整鞋剛性測試方法研究

唐玉鋒，陳躍剛，譚南源

（1.上海鑒正質(zhì)量檢測技術(shù)有限公司，上海200237；2.東莞駿科儀器設(shè)備有限公司，廣東 東莞 523000）

前言

我國是制鞋大國和制鞋強國，鞋類產(chǎn)品的穿著舒適性和耐用性與人們的生活息息相關(guān)。目前我國鞋類檢測行業(yè)中，整鞋剛性測試，缺失完善的標(biāo)準(zhǔn)測試方法，不同檢測機(jī)構(gòu)使用的儀器和測試過程中的操作不一致，對于相同的鞋類樣品，整鞋剛性測試結(jié)果的一致性較差。因此本項目的研究重點內(nèi)容之一是設(shè)計整鞋剛性測試儀器，用以科學(xué)、準(zhǔn)確的評價鞋類產(chǎn)品的彎折剛性。本項目圍繞整鞋剛性的測試評價方法，將設(shè)計出一種科學(xué)、準(zhǔn)確并易于操作的剛性測試儀器，以統(tǒng)一和規(guī)范檢驗檢測行業(yè)中整鞋剛性的測試設(shè)備。同時制定一項同時具備先進(jìn)性、科學(xué)性、合理性和可操作性的整鞋剛性測試標(biāo)準(zhǔn)，從原理、儀器設(shè)備參數(shù)、測試步驟等各個方面規(guī)范測試的過程，統(tǒng)一操作減少分歧，完善鞋類行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量管控體系，提升鞋類產(chǎn)品質(zhì)量和舒適性，保障消費者和企業(yè)的合法權(quán)益。

1 項目來源

本項目由上海鑒正質(zhì)量檢測技術(shù)有限公司提出，同時被列為2021 年上海市科協(xié)星級學(xué)會改革與發(fā)展項目（2021XH-2-2），由上海上海鑒正質(zhì)量檢測技術(shù)有限公司、東莞駿科儀器設(shè)備有限公司、耐克商業(yè)(中國)有限公司等承擔(dān)。

2 項目研究的主要過程

經(jīng)項目組會議充分討論，整鞋剛性測試儀器設(shè)計應(yīng)至少包括測試過程中的關(guān)鍵儀器參數(shù)，如夾持裝置的結(jié)構(gòu)、驅(qū)動鞋后跟的角速度、剛性的記錄方式等。根據(jù)目前整鞋剛性測試過程中存在的主要問題，提出了制定的基本方法原理、步驟以及實現(xiàn)測試原理和保證結(jié)果一致性的檢測儀器設(shè)計研發(fā)方案。

根據(jù)項目組討論的儀器設(shè)計方案，研發(fā)生產(chǎn)了整鞋剛性測試樣機(jī)，在聽取了有關(guān)專家提出的設(shè)備改進(jìn)意見完成了改進(jìn)，同時根據(jù)儀器的結(jié)構(gòu)和測試原理，改進(jìn)內(nèi)容主要包括改進(jìn)夾持裝置的結(jié)構(gòu)、夾持的流暢性和夾持壓力的穩(wěn)定性，以及改進(jìn)了彎折裝置的力值傳感器中心點在每只測試鞋樣上的定位精度等，確保平行樣品測試結(jié)果的準(zhǔn)確可靠性和一致性，同時并向社會相關(guān)科研機(jī)構(gòu)、檢測機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)加工單位等廣泛征求意見。

截至2021 年8 月19 日，共收到有反饋意見的14 家單位共84 條修改建議，項目組對反饋的意見進(jìn)行了逐一處理，同時對于反饋意見較為集中的墊塊尺寸和檢測方法結(jié)果的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性驗證開展了重點討論。對于墊塊尺寸，項目組征集了國內(nèi)部分主要鞋領(lǐng)域檢測機(jī)構(gòu)關(guān)于墊塊使用經(jīng)驗的建議，圍繞大小適宜、壓合穩(wěn)固兩個條件確定了更適宜的墊塊尺寸。對于檢測方法結(jié)果準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性的試驗驗證，組織了6 家檢測機(jī)構(gòu)從測試樣品、人員等多個因素對方法結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性進(jìn)行了驗證試驗，為本方法標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了科學(xué)、有力的支撐。

本項目從原理、儀器設(shè)備參數(shù)、測試步驟等各個方面規(guī)范測試的過程，統(tǒng)一操作減少分歧，完善鞋類行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)和企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量管控體系，提升鞋類產(chǎn)品質(zhì)量和舒適性，保障消費者和企業(yè)的合法權(quán)益。同時圍繞整鞋剛性的測試評價方法，設(shè)計出一種科學(xué)、準(zhǔn)確并易于操作的剛性測試儀器，以統(tǒng)一和規(guī)范檢驗檢測行業(yè)中整鞋剛性的測試設(shè)備。

3 項目主要內(nèi)容

3.1 項目原理

將整鞋前掌部位固定在剛性試驗機(jī)上，以一定的角速度沿彎折線將鞋后跟部位彎折至規(guī)定的角度，記錄彎折力值。

3.2 儀器設(shè)備

3.2.1 剛性試驗機(jī)

（1）夾持裝置，見圖1。

圖1 夾持裝置結(jié)構(gòu)圖

由硬基座和壓塊組成，壓塊為直徑（40±5）mm 的圓柱體，壓塊右邊緣與硬基座右邊緣距離（15±1）mm，用于固定鞋前掌部位，夾持裝置的設(shè)計應(yīng)確保在剛性測試過程中不得接觸到夾持部位以外的幫面。

注：測試過程中夾持部位以外的鞋幫面接觸到夾持裝置，會導(dǎo)致傳感器記錄到的力值變大。

（2）彎折裝置，見圖2。

圖2 彎折裝置結(jié)構(gòu)圖

由一塊鉸接板通過鉸接的方式安裝在硬基座的邊緣上，鉸接部位高度不得超過硬基座的平面，后提板上表面、鉸接線及夾持裝置的硬基座表面保持在同一水平面上，鉸接板上裝有與鉸接線垂直的滑軌，后提板安裝在滑軌上，并能沿滑軌前后移動以調(diào)節(jié)與基座之間的距離。

（3）驅(qū)動裝置

電機(jī)驅(qū)動裝置能驅(qū)動后提板以（180±6）°/min 的角速度繞鉸接部位轉(zhuǎn)動。

（4）力值傳感器

力值傳感器置于后提板內(nèi)，在(0～50)N 的范圍內(nèi)，精度為±1%。

3.2.2 墊塊

裝在鞋前掌位置用于固定試樣，墊塊形狀和規(guī)格分別見圖3和表1，墊塊材料的硬度應(yīng)大于75 邵爾A。

表1 墊塊尺寸要求

圖3 墊塊

對于墊塊的尺寸，多家單位在征求意見稿的反饋中提到，50 mm 寬度的墊塊可能對于一些款式的嬰幼兒鞋太大，無法安裝固定，由于目前國內(nèi)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中嬰幼兒鞋的整鞋耐折性能是豁免的，因此為簡化標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，提高標(biāo)準(zhǔn)的適用性，在標(biāo)準(zhǔn)的范圍中規(guī)定了不適用于小于等于170 mm 的嬰幼兒鞋，如使用方確實需要測試嬰幼兒鞋的整鞋剛性，可根據(jù)各自鞋款的特性，訂制與相應(yīng)嬰幼兒鞋尺寸相匹配的墊塊。

起草工作小組試用了多種規(guī)格的墊塊進(jìn)行剛性測試，同時征詢了國內(nèi)部分主要同行檢測機(jī)構(gòu)的有關(guān)墊塊尺寸大小的建議，本標(biāo)準(zhǔn)最后確定了2 種規(guī)格的墊塊尺寸用于整鞋剛性測試，其中尺寸為寬60 mm×長60 mm×厚25 mm 的墊塊適用于男鞋，尺寸為寬45 mm×長45 mm×厚25 mm 的墊塊適用于女鞋和童鞋。內(nèi)長規(guī)最小分度為1 mm。

3.3 試驗步驟

3.3.1 彎折線的確定

（1）將試樣放置在一水平面上并靠緊一垂直面，該垂直面在鞋內(nèi)側(cè)與鞋外底邊緣接觸于A 點和B 點。分別在鞋頭和后跟部位作出與該垂面相垂直的2 個平面，并分別在鞋外底的前尖和后跟部位接觸于X 點和Y 點。連接X 點和Y 點即為鞋的中軸線，畫出在內(nèi)底上的中軸線。

（2）用鞋內(nèi)長規(guī)測量鞋內(nèi)長L，在鞋內(nèi)底中軸線上從后跟往鞋頭方向量取L 的長度的70%做中軸線的垂線AC，即為彎折線。

注：如鞋內(nèi)底可取出，可直接將鞋內(nèi)底取出，并按步驟確定彎折線。

圖4 剛性測試彎折線

3.3.2 試樣安裝

（1）按表1 選擇合適墊塊置于鞋內(nèi)前掌部位，墊塊的寬度方向與彎折線平行且其后邊緣在彎折線前10 mm 處。

（2）將前掌部位置于夾持裝置中，使剛性測試彎折線AC 線與硬基座邊緣的鉸接線平行并在同一垂面上。

（3）根據(jù)試樣的大小，沿滑軌調(diào)節(jié)后提板的位置，使傳感器中心點與鞋內(nèi)底中軸線上自鞋跟往鞋頭方向30 mm 處的點處于同一垂線上。

（4）壓緊壓塊，夾持壓力為（80±5）kg。

注：試樣前掌部位固定后，后跟部位可能不在水平位置，與硬基座已有一定夾角，此夾角是由于鞋底前翹原因造成，包含在穿著者正常穿用行走的彎折角度之內(nèi)。

3.3.3 測試

測試步驟：

啟動整鞋剛性試驗機(jī)，驅(qū)動裝置從水平面0°角位置為起點，以（180±6）°/min 的角速度驅(qū)動后提板將試樣后跟部位抬起直至角度達(dá)到45°，測試過程見圖5。

圖5 測試過程

3.4 檢測方法結(jié)果準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性的驗證

3.4.1 不同人員（機(jī)構(gòu)）間比對驗證

試驗樣品1：同款、同號型旅游鞋，不同機(jī)構(gòu)單次檢測結(jié)果見表2。

表2 同款、同號型，不同機(jī)構(gòu)單次檢測結(jié)果

試驗樣品2（剛性預(yù)測較小）：皮鞋1 雙，不同機(jī)構(gòu)重復(fù)測試結(jié)果見表3：

表3 相同樣品不同機(jī)構(gòu)重復(fù)檢測結(jié)果

試驗樣品3（剛性預(yù)測較大）：皮涼鞋1 雙，不同機(jī)構(gòu)重復(fù)測試結(jié)果見表3。

3.5 試驗結(jié)果表達(dá)

分別記錄每只鞋彎折角度達(dá)到45°時的彎折力值，精確至0.1 N。

4 總結(jié)

2022 年1 月7 日上海市皮革技術(shù)協(xié)會組織了專家審查會，專家組認(rèn)為：本項目明確了夾持裝置的結(jié)構(gòu)、夾持壓力以及彎折線的確定，對于測試儀器的彎折裝置結(jié)構(gòu)以及力值傳感器安裝設(shè)計等影響試驗結(jié)果的重大因素做了科學(xué)合理的改進(jìn)，規(guī)范了測試過程中試樣安裝的一致性；針對不同穿用對象，分別規(guī)定了不同尺寸的適宜墊塊，提高了方法的適用性和準(zhǔn)確性；彎折裝置和滑軌式傳感器的設(shè)計有效的避免了測試過程中鞋底的形變對結(jié)果的影響，有效保證了測試結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

本項目的推廣實施將為制鞋企業(yè)在鞋類產(chǎn)品設(shè)計、質(zhì)量管控提升等方面提供切實可行的評估方案，為減少鞋類檢測行業(yè)測試結(jié)果爭議并提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性提供科學(xué)、準(zhǔn)確的測試方法，為市場監(jiān)管部門在鞋類產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)管工作中提供有效依據(jù)。