EVA发泡鞋材泡孔不匀?硬脂酸锌的用量与开口时机很关键
一般来说鞋材生产商调试EVA发泡配方的时候,经常会碰到泡孔大小不一,板材收缩率偏高,甚至发泡倍率来回波动的情况,很多人排查半天,最先去查发泡剂或者交联剂的用量,反倒容易把硬脂酸锌这个大家默认是润滑剂的小角色给漏掉了。不少同行把硬脂酸锌用于EVA发泡的时候,只把它的作用简单理解成促进脱模,实际上它在体系里的酸值、分散状态还有加入时机,都会直接影响泡孔成核密度和发泡反应的平顺度,我们就结合鞋材实际生产场景,从作用机理出发,梳理下选型和用量调整的关键思路。
硬脂酸锌用于EVA发泡的时候,表面看属于一类内润滑剂,能降低熔体和金属壁的摩擦,改善胶料的流动性,在模压发泡工艺里,还能减少开模的时候缺料或者粘模的问题,它的作用可不止这么一点。高温发泡阶段,硬脂酸锌里的锌离子,会参与硫化和发泡反应的催化平衡,对加了过氧化物引发剂或者硫磺体系的EVA共混胶料来说,锌离子相当于一种弱活性剂,可以适当调节交联反应的起始温度,要是硬脂酸锌的酸值偏高,也就是体系里游离脂肪酸比如硬脂酸的含量比较多,反倒会和碱性发泡剂比如AC发泡剂或者它分解的中间产物发生中和,消耗掉部分生成的气体,把发泡倍率给拉低,选哪一种硬脂酸锌,是直接粉体还是经过处理的热稳定型产品,还有怎么分散进体系里,都会直接影响最终的发泡效果。

很多鞋材工艺技术人员平时都盯着硬脂酸锌的润滑性,很少主动去核查它的酸值,这个点其实很多生产端都低估了,工厂常用的工业级硬脂酸锌,酸值差距可能有好几个单位,酸值高的话润滑性相对好,但在EVA发泡体系里的负面效应也很明显。我们之前做配方调试的时候就发现,当硬脂酸锌酸值从1mg KOH/g提升到5mg KOH/g的时候,同等温度下的发泡倍率可能下降8%到12%,原因是含量偏高的游离酸迁移到气泡壁,会降低泡孔壁的表面张力,让小气泡更容易合并成大气泡,从宏观上看就是泡孔粗细不匀,闭孔率下降,鞋材中底本来就要求细密均匀的气孔结构来保证回弹性,泡孔合并本来就是排泡和品控环节最头疼的根源之一。不过酸值也不是越低就越好,极低酸值的硬脂酸锌,比如低于0.5 mg KOH/g的那种,在胶料里的分散均匀性会变差,混炼完之后很容易以白点的形式存在在胶片里,发泡的时候白点被拉伸,就会形成孔壁上的薄弱点,同样会影响产品品相,平衡点在哪,得根据胶料的总体配方和混炼设备的剪切力来定。
硬脂酸锌用于EVA发泡的时候,用粉体形式直接加料是最传统的方式,但粉体在低黏度熔体里很容易形成局部团聚,要是密炼阶段吃料温度偏低,颗粒没被充分剪切破散,后续的开炼或者挤出环节也很难再进一步均匀化,分散不均的后果就是出现局部过润滑或者局部高酸值的区域,发泡阶段这些区域要么起大泡,要么泡孔直接封闭。改善分散性的一个思路,是改用预分散母粒形态的硬脂酸锌,预分散体靠载体树脂把功能组分预先隔离分散,投料的时候融入速度更快,分布也更均匀,另一个方向是调配复配型硬脂酸锌,在保持整体酸值可控的基础上,加少量流动助剂,提升它在EVA体系里的容限。就工艺窗口来说,硬脂酸锌的加入时机同样值得调整,通常情况下传统做法是把硬脂酸锌和发泡剂、交联剂一起加到密炼机里一次混炼完,但要是硬脂酸锌过早接触过高温度和长时间剪切,它的脂肪酸成分就会过度挥发或者氧化分解,实际的有效锌含量会发生改变,工艺重复性也就跟着下降,分步投料,等密炼中后段降温之后再投入硬脂酸锌,可以有效保留它的有效组分,保证批次之间的重现性。

判断硬脂酸锌用于EVA发泡合不合适,最简单的方式就是看小批量打样时候的三个指标,泡孔密度也就是单位面积气孔数,泡孔直径分布也就是正态度,还有闭孔率,要是打样的时候泡孔忽大忽小,可以先测下原料酸值,看是不是符合供应商的标称范围,再检查下胶料混炼之后表面有没有未分散的白色斑点,要是这两项都正常,就可以从工艺上调整硬脂酸锌的添加顺序和时间。做实验的时候建议安排一组对比测试,保持发泡剂、交联剂和主胶都不变,只替换硬脂酸锌的酸值等级或者加入方式,测量相同发泡温度和时间下的发泡倍率和收缩率,拿鞋材常用的EVA/POE共混体系来举例,发泡温度160℃,时间13-15分钟,硬脂酸锌推荐添加量为1.5-2.5 phr的时候,通常酸值控制在2.0 mg KOH/g以下,泡孔均匀度和倍率的综合表现会比较好。

硬脂酸锌用于EVA发泡时的表现,受原料酸值、分散条件、工艺窗口三方面制约,鞋材生产商排查泡孔缺陷或者做配方优化的时候,建议把这些因素纳入常规检查项目,不要一味地加大或者减少润滑剂的用量,找准合适的酸值和加入工艺,能更经济地解决泡孔相关的问题,要是需要结合您的具体配方、工艺要求和性能目标评估方案,可以直接和杜巴化学的技术团队进一步沟通。