運動鞋的舒適性能測試與應用

摘 要：腳型–鞋–材料三者是一個有機的整體，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動鞋的舒適性能。通過腳型的測量，采集腳多個緯度的數據，為運動鞋的舒適性能奠定基礎。采用外觀視覺效果、穿著實驗、物理性能測試等手段，以主觀客觀測試結合評價舒適性能的科學方法，系統研究各種運動鞋及其材料的舒適性能，為科學制鞋，舒適穿鞋，提供實驗應用依據。

關鍵詞：運動鞋;舒適性能;實驗;應用

一、影響運動鞋舒適性能的因素

經過長期的實踐與研究表明，腳型–鞋–材料三者是一個有機的整體，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動鞋的舒適性能。其影響運動鞋舒適性能的因素大致可分為以下幾種：

（一）腳型因素

影響運動鞋的舒適性能腳型因素有，內翻、外翻，高足弓、低足弓，過度內旋、內旋不足等，本文實驗腳型分為三類：

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

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

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

（二）鞋結構因素

（1）鞋面結構：鞋頭、鞋眼與鞋舌結合部位、領口高度、后跟部、前幫部、左右兩側等。

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

（3）底部結構：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、外底的結構。

（三）材料因素

材料不僅影響設計效果，還直接影響人體穿著的舒適感和運動性能。材料的透氣性、透濕性、柔軟性及物理性能和外觀風格均對舒適性產生一定的影響。

二、腳型測量確保舒適性能

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

（一）手工測量

關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、踝圍度等數據。

（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分鐘內完成腳型數據采集，顯示屏能正確顯示腳型實際長度及寬度。

（三）3D腳型測量儀

掃描系統是采用激光線結構光傳感器的計算機輔助三維測量設備，采取多視角激光光路設計，配有功能強大的智能軟件，可對人體腳型、鞋楦楦型進行三維掃描。

（1）硬件：全光路閉合系統，8視角全方位掃描。智能化一鍵式觸控操作，系統操作簡易，一鍵式掃描，無需人工干預，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（標準誤差<0.5mm），自動提取腳部60幾組參數：自動提取腳型60幾個特征參數，產生測量報告;可對腳型單個截面進行數據分析，可對腳型內外翻和足弓變形進行評測，直接生成STL三角網格數據。

通過腳型數據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的腳型數據，為運動鞋的舒適性能奠定基礎。

三、運動鞋結構舒適性能的實驗

運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，結果更接近于實際，其應用性強。

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

（一）主觀測試

（1）視覺測試：通過運動鞋幫面結構效果對外觀舒適性進行視覺測試，幫面結構效果包括：運動鞋形態的輪廓線、結構樣式、材料質感、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行測試評價。

（2）穿著實驗：本實驗是受一家品牌企業委托，在試產50雙藍球鞋中抽取7雙，根據體重與穿著鞋碼等條件，選拔7名學生，作為穿著測試實驗員，進行為期5天的穿著實驗。實驗方法如下：

①實驗員基本信息：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。穿著實驗42碼藍球鞋。

②穿著實驗項目：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、工藝問題、整體效果。

③實驗反饋：實驗者評價、結論或建議。

（二）客觀測試

（1）運動鞋彎折物理性能測試：將試樣裝在試驗機上，以一定角度和頻率推動鞋的前掌彎曲模擬人腳穿鞋運動行走狀態進行試驗，測定運動鞋之耐疲勞性及行走狀態舒適性，實驗方法如下：

①實驗員準備一只成品鞋，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）℃，相對應溫度（60±5）%的狀態中48h以上。按試驗規定要求調整所需的鞋子彎折角度為90°。

③將機臺左側箱蓋打開，扳手松開傳動塊兩側之螺母，移動傳動塊，使圓孔內的指針對準90°的刻畫，用扳手將兩側螺母栓緊，固定住傳動塊。點動開始鍵，查看彎折桿是否對準鞋掌部位平分線，反復調整直到對準為止。

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

實驗結論：鞋體對腳體的作用力是決定舒適性的重要因素。鞋在運動時彎折產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。運動鞋彎折產生的皺折不要過于太硬或者嚴重壓迫腳體。

（2）運動鞋彈性物理性能測試：適用于鞋底材料彈性及發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。將測樣夾緊于試驗裝置機臺上。

②使用擺錘以水平位置往試驗樣品于同一位置反復沖擊3次（調節儀器之機械性能）每一次確保擺錘于反彈時即被截停。按上述進行4～6次沖擊試驗樣并讀取裝置上彈性之讀數。

③結果判定：檢測結果系3個片反彈性（%）之平均值，此指第4～6次之數據。

四、運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和對流進行。

（2）干爽舒適材料：海綿及導汗網布和復合型材料。

（3）防水的鞋材：高分子PU材料的及環保型水融膠的應用。

（4）舒適性能設計：透、排氣孔結構設計。吸汗、釋汗效果結構設計。

（5）彈性材料：彈性材料有吸收腳汗液的功能，同時會減少腳在運動過程中汗液的排泄與分泌。試驗表明：彈性較小的材料，會嚴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，對腳底汗液的揮發起著重要作用。腳底汗液的排泄與材料有著很大的關系，彈性材料對于腳在運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。

五、腳型生理與鞋舒適性能分析

腳型生理的機能與舒適要素，是指構成運動鞋形態與人的腳型生理結構的現象如何相互配合，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，運動鞋要適當加大了前掌凸度。鞋的幫面結構要求完整，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動強度。

（2）跖趾關節：腳本身就是3D立體形狀，有一定的自然蹺度。運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節的彎曲力量，可以直接幫助推動腳底前掌，因此運動鞋的前蹺、圍度、寬度、高度相應要大，尤其是短跑運動鞋。加大運動鞋后蹺和圍度、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，在提拉腳面向上運動的時候尤為明顯，此時也容易損傷。運動鞋的幫面太高，鞋將不適腳，運動鞋的幫面太低則壓著腳背面，將造成腳的不舒適。因此幫面結構設計尤其重要。在合理結構的同時，選用透氣性良好的三明治網布，質軟、韌性良好的牛反絨皮、太空革、PU革、超細纖維材料，作為運動鞋幫面材質，能使運動鞋堅固、柔韌，可有效承受沖擊，并有穿著舒適感。

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

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

（6）腳底：為了控制腳著地時由于髖關節的轉動而產生的扭力導致腳的外翻，采用高密度材料制作成的扭力防護槽，將鞋底的前掌和后跟，用扭力防護槽分隔成兩段，扭力防護槽可以根據腳跑步形態的需要，有效的控制腳的扭轉角度，把扭轉幅度控制在一定的范圍內，加強了對腳的保護。

以上為腳型生理結構與腳舒適性能分析。雖然每只腳都是由26塊骨骼和肌肉、韌帶、血管、神經、皮膚等所構成，也就是所謂共性，但每只腳也有其個性，因為不同區域、氣候復雜、勞動生活習慣各不相同，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的條件與要素。根據實驗并通過數據統計分析，參考不同地區、不同職業、不同性別、不同年齡人的腳型各特征部位的共同特點和變化規律。作為研究合腳舒適機能的運動鞋系列標準，同時也為運動鞋結構設計、貨號搭配提供參考依據。

六、結語

隨著人們生活水平的不斷提高，運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，將運動鞋款式美與健康美結合成一體，定會給人體帶來更多的健康與舒適性。

參考文獻：

[1]林述琦.制鞋企業品質QC管理.中國輕工業出版社，2014.

[2]林述琦.運動鞋設計規程.遼寧美術出版社，2015.

[3]林述琦.鞋業工藝學.遼寧美術出版社，2015.

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