一下硫化之后胶料的交联密度和发泡压力的理论匹配关系,还要关注质量的批次稳定性,每批进厂的发泡剂都要做微量热分析和发泡曲线测试,交叉验证波动范围是不是在自家工艺能接受的区间里。

要是调试过程中粉体助剂的分散一直没法稳定,批次间重现性也差的话,可以试着换用母胶粒型改性发泡剂,再对着实际配方调整一到两个温度设定点,观察泡孔结构的变化,通常这种先把分散问题定下来,再去调工艺窗口的排查顺序,能更快锁定问题原因,杜巴化学可以根据您的实际需求,提供配方改性和工艺改进的全流程技术支持。

发泡鞋材配方调整时,改性发泡剂的分散性与选型技巧-3