Pebax, het kleine chemische Lego dat de hardloopschoen opnieuw uitvond

Kijk maar eens naar het label van een willekeurig paar wedstrijdschoenen dat bij je thuis staat. De kans is groot dat er ergens een klein, onopvallend logo op prijkt, bijna onzichtbaar tussen alle marketing van de grote merken. Pebax®. Een naam die eerder klinkt als een codenaam dan als een verkoopargument. En toch. Van Kipchoge tot de spikes waarmee in Tokio records op de 400 meter horden aan diggelen werden gelopen, en op de meeste marathonpodiums sinds 2016, dit Franse schuim zit onder bijna alle voeten die ertoe doen in de mondiale atletiek.

Arkema, het bedrijf achter Pebax®, verkoopt alleen korrels. Geen zolen, geen logo op een schoenendoos, alleen ruwe grondstof die vervolgens naar verwerkers en daarna naar de merken gaat. Die geven er hun eigen vorm en receptuur aan. Om te begrijpen waarom dit vrijwel anonieme materiaal de stille ster van het hardlopen is geworden, gaan we naar het onderzoekscentrum van Arkema in Normandië. Daar leidt Karine Loyen het wereldwijde team voor Onderzoek en Ontwikkeling (R&D) van het product. Als chemicus begon ze in het fundamentele onderzoek, voordat ze overstapte naar ontwikkeling: de fase waarin nieuwe toepassingen voor bestaande producten worden gezocht. Sport is inmiddels een van de belangrijkste speelvelden van haar team.

Haar samenvatting van 45 jaar materiaalgeschiedenis komt steeds terug op één beeld: een bouwspel. Pebax®, ontwikkeld in de jaren 80, heeft « inmiddels een respectabele leeftijd », erkent ze, maar blijft « als Lego dat je voortdurend aanpast, aanpast aan innovaties en aan de wensen van de merken. » Die permanente veranderbaarheid verklaart volgens haar hoe dit oude polymeer de steeds betere prestaties van de schoenen waarin het wordt verwerkt, heeft kunnen volgen zonder achterop te raken.

Chemisch Lego uit de jaren 80

De eerste verrassing: Pebax® is allesbehalve een recente uitvinding. Het materiaal bestaat al sinds de jaren 80, lang voordat de super schoenen hun opmars maakten. Karine Loyen vergelijkt het graag met een bouwspel. Het is een thermoplastisch polyamide, oftewel een kunststof die je steeds opnieuw kunt smelten en vormen. De structuur combineert twee soorten moleculaire blokken die als bakstenen in elkaar grijpen. Aan de ene kant stijve blokken van polyamide, aan de andere flexibele blokken van polyether. Door de verhouding tussen beide bouwstenen te veranderen, krijgen chemici een materiaal dat meer of minder soepel en meer of minder dynamisch is, zonder de basisingrediënten te wijzigen.

Dankzij die ontwerpvrijheid bleef Pebax® aanvankelijk ver buiten het zicht van het grote publiek. Al in de jaren 2000 werd het verwerkt in de buitenzolen van voetbalschoenen en vooral in atletiekspikes, waarin het vandaag meer dan 80% van de modellen vertegenwoordigt. Twee eigenschappen verklaren die keuze: het uitzonderlijk lage gewicht en de ongekende energieteruggave. De meeste materialen zetten een deel van de energie bij elke stap om in warmte, waardoor ze opwarmen. Karine Loyen wijst op de chemische structuur van het polymeer: « door zijn chemische structuur verliest Pebax® de energie niet in de structuur, maar geeft het die vrijwel volledig terug. » Concreet: « ongeveer 80 tot 85% van de energie die de loper tijdens de afzet levert, wordt door het materiaal teruggegeven», vrijwel zonder onderweg iets kwijt te raken. Dat veereffect verlengt elke pas en kan uiteindelijk de tijd per gelopen kilometer verbeteren.

Van massieve zool naar schuim, de echte ommekeer

De grote omslag kwam tussen 2015 en 2016. Tot dan draaide de hardloopschoen voor het grote publiek voornamelijk op EVA, een dichter en veel minder responsief schuim, « lichter zijn ze niet, en ze hebben ook niet dezelfde dynamiek », aldus de Pebax-specialiste. In gesprekken met de grote merken ontstond bij de onderzoeksteams van Arkema een idee: « wat als we die lichtheid en energieteruggave van Pebax® kunnen overbrengen naar een schuim? Als we een schuim van Pebax®-polymeer kunnen maken met die eigenschappen, kunnen we nog veel lichtere niveaus bereiken! » De uitdaging was niet gering: een grondstof die voor andere toepassingen was ontwikkeld, moest worden omgevormd zonder haar eigenschappen te verliezen zodra ze geschuimd was. En dat met een hele keten tussen de korrels van Arkema en de afgewerkte zool.

Wanneer een schoenontwerper overstapt van TPU naar Pebax®, wint hij 20% aan gewicht.

Het duurde enkele jaren voordat het resultaat zichtbaar werd, maar toen het zover was, veranderde het de spelregels. De eerste schoenen met deze nieuwe schuimen begonnen marathons te winnen. Elke fabrikant geeft zijn schuim een eigen commerciële naam, maar in de meeste gevallen blijft de chemische basis dezelfde polymeerfamilie. Voor de best presterende schuimen op de markt wordt regelmatig een energieteruggave van ongeveer 87% genoemd, tegenover circa 65% voor klassiek EVA en ongeveer 70% voor hoogwaardig TPU-schuim. Op de afstand van een volledige marathon kan dat verschil voor sommige lopers tientallen minuten schelen.

Pebax versus EVA versus TPU, de schuimstrijd

Op papier is de vergelijking bijna oneerlijk. Vergeleken met TPU, het materiaal achter Adidas’ Boost, is Pebax® « bij hetzelfde volume 20% lichter, legt Loyen uit. Wanneer een schoenontwerper overstapt van TPU naar Pebax®, wint hij 20% aan gewicht. » TPU « dissipeert door zijn chemie meer energie » en biedt nooit hetzelfde veereffect. De prijs volgt logisch. « Pebax® is een chemisch hoogwaardig materiaal dat complex te produceren is », terwijl TPU profiteert van « meer beschikbare polymeer-engineering » en grotere productiecapaciteiten. Dat verklaart het prijsverschil. Die complexiteit ligt mee aan de basis van de kloof tussen een klassieke trainingsschoen en een carbon wedstrijdschoen, waarvan de instapprijzen voor de meest geavanceerde modellen tegenwoordig geregeld boven de 300 euro uitkomen.

Tegenover EVA is het verschil nog duidelijker. EVA is geen thermoplast: het wordt gevormd via een onomkeerbare chemische vernettingsstap, net als rubber. Zodra de zool is gevormd, kan ze niet opnieuw worden gesmolten. Pebax® behoudt daarentegen tot het einde zijn thermoplastische karakter. Daardoor ontstaat een mogelijkheid die EVA nooit zal hebben: recycling in een gesloten kringloop.

Vermoeidheid, de achilleshiel van superfoam

Toch heeft de jacht op extreem lage gewichten ook een keerzijde waar merken bijna nooit over praten. Hoe lichter een Pebax®-schuim wordt gemaakt, hoe meer lucht en hoe minder materiaal het bevat, en hoe sterker de duurzaamheid na verloop van tijd afneemt. Onafhankelijke analyses bevestigen dat op het terrein. Een nieuw PEBA-schuim levert meer energie terug dan nieuw EVA, maar na 450 kilometer gebruik keert de verhouding volledig om: het verouderde EVA haalt het vermoeide PEBA in en gaat er zelfs overheen. Het Pebax®-materiaal zelf blijft intrinsiek een van de meest vermoeidheidsbestendige materialen die er zijn. Het is de extreem geschuimde structuur, gekozen om de laatste grammen weg te schaven, die de prijs van die lichtheid betaalt.

« Je hebt die energieteruggave en elasticiteit nodig, maar de schoen moet ook stabiel blijven », vat de expert van Cerdato samen, het Arkema-expertisecentrum voor polyamiden. Ze beschrijft een permanent compromis tussen een extreem lage dichtheid en de stabiliteit van het materiaal. Een echte evenwichtsoefening waarop de Franse onderzoeksteams onafgebroken blijven werken.

Ricinus, patenten en artificiële intelligentie, achter de schermen van een discreet imperium

Pebax® was lange tijd volledig van aardolie afkomstig, maar kent sinds enkele jaren ook een biogebaseerde variant: Pebax® Rnew, gemaakt uit ricinusolie. Het stijve deel van het polymeer, een polyamide met de naam Rilsan, kan volledig biogebaseerd worden geproduceerd. Het flexibele deel blijft petrochemisch, waardoor het aandeel hernieuwbare grondstoffen in het eindproduct afhangt van de verhouding tussen beide blokken. Opvallend is dat deze ecologische variant exact dezelfde mechanische prestaties behoudt als de klassieke versie. « De prestaties zijn precies hetzelfde », benadrukt de hoofdonderzoekster. « We leveren geen prestaties in omdat het materiaal biogebaseerd is. » Merken als Mizuno en Scarpa zouden dat argument voor sommige modellen kunnen uitspelen.

© Pebax® combineert stijve polyamideblokken (groen) met flexibele polyetherblokken (grijs), een modulaire structuur die aan de basis ligt van zijn eigenschappen. © Arkema

Ook voor recycling biedt het thermoplastische karakter van Pebax® in theorie een voordeel: een gebruikte zool kan worden vermalen en opnieuw gesmolten tot nieuwe korrels. EVA kan, zodra het vernet is, alleen nog worden vermalen en voor toepassingen met een lagere waarde worden ingezet, zoals matten. Arkema kocht het gespecialiseerde Italiaanse bedrijf Agiplast en ontwikkelt momenteel gerecycled Pebax® met ongeveer 30% materiaal uit productieresten. Bij verschillende merken loopt daarvoor de goedkeuring. Het merk On maakte eerder indruk met een vrijwel monomateriële schoen, volledig gemaakt van ricinusoliederivaten en ontworpen om aan het einde van de levensduur in zijn geheel opnieuw te worden vermalen.

Over de gevoelige concurrentiekwestie blijft Arkema uiteraard terughoudend. Het bedrijf beschermt zijn knowhow met een brede portefeuille patenten met een looptijd van 20 jaar. Die bestrijken zowel de chemische samenstelling als de productieprocessen en de additieven voor thermische en uv-stabilisatie. Een minder zichtbare maar even strategische onderzoekslijn draait inmiddels om digitale modellering. Artificiële intelligentie wordt steeds vaker ingezet om de optimale schuimstructuur al vóór het laboratoriumwerk te voorspellen, in plaats van eindeloos kostbare proefondervindelijke tests uit te voeren.

Van marathontop tot zondagse jogger, bewust gedemocratiseerd

Pebax® is niet langer voorbehouden aan podiumlopers. Verschillende grote merken gebruiken het, en ook meerdere trainingsmodellen voor het grote publiek bevatten inmiddels een weloverwogen hoeveelheid van het materiaal. Vanuit Arkema wordt die democratisering nadrukkelijk omarmd. De overstap van ambachtelijke productie, zoals bij een in kleine oplage gemaakte marathon schoen met veel handmatige aanpassingen, naar massaproductie op industriële schaal vraagt om een echte omslag. Het materiaal moet robuuster worden in de verwerkingsprocessen om het tempo van klassieke productielijnen aan te kunnen. Dat is bijna even strategisch als de jacht op pure prestaties.

Toch blijft de elite het kloppende hart. Op de baan, in het voetbal en in de marathon is de aanwezigheid van Pebax® op de grootste internationale wedstrijden een enorme imagomotor voor Arkema. Het bedrijf benadrukt graag dat het materiaal in vrijwel alle spikes zit die op de Olympische Spelen of wereldkampioenschappen worden gebruikt. Zo blijft seizoen na seizoen dat merkwaardige verhaal gevoed worden: dat van een kunststof die meer dan 40 jaar geleden werd uitgevonden en, zonder ooit op een schoenendoos te verschijnen, onmisbaar is geworden bij elk record dat sneuvelt.

➜ Ontdek de marathonkalender