首页
Covid-19 Info

国际发泡技术(上海)展览会 FOAM EXPO China

2024年11月12~14日 上海浦东新国际博览中心W3馆

行业资讯

spacer
2022年10月20日

FOAM行业“充电站” | EVA、TPU、PEBAX......哪种材料制作的运动跑鞋中底性能更好

行业资讯

spacer

近年来,全球鞋业市场饱和,中高端品牌竞争也是异常激烈。主打各种新概念、新科技的鞋号不断推陈出新,进一步催生了制鞋产业对发泡材料的大量需求,高性能聚合物发泡鞋材甚至成为了许多终端品牌其产品解决方案的核心。这一趋势在运动鞋领域尤为显著。


通常一双运动鞋分为三个部分:鞋面(Upper),中底(Midsole),大底(Outsole)


中底的作用是提供缓冲和回弹,吸收运动中产生的冲击力,提供保护以及温和舒适的脚感。可以说,中底是运动跑鞋的灵魂,中底的材料和发泡技术,也就是区别各大厂牌核心科技的标志。

4683b85745543c3ec0d1f7b419c0dab9.png


EVA--最早使用的发泡鞋材

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)是鞋中底最早使用的发泡材纯EVA发泡的回弹性一般在40-45%,远比PVC、橡胶等材料回弹性好,且具有材质轻、易加工等特点。


在鞋材领域,EVA的化学发泡工艺一般来说有三种:传统平板大发泡、模内小发泡和注射交联发泡。


目前,注射交联发泡是鞋材加工大厂的主流工艺


为了进一步提升EVA制品的物理性能,各厂家还会在EVA原料中加入EPDM、POE、OBCs、TPE如SEBS充油等弹性体共混使用,利用EPDM橡胶性、POE高弹性、OBCs柔软结晶性、TPE柔软性等以达到改性目的,比如加入POE弹性体后,制品的回弹性通常可提高到50-55%,甚至更高。


总的来说,我国鞋材领域的化学发泡技术已发展相对成熟,得益于EVA发泡材料价格的优势,目前,EVA化学发泡鞋材仍然会是大众运动鞋的主力选择,但新的技术、更具性价比优势的材料也在不断破局 


870775a0af00a3e62ec7fdf7afcc8f4a.jpg


ETPU--破局的“物理发泡”技术

2013年,阿迪达斯推出了以“爆米花”(E-TPU)为核心的Boost中底科技鞋款,并在整个鞋材领域引起轰动。此后,以巴斯夫“爆米花”(E-TPU)发泡技术为代表的物理发泡也在鞋材领域得到了迅速发展。


TPU是热塑性聚氨酯弹性体的英文简称,是一种由二异氰酸酯、扩链剂、多元醇组成的嵌段共聚物。其中多元醇组成的软段表现出柔性和韧性,而二异氰酸酯作为硬段,赋予材料硬度和刚性,并且硬段结晶后作为物理交联点,使TPU表现出高弹性。


因此TPU具有拉伸强度高、伸长率大,长期压缩永久变形率低等显著优点,而发泡后的TPU即ETPU,成型后呈爆米花状,具有优异的回弹性和形变恢复能力,其泡沫落球回弹值通常可达到60%。


bcf521790e6cf558236d4f5f8e5fda9c.png


超临界流体微孔发泡原理

我们将温度及压力均处于临界点以上的液体称为超临界流体,超临界流体是介于液体和气体之间的一种结构,它既会像气体一样充满整个空间,其黏度和扩散系数均更接近气体,但其密度又类似液体。


e5d1d7d3ac3ed2d140d2a8667a0a076d.jpg


超临界流体一般以CO2或N2为主,因为CO2和N2的化学性质稳定且价格低廉,无毒无害,对环境较友好。其次,超临界CO2和N2的临界压力及温度较为温和,容易实现,且对聚合物溶解性较好、扩散能力较强、易于控制。


超临界流体微孔发泡的过程可以分为4个阶段:

01使超临界流体进入聚合物基体中,达到饱和状态,形成聚合物/气体均相体系;

02温度骤升(分步升温法)或压力骤降(快速泄压法)使均相体系内的气体达到过饱和状态,即热力学不稳定状态,从而引起气泡成核;

03气体快速扩散入气泡核中,泡孔逐渐长大;

04快速降温,完成泡孔结构的定型,经过这个过程无数肉眼不可见的气泡就形成了。


33a99da9cf90d7f0c18b04c75e27162d.png

▲制得聚合物发泡珠粒后,后续鞋材的成型工艺通常有两种:水蒸气成型和PU胶粘。受到环保、减重等因素影响,目前的成型工艺基本以水蒸气成型为主


与传统化发泡法工艺相比(泡孔密度通常在10^4~10^6个/cm3,泡孔直径在50~200mm),超临界流体发泡技术所得的微孔材料泡孔密度一般为10^9~ 10^15个/cm3,泡孔直径小于10mm。


因此,对于密度相同的泡沫材料,基于超临界流体发泡技术所得的微孔材料具有更高的泡孔密度以及更小的泡孔尺寸,并表现出更优异的力学性能:泡孔的存在并不会降低材料的强度,相反,裂纹在应力条件下扩展时,微孔能够使裂纹尖端钝化,阻止了裂纹的进一步扩展,不但不会造成材料力学性能的损失,还可以改善材料的部分性能。


908676cc6118869a483c392adaaeeacf.jpg


并且,随着工艺的不断提升,目前在鞋材领域,超临界流体微孔发泡技术可适用的聚合物基体也已经从最开始的热塑性聚氨酯(TPU)扩展到热塑性聚酯弹性体(TPEE)、嵌段聚醚酰胺弹性体(PEBAX)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)等一种或多种混合物。


比如耐克的ZoomX系列采用的就是PEBAX发泡中底,361°的Q弹超跑鞋中底材质为EVA+TPU,乔丹的巭PRO中底为TPE,斯凯奇的Hyper Burst中底为EVA。

f424eb936b6a9c17599811af2c81d728.jpg

5d4659112f27dc9bad94762bea55d1a2.jpg

068450385e94d893ca1bd576ddc768b4.jpg

近两年,超临界流体微孔发泡技术在国内发展已越来越快,但相关设备和技术投资成本大,而国产相关设备及技术起步相对较晚,有待进一步完善,存在加工效率低产品性能批次不稳定等问题。


但基于超临界流体微孔发泡材料“更轻”“更弹”“更耐磨”的优势,业内各大品牌普遍明确:未来,将用超临界物理发泡材料替代现有的化学发泡市场。


3PEBAX--闪亮登场的未来新星

PEBAX弹性体是一款极高性能热塑性聚合物,是由刚性聚酰胺嵌段和软聚醚嵌段组成的嵌段共聚物。


这些独特聚合物保持延续了传统概念中聚酰胺相关的韧性和聚醚的弹性相结合。在反复弯曲过程中,PEBAX弹性体可以提供极其高效能量回收。


穿着PEBAX中底技术鞋款可以将能量损耗系数降到更低,且拥有极强的抗冷冲击性。此外PEBAX弹性体在热性塑料品类中的重量是最低的,要比很多的低密度聚合物轻20%,回弹率可以达到70%-80%,且坚固性丝毫不会下降。


不过这种材料也并非完美,如果各位手中有PEBAX鞋款会发现,即使是新品中底部分依然有大量褶皱。这是由于PEBAX的分子之间支撑性能不好所导致,此外PEBAX发泡技术的成本和废品率都比较高,导致造价昂贵。废品率高到Nike可以用他的废料再做一款鞋子。

0a1a78c598e54bfc027591bad67c282a.jpg

内容来源于:UPTE弹性门户网

转载自:塑连网

spacer
spacer


微信访问

扫描二维码
关注我们


微信小程序

扫描二维码
访问微信小程序