E-TPU发泡技术加速推广行业
这里说的爆米花并非真正的爆米花,而是形态与爆米花有几分相似的发泡热塑性聚氨酯E-TPU材料。
世界上首款发泡热塑性聚氨酯(E-TPU)Infinergy是BASF于2007年开发的。发泡热塑性聚氨酯是一种结晶型物理发泡材料,无毒无味、可降解,更环保;具有高强度耐热性,耐磨;减震、轻便舒适、高回弹力、抗菌、透气,发泡功率可高达10倍。
图 E-TPU材料与扫描电子显微镜图像显示封装在巴斯夫塑料中的微小气泡
巴斯夫Infinergy®E-TPU材料是于2013年运用于运动鞋中底的黑科技。阿迪达斯采用巴斯夫Infinergy™研制出了具有卓越弹性和减震特性的革命性跑鞋 Energy Boost,其最大的亮点在于每一双跑鞋的核心元素——中底。发泡微球制成的中底可有效吸收跑步过程中对足部的冲击,为足部提供良好的减震性能。材质的高回弹效应可回馈大量能量,为跑步者带来独一无二的跑步体验。
相比传统的EVA中底,E-TPU中底采用物理发泡的聚氨酯材料,成型后呈爆米花状,具有优异的回弹性和形变恢复性,性能也远超传统的EVA材质。
E-TPU材料不但轻巧,还能在较大的温度范围内保持弹性。即使是在零下20℃的严寒下,发泡微球也能确保Energy Boost保持卓越性能;材料的回弹率高达50-55%,压缩永久形变低;材料性能对温度变化不敏感,是柔软的触感与优良弹性的完美结合。
这种神奇的「爆米花」帮助阿迪达斯在运动鞋领域一路领跑,无论是跑步赛道还是平时出街,处处都是BOOST的身影。
但是E-TPU材料在鞋材领域的用量并不是非常大,究其原因主要是:
(1) E-TPU材料成本相对较高;
(2) 爆米花材料相对来讲不容易进行设计,所有款式雷同,阿迪痕迹太重,且与品牌追求原创、科技、质感、差异化等相背离,所以其他大品牌并未主推;
(3) 虽然国产E-TPU材料研发取得一定成果,但相对巴斯夫Infinergy®E-TPU还是有些差距,而巴斯夫与阿迪签订了独家使用合同。
那么除了应用于鞋材领域以外,这种集高回弹、低密度、较宽温度范围内的耐久性、耐化学性和轻便性等多种优越特性于一身的密闭弹性颗粒泡沫材料,还应用在哪些地方呢?
总部位于德国科布伦茨(Koblenz)的自行车创新公司Ergon,所生产的自行车座垫中便採用了巴斯夫发泡热塑性聚氨酯(E-TPU)Infinergy材料。Ergon的自行车座垫由两个壳体组成,以夹层结构相互隔离,由Infinergy制成的高性能弹性体减震器则以浮动方式固定。
在雅马哈发动机株式会社推出的05GEN三轮概念车中,巴斯夫的Infinergy被用于轮胎,以增强整体驾乘体验,而其独特的蜂窝结构则使车辆呈现出更为引人注目的设计外观。
图 05GEN三轮概念车
图 宁波格林美孚E-TPU材料在轮胎中的应用
3. 汽车内饰填充
相比于高分子树脂材料、橡胶材料、沥青阻尼垫片、泡沫、海绵等汽车填充材料,ETPU具有更好的环保安全性、重量轻、弹性好、韧性佳、不变形、耐温变、抗疲劳等优势。
有了ETPU(爆米花材料)材料作为缓冲材料,能有效减弱部件与部件、部件与车内物品之间的摩擦和噪音,整体重量也会大大减轻,同时也将有利于NVH(噪声、振动与声振粗糙度)抑制水平,减少有害气体排放,是防震阻尼及座椅填充材料的完美选择。
图 E-TPU材料应用于汽车座椅填充,图片来自燕辉科技
4. 船舶挡泥板和缓冲元件
E-TPU制成的混合挡泥板压缩永久变形非常小,同时保持高耐用性和强度。
图 E-TPU制成的船挡泥板和缓冲元件
邓禄普和巴斯夫合作,使用了E-TPU材料推出高性能网球拍。Sonic Core位于球拍的两点和十点区域,采用Infinergy®制造Sonic Core,能够同时具有高性能及舒适性。
邓禄普(Dunlop)的材料测试表明,与邓禄普原来采用的Sonic Core材质相比,其回弹高度增加了46%,球拍出球速度提高了2%。除了卓越的回弹性能外与标准碳纤维球拍相比,Infinergy®材料还具有令人印象深刻的阻尼特性,可以减少37%的振动。
1. 运动跑道及儿童专用防护地坪
巴斯夫发泡热塑性聚氨酯(E-TPU)Infinergy®SP赋予跑道卓越的回弹性和缓冲性,能够很好地吸收冲击力,同时巴斯夫Infinergy SP结合了热塑性聚氨酯(TPU)与普通泡沫的优点,其闭孔颗粒泡沫的吸水率极低,特别适合用于运动场地。
图 巴斯夫和都佰城推出全球首条通过IAAF认证的全聚氨酯结构E-TPU跑道
图 巴斯夫展出的E-TPU材料全塑型跑道及儿童专用防护地坪
E-TPU材料还可用于沙发、床垫等家具的填充。
图 E-TPU用作家具填充物,图片来自燕辉科技
随着“爆米花”鞋材黑科技走红,以及E-TPU材料应用领域扩大,为满足日益增长的市场需求,除了巴斯夫扩产以外,很多国内材料企业也投入到E-TPU材料的研发当中,并取得了不错的成效。
1. 巴斯夫扩大E-TPU产能,台湾彰化工厂启用新产线
2018年9月,为满足日益增长的E-TPU需求,巴斯夫在位于台湾的彰化生产基地中正式启用全新的Infinergy® 生产设施,生产该公司开发的世界上首款发泡热塑性聚氨酯(E-TPU)Infinergy®。
2. 中小学塑胶跑道国家强制性标准将实施,格林美孚“爆米花E-TPU”新材料受青睐
由教育部教育装备研究与发展中心起草的《中小学合成材料面层运动场地》GB36246-2018塑胶跑道国家强制性标准即将于2018年11月1日正式实施。也让格林美孚研发生产的新材料E-TPU变得炙手可热。
目前格林美孚已经收到不少订单,其中已签约50吨,正在洽谈合作的有150-200吨左右。特别是在新标准实施后,E-TPU在跑道行业的应用将会迎来爆发式增长。
3. 美瑞新材料E-TPU产量可达1000余吨,烟台成全国最大ETPU生产基地
11月6日,网上报道,位于山东烟台开发区的美瑞新材料股份有限公司目前拥有ETPU专利授权保护并量产,每年产量可达1000余吨,产量居全国首位。借助专利授权,美瑞新材料股份有限公司成功打破了全球化工大鳄巴斯夫的E-TPU生产“洋垄断”,烟台也因此成为全国最大E-TPU生产基地。
据悉,美瑞新材料股份有限公司的E-TPU新材料,已广泛应用于puma、乔丹、特步等国内外高端运动品牌。
4. 全球首条巴斯夫E-TPU塑胶跑道在上海竣工
2017年8月,全球首条采用巴斯夫发泡热塑性聚氨酯 (E-TPU) 特殊规格 Infinergy® SP 建造的跑道近日在上海美国学校(SAS) 竣工,为学生带来更安全、更舒适的运动体验。
5. 宁波材料所与国盛新材料在TPU发泡鞋材应用方面取得系列进展
2015年3月以来,宁波材料所与国盛新材料与美国运动品牌FILA和跑鞋品牌圣康尼Saucany合作,生产了多款新款式爆米花鞋。
随后,国盛新材料设计搭建了产业化生产设备,实现了2000吨/年发泡珠粒材料和3万双/天发泡珠粒中底的量产能力。