ETPU,即發(fā)泡的熱塑性聚氨酯彈性體,俗稱爆米花,首款ETPU——Infinergy是巴斯夫2007年開發(fā)的,并應用于2015年阿迪達斯第一款UltraBOOST上。
隨后幾年阿迪達斯陸陸續(xù)續(xù)出了BOOST系列,可能大家也發(fā)現(xiàn)了,他們都有一個共同點,那就是由于工藝受限,他們的中底幾乎都是白色的。
除了阿迪達斯,國外的圣康尼、亞瑟士、彪馬以及國內(nèi)的安踏、特步、喬丹等等,都有用爆米花作為中底的鞋款,無一例外,他們的中底幾乎都是白色的,就算有些鞋款有顏色,那也是外表有顏色,是涂覆上去的,穿久了會掉色,而這多多少少會影響消費者穿著體驗。
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而色彩作為彰顯時尚和個性的重要手段之一,只有白色未免單調(diào)了點,這不僅限制了TPU的更多應用,也限制了風格多樣的鞋款設計。加上人們消費觀念的轉(zhuǎn)變,對時尚的追求、個性的彰顯,開發(fā)顏色風格多樣的鞋底變得十分有必要。
所以,今天我們要討論的是,除了白色,爆米花中底還有沒有其他顏色?答案是有的。
彩色ETPU的制備方法
在說彩色ETPU發(fā)泡鞋材之前,我們先說一說彩色EVA發(fā)泡鞋材的制備工藝,主要有兩種。
一是把顏料與EVA顆粒、助劑、填料、發(fā)泡劑、交聯(lián)劑等低溫高混、開煉、擠出造粒,顆粒料在模具中加熱發(fā)泡或二次模具定型,從而制備彩色EVA發(fā) 泡鞋材。
二是把顏料復合入EVA發(fā)泡體系,通過注塑發(fā)泡工藝一次成型成彩色EVA 發(fā)泡鞋材,尤其是EVA發(fā)泡涼鞋。
彩色EVA發(fā)泡材料賦予運動鞋豐富的顏色搭配以及良好的設計能力。
圖 彩色EVA球,源自網(wǎng)絡
在這里需要注意的是,EVA發(fā)泡基本都采用化學發(fā)泡,并且需要交聯(lián)。對于TPU來說,和EVA類似的染色方法也是可行的,同樣需要化學發(fā)泡和化學交聯(lián),但這會出現(xiàn)不環(huán)保、泡孔結(jié)構粗糙、密度大、膨脹倍率低等問題。
而性能優(yōu)異的爆米花ETPU是通過超臨界發(fā)泡工藝制備的,因此以下關于染色工藝的討論中所用到的ETPU均為超臨界發(fā)泡工藝所制備。
目前彩色ETPU發(fā)泡鞋材的已知制備方式有兩種:顏料直接染色TPU發(fā)泡珠粒以及引入染色多元醇制備彩色TPU后發(fā)泡。
一、顏料直接染色TPU發(fā)泡珠粒
顏料直接染色TPU發(fā)泡珠粒會存在一個最大且難以解決的問題:顏料容易發(fā)生遷移從而導致成品存在較大色差。特別是,后續(xù)成型工藝如果是水蒸氣模塑成型,其加熱過程會進一步使得顏料發(fā)生界面遷移,最終加重色差問題。
為了解決色差問題,開發(fā)者們最初主要采用高壓流體低溫浸漬、短時間加熱發(fā)泡等工藝來避免顏料的遷移,這可制備顏料均勻分散在聚合物表面和基體中的彩色TPU發(fā)泡珠粒。
但這樣得到的彩色TPU發(fā)泡珠粒成本較高,后續(xù)水蒸氣模塑成型仍會導致色差的出現(xiàn),嚴重影響了生產(chǎn)的穩(wěn)定性。
為了避免這種情況,開發(fā)者們決定后續(xù)成型工藝不采用水蒸氣模塑成型,而是采用PU膠粘成型,于是顏料直接染色制備彩色TPU發(fā)泡鞋材的工藝發(fā)展為:
①顏料和PU預聚體在在混料室高速混合;
②將①混合好的PU預聚體和TPU發(fā)泡珠粒高速混合后,注入相應的模具;
③合上模具,將模具放置于循環(huán)烘道中加熱固化;
④打開模具,將粘結(jié)成型體材料取出,并放置在烘干室中進一步固化。
這樣可得到內(nèi)外均勻染色的彩色ETPU鞋中底,且質(zhì)地柔軟、拉伸和撕裂強度高,但綜合性能有所下降,PU膠的加入也會增加重量,我們從下圖可以看到顆粒間有明顯間隙,能看到膠水粘合痕跡。
圖 膠粘成型彩色ETPU鞋中底,源自國盛新材料
二、引入染色多元醇制備彩色TPU后發(fā)泡
顏料直接染色容易發(fā)生界面遷移導致色差,在混合過程中還容易出現(xiàn)團聚、不均勻等問題,既然后續(xù)工藝問題難以解決,那不妨從材料源頭去解決問題。
于是開發(fā)者們想到引入染色多元醇來制備彩色TPU顆粒,再進行后續(xù)工藝。該方法步驟為:
①染料(尤其是無機染料)均勻的分散到聚合物多元醇中,制備染色多元醇;
②將染色多元醇與擴鏈劑、異氰酸酯進行共聚合成彩色TPU顆粒;
③用彩色TPU顆粒進行超臨界發(fā)泡、水蒸氣模塑成型,最終制得彩色ETPU鞋中底。
其制得的彩色TPU顆粒特征主要有兩個。
一是染料以分子狀態(tài)的形式均勻地分散到TPU顆粒內(nèi)部,避免了采用染料與固體TPU顆粒直接混合造粒的方式時,染料存在分散差的問題。
二是借助硅烷偶聯(lián)劑的偶合作用,將染料分子嫁接到TPU分子鏈上,實現(xiàn)了在后續(xù)TPU顆粒發(fā)泡過程中染料可以隨著TPU分子鏈的膨脹拉伸進行同步的分子移動,同時避免了在高溫高壓和有水的環(huán)境下染料在TPU顆粒內(nèi)部的界面迀移。
圖 紅色TPU顆粒,源自美瑞新材
最后,除了以上兩種方法,據(jù)說因為加入有色多元醇導致設備不好清洗,就還有對TPU加入色母進行改性的手段,不過該方法沒有更多的公開資料,只能放兩張產(chǎn)品圖給大家看下就好。
圖 水蒸氣成型紅色ETPU鞋中底,源自國盛新材料
圖 黑色爆米花中底跑鞋,源自喬丹某貓官網(wǎng)
以上就是目前小編已知的彩色爆米花ETPU鞋中底的染色工藝最新進展。總的來說,由于染色組分的加入,彩色ETPU的綜合性能始終要比白色ETPU略差一些,這可能也是阿迪達斯一直沒有出其他顏色爆米花鞋中底的原因吧。至于以后會不會出現(xiàn)譬如將有色基團引入TPU分子鏈等改性手段,那就不好說了。
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