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发泡材料|提升体育休闲的安全性、舒适性和竞技力

时间:2021-03-13 浏览次数:

图源:壹洲塑料

当今,人们对身体健康越来越看重,日常健身对很多人来说已是必不可少,特别是2020年突如其来的疫情,休闲体育项目,受到各阶层人士的瞩目,不仅强身健体还可预防治疗部分身体疾病。同时,各类专业性体育运动虽然因疫情大规模取消,但也不妨碍人们的期待,体育场所也难得迎来改造升级的空挡。

舒适性、安全性、环保性成为体育健身休闲器材的首要指标,因此各种性能的发泡材料满足了各大体育器材厂商的制造需求,在篮、排、足、乒、羽、网、田径、体操、健身和体育场地设施等领域普遍应用。尤其一些高端体育让高性能、多性能的发泡材料得到青睐。今天我们列举下在全民运动和专项体育运动器材中几种常用的发泡材料,以供各大采购商选择。

聚氨酯发泡材料

聚氨酯发泡材料臀部护垫 图源:Addicted

聚氨酯发泡材料,即PU foam,是物美价廉的传统发泡材料,具有超低温热传导率、高效节能、耐热保温、高效绝缘、隔音等特性。分为软泡和硬泡两种,软泡为开孔结构, 硬泡为闭孔结构,软泡又分为结皮和不结皮两种。聚氨酯(发泡材料)近些年来被各大厂商复合了更高性能,针对体育和休闲行业,可个性化提供生产涂料、粘合剂、热塑性聚氨酯、聚碳酸酯、泡沫、薄膜、弹性体等所需的专用原料,为鞋类、运动装备、护目镜和可穿戴设备、功能性纺织品和人造皮革等应用提供解决方案。得益于自身较高的机械强度、柔韧性和抗氧化性,高性能聚氨酯(发泡材料)在合成革、橡胶以及材料纤维体育防护用品领域应用广泛。

应用:高性能的复合型聚氨酯发泡材料可用作比赛场地、娱乐型体育的跑道,散打、跆拳道、拳击、自行车保护头盔、泳衣面料等。

FSI微孔聚氨酯泡沫塑料易于模切成复杂的形状和支持精密工具,而整体外观可以具有多种颜色选择,抗紫外线稳定和抗菌性强。轻量级的解决方案增加了舒适性和易用性,提高了安全性。图源:弗思艾化学

案例一:足球

2018年世界杯官方比赛用球——Telstar 18(电视之星),总共有四层,球皮最内层是一层粘附涂层,将纺织基层粘结到上面的层,再上面是聚氨酯发泡材料层,大约一毫米厚,由数百万充满气体的微球组成。这种聚氨酯发泡材料具有高度的弹性,使球在被踢变形后立马恢复原形,以确保最佳飞行轨道。外层由两层不同密度的聚氨酯致密层组成,它们使球具有高弹性,且抗磨损。

图源:腾讯足球

案例二:柔道护垫

RECTICEL TATAMI系列为柔道、混合武术和其他运动提供高质量的护垫。该护垫的核心层是一种高质量的聚氨酯发泡材料,涂层是聚氯乙烯发泡材料。可提供极好的减震、防滑能力,以增加对运动员的保护,并符合IJF的要求。可用于柔道、武术和其他项目的培训、竞技保护产品。

聚氨酯发泡材料柔道垫 图源:Recticel

ETPU

图源:辉燕塑胶

热塑性聚氨酯发泡材料,即ETPU,由热塑性聚氨酯发泡而来,由无数个弹性十足、重量很轻的TPU发泡独立小气孔集结在一起的新型高分子材料。无毒无味,可降解,更环保;具有极佳的回弹性,能适应各种温度,更具温和舒适的触感;和传统橡胶及塑料相比,ETPU更具有优良的抗老化性和耐候性,从而可以大幅度延长体育用品的使用寿命。ETPU可用于任何客户需要在宽温度范围内组合重量轻、机械性能优异和耐久性良好的地方,例如体育部门或物流技术应用。

应用:运动鞋、缓冲垫片、塑胶跑道、运动厂地板、自行车坐垫、水上及水下之运动器材、自行车内胎和室内装潢。

ETPU篮球鞋底 图源:科思创

案例一:自行车坐垫

Wakanda研发的一种自行车坐垫巧妙地运用了boost科技,发泡热塑性聚氨酯(ETPU)制成的弹性垫为臀部提供完美的舒适感,与此同时,坐垫配置Wakanda科技独家研发的LSS侧向稳定系统(Lateral stabilization system)也能解决材料堆叠高度较高,在运动中很难给出足够的侧向支撑力的问题。从外观来看也给人一种简约大气的感觉。

图源:Wakanda

格林美孚公司经过多年的研发试验,研发出爆米花|ETPU聚氨酯发泡材料,并利用蒸汽模压工艺成型的自行车坐垫可以解决所有问题。爆米花|ETPU聚氨酯发泡材料自行车坐垫一次成型、易清洗、不渗水、耐水解、高回弹、加工方便。目前VELO、加斯特等多家品牌公司在与格林美孚公司合作。

图源:Mobil

案例二:跑步机跑板

科技运动领域的独角兽 Keep 日前推出了一款健身行业革命性的新款跑步机 K2,并采用巴斯夫Infinergy 赢飞力 热塑性聚氨酯发泡材料(ETPU)作为其能量回弹跑板的关键技术支撑。凭借赢飞力 优异的弹性、减震性和高回弹性能,全新一代智能跑步机K2 可以为室内跑步者带来无与伦比的体验。其跑板可以吸收并回弹能量,从而最大程度地减少在跑步机上跑步时对关节造成的冲击与损害。此外,ETPU材料强大的阻尼性能能够为用户带来更加安静的跑步体验,无需打扰左邻右舍,即可在公寓内随时享受跑步的乐趣。

EPE

聚乙烯发泡珠粒 图源:无锡汇通

高压聚乙烯泡沫 图源:衡水恒创建工材料

聚乙烯发泡材料,即EPE,又称珍珠绵,是以聚乙烯树脂为主体,加发泡剂、交联剂和其它添加剂制成。较EPS(可发性聚苯乙烯)柔软韧性、寿命长、质轻、隔热、隔音、缓冲、比强度高、价格低廉。采用聚乙烯发泡材料可以提升体育运动器材的耐用性能、抗冲击性能、耐热性能、吸振性能等,不仅使运动员的运动感觉良好,还可以对运动员起到保护作用,而且可延长体育器材的使用寿命并降低生产。

应用:鞋底材料、头盔,护膝、护胸、瑜伽垫等。

TPE瑜伽垫 图源:盐城壹洲塑料制品有限公司

案例:滑雪板

目前市面上性能优异的滑雪板一般是以夹芯复合材料制成的。碳纤维加硬质发泡材料构成滑雪板、冲浪板,这些板材以超高分子聚乙烯发泡芯材为底板,或以PU 、PVC 硬质结构发泡材料等制成,实现了轻量化、改善减震性能、提高耐疲劳寿命和回转特性。

滑雪板结构:1)超高分子聚乙烯发泡芯材 2)高号锰钢钢边条 3)橡皮条 4)玻纤 5)聚氨酯发泡芯材 6)ABS减震边条 7)碳纤维 8)防滑、防水抗划伤面板

图源:奥迪

PMI发泡芯材

图源:保定美沃工程材料科技有限公司

聚甲基丙烯酰亚胺(PMI )发泡材料以甲基丙烯酸(MAA)和甲基丙烯腈(MAN)共聚物为基体树脂,得到的闭孔、刚性硬质发泡材料。是目前综合性能最优的新型高分子结构发泡材料,具有轻质、高强、耐高/低温等特点。特征赋予了产品良好的力学性能、抗压缩蠕变性能、热变形性能和化学稳定性等品质,并且依靠国产化的优势,摆脱了成本桎梏,因此成为了不同领域夹层结构中应用最广泛的芯材,能显著使客户优化制造工艺,降低生产成本,提高生产效率及产品质量。

用途:游艇甲板、运动自行车轮胎、滑雪板等。

案例:自行车轮圈

以PMI硬质发泡材料作为芯材,碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)作为面板的结构组合,是目前自行车轮圈理想的材料选择。自2005年起,位于德国腓特烈港的Carbonsports就一直依赖于PMI硬质发泡材料作为芯材来制造世界顶级性能的自行车轮圈(品牌为 Lightweight )。许多运动员都采用Lightweight车轮征战环法自行车赛,并将黄骑衫收入囊中。

碳纤维自行车轮圈 图源:Carbonsports

在轮圈设计阶段,PMI硬质发泡材料是一种结构性芯材,可以作为受力单元在夹层结构中起到结构功能,提高轮圈碳纤维蒙皮的稳定性,减少1-2层碳纤维预浸料,减轻轮圈重量。在铺层过程中,经过机加工、热成型的PMI发泡芯材起到芯模的作用,使碳纤维预浸料铺层平顺,提高碳纤维蒙皮的力学性能。在固化阶段,PMI硬质发泡材料可承受高温。固化时,硬质发泡芯材可以提供足够的反压力,使碳纤维复合材料蒙皮的固化更加密实。PMI硬质发泡材料还具有良好的耐疲劳性能,在使用过程中,它与CFRP面板可以长期牢固结合,是制作自行车轮圈的理想芯材。

PET发泡芯材

图源:上海联净电子科技有限公司

PET发泡芯材是一种闭孔热塑发泡材料,主要成分是聚对苯二甲酸乙二醇酯,俗称涤纶树脂。以其独特材料和(深)加工属性于一身,适用于所有树脂体系与工艺技术。有较高的结构强度保持较低的重量,完美的抗疲劳性,出色的温度稳定性,可重复利用,可代替一众传统芯材,在三明治结构芯材领域占据了牢固的位置。

案例:水上运动

图源:Sino Eagle Group

PET发泡芯材的复合材料适用于船舶和海洋工程结构的建造中,更适合于体育竞技中水上运动的帆船、帆板、划艇和冲浪板。作为完美的夹层结构,既能保持较轻的重量也可以降低燃料成本,更轻更快直抵目标。

CR泡绵

图源:易宝(福建)高分子材料股份公司

氯丁橡胶泡绵,又名CR泡绵,是一种通用型特种橡胶发泡材料,除具有一般橡胶的良好物性外,还具有耐油、耐燃、耐热、耐酸碱等性能、高拉伸强度和气密性,因此使之在各种合成橡胶中占有重要地位。

应用:潜水衣、塑身衣、钓鱼裤、护腰带、足球守门员手套等。

案例:潜水衣

潜水湿衣一般为三层结构,中间层材料以独立气泡结构的氯丁橡胶为主,通过组合搭配不同的里层和表层布料,使得湿衣整体的耐用、保温和柔软性能上产生差异。潜水干衣的材质更加多样化,氯丁橡胶发泡材料型干衣主要与湿衣结构类似,即中间层为CR泡绵,表面使用的材料通常有“Soft radial”涂层面料/Jersey(佳积布)/Glossy Fiber(纤维)等,而内侧材料主要是抗菌防臭的保暖亲肤性面料。其特点是自身带有较好的保温性和弹性,能与穿戴者身型完美贴合,颜色靓丽。

图源: 大蝰蛇潜水频道

XPE/IXPE

XPE 图源:长园特发

XPE,即化学交联聚乙烯发泡材料,是用低密度聚乙烯树脂加交联剂和发泡剂经过高温连续发泡而成,抗拉强度高,泡孔更细;XPE本身化学性质稳定,不易分解,无气味;与PE类材料比,在弹性、耐用性、抗光照、抗物理撞击等方面更胜一筹。

IXPE 图源:珠海纽昇科技有限公司

IXPE,材料全称电子辐射交联聚乙烯发泡材料,是以聚乙烯为主要原材料,配以无害辅料先混合挤塑成型,再利用电离子辐射形成网状独立闭孔泡孔结构。泡孔细密均匀,强韧且有绕性,隔音、隔热、保温效果优异,吸水性小,回弹性、耐候性、耐老化、防霉变和耐各种化学制剂腐蚀性强。各项物理性能都优于XPE。

应用:这两种发泡材料具有质地轻、吸水率低、漂浮性好等特性,特别适合制作水上运动的器材,如滑水板、冲浪板、游泳垫、防潮垫、防沉垫、救生背心、救生圈等水上运动用品。利用它吸收冲击能的特性又可以制成格斗用防护衣、拳击手套、防护帽,也可用于制作运动野营用垫、运动踏垫、手柄、瑜伽垫、靶心、跆拳道垫、人造草坪垫等。

图源:浙江交联辐照材料股份有限公司

案例:人造草坪吸震垫

人造草坪吸震垫,是一种仿真人造草坪吸震软垫基础产品,采用聚乙烯交联XPE发泡片材,具有隔音好,防水防潮、无毒环保、回弹力好、重量轻、使用寿命长等特点,可以通过冲孔或开槽工艺解决草坪垫排水问题。耐寒耐候性佳、适用温度广;成品卷材供应,利于运输和使用。让人工草系统的舒适性及安全性最大化,无论用于体育比赛场地、学校操场或者私人花园、园林景观等。可适用于学校操场、足球场、网球场、儿童游乐园、幼儿安全地面系统等人造草坪铺设区以及室内各种球场弹性垫层铺设区。

图源:湖北祥源新材科技股份有限公司

交联聚烯烃发泡材料

图源:浙江交联辐照材料股份有限公司

交联聚烯烃发泡材料通常指乙烯、丙烯或高级烯烃的聚合物,英文缩写为PO。由乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、4-甲基-1-戊烯等α-烯烃以及某些环烯烃单独聚合或共聚合而得到的一类热塑性树脂的总称。其中以聚乙烯和聚丙烯最重要,上文中已经介绍性能和应用。

应用:交联聚烯烃聚合物发泡材料在体育运动方面的用途有衬垫和防振垫、冲击防护板、浮垫、救生衣、救生圈、游泳背心、踢水板、露营垫、头盔衬垫等

TORAYPEF是一种辐射交联半刚性闭孔式长条聚烯烃泡沫。它具有轻便、隔热、减振、不吸水以及非常适合模塑的性质,是众多应用的理想之选:汽车内部部件、建筑用保温材料、各种管道保温材料和抗凝结材料、其他工业材料、消费品、保健和运动产品 图源:日本东丽株式会社

案例:冲撞性运动护身

交联聚烯烃发泡材料的优良缓冲性能使其广泛使用于头盔以及跆拳道、棒球,冰球的护套、护身,使运动员在激烈的撞击中得到可靠性保护,以免头破血流。

图源: 湖北祥源新材科技股份有限公司

NBR泡绵

NBR开、闭孔泡绵系列 图源: 常州尚瑞高分子材料科技有限公司

NBR泡绵,即丁腈橡胶发泡材料,是一种合成橡胶密闭式结构,由丙烯腈与丁二烯单体聚合发泡而成的共聚物橡胶发泡材料,主要控制参数为绝热厚度、导热系数、密度、燃烧性能、真空吸水率、尺寸稳定性、撕裂强度、压缩回弹率、抗老化性等。有伸展弯曲的强性素质,经得起撕扯与粗力传递,在处于剧烈状况下而不会被损坏。

应用:健身器材护套管、滑板车护套、跳绳工具海绵套、跳跳床等。

NikeZoomFly,没有了强大的ZoomX,取而代之的是由EVA和NBR材质结合而成的Lunarlon泡绵(Nike主流的中底缓震材料之一)一样可以获得出色的跑步体验感。 图源:Nike

EPDM泡绵

图源:东莞世纪创造绝缘有限公司

EPDM泡绵,就是三元乙丙橡胶海绵。通过乙烯、丙烯和非共轭二烯烃发泡成型,具有优异的缓冲、压缩、密封、保温及隔音等性能。有闭孔发泡和开孔发泡。EPDM泡绵也具有最低的比重、优越的耐氧化、抗臭氧和抗侵蚀的能力。

应用:铺设网球、篮球、羽毛球、田径跑道、儿童乐园等露天或室内运动场地。也可用于生产模压固化的彩色安全弹性地板和橡塑跑道。

由EPDM橡胶颗粒与单组份胶水混合而成的橡胶跑道面层 图源:湖北优正体育

EVA泡绵

微孔环保无味高弹EVA泡绵 图源:壹洲塑料

EVA泡绵,是指以EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)和低密聚乙烯为原料,并加入其它助剂后经模压发泡或注塑发泡所制成的发泡类材料。具有良好的柔软性,有橡胶般的弹性,透明性和表面光泽性好,化学稳定性良好,抗老化和耐臭氧强度好,无毒性。

应用:箱包背、跪垫、冲浪板、海上浮漂设备、救生圈、滑水板、救生衣、水池罩、各类EVA垫片,运动鞋、溜冰鞋、登山鞋的内衬材料。

EVA瑜伽轮 图源:浙江新恒泰新材料有限公司

高能胶

发泡芯材(高能胶) 图源:豪尔新材料

发泡芯材(高能胶)有可控的受热膨胀和轻质高强的特性,与传统工艺对比,可预型成任意芯材,实现制品的高强度和轻量化,具有可控膨胀力,提升生产效率,广泛应用于轨道交通、风电叶片、医疗器械和运动休闲等纤维复材制品的成型。

应用:于运动器材握柄,与制品一体成型,代替PU发泡,起到减震作用。节省灌注设备投入,避免工序作业时产品外观的碰上损坏。用于网球拍、羽毛球拍等运动器材,可以少碳纤复材的用量,提升制品强度。


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