常见的运动跑鞋中底材料：EVA、TPU、PEBA |
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常见的运动跑鞋中底材料：EVA、TPU、PEBA
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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。
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）是鞋中底最早使用的发泡材料，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 。
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%。
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。
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。
▲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。
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。 
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，存在加工效率低和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。 3 PEBAX--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。 
▲用ZoomX废料做的Vista Grind 图源：Nike 来源：发泡材料与技术 艾邦建有鞋材交流群，安踏、匹克、特步、乔丹体育、李宁、贵人鸟、361、孺子牛、新路体育、青岛双星、陶氏化学、埃克森美孚、巴斯夫、亨斯迈、万华化学、朗盛化学、道恩、山东一诺威、美瑞新材、厦门同欣源、格林美孚、安徽雄亚、福建三斯达、福建嘉怡、泉州特斯拉、国立科技、泰亚股份、国盛新材料、厦门谦衡、广硕、晋江诚长、晋江鑫三宝、华胜鞋材、中利鞋材、 东骏鞋材、安亿鞋材、茂泰鞋材、鑫烨鞋材、佳协鞋材、振东鞋材、广勤鞋材、涵博鞋材、昂斯鞋材、振东鞋材、华银鞋材等鞋类上下游企业已加入，欢迎更多鞋类产业相关包括不限于材料、加工、设备、助剂等企业人士进群交流，共谋进步！
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第八届鞋材高峰论坛 晋江温德姆酒店·时间待定 时间 议题 演讲单位 08:50-09:00 开场介绍 艾邦高分子 江耀贵 创始人 09:00-09:30 运动鞋爆品打造策略与运营案例 匹克 蔡维健 125创新工场总监 09:30-10:00 生物质基复合EVA制备发泡鞋材的研究与应用 皮革院晋江院 刘显奎 高工 10:00-10:30 茶歇 10:30-11:00 科技驱动产品进化 乔丹 阮果清 科技中心总监 11:00-11:30 杜邦创新解决方案应对鞋类市场需求 杜邦 薛伯勇博士 交通与材料事业部亚太区业务开发经理 11:30-12:00 圆桌讨论：运动品牌企业与材料厂商面对面 乔丹、李宁、万华、台橡 12:00-14:00 午餐 14:00-14:30 高扭矩、高品质双螺杆挤出机对鞋材性能的影响 科倍隆 朱益东 运用技术和工艺部经理 14:30-15:00 SBC在发泡鞋材的创新应用与整体技术解决方案 台橡 詹志斌 资深化学师 15:00-15:30 生物力学在运动鞋性能评价中的应用 上海逢友 张移帆 生物力学实验室技术经理 15:30-16:00 陶氏化学鞋用聚合物&可持续发展解决方案 陶氏 刘晓春 研发科学家 16:00-16:30 茶歇 16:30-17:00 万华化学鞋用高性能弹性体介绍 万华 杨杰 博士 17:00-17:30 盛禧奥TPU & TPE 材料在鞋材的应用 盛禧奥 徐玲 亚太区TPE业务开发经理 17:30-18:00 TPU纤维在鞋面材料上的应用 无锡优塑美 赵国伟 市场开发工程师 18:00-18:30 新型苯乙烯弹性体在运动鞋材中的应用 福建省绿色环保功能鞋材工程研究中心 朱君秋 副主任 18:30-20:00 晚宴 圆桌论坛：运动品牌企业与材料厂商面对面 为加强鞋材产业上下游的创新需求，本次会议的圆桌论坛将分别邀请运动品牌、材料厂商上台进行互动，供需双方进行面对面交流，直击行业痛点、难点，汇聚行业资源协同解决，共商进步。 报名方式1：加微信并发名片报名
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