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影響鞋底止滑因素及鞋底材料的開發(fā)技術(shù)
影響鞋底止滑因素及鞋底材料的開發(fā)技術(shù)
止滑無非是鞋底功能性上，zui重要的要求之一。利用止滑達(dá)到zui安全性與舒適性，是人對(duì)鞋底*要求。止滑效果不理想，容易造成人滑倒或跌倒，事故導(dǎo)致人受傷，有可能會(huì)造成巨大的花費(fèi)，對(duì)于品牌形象，也有可能造成一定程度的傷害。
在考慮止滑性時(shí)，就不能忽視一項(xiàng)重要的物理性質(zhì)——摩擦力。人能行走、繩能綁緊，都是因?yàn)橛心Σ亮Υ嬖诘木壒?。一般而言，?dāng)兩接觸面間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，兩面接觸處就會(huì)產(chǎn)生平行的抗拒力，這就是摩擦力。單就固體與固體間的干摩擦來討論。摩擦現(xiàn)象的原因十分復(fù)雜，目前尚不能*明了，而干燥表面之間的摩擦力與相關(guān)接觸面的微細(xì)不規(guī)則的塑性變形，接觸力的分子力對(duì)摩擦力非常重要。
止滑效果與摩擦力具有直接關(guān)系，耐摩擦力通常又分為動(dòng)摩擦力與靜摩擦力以及zui大靜摩擦力。根據(jù)物理學(xué)上的摩擦定律，摩擦力與正向力及摩擦系數(shù)相關(guān)，正向力指的就是物體與運(yùn)動(dòng)方向垂直的力，耐摩擦系數(shù)只與兩接觸面之性質(zhì)有關(guān)。通常接觸面較粗糙時(shí)，摩擦系數(shù)越大。在物體開始運(yùn)動(dòng)前（滑動(dòng)或沿接觸面運(yùn)動(dòng)）靜摩擦力應(yīng)達(dá)到其極限值。
Fs（zui大靜摩擦力）＝μs（靜摩擦系數(shù)）·N（正向力）
通常評(píng)估鞋底的摩擦效能，常以zui大靜摩擦力來進(jìn)行評(píng)估。測試方法除了人體實(shí)測以外，世界各國有許多評(píng)估測試的規(guī)范，針對(duì)鞋子的止滑性進(jìn)行評(píng)估。在實(shí)驗(yàn)室的評(píng)估中，以MarkⅡ（依照ASTM D1677）及成品鞋止滑測試評(píng)估（依照ASTM D1894），另外還有SATRA STM603;SATRA TM144:2007;EN ISO13287:2007等，較為常用的鞋類防滑測試標(biāo)準(zhǔn)，或摩擦力測試儀器，進(jìn)行鞋底止滑性能測試。
日常生活與止滑需求
針對(duì)不同的場地、不同的用途、不同的運(yùn)動(dòng)，所需要理想止滑效果的鞋底設(shè)計(jì)也不盡相同。止滑效果如果針對(duì)鞋底設(shè)計(jì)的考慮來說，主要受鞋底材質(zhì)、鞋底紋路及場地表面所影響，因此針對(duì)止滑鞋底的開發(fā)，主要以材料及底紋進(jìn)行研究。
一般在干燥地面上的防滑效果，我們一般稱為干式止滑。而在地面有水情況下的防滑效果，一般稱為濕式止滑。在某些部分較特殊的工作環(huán)境或生活環(huán)境里，地面上存在的，可能就不只是一般的水，常常還有油脂，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，針對(duì)不同的環(huán)境，鞋子對(duì)于止滑功能的要求就有不同的鞋款、鞋底。另外鞋子經(jīng)常接觸含有油的環(huán)境下，還必須考慮鞋底材料是否具有良好的耐油性質(zhì)，避免鞋底因接觸油而膨脹，造成鞋底基本的物性及安全性受到嚴(yán)重的影響。
在我們的生活環(huán)境之中，干地上的止滑是我們zui迫切需要的止滑效果。而干式止滑之中，包括常接觸到的瓷磚、水泥地、柏油路、玻璃、人造地磚等等。在干式止滑的效果之中zui主要的是考慮鞋底本身軟硬度的問題，以及鞋底紋路與接觸面的接觸面積等兩項(xiàng)考慮。另外一個(gè)很重要的問題，那就是鞋底材質(zhì)。
不過鞋底接觸的表面常因不同的用途，而有不同的接觸表面及不同的鞋底紋路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，例如：籃球鞋常接觸到的地面是水泥地、PU地板和木質(zhì)地板等；而足球的設(shè)計(jì)，就是針對(duì)草皮上活動(dòng)的止滑性耐設(shè)計(jì)。另外，慢跑鞋為一般的柏油路、水泥地、PU跑道等。
鞋底材料與止滑效果的關(guān)系
干式止滑，除了考慮接觸表面的不同外，在相同的接觸表面下，不同的鞋底所產(chǎn)生的不同止滑效果，就變成可以比較單純化的考慮，而首先要考慮的是鞋底材料的性質(zhì)，包括軟硬度、實(shí)際接觸面等。在干式止滑中，軟硬度具有的關(guān)系，比較柔軟的材質(zhì)，在與地面接觸時(shí)，會(huì)產(chǎn)生比較大的變形，而與接觸表面產(chǎn)生微細(xì)不規(guī)則的塑性變形，造成更大的接觸面積。因此有比較大的摩擦力，止滑效果相對(duì)提高。干燥表面的止滑性雖然軟質(zhì)的鞋底材料有較強(qiáng)的止滑性，但過度柔軟的鞋底材料，容易造成基本物性偏差，耐磨性也會(huì)很不理想。一般常見的鞋底材料如下：
1.天然鞋底：一般天然皮革應(yīng)用在鞋底，通常為硬質(zhì)，干式止滑并不是很理想，通常都是利用結(jié)構(gòu)，或在鞋底以點(diǎn)狀、條狀或面狀的方式，結(jié)合塑膠等止滑性材料，增加止滑性。
2.PVC鞋底：干式止滑性尚可，濕式止滑性尚可，但不耐磨。
3.EVA發(fā)泡鞋底：干式止滑尚可，濕式止滑極不理想，通常都用鞋底紋設(shè)計(jì)以增加止滑性，但因?yàn)槭前l(fā)泡材料，且質(zhì)軟，耐磨性不佳。
4.PU鞋底：干式止滑性好，濕式止滑性不理想，耐磨性尚可；質(zhì)輕而有彈性，但不宜存放太久，需常穿，否則會(huì)與自然環(huán)境中水解。
5.TPR鞋底：干式止滑性好，濕式止滑性不理想，耐磨性要看發(fā)泡分倍率與柔軟性而定；可以加熱成熔融后回收利用。
6.硫化橡膠鞋底：通常止滑效果佳，并具備不錯(cuò)的耐磨性，可依照不同的需求調(diào)整配方制作不同需求的橡膠鞋底。
7.生膠鞋底：干式止滑性佳，耐磨性也不錯(cuò)；不過質(zhì)量較重些。
鞋底紋路與鞋款用途：
一般生活環(huán)境中所會(huì)接觸到的地面可能具有光滑、粗糙、不平、地面含水、含油、清潔劑等各種狀況，鞋底底紋的粗糙及高低不平，可以有效增加實(shí)質(zhì)的接觸面積，以及增有水地面的排水性，避免打滑的現(xiàn)象。底紋的粗細(xì)與深度，具有影響的關(guān)鍵。利用鞋底紋路的形狀，可增加鞋底與接觸面的摩擦力，相對(duì)可有效提高鞋底的止滑效果。紋路的粗細(xì)跟深淺，有不同的止滑效果和用途，面對(duì)各種不同的接觸面或地面，往往需要不同的鞋底紋路設(shè)計(jì)，來符合多樣的實(shí)際狀況。過細(xì)的紋路，在支撐人體時(shí)，容易磨損，造成止滑效果的減弱；過粗的底紋，在一般道路上的行走或運(yùn)動(dòng)，形變降低造成止滑效果不佳。因此，過軟的材料如果沒有理想的鞋底紋路，反而容易造成摩擦力下降，止滑效果相對(duì)不理想了。
鞋底紋的設(shè)計(jì)，在濕式介面的止滑效果更加重要，在濕式接觸面的分環(huán)境下，排水的底紋設(shè)計(jì)，直接影響鞋底的止滑效果。當(dāng)鞋底與接觸面之間有水的存在時(shí)，鞋底紋路無法將水有效的排除至底紋溝槽及鞋底兩側(cè)，水將存在鞋底與接觸面（地面）之間，造成造成鞋底無法有效與接觸成接觸，之間的摩擦力將嚴(yán)重降低，甚至造成打滑的現(xiàn)象。因此，鞋底紋路的設(shè)計(jì)，對(duì)于干燥的接觸面及有水濕潤的接觸面，都是極為重要的。
針對(duì)不同的使用場合及接觸面情形，會(huì)有不同的鞋底紋路設(shè)計(jì)，大致可分為以下幾種，依不同的需求，選擇不同的鞋底紋設(shè)計(jì)及不同鞋底結(jié)構(gòu)。
1. 細(xì)而淺的鞋底花紋
鞋底紋路呈現(xiàn)細(xì)小而密集的花紋。
優(yōu)點(diǎn)：紋路細(xì)小而淺的鞋底紋路，大底的厚度一般比較薄，具有輕巧而易于彎曲等優(yōu)點(diǎn)，花紋較為密集與接觸面積也較大，且一般采用細(xì)花紋的鞋底材料較了柔軟，擁有良好的防滑性能。適合柏油路、水泥地，磁磚等較為平整的接觸面。
缺點(diǎn)：細(xì)小的紋路較容易磨損，耐磨的性能較不理想，且較薄的鞋底之支撐性能較差，與地板接觸的感觸也較明顯，如果不平或凸起路面，會(huì)讓腳底部產(chǎn)生不舒服的感覺。
2.細(xì)而加深的鞋底紋路
加深的鞋底紋路，花紋也算細(xì)致，前掌容易彎曲但有一定的支撐性。
優(yōu)點(diǎn)：鞋底輕，彎曲也容易，底紋加深，可是用于更廣泛的地形，可以為一些較為粗糙的接觸面，提供更好的抓地力，為一般休閑鞋、慢跑鞋適用。
缺點(diǎn)：鞋底支撐性和耐磨性一般。
3.粗而深的鞋底紋路
鞋底的紋路更深，花紋以大塊狀的分布，在底材料加硬，采用含碳成份較高的橡膠底材料，支撐性能良好，對(duì)于粗糙的地面及不平整的接觸面，提供更理想的抓地力性能。
優(yōu)點(diǎn)：鞋底支撐性佳，對(duì)足部的保護(hù)性良好，鞋底耐磨性佳，容易適應(yīng)多種不平整的特殊地面，如山嶺區(qū)碎石，不平整之路面，對(duì)于粗糙地面的抓地力表面理想。部分大型顆粒底紋路設(shè)計(jì)，可有比較好的排泥性，在泥地上行走時(shí)，不會(huì)沾粘太多有泥巴在鞋底。
缺點(diǎn)：穿著舒適性較差，鞋底沉重，較硬，且不易彎曲；紋路粗不易變形，鞋底材料也較硬，在光滑接觸面上的止滑性能不理想。
4.大顆粒高硬度深紋路鞋底
鞋底紋路zui深，底紋顆粒大而明顯，鞋底采用含碳成份高的橡膠底材料，硬度高，不易變形。
優(yōu)點(diǎn)：支撐性能，極不容易變形，對(duì)腳有更安全的保護(hù)性，登山鞋、越野鞋適用。
缺點(diǎn)：前掌極不容易彎曲，重量中、鞋底硬、舒適性差，非特殊用途，平時(shí)不建議穿用。
未來發(fā)展趨勢(shì)
在各項(xiàng)對(duì)鞋子的評(píng)估指標(biāo)中，止滑性能在安全性及舒適性的重要性，已經(jīng)受到消費(fèi)都及制造商的高度重視，*有一些國家或單位對(duì)于止滑性不佳的鞋款或鞋類制造商不予進(jìn)口和采用，表示止滑也漸漸成為鞋子功能中zui重要的需求之一了。在未來，鞋款量產(chǎn)及上市前的止滑測試，?？赡苁窃S多品牌商和制造商*的基本測試報(bào)告。
另外影響鞋底止滑性的因素有很多，包含環(huán)境因素、人為因素、鞋子狀況（鞋底材料、底紋）等。針對(duì)單一因素進(jìn)行更深入的探討和研究，包含同一材質(zhì)不同紋路、不同溫度，以及不同鞋底材質(zhì)和添加不同的配方調(diào)整所達(dá)到不同的止滑性與高物性等，進(jìn)行各項(xiàng)深入的研究與探討，為未來更高的止滑性能，達(dá)到更多、更理想的各項(xiàng)需求。
而隨著世界環(huán)保意識(shí)的提前，許多國家漸漸禁用鹵素的材質(zhì)產(chǎn)品，無鹵素材質(zhì)逐漸取代現(xiàn)在的材質(zhì)，尤其以塑膠、橡膠等高分子材料zui受重視。鞋面、鞋內(nèi)里、鞋底、鞋墊等各方面材料的應(yīng)用上，環(huán)保性、安全性、無毒性、無鹵素等都已成為鞋材應(yīng)用上的議題。
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