鞋底防滑的影响因素及改进方法研究

王华杰

（上海澳翔鞋业有限公司，上海 211006）

0.引言

在生活中工作中，我们穿着鞋子在地板上走、跳，因为鞋底有抵抗滑的能力。这是使用防滑设备以确保安全和舒适的必要条件。防滑的简单定义是指用于战胜特殊环境中滑动状况的物理特性。为了使载体更方便、更安全，在考虑滑动阻力时，不能忽略一个重要的物理特性：摩擦力。防滑是指标质量的重要物理要素之一，包括健康、舒适和安全。相关机构认为鞋子对滑动阻力不足将对购买者的生命财产安全造成威胁。鞋类和运动设施的复杂变化，以及各种鞋底的变化，到目前为止，在因素研究、影响稳定性的因素以及相关的识别和评价标准方面取得了一些进展，但在命名和完整性方面仍存在重大缺陷，必须全方位了解影响鞋类防滑能力的因素及其具体作用形式，这也是提升鞋类防滑的一个重要前提。对于不同类型的防滑鞋，检查其抗防滑性能测试指标和方法，指导鞋的设计，改进生产工艺[1]。

1.研究方法

我们都知道当一个人运动时，鞋底和地板之间会有摩擦。水平摩擦力与垂直方向的压力之比，我常称之为鞋底与表面的静摩擦因数。沿鞋底的滑动阻力可通过摩擦系数测量。将鞋牢固地固定在装置上，然后将鞋放在试验表面上，使用500N方法进行摩擦试验，并使用测量装置记录摩擦，以确定一段时间内的平均摩擦力，计算摩擦力与法向力的平均比值，即平均摩擦系数。在任何情况下，计算摩擦系数的算术平均值，并将其保留为有限值。在本实验中，我们通过五种不同的场合对不同的鞋子进行了实验：本部分的研究方法是：整只鞋子向前滑动，行走时前后脚向后滑动。人们先用高跟鞋走路，然后换成全底，再换成高跟鞋。因为如果鞋底只接触地面，鞋跟水平方向上的鞋跟是向前撞击地面的水平力，因此，当移动到整个鞋底时，鞋跟承受水平方向上的水平反弹力，鞋底和接触面之间的相对接触运动具有与后接触面相同的状态，并且鞋底继续在水平方向上向前移动。如果最后一只前脚给人向前移动的动力，如果脚必须脱离接触，就会向后移动。当水平鞋底水平接触力面时，水平鞋底是对力面的反作用力，即水平向前力[2]。

2.影响因素

2.1 鞋底材料

最常用的材料包括PU、PVC、EVA、橡胶、天然皮革制品等。无论材料的类型如何，动态摩擦系数均显示橡胶地板的最大值和皮革地板的最小值。单一材料对滑动能力的影响也因污染物而异。材料的硬度会影响鞋底的防滑性，但一些研究已经证实，鞋底硬度与摩擦系数之间没有线性关系，因此，硬度不能作为影响鞋底防滑性的理想参数[3]。

2.2 单一模型对侧向阻力的影响

唯一的模型是与涂层的直接接触，这决定了许多与防滑性相关的因素。在粗糙的涂层上，如沥青涂层和干大理石涂层，图案中的交叉因子在鞋底上具有良好的防滑性能，但湿大理石涂层试验异常，因此，在材料选择后具有防滑鞋底图案非常重要。鞋底上有各种花纹，包括几何花纹，目前对单模型与防滑性能关系的研究主要集中在不同花纹对防滑性能的影响上。在某些情况下，即缺乏充分性、深度和系统性，以及缺乏具体的模型设计参数，如样本深度，样本宽度和样本线宽之间的抗滑性能不能为抗滑模型的构建提供最直接的理论指导[4]。

2.3 接触面积

根据以上经验，我们可以看到同一双鞋的前后摩擦系数与前脚向后滑动的摩擦系数不同，发现相同的鞋在相同的砖制干燥陶瓷地板上滑动，平滑摩擦系数最大，只有脚跟和前脚的一部分接触瓷砖，然后向前滑动，由于背面有一定的后切，最好在向前引导后触摸背面的瓷砖。因此，向前平滑的接触面积必须小于后滑块。与前脚的平滑度相比，有一个类似的原理。如果你来回移动，你会发现与背面接触的瓷砖背面有很大的角摩擦系数。如果鞋头刚接触地面，鞋底后部是接触地面的一部分时间，脚跟后部设计成圆拱，以适应人体，增加前后推的效果，让人行走更舒适。

2.4 与液体接触的影响

在我们的生活中，干湿抗滑效果是最迫切需要了解的，如普通瓷砖和水泥石、玻璃、人造砖等。与干湿条件下的数据相比，无论是鞋底光滑、前脚向后还是前后滑动，有水时的摩擦系数将低于干燥状态下的摩擦系数。如果路面上有水，水会减少鞋底和涂层之间的摩擦，因为水会防止鞋底和涂层之间的接触和分子粘附。如果鞋底在水润滑的湿层上滑动，它们之间的摩擦系数会大大降低。如果鞋底和接触面之间有水，则唯一的纹理无法有效去除深槽和鞋底两侧的水，则鞋底和接触面之间会有水，导致鞋底之间无法有效接触，并且两者之间的摩擦力显著减小甚至滚动。在一些更具体的工作或生活条件下，不仅可以有普通水，还可以有脂肪，甚至油和水或肥皂水[5]。

3.对策

3.1 鞋用防滑新材料

近年来，许多研究人员通过物理或化学手段对材料进行改性，以改善材料的表面粗糙度，复合材料可用作鞋底，具有优异的防滑性能。四针状氧化锌晶体应具有特殊的三维结构，使复合材料的防滑性能得到了极大的提高。采用化学移植法将甲苯二异氰酸酯引入到白炭黑表面，复合材料落地后在干湿条件下摩擦系数明显增加，这种材料的鞋底不仅轻便防潮，而且可以降低成本。

3.2 单回路设计

唯一的模式已经改变，可以分为一般和特殊类别。有两种常见模式：正常模式和自由模式。普通图案是由标准几何图案组成的独特图案，自由图案是不规则的，它通常模仿自然界中的一些纹理，如砾石、树皮、皮革等。特殊图案是为特定功能而专门设计的，如攀岩和鞋底攀岩。结果表明，在粗糙接触面上，方形花纹的抗滑性能优于浅圆形花纹；在光滑接触面上，小圆模式的滑动阻力优于二次模式，密集波模式的滑动阻力优于稀疏波。连续双面花纹在大理石上具有较好的防滑性能，其中防滑花纹最弱；在水泥涂层上的防滑效果最好[6]。

SATRA研究人员在鞋子防滑测试方面做了大量研究，对500多种不同款式的男女鞋进行了防滑测试通过对测试数据及鞋底花纹的分析提出了具有指导意义的鞋底花纹设计，优良的底纹设计为花纹宽度应在3mm～20mm，户外运动鞋最小花纹深度为5mm，以便于将排开液体使底纹与地板有干的接触面，从而提高防滑性能。凸出的轮廓分明的向各个方向的边缘的鞋钉可以有效提高鞋底对地面的抓握力，中底采用柔软的弹性结构可增大鞋与地面接触面积。

4.结语

随着全球鞋业的快速发展，各种鞋底材料的不均匀性是影响鞋底抗滑性能的决定性因素。材料的选择必须与鞋底的设计和鞋底的大图案相结合。两者相辅相成，并考虑它们对抗滑性能的影响。在这个阶段，作为鞋制造商和设计师，我们需要进一步研究材料组成、材料性能、图案和结构等因素，以及它们与抗滑鞋底的相互作用，寻找材料与鞋底的最佳组合，在提高鞋底抗滑技术方面取得新突破。