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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(yùn)動鞋、塑膠跑道

E-TPU的發(fā)明

 

一雙運(yùn)動鞋和它的獨(dú)特跑步體驗(yàn)

運(yùn)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(yàn)。他們通過不同材料的結(jié)合，讓運(yùn)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(fèi)者期望的跑步方法進(jìn)行精準(zhǔn)定制。

 

在運(yùn)動鞋制造商的研發(fā)實(shí)驗(yàn)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(jī)可以詳細(xì)地記錄下運(yùn)動模式及足跟到腳趾動作的每一個細(xì)節(jié)。在跑鞋設(shè)計(jì)中會參考所有這些數(shù)據(jù)，以便幫助運(yùn)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(dá)斯的設(shè)計(jì)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(diǎn)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(dú)一無二的跑步體驗(yàn)。

 

在2013年2月的東京馬拉松上，Boost跑鞋首站告捷，在運(yùn)動界一鳴驚人，因?yàn)閺膩頉]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(yù)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(dá)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(fù)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(xué)會（DLG）10萬次1噸負(fù)載實(shí)驗(yàn)。

 

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(fēng)濕癥臨床醫(yī)學(xué)院與慕尼克公司 Innovationsmanufaktur 聯(lián)合打造的運(yùn)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(fēng)濕病患兒也能在更安全的地方體驗(yàn)驚心動魄的歷險(xiǎn)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(dá)成長期戰(zhàn)略合作，都佰城成為巴斯夫聚氨酯運(yùn)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(jī)構(gòu)、材料院所譽(yù)為推動體育運(yùn)動技術(shù)進(jìn)步的優(yōu)秀產(chǎn)品。它在體育場館、國際學(xué)校、知名幼兒園、健身步道、大學(xué)和中小學(xué)運(yùn)動場地上廣泛運(yùn)用。至今，已有超過2100個項(xiàng)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(biāo)中小學(xué)生合成材料運(yùn)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(jìn)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(dá)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(dú)特的高分子蜂窩結(jié)構(gòu)提供強(qiáng)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(yùn)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(biāo)準(zhǔn)。獨(dú)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(jìn)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(xué)”設(shè)計(jì)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)化的原則：鋼軌，殼體，填充，外皮。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)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(tuán)隊(duì)推出了“雙殼技術(shù)（TwinShell）”，在夾層結(jié)構(gòu)中，兩個殼體相互獨(dú)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(yùn)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(diǎn)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(fù)擔(dān)，可能會導(dǎo)致手臂受傷。鄧祿普（Dunlop）研發(fā)團(tuán)隊(duì)觀察到了這一趨勢，并采用一項(xiàng)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(diǎn)和十點(diǎn)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(yùn)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(rèn)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(jī)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(qiáng)整體駕乘體驗(yàn)，而其獨(dú)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(jì)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(diǎn)，在2011年與巴斯夫簽訂了獨(dú)家技術(shù)協(xié)議，隨后在2013年推出了Boost緩震科技。

 

研發(fā)進(jìn)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(yùn)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(yùn)動鞋用到了這種材料。當(dāng)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(yùn)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(yuǎn)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(dá)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(tuán)有限公司與巴斯夫股份有限公司達(dá)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(jī)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(qiáng)運(yùn)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(jī)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(kuò)展到家具、汽車、物流等大眾消費(fèi)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(jìn)一步貼近消費(fèi)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(dá)成，是雙方合作歷史上的又一個里程碑，將支持都佰城集團(tuán)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(jìn)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(yùn)動防護(hù)

 

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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)，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(shí)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(dá)90%左右的國產(chǎn)車型，以及相當(dāng)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(dá)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(qiáng)汽車阻尼的使用壽命。

 

嬰童防護(hù)——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(xué)、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(dǎo)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(rèn)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