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影响鞋子止滑因素

放大字体  缩小字体 发布日期:2012-06-23   浏览次数:1230

  止滑无非是鞋底功能性上,最重要的要求之一。利用止滑达到最安全性与舒适性,是人对鞋底不可缺的要求。止滑效果不理想,容易造成人滑倒或跌倒,事故导致人受伤,有可能会造成巨大的花费,对于品牌形象,也有可能造成一定程度的伤害。

  在考虑止滑性时,就不能忽视一项重要的物理性质——摩擦力。人能行走、绳能绑紧,都是因为有摩擦力存在的缘故。一般而言,当两接触面间有相对运动或有运动趋势时,两面接触处就会产生平行的抗拒力,这就是摩擦力。单就固体与固体间的干摩擦来讨论。摩擦现象的原因十分复杂,目前尚不能完全明了,而干燥表面之间的摩擦力与相关接触面的微细不规则的塑性变形,接触力的分子力对摩擦力非常重要。

  止滑效果与摩擦力具有直接关系,耐摩擦力通常又分为动摩擦力与静摩擦力以及最大静摩擦力。根据物理学上的摩擦定律,摩擦力与正向力及摩擦系数相关,正向力指的就是物体与运动方向垂直的力,耐摩擦系数只与两接触面之性质有关。通常接触面较粗糙时,摩擦系数越大。在物体开始运动前(滑动或沿接触面运动)静摩擦力应达到其极限值。

  Fs(最大静摩擦力)=μs(静摩擦系数)•N(正向力)

  通常评估鞋底的摩擦效能,常以最大静摩擦力来进行评估。测试方法除了人体实测以外,世界各国有许多评估测试的规范,针对鞋子的止滑性进行评估。在实验室的评估中,以MarkⅡ(依照ASTMD1677)及成品鞋止滑测试评估(依照ASTM D1894),另外还有SATRA STM603;SATRA TM144:2007;ENISO13287:2007等,较为常用的鞋类防滑测试标准,或万能摩擦力测试仪器,进行鞋底止滑性能测试。

  日常生活与止滑需求

  针对不同的场地、不同的用途、不同的运动,所需要理想止滑效果的鞋底设计也不尽相同。止滑效果如果针对鞋底设计的考虑来说,主要受鞋底材质、鞋底纹路及场地表面所影响,因此针对止滑鞋底的开发,主要以材料及底纹进行研究。

  一般在干燥地面上的防滑效果,我们一般称为干式止滑。而在地面有水情况下的防滑效果,一般称为湿式止滑。在某些部分较特殊的工作环境或生活环境里,地面上存在的,可能就不只是一般的水,常常还有油脂,甚至是油和水共同存在。因此就有油式止滑和油加水的止滑,针对不同的环境,鞋子对于止滑功能的要求就有不同的鞋款、鞋底。另外鞋子经常接触含有油的环境下,还必须考虑鞋底材料是否具有良好的耐油性质,避免鞋底因接触油而膨胀,造成鞋底基本的物性及安全性受到严重的影响。

  在我们的生活环境之中,干地上的止滑是我们最迫切需要的止滑效果。而干式止滑之中,包括常接触到的瓷砖、水泥地、柏油路、玻璃、人造地砖等等。在干式止滑的效果之中最主要的是考虑鞋底本身软硬度的问题,以及鞋底纹路与接触面的接触面积等两项考虑。另外一个很重要的问题,那就是鞋底材质。

  不过鞋底接触的表面常因不同的用途,而有不同的接触表面及不同的鞋底纹路结构设计,例如:篮球鞋常接触到的地面是水泥地、PU地板和木质地板等;而足球的设计,就是针对草皮上活动的止滑性耐设计。另外,慢跑鞋为一般的柏油路、水泥地、PU跑道等。

  鞋底材料与止滑效果的关系

  干式止滑,除了考虑接触表面的不同外,在相同的接触表面下,不同的鞋底所产生的不同止滑效果,就变成可以比较单纯化的考虑,而首先要考虑的是鞋底材料的性质,包括软硬度、实际接触面等。在干式止滑中,软硬度具有绝对的关系,比较柔软的材质,在与地面接触时,会产生比较大的变形,而与接触表面产生微细不规则的塑性变形,造成更大的接触面积。因此有比较大的摩擦力,止滑效果相对提高。干燥表面的止滑性虽然软质的鞋底材料有较强的止滑性,但过度柔软的鞋底材料,容易造成基本物性偏差,耐磨性也会很不理想。一般常见的鞋底材料如下:

  1.天然鞋底:一般天然皮革应用在鞋底,通常为硬质,干式止滑并不是很理想,通常都是利用结构,或在鞋底以点状、条状或面状的方式,结合塑胶等止滑性材料,增加止滑性。

  2.PVC鞋底:干式止滑性尚可,湿式止滑性尚可,但不耐磨。

  3.EVA发泡鞋底:干式止滑尚可,湿式止滑极不理想,通常都用鞋底纹设计以增加止滑性,但因为是发泡材料,且质软,耐磨性不佳。

  4.PU鞋底:干式止滑性好,湿式止滑性不理想,耐磨性尚可;质轻而有弹性,但不宜存放太久,需常穿,否则会与自然环境中水解。

  5.TPR鞋底:干式止滑性好,湿式止滑性不理想,耐磨性要看发泡分倍率与柔软性而定;可以加热成熔融后回收利用。

  6.硫化橡胶鞋底:通常止滑效果佳,并具备不错的耐磨性,可依照不同的需求调整配方制作不同需求的橡胶鞋底。

  7.生胶鞋底:干式止滑性佳,耐磨性也不错;不过质量较重些。

  鞋底纹路与鞋款用途:

  一般生活环境中所会接触到的地面可能具有光滑、粗糙、不平、地面含水、含油、清洁剂等各种状况,鞋底底纹的粗糙及高低不平,可以有效增加实质的接触面积,以及增有水地面的排水性,避免打滑的现象。底纹的粗细与深度,具有影响的关键。利用鞋底纹路的形状,可增加鞋底与接触面的摩擦力,相对可有效提高鞋底的止滑效果。纹路的粗细跟深浅,有不同的止滑效果和用途,面对各种不同的接触面或地面,往往需要不同的鞋底纹路设计,来符合多样的实际状况。过细的纹路,在支撑人体时,容易磨损,造成止滑效果的减弱;过粗的底纹,在一般道路上的行走或运动,形变降低造成止滑效果不佳。因此,过软的材料如果没有理想的鞋底纹路,反而容易造成摩擦力下降,止滑效果相对不理想了。

  鞋底纹的设计,在湿式介面的止滑效果更加重要,在湿式接触面的分环境下,排水的底纹设计,直接影响鞋底的止滑效果。当鞋底与接触面之间有水的存在时,鞋底纹路无法将水有效的排除至底纹沟槽及鞋底两侧,水将存在鞋底与接触面(地面)之间,造成造成鞋底无法有效与接触成接触,之间的摩擦力将严重降低,甚至造成打滑的现象。因此,鞋底纹路的设计,对于干燥的接触面及有水湿润的接触面,都是极为重要的。

  针对不同的使用场合及接触面情形,会有不同的鞋底纹路设计,大致可分为以下几种,依不同的需求,选择不同的鞋底纹设计及不同鞋底结构。

  1. 细而浅的鞋底花纹

  鞋底纹路呈现细小而密集的花纹。

  优点:纹路细小而浅的鞋底纹路,大底的厚度一般比较薄,具有轻巧而易于弯曲等优点,花纹较为密集与接触面积也较大,且一般采用细花纹的鞋底材料较了柔软,拥有良好的防滑性能。适合柏油路、水泥地,磁砖等较为平整的接触面。

  缺点:细小的纹路较容易磨损,耐磨的性能较不理想,且较薄的鞋底之支撑性能较差,与地板接触的感触也较明显,如果不平或凸起路面,会让脚底部产生不舒服的感觉。

  2.细而加深的鞋底纹路

  加深的鞋底纹路,花纹也算细致,前掌容易弯曲但有一定的支撑性。

  优点:鞋底轻,弯曲也容易,底纹加深,可是用于更广泛的地形,可以为一些较为粗糙的接触面,提供更好的抓地力,为一般休闲鞋、慢跑鞋适用。

  缺点:鞋底支撑性和耐磨性一般。

  3.粗而深的鞋底纹路

  鞋底的纹路更深,花纹以大块状的分布,在底材料加硬,采用含碳成份较高的橡胶底材料,支撑性能良好,对于粗糙的地面及不平整的接触面,提供更理想的抓地力性能。

  优点:鞋底支撑性佳,对足部的保护性良好,鞋底耐磨性佳,容易适应多种不平整的特殊地面,如山岭区碎石,不平整之路面,对于粗糙地面的抓地力表面理想。部分大型颗粒底纹路设计,可有比较好的排泥性,在泥地上行走时,不会沾粘太多有泥巴在鞋底。

  缺点:穿着舒适性较差,鞋底沉重,较硬,且不易弯曲;纹路粗不易变形,鞋底材料也较硬,在光滑接触面上的止滑性能不理想。

  4.大颗粒高硬度深纹路鞋底

  鞋底纹路最深,底纹颗粒大而明显,鞋底采用含碳成份高的橡胶底材料,硬度高,不易变形。

  优点:支撑性能极佳,极不容易变形,对脚有更安全的保护性,登山鞋、越野鞋适用。

  缺点:前掌极不容易弯曲,重量中、鞋底硬、舒适性差,非特殊用途,平时不建议穿用。

  未来发展趋势

  在各项对鞋子的评估指标中,止滑性能在安全性及舒适性的重要性,已经受到消费都及制造商的高度重视,全世界有一些国家或单位对于止滑性不佳的鞋款或鞋类制造商不予进口和采用,表示止滑也渐渐成为鞋子功能中最重要的需求之一了。在未来,鞋款量产及上市前的止滑测试,。可能是许多品牌商和制造商必备的基本测试报告。

  另外影响鞋底止滑性的因素有很多,包含环境因素、人为因素、鞋子状况(鞋底材料、底纹)等。针对单一因素进行更深入的探讨和研究,包含同一材质不同纹路、不同温度,以及不同鞋底材质和添加不同的配方调整所达到不同的止滑性与高物性等,进行各项深入的研究与探讨,为未来更高的止滑性能,达到更多、更理想的各项需求。

  而随着世界环保意识的提前,许多国家渐渐禁用卤素的材质产品,无卤素材质逐渐取代现在的材质,尤其以塑胶、橡胶等高分子材料最受重视。鞋面、鞋内里、鞋底、鞋垫等各方面材料的应用上,环保性、安全性、无毒性、无卤素等都已成为鞋材应用上的议题。

 
 
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