3 метода производства пены A‑TPU с помощью сверхкритического процесса

За последние 2 года алифатический термопластичный полиуретан (A‑TPU) завоевал приличную часть рынка беговых кроссовок и полюбился бегунам в наилегчайщих соревновательных кроссовках. Но мало кто задумывается, что информация на коробке пары кроссовок, что межподошва сделана по технологии A-TPU, подразумевает множество вариаций. Из этого следует, что процесс производства, а с ним и свойства кроссовки, будут сильно различаться.

Дело в том, что за кулисами скрываются кардинально разные технологии производства — они отличаются по затратам, уровню сложности и максимально достижимой эффективности свойств пены.
Сегодня я проведу вас за ширму обувной промышленности, чтобы показать, как именно производят широко распространённый A‑TPU. Разберём основные методы изготовления и выясним, в чём заключаются ключевые различия.

Как превратить обычные гранулы TPU в выдающуюся пену?

Ответ прост — с помощью технологии сверхкритического вспенивания (Supercritical Foaming).

Суть процесса заключается в использовании газов — углекислого газа (CO2) или азота (N2) — в сверхкритическом состоянии. В этом состоянии газы приобретают свойства, схожие с жидкостью, и способны равномерно проникать вглубь структуры A‑TPU. Когда давление резко падает, эти газы начинают расширяться, формируя микроячеистую (Microcellular) пену с закрытыми ячейками (Closed‑cell). В результате внутри материала возникает бесчисленное множество мельчайших воздушных пузырьков.

Теперь давайте разберёмся, какие методы сверхкритического производства наиболее распространены на практике. У каждого из них есть свои сильные и слабые стороны.

Метод 1: Вспенивание гранул с применением сверхкритической технологии (Expanded / Bead Foaming)

Это наиболее распространённый и давно зарекомендовавший себя процесс. Его можно сравнить с приготовлением попкорна.

1. Гранулы TPU обрабатывают в сверхкритических условиях, благодаря чему они увеличиваются в объёме.
2. Полученные вспененные гранулы, напоминающие попкорн, помещают в форму и воздействуют на них паром — так гранулы соединяются в единую монолитную структуру, готовую межподошву.

Раньше этот метод выдавал материал с явно выраженной зернистой поверхностью, это многими бегунами воспринималось как недостаток эстетики.

Современные технологии позволили добиться гораздо более гладкого и привлекательного соединения гранул — сегодня стыки практически незаметны.

Ключевое преимущество метода — крайне низкие потери сырья в ходе производства, что делает его самым выгодным с точки зрения контроля затрат.

Метод 2: Литьё под давлением с использованием сверхкритической технологии (Supercritical Fluid Foaming)

Этот метод поднимает эффективность на новую ступень. Вместо использования вспененных гранул применяется двухэтапный процесс формования.

1. Сырьё TPU сначала формуется в виде плотной микрозаготовки.
2. Эта заготовка проходит обработку в сверхкритических условиях — материал расширяется.
3. Затем пеноматериал помещают в форму и подвергают термической обработке под давлением пара, чтобы материал полностью заполнил объём формы.

Ранее этот подход имел множество ограничений и чаще использовался для производства пен из EVA (этиленвинилацетата) или материалов с его преобладанием.

Сегодня некоторые заводы применяют такой принцип и для A‑TPU, PEBA и TPEE, однако таких производств пока крайне мало.

Плюсы:

• после настройки системы процесс становится очень быстрым;
• позволяет создавать межподошвы сложной формы;
• материал получается менее плотным (следовательно более лёгким), но сохраняет более высокую упругость по сравнению с первым методом.

Метод 3: Производство листов пеноматериала с использованием сверхкритической технологии (Supercritical Sheet Foaming)

Этот процесс кардинально отличается от двух предыдущих.

1. Сначала создаётся лист материала A‑TPU: сырьё формуется в виде большого прямоугольного листа.
2. Этот лист подвергается воздействию сверхкритического газа, в результате чего расширяется до заданной толщины. Процесс напоминает выпечку бисквитного торта.
3. Полученный пеноматериал направляется на высокоточный станок с ЧПУ, где его режут и фрезеруют до нужной формы отдельных заготовок.
4. Далее заготовки проходят термическую обработку под давлением пара — так материал полностью заполняет объём формы и приобретает конечный вид.

Этот метод позволяет добиться максимально сбалансированных характеристик A‑TPU среди всех трёх описанных способов.

Плюсы:

• рекордные показатели отскока;
• устойчивость к длительному сжатию;
• минимально возможная и равномерная плотность по всей площади (а значит и итоговый вес);
• однородные размеры воздушных ячеек по всему листу. (и готовой межподошве)

Это означает, что ваши ощущения под ногами будут практически одинаковыми независимо от того, бежите вы с пятки или со средней части стопы.

Но, конечно, этот метод требует более высоких затрат по сравнению с двумя предыдущими из-за высокой сложности производственного процесса и дополнительных потерь сырья из‑за обрезки излишков.

Названия технологий крупных брендов и модели, которые сделаны из A-TPU:

• ASICS FF Turbo² (A-TPU)
• ASICS FF Leap (A-TPU)
• adidas Lightstrike Pro Evo (A-TPU)
• adidas Lightstrike Pro (TPEE / A-TPU)
• PUMA Nitro Elite (PEBA + EVA / A-TPU)
• BMAI Carbon shock 3.0 (не турбо версия)
• BMAI Carbon fly plus
• Xtep Ace
• Unpauce (тайский бренд)
• Apex Swift 2.0
• Dowin PB Pro