運(yùn)動鞋的舒適性能測試與應(yīng)用

摘 要：腳型–鞋–材料三者是一個有機(jī)的整體，相互影響與制約，三者之間的綜合平衡在一定程度上影響著運(yùn)動鞋的舒適性能。通過腳型的測量，采集腳多個緯度的數(shù)據(jù)，為運(yùn)動鞋的舒適性能奠定基礎(chǔ)。采用外觀視覺效果、穿著實(shí)驗(yàn)、物理性能測試等手段，以主觀客觀測試結(jié)合評價舒適性能的科學(xué)方法，系統(tǒng)研究各種運(yùn)動鞋及其材料的舒適性能，為科學(xué)制鞋，舒適穿鞋，提供實(shí)驗(yàn)應(yīng)用依據(jù)。

關(guān)鍵詞：運(yùn)動鞋;舒適性能;實(shí)驗(yàn);應(yīng)用

一、影響運(yùn)動鞋舒適性能的因素

經(jīng)過長期的實(shí)踐與研究表明，腳型–鞋–材料三者是一個有機(jī)的整體，相互影響與制約，三者之間的綜合平衡在一定程度上影響著運(yùn)動鞋的舒適性能。其影響運(yùn)動鞋舒適性能的因素大致可分為以下幾種：

（一）腳型因素

影響運(yùn)動鞋的舒適性能腳型因素有，內(nèi)翻、外翻，高足弓、低足弓，過度內(nèi)旋、內(nèi)旋不足等，本文實(shí)驗(yàn)?zāi)_型分為三類：

（1）第一種腳型：over pronation（過度內(nèi)旋）/pronated（內(nèi)旋）/ flat feet（平足）;

（2）第二種腳型：normal pronation（正常內(nèi)旋）/neutral（中性）/ normal arch（正常足弓）;

（3）第三種腳型：under pronation（內(nèi)旋不足）/ supinated（外旋）/high arch（高足弓）。

（二）鞋結(jié)構(gòu)因素

（1）鞋面結(jié)構(gòu)：鞋頭、鞋眼與鞋舌結(jié)合部位、領(lǐng)口高度、后跟部、前幫部、左右兩側(cè)等。

（2）鞋腔空間：影響因素是鞋腔內(nèi)部的空間與人腳體的腳型吻合度、腳型運(yùn)動活動空間等的一致性。

（3）底部結(jié)構(gòu)：足弓部位的支撐，外底的防滑，彎折因素都涉及鞋面、鞋墊、中底、外底的結(jié)構(gòu)。

（三）材料因素

材料不僅影響設(shè)計(jì)效果，還直接影響人體穿著的舒適感和運(yùn)動性能。材料的透氣性、透濕性、柔軟性及物理性能和外觀風(fēng)格均對舒適性產(chǎn)生一定的影響。

二、腳型測量確保舒適性能

鞋的舒適性來源于了解腳型，沒有經(jīng)過對腳型的測量，采集腳多個緯度的數(shù)據(jù)，鞋的舒適性就沒有保證。

（一）手工測量

關(guān)鍵是要測量六個腳型緯度，并采集長度、前掌寬度、前掌圍度、趾圍度、弓圍度、踝圍度等數(shù)據(jù)。

（1）長度：從腳跟的最末端到腳趾的最前端之間的距離

（2）前掌寬：腳的前半部分最寬處之間的距離。

（3）前掌圍：腳的前半部分最寬處之間的圍度總長。

（4）趾圍（即拓趾圍）：大拇趾與尾趾之間的圍度總長。

（5）中圍（即腳弓圍）：腳弓處腳底與腳背之間的圍度總長。

（6）踝圍（做靴才量）：腳踝處小腳的周長。

（二）2D腳型測量

PCB模塊測試接觸板可以測試正常體重在100公斤以下人員腳型的長度及寬度。2分鐘內(nèi)完成腳型數(shù)據(jù)采集，顯示屏能正確顯示腳型實(shí)際長度及寬度。

（三）3D腳型測量儀

掃描系統(tǒng)是采用激光線結(jié)構(gòu)光傳感器的計(jì)算機(jī)輔助三維測量設(shè)備，采取多視角激光光路設(shè)計(jì)，配有功能強(qiáng)大的智能軟件，可對人體腳型、鞋楦楦型進(jìn)行三維掃描。

（1）硬件：全光路閉合系統(tǒng)，8視角全方位掃描。智能化一鍵式觸控操作，系統(tǒng)操作簡易，一鍵式掃描，無需人工干預(yù)，文件自動保存;非接觸式激光掃描，對人體及眼睛無任何傷害。

（2）軟件：支持微信公眾號接入，客戶信息云端管理。掃描速度快（單腳掃描<10s），測量精度高（標(biāo)準(zhǔn)誤差<0.5mm），自動提取腳部60幾組參數(shù)：自動提取腳型60幾個特征參數(shù)，產(chǎn)生測量報告;可對腳型單個截面進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，可對腳型內(nèi)外翻和足弓變形進(jìn)行評測，直接生成STL三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)。

通過腳型數(shù)據(jù)精確的測量采集分析，針對性的推薦提供足長、足寬、足背長、足弓等多個緯度的全面詳實(shí)的腳型數(shù)據(jù)，為運(yùn)動鞋的舒適性能奠定基礎(chǔ)。

三、運(yùn)動鞋結(jié)構(gòu)舒適性能的實(shí)驗(yàn)

運(yùn)動鞋舒適性能的測試包括主觀測試和客觀測試。主觀測試可以兼顧物理、生理和心理上的多種因素的作用，結(jié)果更接近于實(shí)際，其應(yīng)用性強(qiáng)。

客觀測試通常采用儀器測試，測試迅速，結(jié)果重演性好，但是脫離穿著中多因素共同作用影響的實(shí)際情況。因此，主客觀測試結(jié)合，是評價舒適性能的科學(xué)的方法。

（一）主觀測試

（1）視覺測試：通過運(yùn)動鞋幫面結(jié)構(gòu)效果對外觀舒適性進(jìn)行視覺測試，幫面結(jié)構(gòu)效果包括：運(yùn)動鞋形態(tài)的輪廓線、結(jié)構(gòu)樣式、材料質(zhì)感、圖案、線條、制作工藝手法、裝飾工藝飾件等所有造型組成部分，都可用視覺效果來進(jìn)行測試評價。

（2）穿著實(shí)驗(yàn)：本實(shí)驗(yàn)是受一家品牌企業(yè)委托，在試產(chǎn)50雙藍(lán)球鞋中抽取7雙，根據(jù)體重與穿著鞋碼等條件，選拔7名學(xué)生，作為穿著測試實(shí)驗(yàn)員，進(jìn)行為期5天的穿著實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)方法如下：

①實(shí)驗(yàn)員基本信息：身高1.78米，體重：73公斤，腳長（左/右）258mm/ 257mm。趾圍（左/右）197mm/ 196mm。腳寬（左/右）94mm/ 96mm。穿著實(shí)驗(yàn)42碼藍(lán)球鞋。

②穿著實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：前腳趾合腳性、腳背合腳性、腳寬合腳性、后跟合腳性、開口合腳性、重心穩(wěn)定性、鞋整體長度合適度、足弓的舒適度、鞋舌的舒適度、后腳跟包腳、中足弧度、前腳掌著地點(diǎn)、工藝問題、整體效果。

③實(shí)驗(yàn)反饋：實(shí)驗(yàn)者評價、結(jié)論或建議。

（二）客觀測試

（1）運(yùn)動鞋彎折物理性能測試：將試樣裝在試驗(yàn)機(jī)上，以一定角度和頻率推動鞋的前掌彎曲模擬人腳穿鞋運(yùn)動行走狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)，測定運(yùn)動鞋之耐疲勞性及行走狀態(tài)舒適性，實(shí)驗(yàn)方法如下：

①實(shí)驗(yàn)員準(zhǔn)備一只成品鞋，在鞋后端部位畫一條平分線延至鞋前端，再從鞋掌最寬部位畫兩條平行線垂直于此平分線，兩條平行線之間寬度為5㎜，此5㎜范圍即為）測試時之彎折部位。

②測試前靜置于溫度（20±2）℃，相對應(yīng)溫度（60±5）%的狀態(tài)中48h以上。按試驗(yàn)規(guī)定要求調(diào)整所需的鞋子彎折角度為90°。

③將機(jī)臺左側(cè)箱蓋打開，扳手松開傳動塊兩側(cè)之螺母，移動傳動塊，使圓孔內(nèi)的指針對準(zhǔn)90°的刻畫，用扳手將兩側(cè)螺母栓緊，固定住傳動塊。點(diǎn)動開始鍵，查看彎折桿是否對準(zhǔn)鞋掌部位平分線，反復(fù)調(diào)整直到對準(zhǔn)為止。

④測試條件與判定：屈撓頻率為（121±2）次/min，環(huán)境溫度為（20±2）℃。接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)判定鞋面、鞋底損壞情形及開膠情況。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：鞋體對腳體的作用力是決定舒適性的重要因素。鞋在運(yùn)動時彎折產(chǎn)生的對腳體的作用力。首先要求鞋子便于彎折;其次要求鞋的彎折部位與腳體的彎折部位相一致。運(yùn)動鞋彎折產(chǎn)生的皺折不要過于太硬或者嚴(yán)重壓迫腳體。

（2）運(yùn)動鞋彈性物理性能測試：適用于鞋底材料彈性及發(fā)泡泡棉的耐沖擊能力的測試方法。

①取圓柱形直徑為29㎜～53㎜厚度（12.5±0.5）㎜試片。按測試材料不同更換沖擊頭。將測樣夾緊于試驗(yàn)裝置機(jī)臺上。

②使用擺錘以水平位置往試驗(yàn)樣品于同一位置反復(fù)沖擊3次（調(diào)節(jié)儀器之機(jī)械性能）每一次確保擺錘于反彈時即被截停。按上述進(jìn)行4～6次沖擊試驗(yàn)樣并讀取裝置上彈性之讀數(shù)。

③結(jié)果判定：檢測結(jié)果系3個片反彈性（%）之平均值，此指第4～6次之?dāng)?shù)據(jù)。

四、運(yùn)動鞋材料舒適性能的選擇

（1）透氣性材料：面料輔料作為足部的包裹物，其對腳的散熱活動主要通過傳導(dǎo)和對流進(jìn)行。

（2）干爽舒適材料：海綿及導(dǎo)汗網(wǎng)布和復(fù)合型材料。

（3）防水的鞋材：高分子PU材料的及環(huán)保型水融膠的應(yīng)用。

（4）舒適性能設(shè)計(jì)：透、排氣孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。吸汗、釋汗效果結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

（5）彈性材料：彈性材料有吸收腳汗液的功能，同時會減少腳在運(yùn)動過程中汗液的排泄與分泌。試驗(yàn)表明：彈性較小的材料，會嚴(yán)重影響到腳底汗液正常的分泌并具有一定抑制作用。彈性較好材料會促使腳底汗液正常分泌，對腳底汗液的揮發(fā)起著重要作用。腳底汗液的排泄與材料有著很大的關(guān)系，彈性材料對于腳在運(yùn)動中排泄汗液有直接的影響并具有一定的吸附作用，彈性好的材料對于汗液的吸收就會越強(qiáng)。

五、腳型生理與鞋舒適性能分析

腳型生理的機(jī)能與舒適要素，是指構(gòu)成運(yùn)動鞋形態(tài)與人的腳型生理結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象如何相互配合，以連成良好的舒適性能條件。

（1）腳的拇指：腳的拇指在腳的最前端。腳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，運(yùn)動鞋要適當(dāng)加大了前掌凸度。鞋的幫面結(jié)構(gòu)要求完整，特別是在鞋幫前部。因行走、跑步過程中腳的拇指和第一跖骨壓力較大，腳掌的肌肉膨脹量也較大，因此在運(yùn)動鞋制作中，選用彈性好的幫面材料，要減少接幫縫線，以避免線縫對腳的壓迫、磨損，提高腳的舒適度和運(yùn)動強(qiáng)度。

（2）跖趾關(guān)節(jié)：腳本身就是3D立體形狀，有一定的自然蹺度。運(yùn)動鞋要有一定的圍度、寬度、高度和前蹺，較大的蹺度可減少跖趾關(guān)節(jié)的彎曲力量，可以直接幫助推動腳底前掌，因此運(yùn)動鞋的前蹺、圍度、寬度、高度相應(yīng)要大，尤其是短跑運(yùn)動鞋。加大運(yùn)動鞋后蹺和圍度、寬度、高度對防止腳跟腱的損傷、扭傷，以及跟腱的肌肉超量離心收縮而造成跟腱損傷，有著重要意義。

（3）腳背面：腳面的肌腱，在提拉腳面向上運(yùn)動的時候尤為明顯，此時也容易損傷。運(yùn)動鞋的幫面太高，鞋將不適腳，運(yùn)動鞋的幫面太低則壓著腳背面，將造成腳的不舒適。因此幫面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤其重要。在合理結(jié)構(gòu)的同時，選用透氣性良好的三明治網(wǎng)布，質(zhì)軟、韌性良好的牛反絨皮、太空革、PU革、超細(xì)纖維材料，作為運(yùn)動鞋幫面材質(zhì)，能使運(yùn)動鞋堅(jiān)固、柔韌，可有效承受沖擊，并有穿著舒適感。

（4）腳踝骨：踝關(guān)節(jié)由脛骨腓骨遠(yuǎn)端和距骨構(gòu)成。人在運(yùn)動過程中對抗激烈，不斷的起動、急停、起跳，橫向左右運(yùn)動、垂直跳躍的動作較多，踝關(guān)節(jié)扭傷是最高發(fā)的運(yùn)動損傷。腳踝位置在運(yùn)動鞋的領(lǐng)口中間，運(yùn)動鞋的款式一般為高幫或半高幫，這樣使人在運(yùn)動時能有效的為腳踝提供緩沖，可起到限制足踝左右搖動、防止因足踝內(nèi)外翻所引發(fā)的扭傷，能有效保護(hù)腳踝，避免運(yùn)動傷害。

（5）腳后跟：人體重量的50%都在腳后跟部位。因此，運(yùn)動鞋底后跟部位高度應(yīng)高于前掌部位，在鞋的后側(cè)左右，采用熱熔膠片補(bǔ)強(qiáng)，用于提高強(qiáng)度及保護(hù)作用，對腳有良好的穩(wěn)定性，并能提高鞋的耐用性。同時在鞋內(nèi)腔的腳弓部位安裝用高密度材料制成的扭轉(zhuǎn)防護(hù)墊，以阻止運(yùn)動時人腳向內(nèi)過分翻轉(zhuǎn)，并使腳掌和腳跟配合地面情況自然扭轉(zhuǎn)，提高運(yùn)動時的穩(wěn)定性和控制力，避免運(yùn)動扭傷。

（6）腳底：為了控制腳著地時由于髖關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生的扭力導(dǎo)致腳的外翻，采用高密度材料制作成的扭力防護(hù)槽，將鞋底的前掌和后跟，用扭力防護(hù)槽分隔成兩段，扭力防護(hù)槽可以根據(jù)腳跑步形態(tài)的需要，有效的控制腳的扭轉(zhuǎn)角度，把扭轉(zhuǎn)幅度控制在一定的范圍內(nèi)，加強(qiáng)了對腳的保護(hù)。

以上為腳型生理結(jié)構(gòu)與腳舒適性能分析。雖然每只腳都是由26塊骨骼和肌肉、韌帶、血管、神經(jīng)、皮膚等所構(gòu)成，也就是所謂共性，但每只腳也有其個性，因?yàn)椴煌瑓^(qū)域、氣候復(fù)雜、勞動生活習(xí)慣各不相同，所以差異較大。研究中加以客觀的理解分析，就不難找出其所依據(jù)的條件與要素。根據(jù)實(shí)驗(yàn)并通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，參考不同地區(qū)、不同職業(yè)、不同性別、不同年齡人的腳型各特征部位的共同特點(diǎn)和變化規(guī)律。作為研究合腳舒適機(jī)能的運(yùn)動鞋系列標(biāo)準(zhǔn)，同時也為運(yùn)動鞋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、貨號搭配提供參考依據(jù)。

六、結(jié)語

隨著人們生活水平的不斷提高，運(yùn)動鞋的款式不僅需要美觀，更重要的是要符合腳的舒適與人體健康，將運(yùn)動鞋款式美與健康美結(jié)合成一體，定會給人體帶來更多的健康與舒適性。

參考文獻(xiàn)：

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[2]林述琦.運(yùn)動鞋設(shè)計(jì)規(guī)程.遼寧美術(shù)出版社，2015.

[3]林述琦.鞋業(yè)工藝學(xué).遼寧美術(shù)出版社，2015.

作者簡介：林娟（1978-），女，漢族，福建平潭人，本科，實(shí)驗(yàn)師，主要從事鞋服物理性能實(shí)驗(yàn)。