运动鞋的舒适性能测试与应用

来源: 发布时间:2019-08-23 09:36:54

  [摘要] 脚型–鞋–材料三者是一个有机的整体,相互影响与制约,三者之间的综合平衡在一定程度上影响着运动鞋的舒适性能。通过脚型的测量,采集脚多个纬度的数据,为运动鞋的舒适性能奠定基础。采用外观视觉效果、穿着实验、物理性能测试等手段,以主观客观测试结合评价舒适性能的科学方法,系统研究各种运动鞋及其材料的舒适性能,为科学制鞋,舒适穿鞋,提供实验应用依据。

  [关键 词] 运动鞋舒适性能 实验 应用

  一、影响运动鞋舒适性能的因素

  经过长期的实践与研究表明,脚型–鞋–材料三者是一个有机的整体,相互影响与制约,三者之间的综合平衡在一定程度上影响着运动鞋的舒适性能。其影响运动鞋舒适性能的因素大致可分为以下几种:

  1.脚型因素:

  影响运动鞋的舒适性能脚型因素有,内翻、外翻,高足弓、低足弓,过度内旋、内旋不足等,本文实验脚型分为三类:

  (1)第一种脚型:over pronation(过度内旋) /pronated(内旋)/ flat feet (平足);

  (2)第二种脚型:normal pronation(正常内旋)/neutral(中性)/ normal arch (正常足弓);

  (3)第三种脚型:under pronation(内旋不足)/ supinated (外旋)/high arch (高足弓)

  2.鞋结构因素:

  (1)鞋面结构:鞋头、鞋眼与鞋舌结合部位、领口高度、后跟部、前帮部、左右两侧等。

  (2)鞋腔空间:影响因素是鞋腔内部的空间与人脚体的脚型吻合度、脚型运动活动空间等的一致性。

  (3)底部结构:足弓部位的支撑,外底的防滑,弯折因素都涉及鞋面、鞋垫、中底、外底的结构。

  3.材料因素:材料不仅影响设计效果,还直接影响人体穿着的舒适感和运动性能。材料的透气性、透湿性、柔软性及物理性能和外观风格均对舒适性产生一定的影响。

  二、脚型测量确保舒适性能

  鞋的舒适性来源于了解脚型,没有经过对脚型的测量,采集脚多个纬度的数据,鞋的舒适性就没有保证。

  1.手工测量:关键是要测量六个脚型纬度,并采集长度、前掌宽度、前掌围度、趾围度、弓围度、踝围度等数据。

  (1)长度:从脚跟的最末端到脚趾的最前端之间的距离

  (2)前掌宽:脚的前半部分最宽处之间的距离。

  (3)前掌围:脚的前半部分最宽处之间的围度总长。

  (4)趾围(即拓趾围):大拇趾与尾趾之间的围度总长。

  (5)中围(即脚弓围):脚弓处脚底与脚背之间的围度总长。

  (6)踝围(做靴才量):脚踝处小脚的周长。

  2.2D脚型测量:PCB模块测试接触板可以测试正常体重在100公斤以下人员脚型的长度及宽度。2分钟内完成脚型数据采集,显示屏能正确显示脚型实际长度及宽度。

  3.3D脚型测量仪:

  扫描系统是采用激光线结构光传感器的计算机辅助三维测量设备,采取多视角激光光路设计,配有功能强大的智能软件,可对人体脚型、鞋楦楦型进行三维扫描

  (1)硬件:全光路闭合系统,8视角全方位扫描。智能化一键式触控操作,系统操作简易,一键式扫描,无需人工干预,文件自动保存;非接触式激光扫描,对人体及眼睛无任何伤害。

  (2)软件:支持微信公众号接入,客户信息云端管理。扫描速度快(单脚扫描<10s),测量精度高(标准误差<0.5mm),自动提取脚部60几组参数:自动提取脚型60几个特征参数,产生测量报告;可对脚型单个截面进行数据分析,可对脚型内外翻和足弓变形进行评测,直接生成STL三角网格数据。

  通过脚型数据精确的测量采集分析,针对性的推荐提供足长、足宽、足背长、足弓等多个纬度的全面详实的脚型数据,为运动鞋的舒适性能奠定基础。

  三、运动鞋结构舒适性能的实验

  运动鞋舒适性能的测试包括主观测试和客观测试。主观测试可以兼顾物理、 生理和心理上的多种因素的作用, 结果更接近于实际,其应用性强。

  客观测试通常采用仪器测试,测试迅速,结果重演性好,但是脱离穿着中多因素共同作用影响的实际情况。因此,主客观测试结合,是评价舒适性能的科学的方法。

  (一)主观测试

  1.视觉测试:通过运动鞋帮面结构效果对外观舒适性进行视觉测试,帮面结构效果包括:运动鞋形态的轮廓线、结构样式、材料质感、图案、线条、制作工艺手法、装饰工艺饰件等所有造型组成部分,都可用视觉效果来进行测试评价。

  2.穿着实验:本实验是受一家品牌企业委托,在试产50双蓝球鞋中抽取7双,根据体重与穿着鞋码等条件,选拔7名学生,作为穿着测试实验员,进行为期5天的穿着实验。实验方法如下:

  (1)实验员基本信息:身高1.78米,体重:73公斤,脚长(左/右)258mm/ 257mm。趾围(左/右)197mm/ 196mm。脚宽(左/右)94mm/ 96mm。穿着实验42码蓝球鞋。

  (2)穿着实验项目:前脚趾合脚性、脚背合脚性、脚宽合脚性、后跟合脚性、开口合脚性、重心稳定性、鞋整体长度合适度、足弓的舒适度、鞋舌的舒适度、后脚跟包脚、中足弧度、前脚掌着地点、工艺问题、整体效果。

  (3)实验反馈:实验者评价、结论或建议。

  (二)客观测试

  1.运动鞋弯折物理性能测试:将试样装在试验机上,以一定角度和频率推动鞋的前掌弯曲模拟人脚穿鞋运动行走状态进行试验,测定运动鞋之耐疲劳性及行走状态舒适性,实验方法如下:

  (1)实验员准备一只成品鞋,在鞋后端部位画一条平分线延至鞋前端,再从鞋掌最宽部位画两条平行线垂直于此平分线,两条平行线之间宽度为5㎜,此5㎜范围即为)测试时之弯折部位。

  (2)测试前静置于温度(20±2)℃,相对应温度(60±5)%的状态中48h以上。按试验规定要求调整所需的鞋子弯折角度为90°。

  (3)将机台左侧箱盖打开,扳手松开传动块两侧之螺母,移动传动块,使圆孔内的指针对准90°的刻画,用扳手将两侧螺母栓紧,固定住传动块。点动开始键,查看弯折杆是否对准鞋掌部位平分线,反复调整直到对准为止。

  (4)测试条件与判定:屈挠频率为(121±2)次/min,环境温度为(20±2)℃。接质量标准判定鞋面、鞋底损坏情形及开胶情况。

  实验结论:鞋体对脚体的作用力是决定舒适性的重要因素。鞋在运动时弯折产生的对脚体的作用力。首先要求鞋子便于弯折;其次要求鞋的弯折部位与脚体的弯折部位相一致。运动鞋弯折产生的皱折不要过于太硬或者严重压迫脚体。

  2.运动鞋弹性物理性能测试:

  适用于鞋底材料弹性及发泡泡棉的耐冲击能力的测试方法。

  (1)取圆柱形直径为29㎜~53㎜厚度(12.5±0.5)㎜试片。按测试材料不同更换冲击头。将测样夹紧于试验装置机台上。

  (2)使用摆锤以水平位置往试验样品于同一位置反复冲击3次(调节仪器之机械性能)每一次确保摆锤于反弹时即被截停。按上述进行4~6次冲击试验样并读取装置上弹性之读数。

  (3)结果判定:检测结果系3个片反弹性(%)之平均值,此指第4~6次之数据。

  四、运动鞋材料舒适性能的选择

  1、透气性材料:面料辅料作为足部的包裹物,其对脚的散热活动主要通过传导和对流进行。

  2、干爽舒适材料:海绵及导汗网布和复合型材料。

  3、防水的鞋材:高分子PU材料的及环保型水融胶的应用。

  4、舒适性能设计:透、排气孔结构设计。吸汗、释汗效果结构设计。

  5、弹性材料:弹性材料有吸收脚汗液的功能, 同时会减少脚在运动过程中汗液的排泄与分泌。试验表明:弹性较小的材料,会严重影响到脚底汗液正常的分泌并具有一定抑制作用。弹性较好材料会促使脚底汗液正常分泌,对脚底汗液的挥发起着重要作用。脚底汗液的排泄与材料有着很大的关系,弹性材料对于脚在运动中排泄汗液有直接的影响并具有一定的吸附作用,弹性好的材料对于汗液的吸收就会越强.

  五、脚型生理与鞋舒适性能分析

  脚型生理的机能与舒适要素,是指构成运动鞋形态与人的脚型生理结构的现象如何相互配合,以连成良好的舒适性能条件。

  1、脚的拇指:脚的拇指在脚的最前端。脚的拇指和第一跖骨在行走、跑步功能上起到了非常大的作用,因此,运动鞋要适当加大了前掌凸度。鞋的帮面结构要求完整,特别是在鞋帮前部。因行走、跑步过程中脚的拇指和第一跖骨压力较大,脚掌的肌肉膨胀量也较大,因此在运动鞋制作中,选用弹性好的帮面材料,要减少接帮缝线,以避免线缝对脚的压迫、磨损,提高脚的舒适度和运动强度。

  2、跖趾关节:脚本身就是3D立体形状,有一定的自然跷度。运动鞋要有一定的围度、宽度、高度和前跷,较大的跷度可减少跖趾关节的弯曲力量,可以直接帮助推动脚底前掌,因此运动鞋的前跷、围度、宽度、高度相应要大,尤其是短跑运动鞋。加大运动鞋后跷和围度、宽度、高度对防止脚跟腱的损伤、扭伤,以及跟腱的肌肉超量离心收缩而造成跟腱损伤,有着重要意义。

  3、脚背面:脚面的肌腱,在提拉脚面向上运动的时候尤为明显,此时也容易损伤。运动鞋的帮面太高,鞋将不适脚,运动鞋的帮面太低则压着脚背面,将造成脚的不舒适。因此帮面结构设计尤其重要。在合理结构的同时,选用透气性良好的三明治网布,质软、韧性良好的牛反绒皮、太空革、PU革、超细纤维材料,作为运动鞋帮面材质,能使运动鞋坚固、柔韧,可有效承受冲击,并有穿着舒适感。

  4、脚踝骨:踝关节由胫骨腓骨远端和距骨构成。人在运动过程中对抗激烈,不断的起动、急停、起跳,横向左右运动、垂直跳跃的动作较多,踝关节扭伤是最高发的运动损伤。脚踝位置在运动鞋的领口中间,运动鞋的款式一般为高帮或半高帮,这样使人在运动时能有效的为脚踝提供缓冲,可起到限制足踝左右摇动、防止因足踝内外翻所引发的扭伤,能有效保护脚踝,避免运动伤害。

  5、脚后跟:人体重量的50%都在脚后跟部位。因此,运动鞋底后跟部位高度应高于前掌部位,在鞋的后侧左右,采用热熔胶片补强,用于提高强度及保护作用,对脚有良好的稳定性,并能提高鞋的耐用性。同时在鞋内腔的脚弓部位安装用高密度材料制成的扭转防护垫,以阻止运动时人脚向内过分翻转, 并使脚掌和脚跟配合地面情况自然扭转,提高运动时的稳定性和控制力,避免运动扭伤。

  6、脚底:为了控制脚着地时由于髋关节的转动而产生的扭力导致脚的外翻,采用高密度材料制作成的扭力防护槽,将鞋底的前掌和后跟,用扭力防护槽分隔成两段,扭力防护槽可以根据脚跑步形态的需要,有效的控制脚的扭转角度,把扭转幅度控制在一定的范围内,加强了对脚的保护。

  以上为脚型生理结构与脚舒适性能分析。虽然每只脚都是由26块骨骼和肌肉、韧带、血管、神经、皮肤等所构成,也就是所谓共性,但每只脚也有其个性,因为不同区域、气候复杂、劳动生活习惯各不相同,所以差异较大。研究中加以客观的理解分析,就不难找出其所依据的条件与要素。根据实验并通过数据统计分析,参考不同地区、不同职业、不同性别、不同年龄人的脚型各特征部位的共同特点和变化规律。作为研究合脚舒适机能的运动鞋系列标准,同时也为运动鞋结构设计、货号搭配提供参考依据。

  结语

  随着人们生活水平的不断提高,运动鞋的款式不仅需要美观,更重要的是要符合脚的舒适与人体健康,将运动鞋款式美与健康美结合成一体,定会给人体带来更多的健康与舒适性。

  参考文献:

  1、林述琦《制鞋企业品质QC管理》中国轻工业出版社 2014年

  2、林述琦《运动鞋设计规程》辽宁美术出版社 2015年

  3、林述琦《鞋业工艺学》辽宁美术出版社 2015年

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