熱塑性聚氨酯材料TPU鞋底發(fā)泡技術(shù)詳解

眾所周知，熱塑性聚氨酯材料TPU因具有高耐磨，高彈性，抗疲勞，耐化學(xué)性等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在很多行業(yè)，應(yīng)用廣泛，其中鞋底市場尤為可觀。但TPU鞋底也有一些缺點(diǎn)，如何改善TPU鞋底的缺點(diǎn)，讓TPU鞋底集眾多優(yōu)點(diǎn)與一身，就成了當(dāng)前TPU鞋底行業(yè)的一個主要研究課題。

    對TPU發(fā)泡材料而言，其發(fā)泡系統(tǒng)與一般EVA發(fā)泡系統(tǒng)相同，就是以過氧化物架橋，再以化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡，形成獨(dú)立泡體的發(fā)泡材料。架橋的進(jìn)行與發(fā)泡劑分解在時間上的配合是最重要的。每種橡塑材料在熱熔融后的粘度可加工范圍不同；在發(fā)泡理論中，當(dāng)氣泡擴(kuò)張膨脹速度愈快，則穩(wěn)定時間愈短，此時橡塑材料的熱熔融粘度的控制極為重要，過高則無法發(fā)泡，過低則氣體會自塑料溢出。

    TPU發(fā)泡材料在模外發(fā)泡時，架橋度與膠體熔融粘度呈線性關(guān)系，若發(fā)泡比加硫（架橋）早太多，制品表面會因有氣體排出而易產(chǎn)生連續(xù)氣泡甚至造成發(fā)泡制品破裂。若加硫比發(fā)泡太早發(fā)生，則會因膠體架橋粘度上升，使發(fā)泡不易進(jìn)行，呈現(xiàn)發(fā)泡不足的狀況。故對TPU發(fā)泡而言，發(fā)泡速率與架橋速率的搭配極為重要，建議最好能呈現(xiàn)先架橋后發(fā)泡的狀態(tài)，但架橋與發(fā)泡時間不可差距過大，如此所得的發(fā)泡成品性能最佳。

一般橡塑料的發(fā)泡成型法大致可分為：

    機(jī)械發(fā)泡法：機(jī)械發(fā)泡法是借助于機(jī)臺的強(qiáng)烈攪拌，使氣體均勻地混入橡塑料熔體中形成氣泡，此過程產(chǎn)生的氣泡容易消失，因此采用機(jī)械發(fā)泡時需加氣泡穩(wěn)定劑。

    物理發(fā)泡法：借助于發(fā)泡劑在樹脂中物理狀態(tài)的改變，形成大量的氣泡。一般物理發(fā)泡劑可分為：惰性氣體系、低沸點(diǎn)液體系等，目前一般使用較多的是低沸點(diǎn)液體系物理發(fā)泡劑。

    化學(xué)發(fā)泡法：化學(xué)發(fā)泡劑受熱發(fā)生化學(xué)變化，從而分解并產(chǎn)生氣體，促使橡塑料聚合物發(fā)泡。代表性的化學(xué)發(fā)泡劑有偶氮化合物（ADCA、AZDN）、亞硝基化合物（Nitriso）、無機(jī)系化合物（碳酸氫鈉、碳酸鈉）與聯(lián)胺類（OBSH、TSH、BSH）等，發(fā)泡劑可單獨(dú)或搭配使用。

    選用化學(xué)發(fā)泡劑時，應(yīng)注意其適用于非結(jié)晶聚合物，發(fā)泡劑的分解溫度應(yīng)比聚合物的流動溫度高出10℃左右。如果分解溫度高出聚合物太多，則可用活化劑（氧化鋅、尿素等）來降低發(fā)泡劑之分解溫度。對結(jié)晶型聚合物，發(fā)泡劑的分解溫度應(yīng)比交聯(lián)劑的活化溫度高出10℃左右。分解溫度和發(fā)氣量是選用化學(xué)發(fā)泡劑的主要依據(jù)。

    傳統(tǒng)發(fā)泡加工的方式多為模壓成型（平板發(fā)泡），由于過程較為煩瑣，現(xiàn)階段已發(fā)展為注射發(fā)泡成型。雖然注射發(fā)泡成型技術(shù)層次較高，但從經(jīng)濟(jì)效益（約可節(jié)省45%的效率）、模具設(shè)計(jì)等角度來考量，將大幅降低制造成本、產(chǎn)品設(shè)計(jì)更多樣及功能化，因此在業(yè)界已大量取代傳統(tǒng)模壓發(fā)泡成型技術(shù)。除此之外，TPU發(fā)泡材料與各種橡膠、塑料兼容性極高，可依配方基材的不同，調(diào)配出不同特性及功能的產(chǎn)品，這也是現(xiàn)有發(fā)泡材料所欠缺的主要優(yōu)勢之一。