體能鞋靴關(guān)鍵技術(shù)研究及性能測(cè)試

李文曉

（威海市產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量檢驗(yàn)研究院，山東 威海 264209）

引言

鞋靴有著悠久的發(fā)展史，是人們保護(hù)腳不受傷的一種工具，鞋靴發(fā)展到現(xiàn)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(yùn)動(dòng)鞋、訓(xùn)練鞋對(duì)鞋靴的舒適性要求更高，涉及的指標(biāo)更多，有合腳性、減震性能、能量回歸性能、熱濕舒適性、支撐穩(wěn)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(guān)系產(chǎn)品舒適性的首要因素。隨著消費(fèi)者生活水平的不斷提高以及對(duì)體育運(yùn)動(dòng)的日益專業(yè)化，怎么增強(qiáng)且平衡鞋底的諸多性能，提高訓(xùn)練運(yùn)動(dòng)效果且能對(duì)穿著人群起到良好的防護(hù)性成為體能鞋的設(shè)計(jì)重點(diǎn)問(wèn)題。

隨著科技的進(jìn)步，鞋靴也在更新?lián)Q代，其產(chǎn)品的舒適性、防滑等性能也得到不斷提升，但產(chǎn)品的重量隨著高性能部件的增加也隨之加重，雖然在產(chǎn)品重量上進(jìn)行了研究，但其重量和彈性改觀不是非常明顯。現(xiàn)有的訓(xùn)練鞋在穿著訓(xùn)練時(shí)不便對(duì)鞋內(nèi)進(jìn)行快速進(jìn)氣和出氣，穿著者腳部與鞋面貼合導(dǎo)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(qiáng)度長(zhǎng)時(shí)間的訓(xùn)練環(huán)境下不能很好的保護(hù)足部健康。

1 主要研究?jī)?nèi)容

為解決現(xiàn)有訓(xùn)練鞋存在的缺陷，對(duì)鞋底材料工藝進(jìn)行改進(jìn)，鞋底結(jié)構(gòu)分為上下兩層，上層材料為EVA 發(fā)泡材料，下層采用硫化橡膠材料，采用雙密度一體注射復(fù)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(xùn)練過(guò)程中可有效支撐足弓受力，降低對(duì)足弓的損傷，提高訓(xùn)練效果。

幫面采用無(wú)縫拼接幫面，利用TPU+織物拼接鞋面，保證產(chǎn)品輕盈透氣、柔韌耐折、貼合雙足，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中彎折靈活，幫面通過(guò)通氣層設(shè)計(jì)，使支撐透氣凸塊內(nèi)部與腳面之間形成透氣空腔，隨著腳部運(yùn)動(dòng)，鞋內(nèi)的空氣通過(guò)多個(gè)透氣孔散出鞋外，增強(qiáng)鞋腔內(nèi)外的換氣量，提高產(chǎn)品換氣性能。

后跟采用TPU 射出片開(kāi)窗設(shè)計(jì)立體包裹后跟，提高產(chǎn)品對(duì)后跟支撐防護(hù)性能，減輕產(chǎn)品重量，使產(chǎn)品更加輕便有型。

2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)和先進(jìn)性

（1）對(duì)鞋底結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙密度組合式設(shè)計(jì)，鞋底采用雙密度組合大底結(jié)構(gòu)，鞋底上層為EVA 發(fā)泡材料，進(jìn)一步減輕鞋靴重量，主要起到輕質(zhì)、減震和緩沖作用，下層為硫化橡膠材質(zhì)，起到防滑耐磨功能，對(duì)外層鞋底進(jìn)行防滑紋路設(shè)計(jì)，增強(qiáng)鞋底摩擦力，同時(shí)采用導(dǎo)泥槽立體溝渠設(shè)計(jì)，能迅速排走泥沙，增強(qiáng)多地形的適應(yīng)能力，能夠應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜地形，保證在惡劣環(huán)境下的訓(xùn)練效果。

（2）通過(guò)在下層外底腰窩位置設(shè)置支撐部件，采用TPU 足弓支撐板設(shè)計(jì)，緩沖落地時(shí)身體對(duì)足弓的沖擊力，增強(qiáng)產(chǎn)品對(duì)足弓的防護(hù)效果，同時(shí)采用加厚中底設(shè)計(jì)，分散壓力，增強(qiáng)產(chǎn)品穩(wěn)定性。

（3）后跟立體包裹設(shè)計(jì)，后跟采用TPU 射出片開(kāi)窗設(shè)計(jì)立體包裹后跟設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品對(duì)后跟支撐防護(hù)性能，減緩沖擊力，增強(qiáng)產(chǎn)品對(duì)腳踝的防護(hù)性能。鞋底的上端面從后到前依次固定連接有鞋頭襯片、側(cè)襯片以及后跟襯片，通過(guò)在左右襯片開(kāi)孔并設(shè)置支撐半球型狀的透氣凸塊，保護(hù)后腳跟部，輕便有型，后跟開(kāi)窗處嵌入反光材料，提高夜間訓(xùn)練的安全性。

（4）全新幫面拼接設(shè)計(jì)采用KPU 材質(zhì)與布面拼接設(shè)計(jì)，幫面采用無(wú)縫工藝網(wǎng)布，通過(guò)通氣層設(shè)計(jì)，使支撐透氣凸塊內(nèi)部與腳面之間形成透氣空腔，隨著腳部運(yùn)動(dòng)，鞋內(nèi)的空氣通過(guò)多個(gè)透氣孔散出鞋外，外部空氣同時(shí)通過(guò)多個(gè)透氣孔進(jìn)入鞋內(nèi)，從而穿戴者穿戴該鞋體能訓(xùn)練時(shí)方便對(duì)鞋內(nèi)進(jìn)行快速進(jìn)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(dǎo)致透氣效率緩慢的問(wèn)題，提高運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的靈活性和透氣性。

3 主要研究方法和技術(shù)路線

3.1 EVA+橡膠材質(zhì)雙密度注射組合結(jié)構(gòu)外底技術(shù)

雙密度組合結(jié)構(gòu)外底注射技術(shù)是將鞋底結(jié)構(gòu)分為上下兩層，分別進(jìn)行模具設(shè)計(jì)，使之完全吻合，底層模具內(nèi)放置TPU 支撐片，通過(guò)一次注射成型工藝將硫化橡膠、發(fā)泡橡膠進(jìn)行復(fù)合成為一體，起到很好的輕質(zhì)減震作用。

3.2 鞋底足弓支撐板制作

鞋底支撐板取材為T(mén)PU 射出片，TPU 材質(zhì)具有質(zhì)輕、高強(qiáng)度、易成型特點(diǎn)，支撐板采用人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)，通過(guò)3D 掃描技術(shù)制取樣板，使支撐板結(jié)構(gòu)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(chǎn)品后跟部位采用立體包裹設(shè)計(jì)，加強(qiáng)支撐性，采用TPU 射出片開(kāi)窗設(shè)計(jì)立體包裹后跟,將TPU 設(shè)計(jì)成半球形狀，并進(jìn)行開(kāi)窗設(shè)計(jì)，有效減輕后跟的重量，增強(qiáng)透氣性，開(kāi)窗位置內(nèi)貼網(wǎng)布和反光材料，提高夜間訓(xùn)練的安全性。

3.4 輕質(zhì)透氣無(wú)縫拼接幫面制作

鞋面結(jié)構(gòu)為成型布面與KPU 材質(zhì)拼接設(shè)計(jì)，采用300D/72T低彈絲無(wú)縫工藝網(wǎng)布和KPU 熱熔襯布四層高溫?zé)釅航Y(jié)合結(jié)構(gòu)，后包跟采用熱塑性聚氨酯和麗新布、反光革、紗網(wǎng)四層結(jié)構(gòu)熱壓組合再注射成型工藝。

4 體能訓(xùn)練鞋工藝流程

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5 性能測(cè)試

5.1 支撐板拉伸強(qiáng)度和拉斷伸長(zhǎng)率測(cè)試方法

（1）試樣為啞鈴狀試樣，試樣總長(zhǎng)度115 mm，端部寬度為25 mm，狹窄部分寬度為6 mm，狹窄部分長(zhǎng)度33 mm，外側(cè)過(guò)度邊半徑為14 mm，內(nèi)側(cè)過(guò)度邊半徑為25 mm。

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

（3）將試樣對(duì)稱的夾在拉力試驗(yàn)機(jī)的上、下夾具上，使拉力均勻的分布在橫截面上，安裝伸長(zhǎng)計(jì)，設(shè)置好試驗(yàn)條件和試樣規(guī)格后，啟動(dòng)拉力試驗(yàn)機(jī)，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(cè)舍棄該實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并另取一試樣進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)。

（4）試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算

5.2 鞋底壓縮復(fù)原率測(cè)試方法

（1）將鞋底樣品在溫度（23±2）℃、濕度50%±5%RH 的環(huán)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(diǎn)位置標(biāo)出中心點(diǎn)，用游標(biāo)卡尺測(cè)量出初始厚度。

（3）將測(cè)量好初始厚度的樣品塊依次等距離放置在壓縮率試驗(yàn)機(jī)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(yàn)機(jī)上取出樣品至少停放2 h，然后測(cè)量中心點(diǎn)厚度為壓縮復(fù)原后的厚度。

（5）試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算

6 結(jié)論

該體能鞋靴通過(guò)對(duì)鞋底結(jié)構(gòu)、幫面成型工藝進(jìn)行創(chuàng)新研究，且更加注重細(xì)節(jié)研究，對(duì)鞋底結(jié)構(gòu)進(jìn)行雙密度組合式設(shè)計(jì)、鞋底足弓支撐板設(shè)計(jì)、立體包裹后跟設(shè)計(jì)和輕質(zhì)透氣鞋面設(shè)計(jì)等多種設(shè)計(jì)方式組合，同時(shí)前頭采用防撞鞋頭保護(hù)設(shè)計(jì)，反光后跟提高夜間訓(xùn)練安全性，提升了產(chǎn)品的舒適性、防護(hù)性和安全性[1]。