在当今的鞋材制造领域，发泡技术已成为核心关键技术之一，占据着举足轻重的地位。随着消费者对鞋类产品的性能要求不断攀升，从基本的舒适、耐磨，到追求极致的轻量化、缓震性与回弹性，发泡技术不断革新以满足大众消费者的需求。

超临界发泡作为一种新兴的物理发泡技术，具有环保清洁的优点，可使材料实现更轻质、更低密度、更高能量回馈等性能，是目前关注度最高的技术之一。而最常见的超临界发泡工艺有珠粒、片材和“小发大”（注塑+模压），其中珠粒发泡和“小发大”较热门。

超临界发泡跑鞋

化学发泡技术由于成熟的工艺以及较低的成本，仍占据较大市场份额，并朝着环保化方向发展。化学发泡工艺包括模压发泡、射出发泡、平板发泡、注射交联发泡，其中射出发泡由于高效率、低废料的特点，是目前主流的化学发泡工艺。

化学发泡跑鞋

作为实现发泡技术的设备，超临界发泡设备与化学发泡设备有着明显的区别。

一、工作原理

化学发泡是在材料制造过程中加入发泡剂，发泡剂受热发生化学反应从而释放气体，使材料内部形成气泡。这种发泡技术发气量大，发泡材料泡孔更大、性能良好、用途广泛。

超临界发泡是在超临界状态下利用物质的特殊性质进行发泡的过程。通过在热塑性弹性体体内形成大量微米级气泡制成多孔泡沫材料，制得的发泡材料具有轻质、高抗拉伸强度、良好的弹性、缓冲性、耐温性、耐化学性等优点。

因此传统的发泡设备主要依靠添加发泡剂来产生气体，形成泡沫。超临界发泡设备则需通过调节温度和压力，使材料达到超临界状态，然后通过快速降压或降温的方式，使溶于材料中的超临界气体迅速膨胀并形成气泡。

二、设备组成

由于工作原理的不同，这两种设备的组成和设计也有显著差异，此处主要列举了较为热门的“小发大”和射出发泡。

1. 超临界发泡：“小发大”

超临界发泡设备通常需要配备等能够提供和控制超临界条件的高压釜，还包括超临界流体存储与输送系统、温度和压力精确控制系统等，以确保在超临界状态下进行发泡操作。

“小发大”是先通过射出成型得到小的胚膜，再将其经过模压发泡后变大得到所需鞋底。

注塑机：用于制备胚模，需具备高精度射出控制能力，确保胚模尺寸一致性
高压发泡釜：在超临界条件下，超临界流体渗透到鞋胚中，达到饱和状态后，快速释放反应釜内的压力，鞋胚内的流体迅速膨胀，在体内形成微孔结构，从而实现鞋底超临界发泡。
气体供给系统：包括液氮/液态CO₂储罐、汽化装置及增压设备，确保气体稳定供应。
控制系统：调节压力、温度、时间等参数以及其他系统控制。

2. 化学发泡：射出发泡

化学发泡设备相对简单，射出发泡设备组成主要包括注射系统、精密模具、控制系统和加热冷却系统。

注射系统：将混合好的含有发泡剂的鞋材原料进行塑化、计量，并以一定的压力和速度注射到模具型腔中。
精密模具：通常由动模和定模组成，具有特定的型腔结构，原料在其中发泡成型。具备高精度和耐压性，型腔设计直接影响发泡倍率和鞋底结构。合模装置在注射时提供足够的锁模力，防止模具涨开，保证发泡成型过程的顺利进行。
控制系统：控制注射量、注射压力、注射速度、模具温度、开合模动作等参数，确保生产过程的稳定性和产品质量的一致性。
加热冷却系统：对料筒和模具进行加热或冷却，使原料在合适的温度下塑化和发泡，发泡完成后，模具需快速冷却以稳定泡孔结构，防止收缩变形。

三、产品性能

超临界发泡设备生产的泡沫材料具有更高的均匀性和更小的气泡尺寸，因此其性能通常优于传统设备生产的产品。例如，使用超临界发泡设备生产的泡沫塑料具有更好的强度和韧性，更低的热导率和吸水率。

超临界发泡EVA鞋底截面，图源实力机械

传统发泡设备生产的产品气泡尺寸相对较大，均匀性相对超临界发泡较差，在强度、韧性、隔热性等方面的性能相对较弱，且化学发泡可能因副产物等问题导致制品有异味、颜色偏差等问题。

射出发泡鞋底，图源烽远塑胶

四、环保性

超临界发泡设备在生产过程中通常采用二氧化碳、氮气等作为发泡剂，这些物质无毒、无味、无污染，对环境和人体健康影响小。

而传统的发泡设备则需要使用发泡剂，这些发泡剂受热分解可能产生有毒气体，对环境和人体健康会带来潜在的影响，但通过选择合适的发泡剂，如发泡剂AC，也可实现无臭、无毒、无污染的发泡过程。

五、成本差异

虽然超临界发泡设备的性能优越，但其设备的造价较高，对设备的耐压、控温等性能要求高，运行过程中需要消耗大量能源来维持超临界状态，因此运行成本也相应较高。

传统的发泡设备成本则相对便宜，且由于工艺技术成熟，操作难度和设备运行成本都相对较低。

超临界发泡制品由于高性能以及环保等特性，在全球范围内已获得广泛的认可和支持，随着消费者对产品性能以及可持续性需求的提高以及技术的进一步发展，超临界发泡技术未来有望成为鞋材领域的主流趋势。

来源：正分科技、艾邦弹性体网综合整理

为了大家更方便的沟通，艾邦建立了超临界发泡产业交流群，欢迎相关材料企业、设备制造企业、超临界成品制造商等上下游企业的加入。

活动推荐：邀请函：超临界发泡技术创新及应用论坛（10月24日·宁波）

一、议题方向

时间	演讲议题	演讲单位
08:50-09:00	开场介绍	艾邦高分子江耀贵创始人
09:00-09:30	聚苯醚超临界连续挤出发泡板材工业化研制与应用	北京工商大学周洪福教授
09:30-10:00	超临界物理发泡工艺的材料特性及鞋材应用优势	东亚高新材料乔洪超经理
10:00-10:30	茶歇
10:30-11:00	模内烧结发泡快速成型聚合物珠粒成型体材料	中山大学南昌研究院翟文涛教授
11:00-11:30	3D打印发泡聚合物及其在轻量化结构中的应用	博理科技范博应用总监
11:30-12:00	可降解聚合物泡沫的绿色制备及应用	宁波材料所汪龙研究员
12:00-13:30	午餐
13:30-14:00	长碳链聚酰胺弹性体超临界发泡料的开发与应用	新元化学杜辉研发总工
14:00-14:30	面向鞋材快速制造的超临界发泡技术及应用	中国科学院福建物质结构研究所吴立新研究员/SAMPE全球会士(Fellow)
14:30-15:00	高熔体强度聚丙烯和挤出发泡工艺	中化石化王武聪研发高级主管
15:00-15:30	增强型热塑性聚氨酯的超临界CO₂发泡及其性能	华东理工大学胡冬冬副教授
15:30-16:00	面向低空经济的轻质高强泡沫材料	香港科技大学（广州）王军助理教授/博导
16:00-16:30	茶歇
16:30-17:00	聚合物/超临界流体体系凝聚态结构演变的原位高压表征	山东大学张磊研究员
17:00-17:30	超临界模压发泡材料开发及应用探究	宁波致微张利技术总监
17:30-18:00	轻质多功能聚合物基电磁屏蔽复合泡沫材料	西北工业大学马忠雷副教授
18:00-18:30	微相分离调控环烯烃共聚物多孔材料成型机理及应用	宁夏大学张瑞岩副教授/院长助理
18:30-20:00	晚宴