一、碳纖維復合材料種類及應用簡介
碳板,也就是碳纖維復合材料。其中碳纖維通常是聚丙烯晴纖維經過高溫碳化制備所得,根據長度主要分為短碳纖維、長碳纖維和連續碳纖維。然后通過樹脂浸漬碳纖維就可以得到碳纖維復合材料,根據浸漬樹脂種類主要分為熱固性樹脂基和熱塑性樹脂基兩種。
熱固性樹脂基碳纖維復合材料有環氧基樹脂、雙馬來酰亞胺基樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基樹脂等,常用的是環氧基樹脂。熱固性樹脂基碳纖維復合材料有尼龍材質、聚碳酸酯材質、聚烯烴材質,常用的是聚烯烴材質。
碳纖維復合材料具有質量輕、更堅韌、更有彈性、耐疲勞性好等優點,主要在航空航天、F1賽車等領域應用,最近幾年在籃球鞋、競速跑鞋上面的應用也比較常見。
二、碳纖維復合材料在競速跑鞋上的應用淺析
碳纖維復合材料應用到競速跑鞋上,不只是對中底進行結構加強,提供足弓支撐穩定性,它還起到了更神奇的作用:回彈力增強、提供強勁的推力,提升跑步效能,節省跑者的體力。
碳纖維復合材料作為高端材料,以下兩大方面的技術進步在一定程度上促進了碳板在鞋材上的應用。
1、碳板對緩震中底材料提出更高要求
碳板跑鞋的超強表現并不完全歸功于碳板的回彈,它是緩震中底與碳板完美結合所呈現的結果。
碳板只是維持跑鞋的剛性和回彈,所以這就意味著需要很好的緩沖材料來減少堅硬碳板對腳的硬沖擊,從而對緩震中底提出更高的要求:輕量化、高厚度以及良好的緩震性能。
緩震中底材料的技術進步在很大程度上滿足了這些性能要求,比如高厚度就是要求緩震中底材料具有更低的發泡密度。
從下面TPU、TPEE、PEBA三者發泡珠粒密度的比較中,我們可以看到PEBA的發泡密度是最小的,這就不難理解為何耐克和李寧都會選擇它來作為高端競速跑鞋的緩震中底材料。
數據來源:第五屆鞋材彈性體高峰論壇演講資料——《彈性體材料的超臨界流體發泡》,青島科技大學,張振秀
2、碳纖維復合材料開發技術以及工藝在不斷發展進步
早期的鞋用碳纖維復合材料由于材料、工藝、種類等因素限制,成本極高,且產量較低,所以碳板籃球鞋的價格都比較驚人,并且是一小塊,主要提供支撐抗扭的作用。
隨著開發技術的進步,碳纖維復合材料的種類可選擇性更多,工藝選擇除了傳統模具,還可以用3D打印,開發成本進一步降低。于是片式、全掌式碳板開始出現,特別是全掌式碳板,它主要是起到回彈、助力推動的作用。據稱耐克VaporFlyElite的鞋底夾層回彈力高達85%,這其中碳板發揮了重要作用。
三、運動品牌的碳板跑鞋盤點
1.adidas- Prime X、adios Pro 2、BOSTON 10
adidas今年推出全新的系列鞋,這三款鞋宣告adidas 正式進入碳板新世代!主要三款產品分別是Prime X、adios Pro 2、BOSTON 10。全面回歸的跑鞋,加入了新的碳板元素和雙層中底,大幅度的升級極有看頭!
adios Pro 2延續adios pro 一代廣受好評的5 個碳纖維支撐條設計,在中至后掌位置植入碳纖維與尼龍的混合穩定片,結合前中掌的碳纖維支撐條,穩定腳踝關節,促進跑步者足部正確彎曲運動,讓跑步更順暢。
adios Pro 2 挖空的中底可看到碳纖維支撐條( EnergyRods )
BOSTON 10 定位為日常訓練鞋,當然會多要求穩定性來保護雙腳,所以在雙層中底的組成做出調整,上層跟adios pro 2 的中底一樣是Lightstrike PRO,但下層改為Lightstrike。這樣組成的中底結構,雖然鞋重會略重,但是回彈的穩定性就提升很多。
然而即使是中底組成不同,這次BOSTON 10 比照adios Pro 2 加入碳纖科技,依然是這次全新升級改版的一大亮點。(編按:BOSTON 10 在雙層中底之間同樣加入EnergyRods 碳纖維支撐條,中后底也加入了碳纖維與尼龍的混合穩定片,和前幾代相比前所未見。)
2.亞瑟士-METASPEED
ASICS發表了最新的全腳掌碳板競速跑鞋,首創根據不同跑者風格,推出適用步幅型跑者的METASPEED SKY,以及適用步頻型跑者的METASPEED EDGE。
METASPEED 系列搭載全腳掌碳纖維板推進片,幫助跑者推蹬,全面提供穩定性,中底采用ASICS 首次發表的FLYTEFOAM TURBO,為ASICS 最輕和最彈的頂級中底,有助于跑者在每一次推蹬給予絕佳反饋性能,經實驗室證實擁有極佳持續力。
SKY
EDGE
3.彪馬Deviate Nitro
Deviate Nitro,配置了含量最多的氮氣中底提供緩沖能量回饋,碳纖復合材質的Innoplate 推進片,以及嵌在腳跟處兩層氮氣中底之間的外顯式導流板。
兩層氮氣中底之間的外顯式導流板
Deviate Nitro雙層氮氣中底包覆一片叉狀的碳纖板,提供及時的緩沖推進回饋
4.安踏全掌立體碳板跑鞋C202 GT&KT7
安踏C202 GT中底采用NITROSPEED NUC泡棉,一種基于PEBA材料的超臨界發泡材質,特點嘛,與現階段其他家使用的中底泡棉材料類似,都是更輕、更彈,中底嵌入了3D仿生足型碳板。
KT7中底采用了氮氣超臨界物理發泡,材料是ETPU珠粒。中底嵌入了大碳板,碳板兩側還向上延申出了尼龍復合材料,外側的復合材料加固了后跟的保護性、它的中底包邊面積很大,在后跟處也有上翻,安踏把它叫做穩定力傳導模塊,配合碳板和尼龍材料將整雙鞋的保護性和一體性變得極為夸張!
5.李寧-CJ1、疾影SE
CJ1的鞋中底采用全掌Lightfoam加前掌填腹式?輕彈科技以及全掌碳板。
疾影SE
6.匹克-態極大三角、閃現3代
態極大三角鞋中底前掌注入p-popup澎湃科技,為跑者提供輕盈、迅速的啟動速度,帶來充分的能量反饋和回彈感受,后張填腹式匹克態極自適應科技,提供絕佳的落地緩震行與零時差的響應回彈,中足大面積碳板,增加鞋身的剛性與穩定性,有效過渡前后掌的受力,達到清透一體,啟動人鞋合一的完美效果。
閃現3代,前掌采用超級魔彈科技,回彈率達到65%,后掌匹配輕量化態極科技,中部嵌入超輕大面積碳板,全新改良碳纖維支撐片,輕質耐用。
7.喬丹-PB飛影2.0
相較飛影PB一代,飛影PB 2.0的穩定性、動力以及舒適性都有顯著提升。據了解,飛影PB 2.0的鞋舌結構、后跟寬度、全掌碳板寬度和弧度全面優化,同時,飛影PB 2.0大面革新幫面材料,幫面強度大幅提升。
END
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2022年3月25日·晉江溫德姆酒店
序號 |
議題 |
演講單位 |
1 |
運動鞋爆品打造策略與運營案例 |
匹克 蔡維健 |
2 |
鞋材創新研發思路探討 |
喬丹 阮果清 |
3 |
生物質基復合EVA制備發泡鞋材的研究與應用 |
中國皮革院制鞋研究院有限公司-劉顯奎-科技研發中心副主任 |
4 |
杜邦創新解決方案應對鞋類市場需求 |
杜邦 薛伯勇博士 交通與材料事業部亞太區業務開發經理 |
5 |
高扭矩、高品質雙螺桿擠出機對鞋材性能的影響 |
科倍隆 朱益東 運用技術和工藝部經理 |
6 |
臺橡在高端鞋材方向的戰略布局及解決方案 |
臺橡 |
7 |
生物力學在運動鞋性能評價中的應用 |
上海逢友 張移帆 生物力學實驗室技術經理 |
8 |
新型苯乙烯彈性體在運動鞋材中的應用 |
福建省綠色環保功能鞋材工程研究中心 朱君秋 副主任 |
9 |
陶氏化學鞋用彈性體及可持續發展解決方案 |
陶氏 劉曉春 研發科學家 |
10 |
芳香族TPU與脂肪族TPU在鞋材的應用差異 |
萬華 |
11 |
TPU紗線在鞋面材料的應用 |
無錫優先新材料 |
12 |
盛禧奧TPU & TPE 材料在鞋材的應用 |
盛禧奧 徐玲 亞太區TPE業務開發經理 |
13 |
圓桌討論:運動品牌企業與材料廠商面對面 |
喬丹、李寧、萬華、臺橡 |
圓桌論壇:運動品牌企業與材料廠商面對面
為加強鞋材產業上下游的創新需求,本次會議的圓桌論壇將分別邀請運動品牌、材料廠商上臺進行互動,供需雙方進行面對面交流,直擊行業痛點、難點,匯聚行業資源協同解決,共商進步。
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