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E-TPU：創(chuàng)新熱潮下，將誕生更多商業(yè)化應(yīng)用

品名：E-TPU（發(fā)泡熱塑性聚氨酯彈性體）

代表應(yīng)用：運動鞋、塑膠跑道

E-TPU的發(fā)明

 

一雙運動鞋和它的獨特跑步體驗

運動鞋制造商一直在尋找新的解決方案，讓人們在跑步時獲得良好的減震性能和更好的跑步體驗。他們通過不同材料的結(jié)合，讓運動鞋變得更輕巧更穩(wěn)定，就像一件高科技產(chǎn)品一樣，針對消費者期望的跑步方法進行精準定制。

 

在運動鞋制造商的研發(fā)實驗室里會采集很多數(shù)據(jù)：測試物體在靈敏的壓力測量板上跑過，每一步的資料都有精確的分析和評估；高速攝像機可以詳細地記錄下運動模式及足跟到腳趾動作的每一個細節(jié)。在跑鞋設(shè)計中會參考所有這些數(shù)據(jù)，以便幫助運動員發(fā)揮個人最佳水平，同時為休閑跑步愛好者創(chuàng)造最佳跑步條件。

 

早在20年前，巴斯夫就為阿迪達斯的設(shè)計提供支持。巴斯夫采用巴斯夫全新發(fā)泡微球InfinergyTM研制出了具有卓越彈性和減震特性的革命性跑鞋Energy Boost。其最大的亮點在于每一雙跑鞋的核心元素——中底。它可以有效吸收跑步過程對足部的沖擊，為足部提供良好的減震性能。材料的高回彈效果能回饋大量能量，為跑步者帶來獨一無二的跑步體驗。

 

在2013年2月的東京馬拉松上，Boost跑鞋首站告捷，在運動界一鳴驚人，因為從來沒有這樣的產(chǎn)品。

 

巴斯夫E-TPU制作的中底

InfinergyTM主要由發(fā)泡熱塑性聚氨酯（E-TPU）構(gòu)成。E-TPU由起始原料TPU顆粒發(fā)泡制成，經(jīng)過加壓加熱預處理后，原來5毫米大小的顆粒可以像爆米花一樣膨脹。在這個過程中，內(nèi)含微型密閉氣泡的橢圓形微球的體積將增大10倍。這些微型密閉氣泡的橢圓形微球提供了優(yōu)質(zhì)的彈性和回彈效果。每顆發(fā)泡微球都可以被看成是一個小足球：它們含有的空氣越多，彈性和回彈性越好。

 

每只阿迪達斯中底由2500顆發(fā)泡顆粒構(gòu)成。通過熱蒸汽處理，將它們加工成所需的外形，在這個過程中發(fā)泡顆粒最外層輕微熔化并粘連成穩(wěn)定形狀，同時內(nèi)部氣孔結(jié)構(gòu)不受影響。

 

采用InfinergyTM制作的中底可以被壓縮到極致：在20帕的壓力下，中底可以壓縮到一半大小。這對于足部減震非常重要。壓縮力消失后，中底可以迅速恢復到原來的形狀。中底就是通過這樣的方式吸收能量，然后將很大一部分能量回饋給跑步者。此外，它能夠在較大的溫度范圍內(nèi)保持彈性，無論是零下40℃還是零上30℃。換句話說，它能始終保持回彈性能。

 

E-TPU最早的一些應(yīng)用

 

巴斯夫在開發(fā)材料的時候，通常必須迎合客戶的需求。這次與以往不同，巴斯夫先開發(fā)出了材料，然后再想它能做什么。所以，除了跑鞋之外，巴斯夫的E-TPU還在其他領(lǐng)域作了多次嘗試。

 

乳牛軟床

乳牛也愛軟床，它們在軟床上休息的時間越長，牛奶品質(zhì)越好。乳牛也是一種十分挑剔的動物，它們不會隨便在什么地方臥倒。采用E-TPU制成的奶牛床墊不僅柔軟而且十分耐用，即使在長時間使用后也能保持彈性。該床墊通過了德國農(nóng)業(yè)學會（DLG）10萬次1噸負載實驗。

 

兒童樂園「叢林地帶」緩沖區(qū)

2012年秋季，德國加爾米施-帕滕基興兒童風濕癥臨床醫(yī)學院與慕尼克公司 Innovationsmanufaktur 聯(lián)合打造的運動樂園正式啟用。巴斯夫的E-TPU材料被用于其中的「叢林地帶」緩沖區(qū)。得益于出色的回彈性，地板能夠有效減小下落沖擊。于是，那些風濕病患兒也能在更安全的地方體驗驚心動魄的歷險了。E-TPU的耐候性和耐用性非常出色，是戶外應(yīng)用的理想選擇。

 

E-TPU最新的一些應(yīng)用

塑膠跑道

都佰城首次將巴斯夫的E-TPU顆粒用在了塑膠跑道上。2016年，都佰城與世界化工巨頭德國巴斯夫達成長期戰(zhàn)略合作，都佰城成為巴斯夫聚氨酯運動地坪系列產(chǎn)品大中華區(qū)唯一戰(zhàn)略合作伙伴。

 

E-TPU塑膠跑道被國內(nèi)外科研機構(gòu)、材料院所譽為推動體育運動技術(shù)進步的優(yōu)秀產(chǎn)品。它在體育場館、國際學校、知名幼兒園、健身步道、大學和中小學運動場地上廣泛運用。至今，已有超過2100個項目使用了巴斯夫和都佰城發(fā)明的E-TPU塑膠跑道產(chǎn)品。都佰城也是新國標中小學生合成材料運動場地《GB36246-2018》的主要起草單位。

 

都佰城的E-TPU塑膠跑道的優(yōu)勢 & 三大創(chuàng)新技術(shù)：

1.零VOC凈味技術(shù)

凈味，即無味，零VOC，零甲醛，不含二硫化碳、可溶性鉛、18種多環(huán)芳烴，100%固含量。采用先進的“Depurate”技術(shù)，確保體系不含任何苯類、甲醛等揮發(fā)性有害物質(zhì)，達到真正的無味無害。

 

2.E-TPU減震緩沖技術(shù)

E-TPU顆粒能在每一次受力后會有效積聚并釋放能量，獨特的高分子蜂窩結(jié)構(gòu)提供強大的緩震和回彈力，使跑道常年保持優(yōu)異的彈性。革命性的“Damping”技術(shù)將E-TPU應(yīng)用于跑道中，在奔跑者每一步下都能被擠壓、膨脹，再反彈，減輕運動中對膝關(guān)節(jié)和腳踝的損傷。

 

3.抗UV耐老化技術(shù)

1000小時加速老化后，物理性能降低幅度小于1%，測試結(jié)果符合國際國內(nèi)標準。獨特的“Durable”面層技術(shù)，賦予跑道優(yōu)異的耐老化及抗凍融性能，不黃變，不硬化，彈性不流失，65度到零下20度依然保持極佳的物理性能，適合穿釘鞋頻繁進行專業(yè)競技賽事，超長的使用壽命，環(huán)保可回收再利用。

 

自行車座椅

德國Ergon是一家旨在為騎行者提供“完美人體工程學”設(shè)計的公司，通過與巴斯夫之間的合作，E-TPU材料正在引領(lǐng)自行車座椅發(fā)生革命性的變化。自20世紀60年代以來，自行車車座技術(shù)沒有發(fā)生過明顯變化，大多數(shù)的車型都遵循一個標準化的原則：鋼軌，殼體，填充，外皮。這種結(jié)構(gòu)的缺點在于座椅殼體，作為座椅填充襯墊的外部結(jié)構(gòu)，為了提供足夠的支撐性，必須要有足夠的剛性，但同時也會損失一定的舒適性。

 

Ergon的研發(fā)團隊推出了“雙殼技術(shù)（TwinShell）”，在夾層結(jié)構(gòu)中，兩個殼體相互獨立，由一個高性能的聚氨酯彈性體減震層（巴斯夫的InfinergyTM E-TPU）制成。下層的支撐殼體起到承重的作用，上層的柔軟殼體支撐座椅的填充材料。

 

網(wǎng)球拍

現(xiàn)代網(wǎng)球運動員傾向于打旋轉(zhuǎn)球，因此，他們用球拍的頂部而不是中心擊球。旋轉(zhuǎn)球的缺點是球員需要以更大的手臂力量揮動球拍，從而激發(fā)力量使網(wǎng)球旋轉(zhuǎn)。這會給球員的手臂帶來額外的負擔，可能會導致手臂受傷。鄧祿普（Dunlop）研發(fā)團隊觀察到了這一趨勢，并采用一項新的創(chuàng)新方法來解決這一問題，即采用巴斯夫的InfinergyTM E-TPU來制造Sonic Core。

 

Sonic Core位于球拍的兩點和十點區(qū)域，采用InfinergyTM E-TPU制造的Sonic Core，能夠兼具高性能和舒適性。與原來采用的材料相比，回彈性增加了46%，球拍出球速度提高了2%，而且可以減少37%的振動。

 

鄧祿普（Dunlop）的下一代CX球拍系列將運用Sonic Core技術(shù)。CX系列得到了使用鄧祿普品牌的巡回賽球員們的認可，其中包括多個大滿貫決賽選手凱文·安德森（Kevin Anderson），他將于2019年賽季使用新款球拍。

 

輪胎

在雅馬哈發(fā)動機株式會社推出的05GEN三輪概念車中，巴斯夫的InfinergyTM E-TPU被用于輪胎，以增強整體駕乘體驗，而其獨特的蜂窩結(jié)構(gòu)則使車輛呈現(xiàn)出更為引人注目的設(shè)計外觀。

 

 

E-TPU專利技術(shù) & 解禁

 

adidas敗訴后，更多人入場了

作為長期的合作伙伴，巴斯夫的E-TPU材料自然引起了同為德國企業(yè)的PUMA的注意，并先于adidas與巴斯夫合作嘗試將其用到跑鞋上。adidas也發(fā)現(xiàn)了這一點，在2011年與巴斯夫簽訂了獨家技術(shù)協(xié)議，隨后在2013年推出了Boost緩震科技。

 

研發(fā)進行到一半的PUMA不得不選擇轉(zhuǎn)頭與世界最大的私營化工企業(yè)美國亨斯邁合作，繼續(xù)開發(fā)由E-TPU構(gòu)成的中底材料，并在2014年推出了自家的NRGY緩震科技。該系列運動鞋售價100美元以上，低于adidas的大部分Boost系列。自此，adidas申請了禁售令，要求PUMA禁止銷售NRGY系列。由于這樁官司，PUMA推遲了NRGY鞋的上市安排。

 

這一樁官司不僅關(guān)乎adidas和PUMA間的競爭，也關(guān)乎巴斯夫E-TPU材料的專利限制，其他廠家能否生產(chǎn)E-TPU材料。最終，adidas以敗訴告終，也意味著E-TPU專利限制的解禁。

 

市場上，E-TPU生產(chǎn)廠家不斷涌現(xiàn)，也有更多的運動鞋用到了這種材料。當然，這些“血統(tǒng)不純”的跑鞋，上腳的表現(xiàn)相比Boost還是有一定差距的。但更多的價位，更多的選擇，使E-TPU這種材料與我們的生活更加貼近。

 

部分E –TPU生產(chǎn)商 & 使用E-TPU的運動鞋品牌：

輝燕塑膠有限公司研發(fā)的E-TPU鞋底(鞋底的亮光來自于手電筒）

寧波格林美孚新材料科技有限公司研發(fā)的E-TPU中底

 

巴斯夫E-TPU材料與其他廠家的區(qū)別

雖然國內(nèi)已有很多工廠能做E-TPU顆粒，但純凈度和密度遠不如巴斯夫原廠的品質(zhì)。像市場上莆田生產(chǎn)的adidas椰子仿鞋——真爆、G5版和PK版的中底，通過照射中底，會呈現(xiàn)不同透光度。

 

 

E-TPU應(yīng)用的全新時代

 

都佰城與巴斯夫達成全球戰(zhàn)略合作

2018年12月12日，在德國路德維希港，中國都佰城集團有限公司與巴斯夫股份有限公司達成了Infinergy®E-TPU（英菲尼基E-TPU）創(chuàng)新未來應(yīng)用的全球戰(zhàn)略合作。

 

根據(jù)約定，巴斯夫和都佰城將共同推動Infinergy創(chuàng)新應(yīng)用市場的快速增長，特別是在家居新材、教育裝備、體育用品以及航空航天器械上的技術(shù)應(yīng)用開發(fā)；雙方將共同開發(fā)推廣應(yīng)用于高檔軟體家具產(chǎn)品的Infinergy® E-TPU床墊、E-TPU座椅、E-TPU坐墊、E-TPU瑜伽墊等；以及飛機座椅和新能源汽車上的E-TPU應(yīng)用技術(shù)開發(fā)，物流快遞包裝系列產(chǎn)品的技術(shù)開發(fā)；巴斯夫?qū)⒗^續(xù)支持都佰城在體育用品領(lǐng)域的發(fā)展，加強運動地坪、體育場館產(chǎn)品的開發(fā)和推廣；雙方還將共同優(yōu)化渠道資源，建立快速有效的市場發(fā)展互動機制。

 

值得注意的是，此次雙方的合作并未局限于此前大獲成功的體育地坪領(lǐng)域，而是擴展到家具、汽車、物流等大眾消費品領(lǐng)域。此舉不僅為雙方豐富產(chǎn)品線，增加多維度競爭力提供了可能，更能使產(chǎn)品和品牌進一步貼近消費者。

 

對此，都佰城董事長林凡秋直言：“此次全球戰(zhàn)略合作的達成，是雙方合作歷史上的又一個里程碑，將支持都佰城集團成為一個創(chuàng)新未來材料應(yīng)用、高質(zhì)量發(fā)展的全球化企業(yè)。

 

E-TPU未來具有潛力的一些應(yīng)用

 

正如E-TPU誕生時一樣，被試著用到不同的應(yīng)用上。隨后，在鞋材和跑道上的成功應(yīng)用，帶來了革命性的顛覆。如今，生產(chǎn)商們也在不斷嘗試，也各自推出了一系列極有可能進入商業(yè)化的應(yīng)用領(lǐng)域。“E-TPU材料絕對不止爆米花鞋底”的口號，引領(lǐng)了一場創(chuàng)新的熱潮。

E-TPU家具

E-TPU與傳統(tǒng)家具填充物對比：

 

運動防護

 

汽車填充

汽車上，有許多相連的部件并非直接接觸的，它們之間需要緩沖材料隔開，否則車在行走和振動時不僅噪音很大，部件之間的強度也會迅速惡化。不良的墊片在使用中會產(chǎn)生環(huán)保問題，危害健康。目前使用的阻尼膠板大部分是瀝青基的，產(chǎn)品的耐寒性、彈性、耐老化性較差，而且含有對人體有害物質(zhì)。現(xiàn)在汽車填充材料有高分子樹脂材料、橡膠材料、瀝青阻尼墊片、海綿等。相比這些材料，E-TPU有更好的環(huán)保性、重量輕、 彈性好、韌性好、不變形、耐溫變、抗疲勞性好。此外，E-TPU材料完全符合歐盟RoHS（《關(guān)于限制在電子電器設(shè)備中使用某些有害成分的指令》）和其他法規(guī)的標準，不含有害物質(zhì)，并且可以回收利用，因此環(huán)保方面優(yōu)勢明顯。

 

以汽車內(nèi)飾的地板為例，它實際上也有填充材料，若切開地板覆蓋物，會發(fā)現(xiàn)這種材料又重舒適性又差。如果用E-TPU材料，舒適度將大大提升。

 

以汽車阻尼片為例，中國高達90%左右的國產(chǎn)車型，以及相當比例的汽車使用了瀝青阻尼墊片。瀝青的耐溫性差，高溫下產(chǎn)生的氣味也讓人不適，且如果全部使用瀝青阻尼墊片，整車瀝青使用量可達10公斤。如果使用E-TPU材料，其良好的耐溫性和回彈性，可以大大增強汽車阻尼的使用壽命。

 

嬰童防護——E-TPU爬行墊

嬰兒爬行墊的各種材料對比：

 

結(jié)語：

國內(nèi)市場能夠生產(chǎn)E-TPU原始發(fā)泡料的企業(yè)寥寥無幾，比較大的廠家有巴斯夫、亨斯邁、輝燕塑膠、美瑞新材、萬華化學、山東奧邦、浙江華峰等。而且，巴斯夫和亨斯邁的TPU發(fā)泡粒子都不對外銷售，僅用于自行生產(chǎn)。國內(nèi)其他生產(chǎn)商的TPU粒子質(zhì)量參差不齊，最終制品的質(zhì)量也千差萬別。

 

E-TPU是一款極具生命力的材料，并引導著下游行業(yè)主動創(chuàng)新，擁有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＯ嘈哦及鄢呛桶退狗蛑g的戰(zhàn)略合作能夠在某些應(yīng)用領(lǐng)域再掀浪潮。而國內(nèi)市場在技術(shù)和成本上的劣勢依然存在，大規(guī)模量產(chǎn)還需時日。隨著新應(yīng)用的開發(fā)和下游終端用戶的認可，E-TPU還有值得期待的想象空間。

 

 

 

文內(nèi)部分圖片來自：輝燕塑膠有限公司

 

 

 

文內(nèi)部分圖片來自：輝燕塑膠有限公司