ETPU,即發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續出了BOOST系列,可能大家也發現了,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變,對時尚的追求、個性的彰顯,開發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發泡鞋材之前,我們先說一說彩色EVA發泡鞋材的制備工藝,主要有兩種。
一是把顏料與EVA顆粒、助劑、填料、發泡劑、交聯劑等低溫高混、開煉、擠出造粒,顆粒料在模具中加熱發泡或二次模具定型,從而制備彩色EVA發 泡鞋材。
二是把顏料復合入EVA發泡體系,通過注塑發泡工藝一次成型成彩色EVA 發泡鞋材,尤其是EVA發泡涼鞋。
彩色EVA發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,源自網絡
在這里需要注意的是,EVA發泡基本都采用化學發泡,并且需要交聯。對于TPU來說,和EVA類似的染色方法也是可行的,同樣需要化學發泡和化學交聯,但這會出現不環保、泡孔結構粗糙、密度大、膨脹倍率低等問題。
而性能優異的爆米花ETPU是通過超臨界發泡工藝制備的,因此以下關于染色工藝的討論中所用到的ETPU均為超臨界發泡工藝所制備。
目前彩色ETPU發泡鞋材的已知制備方式有兩種:顏料直接染色TPU發泡珠粒以及引入染色多元醇制備彩色TPU后發泡。
一、顏料直接染色TPU發泡珠粒
顏料直接染色TPU發泡珠粒會存在一個最大且難以解決的問題:顏料容易發生遷移從而導致成品存在較大色差。特別是,后續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生界面遷移,最終加重色差問題。
為了解決色差問題,開發者們最初主要采用高壓流體低溫浸漬、短時間加熱發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發泡珠粒。
但這樣得到的彩色TPU發泡珠粒成本較高,后續水蒸氣模塑成型仍會導致色差的出現,嚴重影響了生產的穩定性。
為了避免這種情況,開發者們決定后續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發泡鞋材的工藝發展為:
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,將模具放置于循環烘道中加熱固化;
④打開模具,將粘結成型體材料取出,并放置在烘干室中進一步固化。
這樣可得到內外均勻染色的彩色ETPU鞋中底,且質地柔軟、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后發泡
顏料直接染色容易發生界面遷移導致色差,在混合過程中還容易出現團聚、不均勻等問題,既然后續工藝問題難以解決,那不妨從材料源頭去解決問題。
于是開發者們想到引入染色多元醇來制備彩色TPU顆粒,再進行后續工藝。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的形式均勻地分散到TPU顆粒內部,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。
二是借助硅烷偶聯劑的偶合作用,將染料分子嫁接到TPU分子鏈上,實現了在后續TPU顆粒發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境下染料在TPU顆粒內部的界面迀移。
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
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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