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運動鞋專用爆米花料ETPU國內最新動態(tài)：緊追巴斯
序：鞋材行業(yè)需要轉型，需要創(chuàng)新，而這個過程中材料是一切設計和創(chuàng)新的基礎，如果材料和工藝不能實現(xiàn)，那么再好的設計都是空中樓閣；本篇文章作者從ETPU，俗稱“爆米花”料的前身今身講起，描述了巴斯夫和阿迪達斯合作推出Boost講起，請看正文；
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01→我國制鞋行業(yè)進入行業(yè)轉型陣痛期 |
我國是全球最大的運動鞋生產和消費大國，據海關統(tǒng)計，2014年僅福建晉江地區(qū)出口的運動鞋高達25億雙。制鞋業(yè)在我國經過三十多年的粗放式發(fā)展，行業(yè)產能嚴重過剩，隨著我國勞動力成本的逐年攀升，以及近年來國際市場的萎縮，多家中小型鞋企倒閉，多家外資鞋企轉移至東南亞，我國制鞋行業(yè)進入行業(yè)轉型陣痛期。
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02→傳統(tǒng)三種發(fā)泡材料：EVA，PU，橡膠的缺點： |
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EVA泡沫、橡膠泡沫、PU泡沫是重要的運動鞋緩沖泡沫材料。 |
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EVA是熱塑性樹脂，但其發(fā)泡過程中需要交聯(lián)，導致發(fā)泡材料無法熔融回收； 其次，橡膠和EVA發(fā)泡過程中發(fā)泡劑的分解產物甲酰胺具有生殖毒性，生產和使用過程中危害較大； 此外，EVA和橡膠發(fā)泡材料還存在彈性較差和永久形變較大的問題。 PU發(fā)泡材料發(fā)泡過程中存在對人體有害的異氰酸酯殘留物，由于分子鏈結構交聯(lián)，發(fā)泡材料無法回收利用。 |
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03→巴斯夫ETPU研發(fā)以及市場應用過程： |
熱塑性聚氨酯（TPU）是一種耐磨、耐撕裂、止滑性能優(yōu)異的熱塑彈性體材料，廣泛應用于鞋材領域。
2007年，德國巴斯夫公司以TPU樹脂為原料，采用物理發(fā)泡技術，成功開發(fā)了非交聯(lián)TPU發(fā)泡珠粒材料（ETPU）。
2010-2013年期間，德國巴斯夫公司聯(lián)合阿迪達斯公司開發(fā)了以ETPU中底鞋材的跑鞋品牌Energy Boost。
ETPU鞋材具有優(yōu)異的回彈性、極低的壓縮永久形變、良好的穿著感，加工過程環(huán)保、高效，受到市場的廣泛追捧，2015年Boost跑鞋市場銷售量達到1000萬雙。
阿迪達斯公司在新品發(fā)布會上宣傳，ETPU是發(fā)泡鞋材領域的“革命性材料”，代表新型發(fā)泡鞋材的發(fā)展方向。該公司在未來10年內逐漸推廣這種材料在跑鞋、休閑鞋、籃球鞋等領域的應用。
圖1. 阿迪達斯公司開發(fā)的Boost系列跑鞋（上圖為2013年主推款式）
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04→ETPU項目得到國家重視： |
高性能環(huán)保型ETPU發(fā)泡鞋材是我國鞋材行業(yè)轉型升級的重要方向。我國在十三五重點研發(fā)計劃“重點基礎材料技術提升與產業(yè)化”重點專項中明確指出，支持TPU超臨界流體微發(fā)泡輕量化技術研究開發(fā)，制備高性能ETPU發(fā)泡材料，形成行業(yè)產業(yè)化生產示范。
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05→中科院寧波材料爆料：ETPU緊追巴斯夫&阿迪達斯 |
早在2011年，中科院寧波材料所超臨界流體綠色加工團隊就在翟文濤研究員的領導下開展了TPU超臨界流體微發(fā)泡的研究，探索超臨界流體法制備TPU發(fā)泡材料的可能性以及微發(fā)泡結構對TPU發(fā)泡材料彈性的影響。
2013-2014年間，中科院寧波材料所與晉江國盛新材料科技有限公司（國盛新材料）達成合作協(xié)議，建立“環(huán)保型高彈性ETPU鞋材技術工程中心”，開展TPU超臨界流體微發(fā)泡技術的研究開發(fā)和應用實踐。研究人員先后開發(fā)了適于TPU超臨界流體微發(fā)泡的樹脂配方體系、發(fā)泡裝備和適當?shù)牟僮鞴に嚒?/span>
2015年1月，研究團隊成功設計搭建了300噸/年的產業(yè)化中試示范裝備，實現(xiàn)了30噸/月的生產能力，相關技術已經獲得PCT專利1項，中國發(fā)明專利授權4項，公開專利3項，著手申請美國和歐洲專利各1項，初步形成了完整的自主知識產權。目前，中科院寧波所/國盛新材料是全球第二家擁有ETPU發(fā)泡材料規(guī)模化生產技術的單位。如圖2所示，所開發(fā)的ETPU表觀光潔完整、膨脹倍率5-10倍可控、泡孔尺寸為50-100mm。
圖2. TPU發(fā)泡珠粒和發(fā)泡珠粒泡孔結構電鏡照片
TPU發(fā)泡珠粒可以通過水蒸氣成型機來實現(xiàn)模壓成型，制備ETPU鞋材中底以及其他成型體材料。
2013年12月以來，研究團隊聯(lián)合水蒸氣成型機生產商對現(xiàn)有成型機設備進行改造，聯(lián)合模具廠進行鞋材模具設計，先后解決了模框/模具設計與安裝、發(fā)泡珠粒穩(wěn)定注入、模具軋花工藝設計、模具排氣效果設計等多個難題，實現(xiàn)了ETPU成型體材料的收縮率控制、多種復雜軋花效果的實現(xiàn)，同時有效地避免了成型材料表面缺陷的產生。如圖3所示，所開發(fā)的ETPU成型體材料可以具有復雜的表面結構和實現(xiàn)了精細的印紋效果。
圖3. 寧波材料所-國盛新材料聯(lián)合開發(fā)的ETPU鞋材中底樣品
2015年3月以來，研究團隊聯(lián)合國外運動鞋品牌推廣ETPU發(fā)泡鞋材，先后獲得美國運動鞋品牌的訂單，成為全球第二家具有穩(wěn)定生產ETPU中底鞋材的單位。圖4所示為量產ETPU中底鞋材和運動鞋照片。目前，市場反饋良好，客戶正在追加訂單以及設計新的款式，多個國際運動鞋品牌正在討論實質性合作。
圖4. 美國運動鞋品牌委托生產的量產ETPU鞋材中底和運動鞋照片
ETPU成型體材料不但質地柔軟、彈性極佳，而且加工過程環(huán)保、高效，發(fā)泡制品可以100%熔融回收，代表柔性高分子發(fā)泡材料的發(fā)展方向，是一種“革命性”材料。ETPU成型體材料不但適合制作運動鞋中底和內底，還適用于抗反復沖擊、運動防護、阻尼、家居用品、低載荷免充氣輪胎等多個領域。
