體能鞋靴關鍵技術研究及性能測試

李文曉

（威海市產品質量標準計量檢驗研究院，山東 威海 264209）

引言

鞋靴有著悠久的發展史，是人們保護腳不受傷的一種工具，鞋靴發展到現在，已形成了各種樣式及功能，鞋靴的舒適與否直接影響到人們的足部健康，甚至影響到穿戴者的身心感受[1]。

尤其是運動鞋、訓練鞋對鞋靴的舒適性要求更高，涉及的指標更多，有合腳性、減震性能、能量回歸性能、熱濕舒適性、支撐穩定性、壓感舒適性、彎折性能、輕量化等等，而其中防滑和減震是關系產品舒適性的首要因素。隨著消費者生活水平的不斷提高以及對體育運動的日益專業化，怎么增強且平衡鞋底的諸多性能，提高訓練運動效果且能對穿著人群起到良好的防護性成為體能鞋的設計重點問題。

隨著科技的進步，鞋靴也在更新換代，其產品的舒適性、防滑等性能也得到不斷提升，但產品的重量隨著高性能部件的增加也隨之加重，雖然在產品重量上進行了研究，但其重量和彈性改觀不是非常明顯。現有的訓練鞋在穿著訓練時不便對鞋內進行快速進氣和出氣，穿著者腳部與鞋面貼合導致透氣較差，且缺少后跟支撐件和足弓支撐裝置，特別是在高強度長時間的訓練環境下不能很好的保護足部健康。

1 主要研究內容

為解決現有訓練鞋存在的缺陷，對鞋底材料工藝進行改進，鞋底結構分為上下兩層，上層材料為EVA 發泡材料，下層采用硫化橡膠材料，采用雙密度一體注射復合和膠粘組合工藝，并在下層鞋底足弓位置裝有TPU 射出支撐板，在體能訓練過程中可有效支撐足弓受力，降低對足弓的損傷，提高訓練效果。

幫面采用無縫拼接幫面，利用TPU+織物拼接鞋面，保證產品輕盈透氣、柔韌耐折、貼合雙足，在運動過程中彎折靈活，幫面通過通氣層設計，使支撐透氣凸塊內部與腳面之間形成透氣空腔，隨著腳部運動，鞋內的空氣通過多個透氣孔散出鞋外，增強鞋腔內外的換氣量，提高產品換氣性能。

后跟采用TPU 射出片開窗設計立體包裹后跟，提高產品對后跟支撐防護性能，減輕產品重量，使產品更加輕便有型。

2 主要創新點和先進性

（1）對鞋底結構進行雙密度組合式設計，鞋底采用雙密度組合大底結構，鞋底上層為EVA 發泡材料，進一步減輕鞋靴重量，主要起到輕質、減震和緩沖作用，下層為硫化橡膠材質，起到防滑耐磨功能，對外層鞋底進行防滑紋路設計，增強鞋底摩擦力，同時采用導泥槽立體溝渠設計，能迅速排走泥沙，增強多地形的適應能力，能夠應對各種復雜地形，保證在惡劣環境下的訓練效果。

（2）通過在下層外底腰窩位置設置支撐部件，采用TPU 足弓支撐板設計，緩沖落地時身體對足弓的沖擊力，增強產品對足弓的防護效果，同時采用加厚中底設計，分散壓力，增強產品穩定性。

（3）后跟立體包裹設計，后跟采用TPU 射出片開窗設計立體包裹后跟設計，提高產品對后跟支撐防護性能，減緩沖擊力，增強產品對腳踝的防護性能。鞋底的上端面從后到前依次固定連接有鞋頭襯片、側襯片以及后跟襯片，通過在左右襯片開孔并設置支撐半球型狀的透氣凸塊，保護后腳跟部，輕便有型，后跟開窗處嵌入反光材料，提高夜間訓練的安全性。

（4）全新幫面拼接設計采用KPU 材質與布面拼接設計，幫面采用無縫工藝網布，通過通氣層設計，使支撐透氣凸塊內部與腳面之間形成透氣空腔，隨著腳部運動，鞋內的空氣通過多個透氣孔散出鞋外，外部空氣同時通過多個透氣孔進入鞋內，從而穿戴者穿戴該鞋體能訓練時方便對鞋內進行快速進氣和出氣，具有良好的透氣效果，避免穿戴者腳部與鞋面貼合導致透氣效率緩慢的問題，提高運動過程中的靈活性和透氣性。

3 主要研究方法和技術路線

3.1 EVA+橡膠材質雙密度注射組合結構外底技術

雙密度組合結構外底注射技術是將鞋底結構分為上下兩層，分別進行模具設計，使之完全吻合，底層模具內放置TPU 支撐片，通過一次注射成型工藝將硫化橡膠、發泡橡膠進行復合成為一體，起到很好的輕質減震作用。

3.2 鞋底足弓支撐板制作

鞋底支撐板取材為TPU 射出片，TPU 材質具有質輕、高強度、易成型特點，支撐板采用人機工程學設計，通過3D 掃描技術制取樣板，使支撐板結構完全與足弓曲蹺度高度吻合，提高支撐的支撐性能。

3.3 立體包裹后跟制作

產品后跟部位采用立體包裹設計，加強支撐性，采用TPU 射出片開窗設計立體包裹后跟,將TPU 設計成半球形狀，并進行開窗設計，有效減輕后跟的重量，增強透氣性，開窗位置內貼網布和反光材料，提高夜間訓練的安全性。

3.4 輕質透氣無縫拼接幫面制作

鞋面結構為成型布面與KPU 材質拼接設計，采用300D/72T低彈絲無縫工藝網布和KPU 熱熔襯布四層高溫熱壓結合結構，后包跟采用熱塑性聚氨酯和麗新布、反光革、紗網四層結構熱壓組合再注射成型工藝。

4 體能訓練鞋工藝流程

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5 性能測試

5.1 支撐板拉伸強度和拉斷伸長率測試方法

（1）試樣為啞鈴狀試樣，試樣總長度115 mm，端部寬度為25 mm，狹窄部分寬度為6 mm，狹窄部分長度33 mm，外側過度邊半徑為14 mm，內側過度邊半徑為25 mm。

（2）用試樣裁片機裁剪至少3 塊試樣。試樣從硫化到試驗間隔為至少24 h，需要在溫度（23±2）℃、濕度50%±5%RH 的環境下放置至少3 h。

（3）將試樣對稱的夾在拉力試驗機的上、下夾具上，使拉力均勻的分布在橫截面上，安裝伸長計，設置好試驗條件和試樣規格后，啟動拉力試驗機，拉伸速度為（500±50）mm/min，直至試樣斷裂。若試樣在狹窄部分以外斷裂側舍棄該實驗結果，并另取一試樣進行重復試驗。

（4）試驗結果計算

5.2 鞋底壓縮復原率測試方法

（1）將鞋底樣品在溫度（23±2）℃、濕度50%±5%RH 的環境下放置至少8 h，然后在后跟中間平整位置截取高15 mm、直徑16 mm 的圓柱體3 塊，取樣后的樣品塊至少停放1 h。

（2）在樣品塊的中心點位置標出中心點，用游標卡尺測量出初始厚度。

（3）將測量好初始厚度的樣品塊依次等距離放置在壓縮率試驗機的兩夾具中，壓緊夾具至初始厚度的50%，然后直立放置24 h。

（4）從壓縮率試驗機上取出樣品至少停放2 h，然后測量中心點厚度為壓縮復原后的厚度。

（5）試驗結果計算

6 結論

該體能鞋靴通過對鞋底結構、幫面成型工藝進行創新研究，且更加注重細節研究，對鞋底結構進行雙密度組合式設計、鞋底足弓支撐板設計、立體包裹后跟設計和輕質透氣鞋面設計等多種設計方式組合，同時前頭采用防撞鞋頭保護設計，反光后跟提高夜間訓練安全性，提升了產品的舒適性、防護性和安全性[1]。