基于紅外線成像技術的皮鞋散熱應用研究

石娜

（浙江工貿職業技術學院，浙江溫州325000）

基于紅外線成像技術的皮鞋散熱應用研究

石娜

（浙江工貿職業技術學院，浙江溫州325000）

皮鞋散熱性能是影響穿著舒適性能的主要指標之一，本文利用紅外線成像設備對腳面和腳底兩個部位進行了散熱性能測試，根據測試結果，對散熱、排汗量大的部位從幫面結構設計、材料選擇、鞋底結構設計等方面提出了改善的建議。

紅外線成像；散熱；透氣

鞋類的舒適性包含很多因素，其中溫、濕度變化對鞋靴的舒適性影響至關重要。鞋類產品長時間穿著，足部在鞋靴內產生的溫度和濕氣如果不能及時的通過幫面排出鞋外，就會造成鞋腔內溫、濕度過高，從而產生不舒適的感覺。基于紅外熱成像技術可以感測鞋靴內部溫度、濕度的變化，利用紅外熱成像儀具有不干擾被測試物體運動測量表面溫度分布特征的技術優勢，能夠真實反映鞋-足組合后表面溫度變化的規律，從而能更精準的觀察鞋靴散熱、除濕、保暖等性能，為改善鞋靴舒適度設計具有現實的意義。在該研究基礎上，選擇合適的材料及結構調整制鞋工藝和設計有利于調高鞋的舒適性，滿足消費者的需要。

1　紅外成像技術測得的鞋內溫度變化情況

在以往的這類研究中，很多受測者是將腳部內外懷作為測試分界來研究。此次研究將腳部分為腳面和腳底兩部分分別研究，這類研究結論的提出對鞋類設計中里料及輔料的選擇、便于排濕、散熱結構的合理設計更有指導意義。

1.1腳面溫度變化測試

選取4名受測人員，在靜止不穿鞋及穿普通鞋行走半小時后分別利用紅外成像技術測試腳面的腳大拇指端點、腳背跖趾部位、腳背跗骨凸點部位的數據。測試前后溫度數據變化見表1。

1.2腳底溫度變化測試

表1　兩種狀態下腳面各部位溫度變化

表2　兩種狀態下腳底各部位溫度變化

選取4名受測人員，在靜止不穿鞋及穿普通正裝鞋行走半小時候后，分別利用紅外成像技術測試腳底腳趾窩點、前掌突度、腰窩部位及腳踵心部位的數據。測試前后溫度數據變化見表2。

從以上兩組實驗數據來看步行后與靜止狀態相比腳部溫度都有明顯升高，對于腳背位置溫度升高最高的是跗骨凸點位置，該位置為腳部動脈血管比較集中的位置，行走引起溫度的變化比較明顯。在腳底部位溫度升高最大的是腳趾窩點和腰窩部位，腳趾窩比較密閉，易于在行走中囤積熱量難以發散，形成了升溫明顯區域。

2　基于測試結果對制鞋材料、幫面結構和鞋底結構的分析

2.1制鞋材料選取分析

基于以上實驗數據表明腳部不同部位在行走一段時間后溫度及濕度的變化是不同的，為了提高鞋的舒適性。在鞋設計中選取不同的材質在不同部位顯得尤為重要。正裝鞋一般幫面選用真皮材料，真皮材料的吸濕排汗效果比較好，要實現針對不同部位選擇材料主要是考慮里料、輔料和與腳底貼合緊密的鞋墊材料的選擇。

2.1.1里料的選擇

常用鞋里材料有皮革、人工革和棉布，這三種材料中按透氣性和吸濕性從高到低的排序為棉布＞皮革＞人工革。為了保證腳部舒適性，在腳部濕度變化大的部位建議選取棉布或皮革材料。棉布材料吸濕排汗性好，但是耐磨性較差，腳跟部位的溫度變化是由于在行走中腳部的摩擦引起的升溫，因此建議在鞋腔前部即前幫鞋里處選取棉布材質，在腳后跟處選取皮革材質的里料。這樣的搭配不但可以滿足腳部排汗透氣的需求還能滿足鞋的穿用效果和時間。

2.1.2輔料的選擇

正裝皮鞋為了達到外型挺括美觀、保型性好的特征，在生產中需要加入較多的輔料。常用輔料為：襯布、海綿、定型化學片、鉤心、底芯等等。這些常用輔料中很多材料是合成材料，雖然他們能使鞋挺括、保型性好，但是其透氣性和吸濕性較差，甚至很多輔料的存在，已經削弱了幫面真皮的調溫、吸濕的作用。在正裝鞋制作中盡量選用天然材料作為輔料，比如：真皮的主跟、內包頭、帆布襯布、竹木鉤心等等，這些材料的選用會大大提高成鞋的調溫、吸濕性。

2.2鞋類幫面結構設計分析

由于在行走中鞋腔內部溫度變化不均衡，在正裝鞋的設計中也可以從結構方面考慮。提高鞋的透氣散熱性從而起到調整行走中鞋腔溫度，提高舒適性的目的。

2.2.1利于跗骨凸點位置的散熱性結構設計

無橡筋的舌式鞋（圖1）由于跗骨部位沒有了部件的層層包裹，而且鞋舌結構相對開放故而易于達到透氣散熱的目的。在腳部跗骨處鑿洞設計的布洛克鞋（圖2）由于空洞的存在，提高了鞋腔的散熱性。跗骨處無部件或僅有幾根條帶的涼鞋（圖3）腳部皮膚裸露多，非常利于跗骨部位的散熱。

2.2.2利于腳窩、腰窩部位的散熱性設計

大多數鞋款前頭封閉設計導致腳趾窩部位很難實現散熱，女鞋中的魚嘴式鞋（圖4），腳趾前部鏤空能實現腳窩處的空氣流通，達到散熱的效果。男鞋中的前幫裝飾花孔的布洛克鞋（圖5）也能起到在腳趾窩部位散熱的作用。女鞋款中的前后滿中空式結構的皮鞋（圖6）由于腰窩部位設計為鏤空，也能很好的達到到散熱效果。

圖1　無橡筋舌式鞋

圖2　跗骨處裝飾花孔的布洛克鞋

圖3　跗骨無部件涼鞋

圖4　魚嘴鞋

圖5　前幫裝飾花孔布洛克鞋

圖6　前后滿中空女鞋

2.3利于鞋底散熱的結構設計分析

腳掌是人體汗腺分泌較多的部位，鞋底良好的排氣性會使腳汗及時排除，并增加穿鞋的舒適性。現在針對鞋底排氣散熱的裝置很多，例如在鞋底的鞋跟部位上面裝置一個凹缺槽，凹槽中放置彈簧，在凹缺上端口貼合膠帽組成一個氣腔。在鞋底中有通向氣腔的進氣管及進氣孔，進氣管內端口有單向閥，在鞋底中有由氣腔通過腳趾和腳掌部位的排氣管，各排氣管外端口是排氣孔，通過腳踩膠帽使氣腔吸氣和排氣，將空氣噴向腳趾和腳掌部位帶走濕氣進行散熱，并有保健腳部不得腳氣的效果。以著名的運動鞋品牌阿迪達斯為例，其鞋底排氣一般出現在運動跑步鞋或訓練鞋上。為了運動員穿著舒適，阿迪達斯在底部適當增加了排氣孔，其主要功能就是排汗。穿過阿迪達斯鞋底排氣的運動鞋的感受是：“排氣孔底面，摸上去軟軟的，排濕效果不錯，跑一個多小時也不覺得腳底潮濕”。

鞋底部位增加排氣除濕設計，是緩解腳底由于汗濕而產生的不適感的主要手段。但是由于鞋底部位特殊，需要與地面直接接觸，因此在此類鞋底的設計過程中，應該考慮灰塵對氣孔的堵塞以及地面水汽進入鞋腔。現有的技術手段有兩種：一種是采用單向閥，控制腳汗從鞋腔內排出，而避免外界的水汽通過氣孔進入鞋腔；第二種是采用氣孔加防水透氣面料，能夠保證內外氣體通過氣孔進行交換，而水汽由于分子結構大，則被阻絕在鞋腔外。

3　小結

鞋腔內部溫度和濕度的變化一直是影響鞋類產品穿著舒適性能的重要因素，利用紅外線成像技術可以捕捉到腳部不同部位散熱和排濕的程度。將紅外線成像設備采集的數據用于鞋類產品的設計，可以幫助生產方進行合理的材料選擇、幫面結構和鞋底結構設計，以此提升鞋類產品穿用的舒適度。

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Research on the Application of Leather Shoes Heat Dissipation Based on Infrared Imaging Technology

SHI Na
（Zhejiang Industry&Trade Vocational College，Wenzhou 325000，China）

Thermal performance of the leather shoes is affecting the wearing comfort is one of the main indicators，in this paper，the author uses the infrared imaging devices for two areas of the instep and sole of the thermal performance test，according to test results，the site of the heat dissipation and the amount of perspirationfromtheupperstructuredesign，materialselection，solestructuredesignproposed recommendations for improvement.

infrared imaging；cooling；ventilation