金華市國豐橡塑有限公司
20年專注TPE/TPR-增韌劑研發(fā)與生產(chǎn)
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中底是一雙運(yùn)動鞋的核心部件,如果將一雙運(yùn)動鞋比喻一輛車,則鞋面是車身,鞋底是輪胎,鞋中底就是懸掛系統(tǒng),其重要性不言而喻。
對消費(fèi)者來說,鞋中底可提供良好的穩(wěn)定性、緩沖回彈性,從而很好地保護(hù)腳。對各大鞋品牌廠商來說,鞋中底是蕞能發(fā)揮科技效用且影響運(yùn)動表現(xiàn)較大的部位,可直接影響其核心競爭力。
鞋中底材料都會用到彈性體,那么目前鞋中底常用的彈性體都有哪些?又有哪些應(yīng)用案例呢?我們一起來看一下。
1、TPU
TPU是熱塑性聚氨酯彈性體的英文簡稱,是一種由二異氰酸酯、擴(kuò)鏈劑、多元醇組成的嵌段共聚物。
其中多元醇組成的軟段表現(xiàn)出柔性和韌性,而二異氰酸酯作為硬段,賦予材料硬度和剛性,并且硬段結(jié)晶后作為物理交聯(lián)點(diǎn),使TPU表現(xiàn)出高彈性。
因此TPU具有拉伸強(qiáng)度高、伸長率大,長期壓縮永久變形率低等顯著優(yōu)點(diǎn),而發(fā)泡后的TPU即ETPU,會有良好的回彈性,一般泡沫落球回彈值可達(dá)到60%。
鞋材應(yīng)用蕞為典型的例子便是阿迪達(dá)斯的Boost科技——全片式地采用了巴斯夫的ETPU,又俗稱爆米花,可給人帶來傳說中的“踩屎感”穿著體驗(yàn)。
除此之外,索康尼勝利18、特步動力巢也使用了類似ETPU的爆米花中底設(shè)計(jì)。
總的來說,TPU作為常用鞋材彈性體,其爆發(fā)式增長一方面是因?yàn)榘⒌螧oost系列的巨大產(chǎn)量以及顛覆性影響,另一方面其優(yōu)異性能仍吸引著眾多鞋材上下游廠家去進(jìn)行研究。
比如傳統(tǒng)物理發(fā)泡的ETPU會存在硬度較低的缺陷,通過控制發(fā)泡條件、復(fù)配不同硬度的TPU、引入密度低、彈性佳的其他彈性體等方案,可獲得硬度提高的超輕高回彈ETPU鞋中底,與超輕高回彈EVA制品相比,還具有較高的回彈率、較低的壓縮永久形變以及較佳的拉伸強(qiáng)度等特點(diǎn)。
2、EVA
EVA是乙烯、醋酸乙烯組成的無規(guī)共聚物,其中醋酸乙烯(VA)作為EVA分子鏈中的柔性鏈段,質(zhì)量含量在 26%-40%之間,乙烯作為結(jié)晶鏈段,整體表現(xiàn)出一定的柔軟度和高彈性。
當(dāng)初EVA材料的出現(xiàn)也是顛覆了人們對鞋中底材料的認(rèn)知,純EVA發(fā)泡的回彈性一般在40-45%,遠(yuǎn)比PVC、橡膠等材料回彈性好,并且其還具有材質(zhì)輕、易加工等特點(diǎn),從而在鞋中底得到大量的應(yīng)用。其中包括了安踏 馬赫、李寧赤兔5Pro、brooks 甘油18、361°spire S、匹克氫彈等品牌。
然而以EVA為基礎(chǔ)的發(fā)泡材料產(chǎn)品耐老化性能、耐屈撓性能、彈性和耐磨性較差,且EVA發(fā)泡材料的填充能力有限。
另外,ETPU的出現(xiàn)也使得人們對EVA材料提出了更高的要求,例如更低的硬度、更高的回彈、低壓縮形變等等,因此EVA橡塑并用就成為了目前各廠家的研究熱門。
EVA橡塑并用,會加入EPDM、POE、OBCs、TPE如SEBS充油等彈性體共混使用,利用EPDM橡膠性、POE高彈性、OBCs柔軟結(jié)晶性、TPE柔軟性等以達(dá)到共混改性目的,從而提升EVA發(fā)泡性能,回彈性一般可提高到50-55%,甚至更高。
3、OBCs
OBCs是基于陶氏專利Chain Shuttling System 技術(shù)合成的半結(jié)晶熱塑性聚烯烴彈性體,牌號為Infuse。
它是一種烯烴嵌段共聚物,具有質(zhì)量輕、回彈性好、質(zhì)地柔軟等特性,純OBCs材料的回彈性可達(dá)到65%以上。
OBCs與EVA、POE相容性很好,基本每一個(gè)EVA橡塑配方里面都會有這三個(gè)組合,OBCs質(zhì)量份一般在10-20phr,用于提高整體鞋中底發(fā)泡材料的性能。
OBCs除了在EVA橡塑并用中充當(dāng)改性劑的作用,還可作為鞋中底的主要成分,含量可高達(dá)80phr,比如UA(安德瑪)的HOVR中底科技便是以O(shè)BCs為主,相比起傳統(tǒng) EVA 發(fā)泡材質(zhì),其在承受沖擊后能給予更多回饋能量,同時(shí)在動態(tài)壓縮測試下 HOVR 受力形變后回復(fù)程度也更好。
4、尼龍彈性體
尼龍彈性體是這兩年高端鞋材的熱門,因?yàn)閮r(jià)格比較貴,所以雖然熱門,但市場用量其實(shí)并不算特別高。
尼龍彈性體是聚酰胺系熱塑性彈性體的俗稱,英文名是Thermoplastic polyamide-based elastomer,縮寫為TPAE,是指由剛性聚酰胺硬段和柔性聚醚或聚酯嵌軟段組成的熱塑性半結(jié)晶型共聚物。
對于 尼龍彈性體材料來說,聚醚軟段賦予了它優(yōu)異的柔韌和高回彈性能,聚酰胺硬段賦予了它足夠的剛度,并且具有出色的低溫抗沖擊性能。
從這兩年運(yùn)動品牌的相關(guān)鞋款來看,尼龍彈性體可以采用類似ETPU的方式做鞋中底,就是通過珠粒發(fā)泡再成型,也可以片材發(fā)泡后裁切成中底,還可以作為復(fù)配成分與EVA共混。其中比較知名有Nike Zoom Vaporfly Elite跑鞋、李寧的絕影、飛電2.0 Elite10、特步競速160X、361°飛燃等。
5、P4U/D3O
P4U是一種類似非牛頓流體的應(yīng)變率敏感型凝膠材料。這種應(yīng)變率敏感材料具有特殊的動態(tài)力學(xué)性能:一方面在準(zhǔn)靜載荷下表現(xiàn)柔軟并具有一定的流動性,另一方面在受到快速沖擊時(shí),則呈現(xiàn)為具有較好彈性的高彈固體或剛性較大的固體,典型代表有國外的D3O和國內(nèi)的P4U。
凝膠材料應(yīng)用于匹克公司的“態(tài)極”跑鞋,凝膠材料改性EVA作為緩沖層,穿著舒適,吸能效果好,降低高強(qiáng)度運(yùn)動的疲勞度。除了匹克,鴻星爾克奇彈3.0,安踏,也有鞋子用到非牛頓流體材料,它就是Smart S.A.M智能吸震科技,KT6籃球鞋、星巒跑鞋都有應(yīng)用。
6、EPDM
EPDM是三元乙丙橡膠的英文名,是乙烯、丙烯和少量的非共軛二烯烴的共聚物,其主鏈?zhǔn)怯苫瘜W(xué)穩(wěn)定的飽和烴組成,只在側(cè)鏈中含有不飽和雙鍵,故其耐臭氧、耐熱、耐候等耐老化性能優(yōu)異。
而它在鞋中底的應(yīng)用主要是EVA橡塑并用,因?yàn)槠浜幸蚁┙M分,所以與EVA相容性較好,它可在一定程度上改善EVA的結(jié)晶度,從而提升EVA發(fā)泡的回彈性,并帶來耐臭氧、耐熱、耐候等耐老化性能,其用量一般在15-25phr。
7、SEBS
SBS為苯乙烯一丁二烯一苯乙烯嵌段共聚物,SEBS是SBS經(jīng)飽和加氫的產(chǎn)品,它們均屬于苯乙烯類熱塑性彈性體。
SBS防滑性、耐低溫性、絕緣性、加工性能都良好、拉伸強(qiáng)度大,加氫后,SEBS的紫外線穩(wěn)定性、抗氧化性、熱穩(wěn)定性都比較強(qiáng),抗沖強(qiáng)度也大幅度提高。
目前在鞋中底上也是主要用于EVA橡塑并用,可帶來良好的柔軟性,讓EVA更富有橡膠觸感,且更輕,其用量一般在15-35phr。另外SEBS的吸油性非常好以及充填性不錯(cuò),可成為降成本的手段之一。
8、POE
POE是乙烯、辛烯無規(guī)共聚的熱塑性彈性體,屬于聚烯烴彈性體的一類,是陶氏化學(xué)以茂金屬為催化劑合成的具有窄相對分子質(zhì)量分布和均勻短支鏈分布的彈性體材料,牌號是ENGAGE。
這種彈性體從2000年開始被應(yīng)用于鞋材行業(yè),目前在鞋中底的應(yīng)用也主要是EVA橡塑并用,它比EVA更輕質(zhì),可帶來良好的拉伸強(qiáng)度,更好的觸感,本身的耐寒性、耐老化性、耐臭氧性、耐化學(xué)品性能都較優(yōu),用量一般在20phr左右。
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