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热塑性聚氨酯材料TPU鞋底发泡技术详解

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    众所周知,热塑性聚氨酯材料TPU因具有高耐磨,高弹性,抗疲劳,耐化学性等诸多优点,因此在很多行业,应用广泛,其中鞋底市场尤为可观。但TPU鞋底也有一些缺点,如何改善TPU鞋底的缺点,让TPU鞋底集众多优点与一身,就成了当前TPU鞋底行业的一个主要研究课题。
 
    对TPU发泡材料而言,其发泡系统与一般EVA发泡系统相同,就是以过氧化物架桥,再以化学发泡剂发泡,形成独立泡体的发泡材料。架桥的进行与发泡剂分解在时间上的配合是最重要的。每种橡塑材料在热熔融后的粘度可加工范围不同;在发泡理论中,当气泡扩张膨胀速度愈快,则稳定时间愈短,此时橡塑材料的热熔融粘度的控制极为重要,过高则无法发泡,过低则气体会自塑料溢出。
 
    TPU发泡材料在模外发泡时,架桥度与胶体熔融粘度呈线性关系,若发泡比加硫(架桥)早太多,制品表面会因有气体排出而易产生连续气泡甚至造成发泡制品破裂。若加硫比发泡太早发生,则会因胶体架桥粘度上升,使发泡不易进行,呈现发泡不足的状况。故对TPU发泡而言,发泡速率与架桥速率的搭配极为重要,建议最好能呈现先架桥后发泡的状态,但架桥与发泡时间不可差距过大,如此所得的发泡成品性能最佳。
 
一般橡塑料的发泡成型法大致可分为:
 
    机械发泡法:机械发泡法是借助于机台的强烈搅拌,使气体均匀地混入橡塑料熔体中形成气泡,此过程产生的气泡容易消失,因此采用机械发泡时需加气泡稳定剂。
 
    物理发泡法:借助于发泡剂在树脂中物理状态的改变,形成大量的气泡。一般物理发泡剂可分为:惰性气体系、低沸点液体系等,目前一般使用较多的是低沸点液体系物理发泡剂。
 
    化学发泡法:化学发泡剂受热发生化学变化,从而分解并产生气体,促使橡塑料聚合物发泡。代表性的化学发泡剂有偶氮化合物(ADCA、AZDN)、亚硝基化合物(Nitriso)、无机系化合物(碳酸氢钠、碳酸钠)与联胺类(OBSH、TSH、BSH)等,发泡剂可单独或搭配使用。
 
    选用化学发泡剂时,应注意其适用于非结晶聚合物,发泡剂的分解温度应比聚合物的流动温度高出10℃左右。如果分解温度高出聚合物太多,则可用活化剂(氧化锌、尿素等)来降低发泡剂之分解温度。对结晶型聚合物,发泡剂的分解温度应比交联剂的活化温度高出10℃左右。分解温度和发气量是选用化学发泡剂的主要依据。
 
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    传统发泡加工的方式多为模压成型(平板发泡),由于过程较为烦琐,现阶段已发展为注射发泡成型。虽然注射发泡成型技术层次较高,但从经济效益(约可节省45%的效率)、模具设计等角度来考量,将大幅降低制造成本、产品设计更多样及功能化,因此在业界已大量取代传统模压发泡成型技术。除此之外,TPU发泡材料与各种橡胶、塑料兼容性极高,可依配方基材的不同,调配出不同特性及功能的产品,这也是现有发泡材料所欠缺的主要优势之一。
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