Pebax, a kémiai Lego, amely újraírta a futócipők szabályait

Nézd meg bármelyik versenycipő címkéjét, amely a nappalidban hever. Jó eséllyel ott lesz rajta egy apró, diszkrét logó, szinte elveszve a nagy márkák marketingzajában. Pebax®. Inkább hangzik kódnévnek, mint ütős értékesítési érvnek, pedig meghatározó anyagról van szó. Kipchogétól a tokiói 400 méteres gátfutás rekordjait megdöntő szöges cipőkig, a 2016 óta rendezett maratonok dobogóinak többségén át ez a francia hab szinte minden fontos láb alá bekerült a világ atlétikájában.

A Pebax® mögött álló Arkema csak granulátumot értékesít. Nincs talp, nincs logó a cipősdobozon, csak nyers alapanyag, amely előbb feldolgozókhoz, majd a márkákhoz kerül. Ők saját receptúrájuk szerint formálják késztermékké. Hogy megértsük, miért lett ez a szinte névtelen anyag a futás csendes sztárja, az Arkema normandiai kutatóközpontjába látogattunk, ahol Karine Loyen a termék globális kutatás-fejlesztési (K+F) csapatát vezeti. Vegyészként kezdte pályafutását, előbb alapkutatással foglalkozott, majd a fejlesztési oldalra váltott. Ez a munka abból áll, hogy új felhasználási lehetőségeket találjanak a vállalat termékeihez, a sport pedig idővel csapata egyik legfontosabb terepévé vált.

Az anyag 45 éves történetét egy képben foglalja össze, amely újra és újra előkerül nála: ez pedig az építőjáték. Az 1980-as években létrehozott Pebax® már „tiszteletre méltó korba lépett” - ismeri el, mégis „olyan, mint a Lego, amelyet folyamatosan módosítunk, és hozzáigazítunk az innovációkhoz, illetve a márkák igényeihez.” Ez az állandó alakíthatóság magyarázza szerinte, hogyan tudta ez a régi polimer végigkísérni a benne alkalmazott cipők teljesítményének növekedését anélkül, hogy lemaradt volna.

Kémiai Lego az 1980-as évekből

Az első meglepetés: a Pebax® egyáltalán nem friss találmány. Az anyag már az 1980-as évek óta létezik, jóval a szupercipők robbanása előtt. Karine Loyen szívesen hasonlítja építőjátékhoz. Termoplasztikus poliamidról van szó, vagyis olyan műanyagról, amelyet újra és újra meg lehet olvasztani és formázni. Szerkezete kétféle, téglaként egymáshoz kapcsolódó molekuláris blokkból áll. Az egyik oldalon merev poliamidblokkok, a másikon rugalmas pol éterblokkok találhatók. Az egyes elemek arányát változtatva a vegyészek lágyabb vagy keményebb, élénkebb vagy kevésbé dinamikus anyagot kapnak, miközben az alapösszetevők nem változnak.

Ez a tervezési szabadság először a nagyközönség radarján kívül juttatta szerephez a Pebax®-ot. Már a 2000-es években ott volt a futballcipők külső talpában, mindenekelőtt pedig az atlétikai pályacipőkben, amelyeknek ma több mint 80 százalékában megtalálható. Két tulajdonság magyarázza a választást: rendkívüli könnyűsége és kiemelkedő energia-visszaadása. Minden lépésnél terhelve a legtöbb anyag az energia egy részét hő formájában elnyeli, ami felmelegedéshez vezet. Karine Loyen ezt magának a polimernek a kémiai szerkezetével magyarázza: „a kémiai szerkezete miatt a Pebax® nem nyeli el az energiát a szerkezetében, hanem szinte teljes egészében visszaadja”. Konkrétan „a futó által lépés közben bevitt energia körülbelül 80-85 százalékát az anyag visszaadja”, vagyis szinte semmi nem vész el útközben. Ez valódi rugóhatást jelent: minden lépés hosszabbá válhat, a kilométerenkénti idő pedig javulhat.

A tömör talptól a habig: az igazi fordulópont

A nagy váltás 2015 és 2016 között történt. Addig a tömegpiaci futócipők alapvetően EVA-habot használtak, amely sűrűbb és jóval kevésbé reaktív volt, „kevésbé könnyű, és nem kínálta ugyanezt a dinamizmust” - mondja a Pebax szakértője. A nagy márkákkal folytatott egyeztetések során az Arkema kutatói arra jutottak: „mi lenne, ha a Pebax® anyagának könnyűségét és energia-visszaadását egy habba tudnánk átültetni? Ha sikerülne olyan Pebax®-polimerhabot készíteni, amely ezeket a tulajdonságokat kínálja, még magasabb szintre emelhetnénk a könnyűséget!” A kihívás nem volt csekély: úgy kellett egy más célra tervezett alapanyagot habosítani, hogy közben megőrizze a tulajdonságait. Ráadásul az Arkema granulátuma és a kész talp között egy egész köztes beszállítói lánc áll.

Amikor egy cipőtervező TPU-ról Pebax®-ra vált, 20 százalékos súlymegtakarítást érhet el.

Az eredmény néhány év alatt vált láthatóvá, de amikor megérkezett, mindent megváltoztatott. Az első, ezekkel az új habokkal szerelt cipők elkezdtek maratonokat nyerni. Minden gyártó saját kereskedelmi nevet ad a habjának, de a kémiai alap a legtöbb esetben ugyanabba a polimercsaládba tartozik. A piac legjobb habjainál rendszeresen 87 százalék körüli energia-visszaadási értéket említenek, miközben a hagyományos EVA inkább 65 százaléknál tetőzik, a prémium TPU-hab pedig körülbelül 70 százalékot tud. Egy teljes maratonon ez bizonyos futóknál akár több tíz perc különbséget is jelenthet.

Pebax, EVA vagy TPU: a habok összecsapása

Papíron a verseny szinte igazságtalan. A TPU-val szemben, amely az Adidas Boost technológiájának sztáranyaga, a Pebax® sűrűsége „azonos térfogat mellett 20 százalékkal kisebb” - pontosít Loyen. „Amikor egy cipőtervező TPU-ról Pebax®-ra vált, 20 százalékot nyer a súlyon.” A TPU ezzel szemben „több energiát nyel el” a kémiai felépítése miatt, így sosem kínál ugyanolyan rugóhatást. Az ár is logikusan követi a különbséget. „A Pebax® nagy teljesítményű, kémiailag összetett és nehezen gyártható anyag”, miközben a TPU mögött szélesebb körben elérhető „polimertechnológia” és nagyobb gyártókapacitás áll. Ez magyarázza az árkülönbséget is. Ez az összetettség indokolja a különbséget egy hagyományos edzőcipő és egy karbonlemezes versenycipő között, amelyek csúcskategóriás modelljeinek indulóára ma már rendszeresen meghaladja a 300 eurót.

Az EVA-val szemben még élesebb a különbség. Az EVA nem termoplasztikus anyag: formázásakor visszafordíthatatlan kémiai térhálósítási lépésre van szükség, akárcsak a gumi esetében. A talp öntése után többé nem lehet újra megolvasztani. A Pebax® viszont mindvégig megőrzi termoplasztikus jellegét, ami olyan lehetőséget nyit meg előtte, amelyet az EVA soha nem érhet el: a zárt körforgású újrahasznosítást.

A fáradás, a szuperhabok Achilles-sarka

A szélsőséges könnyítésnek azonban van árnyoldala is, amelyről a márkák szinte sosem beszélnek. Minél könnyebb egy Pebax®-hab, annál több levegőt és annál kevesebb anyagot tartalmaz, ezért idővel annál inkább veszít a tartósságából. Független elemzések terepen is megerősítik ezt: egy új PEBA-hab energia-visszaadása jobb, mint egy új EVA-é, 450 kilométer használat után azonban teljesen megfordul a helyzet. Az öregedő EVA utoléri, majd lehagyja a fáradt PEBA-t. Maga a Pebax® anyaga továbbra is a legfáradásállóbbak egyike, az utolsó grammok lefaragására választott, extrém habszerkezet azonban megfizeti ennek a könnyűségnek az árát.

„Szükség van erre az energia-visszaadásra és rugalmasságra, de a cipőnek közben stabilnak is kell maradnia” - foglalja össze az Arkema poliamid-szakértői központjának, a Cerdatónak a munkatársa. Ő maga is állandó kompromisszumként írja le a rendkívül alacsony sűrűség és az anyag stabilitása közötti egyensúlyt. A francia kutatócsoportok folyamatosan ezen a kényes egyensúlyon dolgoznak.

Ricin, szabadalmak és mesterséges intelligencia egy diszkrét birodalom kulisszái mögött

A sokáig száz százalékban kőolajalapú Pebax® néhány éve bioalapú változattal is rendelkezik: ez a ricinusolajból készülő Pebax® Rnew. A polimer merev része, a Rilsan nevű poliamid teljes egészében bioalapú változatban is előállítható, míg a rugalmas rész továbbra is petrolkémiai eredetű. A késztermék megújuló, illetve bioalapú anyagtartalma ezért az egyes blokkok arányától függ. Figyelemre méltó, hogy ez a környezetbarát változat pontosan ugyanazokat a mechanikai teljesítményeket kínálja, mint a hagyományos. „A teljesítmény pontosan ugyanaz” - hangsúlyozza a vezető kutató. „Nem kell feláldozni a teljesítményt azért, mert bioalapú anyagról van szó.” Ezt az érvet egyébként olyan márkák is kiemelhetik egyes modelljeiknél, mint a Mizuno vagy a Scarpa.

© A Pebax® merev poliamidblokkokat (zöld) és rugalmas pol éterblokkokat (szürke) kapcsol össze. Ez a moduláris felépítés adja különleges tulajdonságainak alapját. © Arkema

Az újrahasznosításban a Pebax® termoplasztikus jellege elméletileg lehetővé teszi, hogy a használt talpat ledarálják és újraolvasszák, majd új granulátumot készítsenek belőle. Az EVA ezzel szemben a térhálósítás után legfeljebb ledarálható, és alacsonyabb értékű felhasználási területekre, például szőnyegekbe kerülhet. Az Arkema felvásárolta az erre szakosodott olasz leányvállalatot, az Agiplastot, és jelenleg olyan újrahasznosított Pebax®-on dolgozik, amely körülbelül 30 százalékban gyártási hulladékból származó anyagot tartalmaz. A termék több márkánál homologizáció alatt áll. Az On korábban nagy feltűnést keltett egy szinte monomateriális cipő bemutatásával, amely teljes egészében ricinusolaj-származékokból készült, és életciklusa végén egészében újradarálható.

A versennyel kapcsolatos, különösen érzékeny kérdésben az Arkema természetesen visszafogottan nyilatkozik. A vállalat széles, 20 évig érvényes szabadalmi portfólióval védi know-how-ját. Ezek a szabadalmak a kémiai összetételt, a gyártási eljárásokat, valamint a hő- és UV-stabilizáló adalékokat is lefedik. Egy kevésbé látványos, de ugyanilyen stratégiai kutatási irány a digitális modellezés. A mesterséges intelligenciát egyre gyakrabban használják arra, hogy már a laboratóriumi kísérletek előtt előre jelezzék az optimális habszerkezetet, így kevesebb időigényes próbálkozásra van szükség.

A tömeges elterjedés felé, az elitmaratontól a vasárnapi kocogásig

A Pebax® már nem csak a dobogósok kiváltsága. Több nagy márka használja, és ma már több tömegpiaci edzőcipőben is megtalálható visszafogott mennyiségben. Az Arkema egyértelműen támogatja ezt a demokratizálódást. Nagy léptékváltást jelent a kis szériás, sok kézi igazítással készülő maratoni cipők gyártásától az ipari tömegtermelésig eljutni. Az anyagnak a feldolgozási eljárások során robusztusabbá kell válnia, hogy bírja a hagyományos gyártósorok tempóját. Ez szinte ugyanolyan stratégiai feladat, mint maga a teljesítményhajszolás.

A kutatás középpontjában azonban továbbra is az elit áll. Pályán, futballban és maratonon a Pebax® jelenléte a legnagyobb nemzetközi versenyeken óriási presztízsértéket jelent az Arkemának. A vállalat szívesen hangoztatja, hogy az olimpiákon vagy a világbajnokságokon használt szöges cipők szinte mindegyikében ott van. Így szezonról szezonra tovább élhet ez a különös történet: egy több mint 40 éve feltalált műanyag története, amely sosem jelenik meg a cipősdobozokon, mégis nélkülözhetetlenné vált minden egyes megdöntött rekordnál.

➜ Nézd meg a maratonok versenynaptárát