在高分子材料的发泡加工中,根据气泡的生产机制不同可分为两大类:化学发泡和物理发泡。
超临界发泡是一种物理发泡,全称是超临界流体微孔发泡。超临界流体物理性质介于液体和气体之间,在一定温度和压力作用下兼具气体和液体的性质,可以像气体一样易于扩散,又可以像液体一样易于浸润。超临界发泡的基本原理是利用气体在聚合物中的溶解度对压力和温度的依赖关系,使经过超临界流体过饱和后的聚合物混合体系在冷却过程中,进入热力学不稳定状态,诱导气核形成,进而得到微孔结构。化学发泡是对加入高分子材料中的化学发泡剂进行加热使之分解释放出气体而发泡,整个发泡过程类似于面点的发酵,是一项传统而成熟的发泡工艺,目前仍广泛应用在普通中底的制作上。
相比传统的化学发泡,超临界发泡技术具有明显的优势,可以同时达到中底轻量和高弹性两个目标。超临界发泡能够制造出细小而均匀的气泡,让中底的密度更低,从而减轻球鞋的重量,减少使用者脚部的负担。超临界发泡能够将气泡均匀地分布在中底材料中,所形成的缓冲结构能够有效吸收冲击,提供更好的能量回馈,减少关节和肌肉的压力,同时也可以提升抗压缩能力,让中底更耐用。
超临界流体发泡技术的特点有:
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充分利用了超临界二氧化碳在聚合物中的较快的扩散速率和较大的溶解度。
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发泡时聚合物处于半固态,熔融区使得泡孔可以生长,而未熔融区则提供了熔体强度,维持了泡孔结构。
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极快速泄压,诱导形成极高的成核速率,确保形成具有微纳米尺寸、高孔密度的泡孔结构。
此外,超临界发泡不会像化学发泡产生一些对环境或人体有害的气体,具有环保清洁的优点。
不过,超临界发泡对设备和过程控制的要求远高于化学发泡,因此生产成本要更高。
超临界发泡的原料目前主要有4种:EVA、TPU、TPEE、PEBA。
EVA(乙烯-醋酸乙烯酯 )是应用最早、最成熟、最广泛的的发泡鞋材,各项性能都较为普通,耐久度指标较为落后,长时间穿着后容易被“踩扁”,从而降低回弹、缓震性能。
TPU(热塑性聚氨酯)回弹性能优秀,耐久性强,但自身重量较大,且在长时间受压力形变之后会发热。TPU分为芳香族和脂肪族。总体而言,脂肪族性能上优于芳香族。
TPEE(热塑性聚酯)可以视作TPU的升级版本,总体而言在回弹、耐久等指标上与TPU差异不大,在轻质化指标上则有明显提升。
PEBA(聚醚嵌段酰胺)又被称为尼龙弹性体,拥有目前最高等级的回弹性能、轻质化性能和不输TPU、TPEE的耐久性能,是顶级运动鞋的中底标配。PEBA成本较高,常见使用PEBA混合EVA、TPU等材料进行发泡,以降低成本。
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