Einführung des PEBA-Materials und seiner Schuhmaterialanwendung

Einführung des PEBA-Materials und seiner Schuhmaterialanwendung

I. Einführung von PEBA-Material

Nylon-Elastomer, auch bekannt als thermoplastisches Elastomer auf Polyamidbasis (TPAE), ist ein thermoplastisches teilkristallines Copolymer, das aus starren Polyamid-Hartsegmenten und flexiblen Polyether- oder Polyester-Weichsegmenten besteht. Abhängig von den harten und weichen Komponenten gibt es verschiedene Arten von TPAE. Die meisten auf dem Markt erhältlichen Nylon-Elastomere sind Polyetheramid-Blockcopolymere, abgekürzt als PEBA.

Die Polyether-Weichsegmente in Nylon-Elastomeren bieten hervorragende Flexibilität und hohe Elastizität, während die Polyamid-Hartsegmente ausreichende Steifigkeit und hervorragende Kälteschlagfestigkeit bieten. Im Vergleich zu anderen thermoplastischen Elastomeren wie TPU, SBC und TPEE zeichnet sich PEBA durch seine gute Gesamtleistung, Verarbeitbarkeit und sein geringes Gewicht aus. Darüber hinaus zeichnet es sich durch Flexibilität, Widerstandsfähigkeit und Kälteschlagfestigkeit aus.

Nylon-Elastomere zeichnen sich durch ihr ultraleichtes Gewicht, hohe Festigkeit, Flexibilität, Haltbarkeit, hohe Belastbarkeit, hohe Schlagfestigkeit, Kältebeständigkeit, Atmungsaktivität und dauerhafte antistatische Eigenschaften aus. Aufgrund dieser Eigenschaften werden sie häufig in Sportschuhen, Sportartikeln, Unterhaltungselektronik, wasserdichter Bekleidung und in der medizinischen Versorgung eingesetzt.

II. PEBA-Produktionsprozess

Bei der Herstellung von PEBA erfolgt die Polykondensation von Polyamid- und Polyether-Kettensegmenten. Die beiden Hauptmethoden zur Herstellung dieser Copolymere sind Schmelzpolykondensation und Lösungspolykondensation.

Bei der Schmelzpolykondensation werden Polyamid- und Polyetherketten bei hohen Temperaturen polymerisiert. Das Endprodukt wird dann abgekühlt und zu Pellets geformt. Dieses Verfahren wird wegen seiner Kosteneffizienz und den hervorragenden mechanischen Eigenschaften des resultierenden Materials bevorzugt.

Beispielsweise können PEBA-Materialien in einem zweistufigen Prozess synthetisiert werden. Zunächst werden Dicarboxylat-verkappte Polyamidblöcke aus Lactamen und Aminosäuren hergestellt, wobei eine zweibasige Säure als Kettenabbrecher verwendet wird. Anschließend unterliegen die resultierenden zwitterionischen Polymere einer Polykondensation mit Polyetherdiolen bei hohen Temperaturen im Vakuum, katalysiert durch ein Übergangsmetallalkoxylat, wie in der Abbildung unten dargestellt.

Bei der Lösungspolykondensation werden die Polyamid- und Polyetherfragmente in einem gemeinsamen Lösungsmittel gelöst, bevor die Polymerisationsreaktion eingeleitet wird. Nach der Reaktion wird das resultierende Polymer ausgefällt, filtriert und getrocknet. Obwohl mit dieser Methode PEBA-Materialien mit einem breiteren Eigenschaftsspektrum hergestellt werden können, ist sie im Allgemeinen teurer und zeitaufwändiger als die Schmelzpolykondensation.

Die Synthese von Nylon-Elastomeren hat einen hohen technischen Anspruch und es gibt relativ wenige globale Anbieter. Zu den Hauptproduzenten zählen Arkema, Evonik und Ube Kogyo.

III. Anwendung von PEBA-Schaum-Schuhmaterial

Nylonelastomere wurden ursprünglich in Schuhmaterialien als starre elastische Platten verwendet, beispielsweise in Schuhsohlenstützkomponenten. In den letzten Jahren hat PEBA durch die Nutzung der hervorragenden Elastizität und extrem geringen Dichte durch Schäumen als schäumendes Zwischensohlenmaterial an Popularität gewonnen.

Aufgrund der hohen Kosten von PEBA wird es häufig mit EVA, TPU und anderen Materialien zum Schäumen gemischt, um die Kosten zu senken. Aus Sicht der Schuhmodelle von Sportmarken kann PEBA ähnlich wie ETPU (superkritisches Schäumen) für die Zwischensohlenherstellung eingesetzt werden. Dabei handelt es sich um das Schäumen von Kügelchen und anschließendes Formen oder das Schäumen von Platten und das Zuschneiden zu Zwischensohlen sowie die Anwendung eines Klein-zu-Groß-Verfahrens.

Es gibt zahlreiche Fälle fortschrittlicher Technologie und Anwendungen von Nylon-Elastomeren als Schaumstoff-Zwischensohlen. Ein Beispiel für eine solche Innovation ist beispielsweise die ZoomX-Technologie von Nike, die in Laufschuhen wie dem 4% und dem NEXT% zum Einsatz kommt.