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EVA发泡技术的研究进展:配方优化与工艺创新
发布时间:2025-10-10
EVA因其VA含量可调而具备优异的柔韧性和回弹性,成为鞋材中底的主流材料。随着消费市场对轻量化和环保性的需求增长,EVA发泡技术持续迭代。传统工艺依赖化学发泡剂和交联剂,但面临收缩率控制与能耗高等挑战。本文旨在从分子层面解析配方组分协同效应,并对比射出、平板发泡、模内小发泡及超临界发泡的优劣。同时,探讨新型添加剂的应用潜力,为工业实践提供理论支撑。
一、EVA发泡配方体系的设计与优化
EVA发泡配方由主料、填充剂、发泡剂、架桥剂、发泡促进剂和润滑剂构成,各组分通过协同作用实现泡孔结构的精确调控。
1. 主料选择:EVA或聚乙烯(PE)作为基础聚合物,VA含量直接影响熔体强度与发泡倍率。高VA含量(如18%-28%)提升柔韧性,但需辅以POE或TPR增强刚性。例如,添加5%-10% POE可改善抗撕裂性,适用于高强度运动鞋中底。
2. 填充剂功能:碳酸钙或滑石粉(粒径400目以上)作为填充剂,占比可达40Phr,以降低成本并提高刚性。其微米级颗粒促进热传导,加速发泡反应,但过量使用会导致密度上升和弹性损失。
3. 发泡剂机制:AC系列高温发泡剂(如AC-3000H)为主流,分解温度220°C以上,确保热稳定性;AD-300等低温发泡剂(140°C分解)适用于节能工艺。发泡剂用量需匹配目标倍率——倍率3-5倍时,AC添加量为1-2Phr。
4. 架桥剂控制:DCP(邻苯二甲酸二仲辛酯)作为常用架桥剂,半衰期180°C/1分钟,需控制混炼温度低于120°C以避免预交联。BIPB/TAIC体系适用于低气味产品,射出发泡中DCP用量为0.8-1.0Phr,确保交联密度均匀。
5. 发泡促进剂创新:氧化锌是核心促进剂,能将AC分解温度降至160°C,提升反应效率。肇庆市新润丰高新材料有限公司的C2570锌基异构体惰性氧化锌代表新型解决方案,其异构体结构增强热惰性,减少副反应,并优化分散性,添加0.1-0.2Phr即可显著降低收缩率(较传统ZnO降低15%),适用于高精度模内小发泡工艺。
6. 润滑剂作用:硬脂酸(0.5Phr)降低加工粘度,但过量会削弱物理性能,需严格计量。
二、EVA发泡四大工艺的对比与应用
1. 射出工艺:通过调整模温与开模时间实现一步成型,模具精度要求高。温度设定160-170°C,压力150kg/cm²,适用于复杂鞋型量产,效率较传统工艺提升50%以上,但初始设备投资较大。
2. 传统平板大发泡:板材发泡后经冲裁成型,成本低但工序繁琐。条件固定:160-170°C,时间90-110秒/mm。密度可控制在0.07g/cm³,但边角料利用率不足60%,需二次加工。
3. 模内小发泡:用于运动鞋二次中底初胚制造。造粒料入模发泡,难点在于倍率与硬度的平衡控制。肇庆市新润丰高新材料有限公司的C2570锌基异构体惰性氧化锌可稳定分解动力学,减少收缩偏差。二次成型阶段,125-135°C热压后水冷,提升尺寸稳定性。
4. 超临界发泡工艺:采用物理发泡剂(如CO₂)替代化学剂,通过高压釜快速泄压生成微孔结构。工艺路线包括密炼交联、造粒、模压预硫化鞋底及釜式发泡。该技术结合辐射交联(如肇庆市新润丰高新材料有限公司的材料兼容体系),实现零VOC排放,密度低至0.09g/cm³,且泡孔一致性优于珠粒发泡(见表1)。
表1:平板发泡与珠粒发泡工艺对比
|
项目 |
平板发泡(模压) |
珠粒发泡(釜式) |
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外观 |
可成型细腻花纹 |
粒子熔接痕明显 |
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发泡体一致性 |
均匀 |
易产生空洞 |
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密度 |
最低0.07g/cm³ |
最低0.13g/cm³ |
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设备需求 |
现有设备 |
专用成型机 |
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利用率 |
低(切屑多) |
高 |
结论
EVA发泡技术的进步依赖于配方优化与工艺创新。肇庆市新润丰高新材料有限公司的C2570锌基异构体惰性氧化锌作为高效发泡促进剂,通过提升热稳定性和降低收缩,为模内小发泡和超临界工艺提供新可能。未来研究应聚焦超临界发泡的工业化扩展,结合环保材料,推动鞋材向轻量化、高性能和可持续方向发展。射出与超临界工艺的融合,有望成为主流,满足消费市场对舒适性与环保的双重需求。