做EVA鞋底或者PU鞋材中温发泡的时候,不少人都碰到过这类情况,发泡剂在170℃左右的工艺窗口下,发泡效率一直平平,想往上提温度吧,又担心能耗上涨,还容易出现鞋材变形的问题;要是换成传统的AC发泡剂,发气量倒是上来了,可产品送去检测的时候亚硝胺含量超标,直接把出口订单给卡了。不少配方工程师做选型的时候,光顾着比对发气量的纸面数据,就忘了去看助剂的分散性、粒径分布还有和交联体系的匹配度,最后做出来的货经常批次稳定性差,泡孔粗大,摸着手感也不均匀。一般来说大家做选型的时候,可以从环保合规、配方适配还有工艺窗口这几个方向捋清楚思路,就不用再担心发泡效果和出口标准互相冲突的问题了。

鞋材要是出口到欧盟或者北美市场,对亚硝胺、VOC这类物质都有很严格的管控要求,传统的偶氮二甲酰胺类发泡剂也就是大家常说的AC发泡剂,虽然售价低,发气量也大,不过它分解的过程里会释放出有致癌性的亚硝胺,而且分解完的产物气味还很重,所以最近这几年越来越多鞋材厂都主动换成了环保型的中温发泡剂,核心的要求就两个,一个是不含亚硝胺,另一个是分解温度要适中。现在常用的环保型中温发泡剂,比如基于OBSH或者它的复配体系做的助剂,分解温度刚好落在160-180℃的中温区间,反应完的产物没有亚硝胺,也没有异味,完全符合REACH、RoHS这些国际法规的要求,它的发气量虽说比AC发泡剂略低一点,但是泡孔均匀细密,闭孔率高,还能提升鞋材的弹性和回弹率。选型的时候大家别光盯着分解温度看,还要留意放气曲线是平缓型还是集中型,平缓的更适合做厚制品,集中的就更适配薄壁鞋底,另外环保型助剂的PH值或者残留物质会不会对后续交联产生影响,也得在做配方的时候提前评估好。

鞋材中温发泡效率不足?环保型助剂选型与工艺匹配分析-1

鞋材混炼通常用的是密炼机或者开炼机,温度一般控制在100-120℃左右,要是选的环保型中温发泡剂是普通粉末形态,粉体细度不够,或者和橡胶基料的亲和性差,就很容易出现团聚的情况,一部分助剂在混炼阶段就提前分解了,剩下的另一部分直到硫化环节才开始反应,最后出来的泡孔大小完全不一致。实际生产的经验显示,选用预分散母胶粒形式的环保发泡剂,能明显改善分散的均匀性,母胶粒里的载体通常是EPDM或者EVA,和鞋材基料的相容性很好,发泡助剂早就被预分散在载体里面了,混炼的时候剪切力很容易就把它打散,也不会出现粉体飞扬和局部团聚的问题,杜巴化学提供的预分散母胶粒产品,是经过多次过滤处理的,粒径分布很窄,直接投进密炼机就可以用,不需要额外再加分散剂或者其他加工助剂。

鞋材中温发泡效率不足?环保型助剂选型与工艺匹配分析-2

中温发泡要得到理想的泡孔结构,不能只靠发泡剂单组分起作用,它得和硫化体系比如过氧化物DCP、硫磺,还有活性剂比如氧化锌配合起来,在发泡剂分解产生气体的同时,交联体系刚好把生成的泡孔给锁定住,有个不少人都容易忽略的点,环保型中温发泡剂的分解产物,有可能会延迟或者加快交联反应的速度,比如部分OBSH复配体系是偏酸性的,要是配方里碱性的活性氧化锌用量不够,就会导致交联速度变慢,泡孔里面的气体没法被有效包裹,最后出现串气或者表面塌泡的情况,大家微调配方的时候,可以适当提高活性氧化锌的用量,把体系的酸碱平衡调整到合适的状态,硫化剂就保持正常的用量就行,不过要注意监控焦烧时间不要出现缩短的情况,要是用的是预分散母胶粒,还可以适当减少加工助剂的添加量,毕竟母胶粒自带的载体就有润滑效果。

有实测的定性参考数据,不是杜巴化学的专属数据,仅做行业通用参考,中温发泡工艺里,硫化温度和发泡剂分解温度的差值控制在5-10℃以内,泡孔的均匀度是最好的,比如环保型发泡剂实测的分解峰温度在165℃,那硫化温度设定在170-175℃就比较合适,要是发泡剂分解得太早,气体先产生了,交联还没完成,泡孔就会塌陷,要是分解得太晚,交联已经全部做完了,气体没法充分膨胀,发泡倍率就不够,所以试模阶段,建议大家先用小批量样品做发气量-交联曲线分析,把最佳的温度点确定下来,另外模具压力也很重要,中温发泡的时候模压不能调得太高,不然泡孔会被压扁,鞋材弹性就变差了,也不能调得太低,不然气体很容易逃逸,通常情况下压力控制在10-15MPa的范围内就行,再根据产品的实际厚度做适当调整。

对鞋材厂家来说,同等性能的前提下,大家一般会优先考虑操作便利性和批次稳定性,粉体形态的发泡剂,采购成本最低,但是对混炼设备的剪切力、分散工艺成熟度要求都比较高,同时还要留意粉尘爆炸的风险,以及工人操作时的吸入防护问题,比较适合有自动称量系统和封闭投料口的大型工厂,预分散母胶粒的单价虽然比粉体高,但是能省去人工称量的误差和分散不均的麻烦,泡孔的合格率会有明显提升,适合追求品质稳定的中大型鞋材厂或者做外贸订单的客户,复配母胶粒是把环保发泡剂、活性剂、分散剂预先复配成了单一组分,直接按比例添加就可以,操作最省事,不过配方调整的灵活度相对低一些,更适合单款产品大批量生产的场景,要是大家对选型方向还拿不准,可以先拿预分散母胶粒做小试,用少量样品先验证泡孔均匀性和回弹率,之后再通过杜巴化学的技术支持微调配方比例,要是需要结合您这边的具体配方、工艺要求和性能目标评估专属方案,也可以直接和杜巴化学的技术团队进一步沟通对接。

鞋材中温发泡效率不足?环保型助剂选型与工艺匹配分析-3