鞋材弹性体发泡工艺大盘点！

知行合一

鞋材弹性体的文章我们写了不少，但是加工工艺，特别是发泡工艺就写的比较少。对于任何一个制造业来说，制造工艺是非常重要的一部分，因此，我们今天就来扒一扒目前鞋材发泡都有哪些工艺？

首先，总的来说鞋材发泡工艺有平板发泡（大发泡）、模压发泡（小发泡）、注射交联发泡、间歇式釜式发泡以及连续式挤出发泡。

目前较主流的发泡工艺有两个：一是注射交联发泡，主要用于EVA系的发泡；二是间歇式釜式发泡，主要用于TPU系的发泡，ETPU被叫做爆米花跟这个工艺有很大关系。

下面我们分别对所列出的每个发泡工艺进行阐述。

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一、平板发泡（大发泡）

平板发泡又叫大发泡，是非常成熟的发泡工艺了。EVA用这种发泡工艺做出来的产品主要用于软垫、卷材等方面，鞋材方面也有，但较少。

在鞋材方面，平板发泡工艺流程可概括为：发泡物料混合密炼--制成片材置于模具中发泡--发泡片材进行裁切、磨边等--鞋底成品。

平板发泡工艺的优点主要是机器设备成本相对较低、工艺技术要求不高，缺点是边角料多，交联发泡后的EVA难以回收，造成原料浪费，同时生产效率不高，因此目前主要是小型鞋材加工厂在用。


图 彩色EVA发泡片材

二、模压发泡（小发泡）

模压发泡又叫小发泡，可以说是鞋材EVA发泡的经典工艺了。它又分一次发泡和二次发泡，其中二次发泡出来的EVA鞋中底又叫PHYLON，俗称飞龙，在缓震性能和弹性方面远比一次发泡EVA鞋中底好。

鞋材弹性体的模压发泡工艺可概括为：配方物料混炼造粒--称重放入模具--一次发泡成型。如有需要二次发泡成型，则将一次发泡粗胚磨掉表皮，压入成品模具内，通过加热和冷却两个步骤即产品成型。

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这种工艺的优点在于发泡条件灵活，工艺非常成熟，与平板发泡相比，减少了边角料的浪费。但和注射交联发泡工艺相比，其缺点主要在于生产效率较低，能耗高，工艺条件对产品物性影响大。


图 EVA一次模压发泡成型鞋底

三、注射交联发泡

注射交联发泡工艺是目前较先进的EVA系鞋中底发泡工艺，但关于这个工艺的公开研究资料较少，公开的也只是涉及到基础的部分，而根据鞋材行业人士透露，目前鞋材大厂主流的EVA发泡工艺都是注射交联发泡。

注射交联发泡工艺流程:EVA原料、改性料、化学助剂、填充料等在密炼机密炼好--倒料过轮台两次后投入造粒机造成颗粒--检验好EVA原料进入注塑成型--EⅤA中底成品。

注射交联发泡工艺可以极大地提高生产效率，且一次射出成型，几乎没有边角废料，但其处理伸缩的流程要比模压发泡复杂一些，由于尺寸伸缩会导致成品精确性有些许出入。


图 EVA注射交联发泡鞋中底

四、间歇式釜压发泡

ETPU被叫做爆米花，一方面跟它的结构像爆米花有关，另一方面跟发泡工艺有关。而目前鞋用TPU发泡工艺基本仍以釜式发泡为主，也就是间歇式釜式发泡。

关于间歇式釜压发泡，它又分两种方法：一是分步升温法，二是快速泄压法。其中快速泄压法跟一种老式爆米花机做爆米花的工艺相似。



图 老式爆米花机做爆米花（一张可暴露年龄的图片）

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间歇式釜式发泡的工艺流程可概括为：将TPU颗粒、发泡剂以及各种助剂放入密闭发泡釜内--在一定温度和压力下进行饱和浸渍--然后通过升温或减压的方式制备TPU发泡珠粒。其中发泡剂一般都是超临界二氧化碳流体，因此又有人叫它超临界发泡。

制得TPU发泡珠粒后的成型工艺有两种：水蒸气成型和PU胶粘。而由于环保、减重等因素影响，目前后续的鞋材成型工艺基本都是水蒸气成型。

该工艺做出来的ETPU发泡倍率在10倍以上，各项性能极佳，且设备、工艺相对简单，但存在成本高、设备须经特殊的防爆处理等问题。


五、连续式挤出发泡

间歇式釜压发泡还会存在加工效率低和产品性能批次不稳定等问题，因此相对可提高生产效率的连续式挤出发泡就成了目前TPU发泡的研究热门，其跟EVA为什么要用注射交联发泡一样，主要目的都是为了进一步提高生产效率。

该发泡工艺流程可概括为：TPU颗粒和助剂熔融混合均匀--往聚合物熔体注入超临界流体--降温、挤出、水下环切--制得TPU发泡珠粒--水蒸气成型--ETPU鞋中底成品。

目前国内该工艺的发展瓶颈在于投资成本较高，国产相关设备及技术尚未成熟，还有所得发泡珠粒存在开孔含量过高影响后续成型等问题。



总的来说，不管是间歇式釜压发泡还是连续式釜压发泡，都跟超临界流体有关，都属于超临界发泡工艺，有着环保、高效等特点。