序：鞋材行業(yè)需要轉(zhuǎn)型，需要?jiǎng)?chuàng)新，而這個(gè)過程中材料是一切設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的基礎(chǔ)，如果材料和工藝不能實(shí)現(xiàn)，那么再好的設(shè)計(jì)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(dá)斯合作推出Boost講起，請(qǐng)看正文；
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01→我國(guó)制鞋行業(yè)進(jìn)入行業(yè)轉(zhuǎn)型陣痛期 |
我國(guó)是全球最大的運(yùn)動(dòng)鞋生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)，據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2014年僅福建晉江地區(qū)出口的運(yùn)動(dòng)鞋高達(dá)25億雙。制鞋業(yè)在我國(guó)經(jīng)過三十多年的粗放式發(fā)展，行業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，隨著我國(guó)勞動(dòng)力成本的逐年攀升，以及近年來國(guó)際市場(chǎng)的萎縮，多家中小型鞋企倒閉，多家外資鞋企轉(zhuǎn)移至東南亞，我國(guó)制鞋行業(yè)進(jìn)入行業(yè)轉(zhuǎn)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(diǎn)： |
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EVA泡沫、橡膠泡沫、PU泡沫是重要的運(yùn)動(dòng)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(dǎo)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(chǎn)物甲酰胺具有生殖毒性，生產(chǎn)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(duì)人體有害的異氰酸酯殘留物，由于分子鏈結(jié)構(gòu)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(chǎng)應(yīng)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(yīng)用于鞋材領(lǐng)域。
2007年，德國(guó)巴斯夫公司以TPU樹脂為原料，采用物理發(fā)泡技術(shù)，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(guó)巴斯夫公司聯(lián)合阿迪達(dá)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(chǎng)的廣泛追捧，2015年Boost跑鞋市場(chǎng)銷售量達(dá)到1000萬雙。
阿迪達(dá)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10年內(nèi)逐漸推廣這種材料在跑鞋、休閑鞋、籃球鞋等領(lǐng)域的應(yīng)用。
圖1. 阿迪達(dá)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(xiàng)目得到國(guó)家重視： |
高性能環(huán)保型ETPU發(fā)泡鞋材是我國(guó)鞋材行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要方向。我國(guó)在十三五重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”重點(diǎn)專項(xiàng)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(dá)斯 |
早在2011年，中科院寧波材料所超臨界流體綠色加工團(tuán)隊(duì)就在翟文濤研究員的領(lǐng)導(dǎo)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(jié)構(gòu)對(duì)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(guó)盛新材料科技有限公司（國(guó)盛新材料）達(dá)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”，開展TPU超臨界流體微發(fā)泡技術(shù)的研究開發(fā)和應(yīng)用實(shí)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(dāng)?shù)牟僮鞴に嚒?/span>
2015年1月，研究團(tuán)隊(duì)成功設(shè)計(jì)搭建了300噸/年的產(chǎn)業(yè)化中試示范裝備，實(shí)現(xiàn)了30噸/月的生產(chǎn)能力，相關(guān)技術(shù)已經(jīng)獲得PCT專利1項(xiàng)，中國(guó)發(fā)明專利授權(quán)4項(xiàng)，公開專利3項(xiàng)，著手申請(qǐng)美國(guó)和歐洲專利各1項(xiàng)，初步形成了完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。目前，中科院寧波所/國(guó)盛新材料是全球第二家擁有ETPU發(fā)泡材料規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)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(jié)構(gòu)電鏡照片
TPU發(fā)泡珠粒可以通過水蒸氣成型機(jī)來實(shí)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(tuán)隊(duì)聯(lián)合水蒸氣成型機(jī)生產(chǎn)商對(duì)現(xiàn)有成型機(jī)設(shè)備進(jìn)行改造，聯(lián)合模具廠進(jìn)行鞋材模具設(shè)計(jì)，先后解決了模框/模具設(shè)計(jì)與安裝、發(fā)泡珠粒穩(wěn)定注入、模具軋花工藝設(shè)計(jì)、模具排氣效果設(shè)計(jì)等多個(gè)難題，實(shí)現(xiàn)了ETPU成型體材料的收縮率控制、多種復(fù)雜軋花效果的實(shí)現(xiàn)，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，所開發(fā)的ETPU成型體材料可以具有復(fù)雜的表面結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)了精細(xì)的印紋效果。
圖3. 寧波材料所-國(guó)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(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)外運(yùn)動(dòng)鞋品牌推廣ETPU發(fā)泡鞋材，先后獲得美國(guó)運(yùn)動(dòng)鞋品牌的訂單，成為全球第二家具有穩(wěn)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(yùn)動(dòng)鞋照片。目前，市場(chǎng)反饋良好，客戶正在追加訂單以及設(shè)計(jì)新的款式，多個(gè)國(guó)際運(yùn)動(dòng)鞋品牌正在討論實(shí)質(zhì)性合作。
圖4. 美國(guó)運(yùn)動(dòng)鞋品牌委托生產(chǎn)的量產(chǎn)ETPU鞋材中底和運(yùn)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(yùn)動(dòng)鞋中底和內(nèi)底，還適用于抗反復(fù)沖擊、運(yùn)動(dòng)防護(hù)、阻尼、家居用品、低載荷免充氣輪胎等多個(gè)領(lǐng)域。
