Nel mondo della corsa in natura si parla sempre più spesso di piastre o plate annegati nell’intersuola. Per la verità è diminuita l’attenzione sulle piastre in carbonio, massima solo un paio di stagioni fa e diffusa sulle scarpe top performance nella maratona e nell’atletica, ma l’utilizzo di un inserto rigido all’interno dei prodotti da trail running è stato ampiamente sdoganato. E, a differenza dei primi esperimenti che prevedevano prodotti realizzati con base termoindurente (il cosiddetto carbonio), sono sempre di più le piastre (nel caso del trail running si tratta spesso di prodotti a forma di forchetta) a base termo- plastica. Nella pratica sono polimeri rinforzati, cioè caricati con fibre, prevalentemente con la fibra di carbonio. Prodotti che, al netto della performance, offrono vantaggi significati-vi in termini di lavorazione e riciclabilità rispetto ai compositi a base di termoindurenti. Per citare alcuni esempi di questa guida, Adidas Terrex Agravic Speed Ultra adotta un inserto in Pebax, mentre Rossignol Vezor una forchetta Diapazon composta di Nylon e fibra di vetro. Atri modelli, come ASICS Metafuji Trail, Hoka Tecton X 3, Speedland GL:SVT e XBionic Terraskin X00/C sfruttano le proprietà di un plate in carbonio.
Poter contare su una piastra annegata nell’intersuola permette di intervenire sulla rigidità e stabilità, ma soprattutto sulla propulsione e il ritorno di energia. Tutti fattori importanti per la prestazione che dipendono dal materiale utilizzato, dalla forma, dall’interazione con le schiume dell’intersuola. Per aiutare i principali marchi a selezionare i migliori materiali per leoro applicazioni specifiche, Xenia, azienda vicentina leader nella produzione di polimeri rinforzati, ha realizzato un interessante studio in collaborazione con lo Sport Technology Lab dell’Università di Bologna.
Ci si è concentrati soprattutto su un innovativo test per analizzare e ottimizzare le proprietà di rimbalzo e smorzamento dei materiali rinforzati con fibra di carbonio e la variazione della rigidità in funzione della temperatura. Aspetti importanti perché il rimbalzo influisce sulla prestazione della corsa e lo smorzamento delle vibrazioni sul controllo, senza considerare che in montagna si può correre a temperature prossime ai 30 °C nei fondovalle, fino a zero o meno gradi in quota. In particolare il nuovo studio ha dimostrato che è possibile scegliere materiali compositi termoplastici su misura per applicazioni specifiche, con le desiderate caratteristiche di rimbalzo e smorzamento, selezionando la giusta combinazione di fibre (quantità e tipo) e di matrice polimerica.
Per questo scopo è stato sviluppato e realizzato un nuovo metodo per misurare le caratteristiche di rimbalzo e smorzamento dei materiali compositi. Il sistema blocca una parte del campione alla base, mentre la parte superiore è piegata con un cavo collegato a una macchina di prova di trazione capace di misurare lo spostamento e la forza applicata. Una volta ottenuta una certa deflessione, il campione viene rilasciato e la
curva di smorzamento (posizione vs tempo) viene misurata utilizzando un rilevatore laser che registra a 1 kHz. La velocità di ritorno elastico (rimbalzo) è stata valutata sulla base della frequenza naturale misurata durante il test ed è stata osservata una correlazione lineare tra rigidità e velocità di rimbalzo, che non dipende dalla matrice polimerica del composito. Questo per- mette di affermare che la velocità di rimbalzo desiderata può essere ottenuta modulando la rigidità, che può essere raggiunta variando la quantità e il tipo di fibre nel composito.
Per quanto riguarda lo smorzamento delle vibrazioni è risultato che dipende dal tipo di matrice e non è influenzato dalla rigidità del materiale per tutti i tipi di matrici analizzate. Sono state osservate differenze significative cambiando la matrice, con caratteristiche di smorzamento che possono variare tra quelle di un TPU standard (con elevato smorzamento delle vibrazioni) e quelle di un laminato di fibre continue (con basso smorzamento delle vibrazioni). Gli sport all’aperto vengono praticati a temperature molto diverse. Tutti i materiali diventano progressivamente più rigidi a mano a mano che la temperatura diminuisce, ma con ampiezze diverse. Per valutare la rigidità in funzione della temperatura, sono state eseguite analisi DMTA in un intervallo che va da -40°C a 80°C. Il risultato? Il comportamento rigidità vs temperatura dipende quasi
completamente dal tipo di matrice polimerica utilizzata e solo in misura molto minore dal tipo e dalla quantità di fibra utilizzata. I dati ottenuti dimostrano chiaramente che è possibile progettare materiali per applicazioni specifiche, con le caratteristiche di rimbalzo e smorzamento desiderate, scegliendo il tipo e la quantità corretti di fibre combinati con la matrice adeguata. Questo perché il rimbalzo è regolato dalla rigidità del materiale composito, mentre lo smorzamento è determinato dal tipo di matrice polimerica utilizzata.
Ulteriori analisi realizzate sempre dallo Sport Technology Lab ma direttamente sulle intersuole con plate hanno confermato i risultati, mostrando che un materiale con un modulo elastico più elevato (rigidità maggiore) ha una velocità di rebound maggiore. Per esempio, utilizzare un plate con una matrice in PA6 e 30% di fibre in carbonio porta a un aumento della velocità di ritorno del 46% rispetto a una suola senza plate. Il punto di posizionamento del plate (vicino alla parte superiore dell’intersuola o nel centro dell’intersuola) non porta a differenze sul rebound. Le analisi effettuate hanno inoltre mostrato una quantità di energia rilasciata del 50% superiore nel caso dell’intersuola con plate in PA6 e 30% di fibre di carbonio rispetto a quella rilasciata per la suola senza plate a parità di angolo di flessione della suola. Risultati intermedi si ottengono con un plate in TPU caricato con il 30% di fibre di carbonio. Va però evidenziato che una suola con plate in PA richiede il 50% di energia in più di quella senza plate per essere flessa allo stesso angolo.
Questo significa che una suola con plate necessita di più energia per essere flessa ma la cede in modo più veloce e con maggiore energia una volta rilasciata la forza. L’analisi di Digital Image Correlation sulla suola ha inoltre mostrato come la plate distribuisca la pressione su un’area maggiore creando meno stress localizzati rispetto alla suola senza plate.
Foto © Riccardo De Conti e Xenia Materials