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運動(dòng)鞋專(zhuān)用爆米花料ETPU國內最新動(dòng)態(tài)：緊追巴斯
序：鞋材行業(yè)需要轉型，需要創(chuàng )新，而這個(gè)過(guò)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(shí)現，那么再好的設計都是空中樓閣；本篇文章作者從ETPU，俗稱(chēng)“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(jìn)入行業(yè)轉型陣痛期 |
我國是全球最大的運動(dòng)鞋生產(chǎn)和消費大國，據海關(guān)統計，2014年僅福建晉江地區出口的運動(dòng)鞋高達25億雙。制鞋業(yè)在我國經(jīng)過(guò)三十多年的粗放式發(fā)展，行業(yè)產(chǎn)能?chē)乐剡^(guò)剩，隨著(zhù)我國勞動(dòng)力成本的逐年攀升，以及近年來(lái)國際市場(chǎng)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(jìn)入行業(yè)轉型陣痛期。
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02→傳統三種發(fā)泡材料：EVA，PU，橡膠的缺點(diǎn)： |
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EVA泡沫、橡膠泡沫、PU泡沫是重要的運動(dòng)鞋緩沖泡沫材料。 |
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EVA是熱塑性樹(shù)脂，但其發(fā)泡過(guò)程中需要交聯(lián)，導致發(fā)泡材料無(wú)法熔融回收； 其次，橡膠和EVA發(fā)泡過(guò)程中發(fā)泡劑的分解產(chǎn)物甲酰胺具有生殖毒性，生產(chǎn)和使用過(guò)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(wèn)題。 PU發(fā)泡材料發(fā)泡過(guò)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(wú)法回收利用。 |
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03→巴斯夫ETPU研發(fā)以及市場(chǎng)應用過(guò)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(lǐng)域。
2007年，德國巴斯夫公司以TPU樹(shù)脂為原料，采用物理發(fā)泡技術(shù)，成功開(kāi)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(kāi)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(zhù)感，加工過(guò)程環(huán)保、高效，受到市場(chǎng)的廣泛追捧，2015年Boost跑鞋市場(chǎng)銷(xiāo)售量達到1000萬(wàn)雙。
阿迪達斯公司在新品發(fā)布會(huì )上宣傳，ETPU是發(fā)泡鞋材領(lǐng)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(lái)10年內逐漸推廣這種材料在跑鞋、休閑鞋、籃球鞋等領(lǐng)域的應用。
圖1. 阿迪達斯公司開(kāi)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(diǎn)研發(fā)計劃“重點(diǎn)基礎材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”重點(diǎn)專(zhuān)項中明確指出，支持TPU超臨界流體微發(fā)泡輕量化技術(shù)研究開(kāi)發(fā)，制備高性能ETPU發(fā)泡材料，形成行業(yè)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)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(lǐng)導下開(kāi)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(shù)工程中心”，開(kāi)展TPU超臨界流體微發(fā)泡技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和應用實(shí)踐。研究人員先后開(kāi)發(fā)了適于TPU超臨界流體微發(fā)泡的樹(shù)脂配方體系、發(fā)泡裝備和適當的操作工藝。
2015年1月，研究團隊成功設計搭建了300噸/年的產(chǎn)業(yè)化中試示范裝備，實(shí)現了30噸/月的生產(chǎn)能力，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)獲得PCT專(zhuān)利1項，中國發(fā)明專(zhuān)利授權4項，公開(kāi)專(zhuān)利3項，著(zhù)手申請美國和歐洲專(zhuān)利各1項，初步形成了完整的自主知識產(chǎn)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?；a(chǎn)技術(shù)的單位。如圖2所示，所開(kāi)發(fā)的ETPU表觀(guān)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?？梢酝ㄟ^(guò)水蒸氣成型機來(lái)實(shí)現模壓成型，制備ETPU鞋材中底以及其他成型體材料。
2013年12月以來(lái)，研究團隊聯(lián)合水蒸氣成型機生產(chǎn)商對現有成型機設備進(jìn)行改造，聯(lián)合模具廠(chǎng)進(jìn)行鞋材模具設計，先后解決了?？?模具設計與安裝、發(fā)泡珠粒穩定注入、模具軋花工藝設計、模具排氣效果設計等多個(gè)難題，實(shí)現了ETPU成型體材料的收縮率控制、多種復雜軋花效果的實(shí)現，同時(shí)有效地避免了成型材料表面缺陷的產(chǎn)生。如圖3所示，所開(kāi)發(fā)的ETPU成型體材料可以具有復雜的表面結構和實(shí)現了精細的印紋效果。
圖3. 寧波材料所-國盛新材料聯(lián)合開(kāi)發(fā)的ETPU鞋材中底樣品
2015年3月以來(lái)，研究團隊聯(lián)合國外運動(dòng)鞋品牌推廣ETPU發(fā)泡鞋材，先后獲得美國運動(dòng)鞋品牌的訂單，成為全球第二家具有穩定生產(chǎn)ETPU中底鞋材的單位。圖4所示為量產(chǎn)ETPU中底鞋材和運動(dòng)鞋照片。目前，市場(chǎng)反饋良好，客戶(hù)正在追加訂單以及設計新的款式，多個(gè)國際運動(dòng)鞋品牌正在討論實(shí)質(zhì)性合作。
圖4. 美國運動(dòng)鞋品牌委托生產(chǎn)的量產(chǎn)ETPU鞋材中底和運動(dòng)鞋照片
ETPU成型體材料不但質(zhì)地柔軟、彈性極佳，而且加工過(guò)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(dòng)鞋中底和內底，還適用于抗反復沖擊、運動(dòng)防護、阻尼、家居用品、低載荷免充氣輪胎等多個(gè)領(lǐng)域。
