在高分子材料的發泡加工中,根據氣泡的生產機制不同可分為兩大類:化學發泡和物理發泡。
超臨界發泡是一種物理發泡,全稱是超臨界流體微孔發泡。超臨界流體物理性質介于液體和氣體之間,在一定溫度和壓力作用下兼具氣體和液體的性質,可以像氣體一樣易于擴散,又可以像液體一樣易于浸潤。超臨界發泡的基本原理是利用氣體在聚合物中的溶解度對壓力和溫度的依賴關系,使經過超臨界流體過飽和后的聚合物混合體系在冷卻過程中,進入熱力學不穩定狀態,誘導氣核形成,進而得到微孔結構。化學發泡是對加入高分子材料中的化學發泡劑進行加熱使之分解釋放出氣體而發泡,整個發泡過程類似于面點的發酵,是一項傳統而成熟的發泡工藝,目前仍廣泛應用在普通中底的制作上。
相比傳統的化學發泡,超臨界發泡技術具有明顯的優勢,可以同時達到中底輕量和高彈性兩個目標。超臨界發泡能夠制造出細小而均勻的氣泡,讓中底的密度更低,從而減輕球鞋的重量,減少使用者腳部的負擔。超臨界發泡能夠將氣泡均勻地分布在中底材料中,所形成的緩沖結構能夠有效吸收沖擊,提供更好的能量回饋,減少關節和肌肉的壓力,同時也可以提升抗壓縮能力,讓中底更耐用。
超臨界流體發泡技術的特點有:
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充分利用了超臨界二氧化碳在聚合物中的較快的擴散速率和較大的溶解度。
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發泡時聚合物處于半固態,熔融區使得泡孔可以生長,而未熔融區則提供了熔體強度,維持了泡孔結構。
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極快速泄壓,誘導形成極高的成核速率,確保形成具有微納米尺寸、高孔密度的泡孔結構。
此外,超臨界發泡不會像化學發泡產生一些對環境或人體有害的氣體,具有環保清潔的優點。
不過,超臨界發泡對設備和過程控制的要求遠高于化學發泡,因此生產成本要更高。
超臨界發泡的原料目前主要有4種:EVA、TPU、TPEE、PEBA。
EVA(乙烯-醋酸乙烯酯 )是應用最早、最成熟、最廣泛的的發泡鞋材,各項性能都較為普通,耐久度指標較為落后,長時間穿著后容易被“踩扁”,從而降低回彈、緩震性能。
TPU(熱塑性聚氨酯)回彈性能優秀,耐久性強,但自身重量較大,且在長時間受壓力形變之后會發熱。TPU分為芳香族和脂肪族。總體而言,脂肪族性能上優于芳香族。
TPEE(熱塑性聚酯)可以視作TPU的升級版本,總體而言在回彈、耐久等指標上與TPU差異不大,在輕質化指標上則有明顯提升。
PEBA(聚醚嵌段酰胺)又被稱為尼龍彈性體,擁有目前最高等級的回彈性能、輕質化性能和不輸TPU、TPEE的耐久性能,是頂級運動鞋的中底標配。PEBA成本較高,常見使用PEBA混合EVA、TPU等材料進行發泡,以降低成本。

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