Pebax, małe chemiczne klocki, które na nowo wymyśliły buty biegowe

Spójrz na metkę dowolnej pary startowych butów stojących w twoim domu. Jest spora szansa, że znajdziesz na niej małe, dyskretne logo, niemal niewidoczne wśród marketingowych haseł wielkich marek. Pebax®. Brzmi bardziej jak kryptonim niż argument sprzedażowy, a jednak. Od Kipchogego po kolce, w których w Tokio padły rekordy na 400 m przez płotki, a także na większości maratońskich podium od 2016 roku, ta francuska pianka trafiła pod niemal wszystkie stopy, które liczą się w światowej lekkoatletyce.

Arkema, firma stojąca za Pebaxem®, sprzedaje wyłącznie granulaty. Żadnych podeszw ani logo na pudełkach z butami, tylko surowiec, który trafia następnie do przetwórców, a później do marek formujących go według własnych receptur. Aby zrozumieć, dlaczego ten niemal anonimowy materiał stał się cichą gwiazdą biegania, jedziemy do centrum badawczego Arkemy w Normandii. To tam Karine Loyen kieruje globalnym zespołem ds. badań i rozwoju (R&D) tego produktu. Z wykształcenia chemiczka, zaczynała w badaniach podstawowych, zanim przeszła do działu rozwoju, którego zadaniem jest wyszukiwanie nowych zastosowań dla produktów firmy. Sport stał się jednym z najważniejszych pól działania jej zespołu.

45 lat historii materiału podsumowuje obrazem, który nieustannie wraca w jej opowieści: zestawem klocków konstrukcyjnych. Pebax®, stworzony w latach 80., ma już „poważny wiek”, przyznaje, ale wciąż jest „jak Lego, które bez przerwy modyfikujemy i dostosowujemy do innowacji oraz potrzeb marek.” Ta nieustanna elastyczność tłumaczy jej zdaniem, jak ten leciwy polimer mógł nadążać za rosnącymi osiągami butów, w których jest stosowany, nigdy nie zostając w tyle.

Chemiczne Lego zrodzone w latach 80.

Pierwsza niespodzianka: Pebax® wcale nie jest nowym wynalazkiem. Materiał istnieje od lat 80., długo przed eksplozją rynku superbutów. Karine Loyen chętnie porównuje go do zestawu konstrukcyjnego. To termoplastyczny poliamid, czyli tworzywo, które można wielokrotnie topić i formować na nowo. Jego struktura łączy dwa rodzaje bloków molekularnych zestawionych jak klocki. Z jednej strony są sztywne bloki poliamidowe, z drugiej elastyczne bloki polieterowe. Zależnie od proporcji poszczególnych elementów chemicy otrzymują materiał mniej lub bardziej miękki i mniej lub bardziej dynamiczny, nie zmieniając podstawowych składników.

Ta swoboda projektowania pozwoliła Pebaxowi najpierw zadomowić się z dala od uwagi szerokiej publiczności. Już w latach 2000. wykorzystywano go w podeszwach zewnętrznych butów piłkarskich, a przede wszystkim w kolcach lekkoatletycznych. Dziś stanowi materiał w ponad 80% modeli. O wyborze decydują dwie cechy: wyjątkowo niska masa i niezwykle wysoki zwrot energii. Przy każdym kroku większość materiałów rozprasza część energii w postaci ciepła, co powoduje ich nagrzewanie. Karine Loyen tłumaczy to budową chemiczną polimeru: „ze względu na swoją strukturę chemiczną Pebax® nie rozprasza energii w swojej strukturze, tylko niemal w całości ją oddaje.” W praktyce „materiał oddaje około 80 do 85% energii włożonej przez biegacza w krok”, niemal bez strat po drodze. To prawdziwy efekt odbicia, który pozwala wydłużyć każdy krok, a ostatecznie poprawić tempo na pokonywanym kilometrze.

Od pełnej podeszwy do pianki, prawdziwy przełom

Wielki przełom nastąpił w latach 2015–2016. Do tego czasu buty do biegania dla szerokiego grona odbiorców opierały się głównie na piance EVA, gęstszej i znacznie mniej reaktywnej, „lżejszej w mniejszym stopniu i pozbawionej tego samego dynamizmu”, jak ujmuje to specjalistka od Pebaxu®. W rozmowach z wielkimi markami w zespołach badawczych Arkemy pojawił się pomysł: „a gdyby tak przenieść lekkość i zwrot energii materiału Pebax® do pianki? Gdyby udało się stworzyć piankę z polimeru Pebax® o takich właściwościach, moglibyśmy osiągnąć jeszcze wyższy poziom lekkości!” Wyzwanie było poważne: przekształcić surowiec zaprojektowany do innych zastosowań, nie odbierając mu właściwości po spienieniu, i zrobić to w całym łańcuchu pośredników między granulatem Arkemy a gotową podeszwą.

Kiedy projektant butów przechodzi z TPU na Pebax®, zyskuje 20% na masie.

Na rezultat trzeba było poczekać kilka lat, ale gdy się pojawił, zmienił reguły gry. Pierwsze buty wyposażone w nowe pianki zaczęły wygrywać maratony. Każdy producent nadaje swojej piance własną nazwę handlową, jednak w większości przypadków podstawą pozostaje ta sama rodzina polimerów. W przypadku najbardziej zaawansowanych pianek rynkowych regularnie mówi się o zwrocie energii rzędu 87%, podczas gdy klasyczna EVA osiąga około 65%, a wysokiej klasy pianka TPU mniej więcej 70%. W skali całego maratonu taka różnica może dla niektórych biegaczy oznaczać dziesiątki zaoszczędzonych minut.

Pebax kontra EVA kontra TPU, pojedynek pianek

Na papierze to niemal nierówna walka. W porównaniu z TPU, materiałem znanym z pianki Boost firmy Adidas, Pebax® ma gęstość „o 20% mniejszą przy tej samej objętości”, wyjaśnia Loyen. „Kiedy projektant butów przechodzi z TPU na Pebax®, zyskuje 20% na masie.” TPU z kolei „rozprasza więcej energii” ze względu na swoją chemię i nigdy nie zapewnia takiego samego efektu sprężyny. Cena również rośnie. „Pebax® to materiał o zaawansowanej i złożonej technologii chemicznej”, podczas gdy TPU korzysta z bardziej dostępnego „inżynieringu polimerowego” i większych mocy produkcyjnych, co tłumaczy różnicę cen. To właśnie ta złożoność uzasadnia przepaść między klasycznym butem treningowym a startową parą z płytką karbonową, której cena wywoławcza w topowych modelach regularnie przekracza dziś 300 euro.

W porównaniu z EVA różnica jest jeszcze wyraźniejsza. EVA nie jest termoplastyczna, a jej formowanie wymaga nieodwracalnego procesu sieciowania chemicznego, podobnego do tego stosowanego przy produkcji gumy. Po uformowaniu podeszwy nie da się jej ponownie stopić. Pebax® zachowuje termoplastyczną naturę do końca, otwierając drogę, której EVA nigdy nie pokona: recyklingowi w obiegu zamkniętym.

Zmęczenie, pięta achillesowa superpianek

Wyścig o ekstremalną lekkość ma jednak swoją ciemną stronę, o której marki niemal nigdy nie mówią. Im lżejsza jest pianka Pebax®, tym więcej zawiera powietrza i tym mniej materiału, a w efekcie szybciej traci trwałość. Potwierdzają to niezależne analizy zebrane w terenie. Nowa pianka PEBA zapewnia wyższy zwrot energii niż nowa EVA, ale po 450 kilometrach zużycia różnica całkowicie się odwraca: starzejąca się EVA dogania i wyprzedza zmęczoną PEBA. Sam materiał Pebax® pozostaje jedną z najbardziej odpornych na zmęczenie substancji, ale cenę za lekkość płaci ekstremalnie spieniona konstrukcja, zaprojektowana po to, by urwać ostatnie gramy.

„Trzeba zapewnić ten zwrot energii i elastyczność, ale jednocześnie zadbać o stabilność buta”, podsumowuje ekspertka z Cerdato, centrum kompetencji Arkemy zajmującego się poliamidami. Sama opisuje to jako nieustanny kompromis między ekstremalnie niską gęstością a stabilnością materiału. To prawdziwa ekwilibrystyka, nad którą francuskie zespoły badawcze pracują bez przerwy.

Rącznik, patenty i sztuczna inteligencja, kulisy cichego imperium

Przez długi czas Pebax® był w 100% oparty na ropie naftowej. Od kilku lat dostępna jest jednak jego wersja częściowo biopochodna, Pebax® Rnew, produkowana z oleju rycynowego. Sztywną część polimeru, poliamid o nazwie Rilsan, można wytwarzać w wersji w pełni biopochodnej, podczas gdy miękka część nadal pochodzi z przemysłu petrochemicznego. W efekcie udział surowca odnawialnego w gotowym produkcie zależy od proporcji poszczególnych bloków. Co ważne, ekologiczna wersja zachowuje dokładnie te same właściwości mechaniczne co klasyczna. „Osiągi są dokładnie takie same”, podkreśla główna badaczka. „Nie poświęcamy osiągów tylko dlatego, że materiał jest biopochodny.” To argument, który marki takie jak Mizuno czy Scarpa mogłyby zresztą mocniej wykorzystywać w przypadku niektórych modeli.

© Pebax® łączy sztywne bloki poliamidowe (zielone) z miękkimi blokami polieterowymi (szare), tworząc modułową strukturę odpowiadającą za jego właściwości. © Arkema

Jeśli chodzi o recykling, termoplastyczne właściwości Pebaxu® pozwalają teoretycznie rozdrobnić zużytą podeszwę i ponownie ją stopić, by wyprodukować nowy granulat. EVA po usieciowaniu można natomiast jedynie rozdrobnić i przeznaczyć do zastosowań o niższej wartości, takich jak maty. Arkema kupiła wyspecjalizowaną włoską spółkę Agiplast i pracuje obecnie nad recyklingowanym Pebaxem®, zawierającym około 30% materiału pochodzącego z odpadów produkcyjnych. Produkt przechodzi proces homologacji u kilku marek. Firma On zrobiła zresztą duże wrażenie, prezentując niemal jednorodne materiałowo buty, w całości oparte na pochodnych oleju rycynowego i zaprojektowane tak, by po zakończeniu użytkowania można je było w całości rozdrobnić.

W kwestii, na której bardzo zależy konkurencji, Arkema zachowuje oczywiście powściągliwość. Firma chroni swoje know-how szerokim portfelem patentów ważnych przez 20 lat. Obejmują one zarówno skład chemiczny, jak i procesy produkcyjne oraz dodatki stabilizujące materiał termicznie i chroniące go przed promieniowaniem UV. Mniej widoczny, ale równie strategiczny kierunek badań to dziś modelowanie cyfrowe. Sztuczna inteligencja jest coraz częściej wykorzystywana do przewidywania optymalnej struktury pianki, jeszcze zanim trafi ona do laboratorium, co pozwala ograniczyć czasochłonne i kosztowne próby metodą prób i błędów.

Od elity maratonu po niedzielny jogging, świadoma demokratyzacja

Pebax® nie jest już zarezerwowany dla podium. Korzysta z niego kilka wielkich marek, a w wielu modelach treningowych dla szerokiego grona biegaczy pojawiają się już jego odpowiednio dobrane ilości. Arkema otwarcie stawia na tę demokratyzację. Przejście od rzemieślniczej produkcji, charakterystycznej dla małych serii maratońskich butów wymagających wielu ręcznych korekt, do masowej produkcji przemysłowej wymaga prawdziwej zmiany skali. Materiał musi stać się bardziej odporny na etapie przetwarzania, aby wytrzymać tempo standardowych linii produkcyjnych. To zadanie niemal równie strategiczne jak sam wyścig o lepsze osiągi.

Sercem projektu wciąż pozostaje jednak elita. Na bieżni, w piłce nożnej i maratonie obecność Pebaxu® podczas najważniejszych międzynarodowych zawodów nadal zapewnia Arkemie ogromną wartość wizerunkową. Firma chętnie podkreśla, że materiał trafia do niemal wszystkich kolców używanych na igrzyskach olimpijskich i mistrzostwach świata. Tak, sezon po sezonie, trwa niezwykła historia tworzywa wynalezionego ponad 40 lat temu, które nigdy nie pojawia się na pudełku z butami, a mimo to stało się niezbędne przy każdym kolejnym rekordzie.

➜ Sprawdź kalendarz maratonów