鞋底止滑性能的研究進展

1、鞋底止滑性能的研究進展2008-4-6 15:30:00 網(wǎng)友評論 0條 點擊：214鞋底的止滑性直接影響著鞋子穿用時的舒適性和安全性。止滑性差，走路時容易打滑摔跤，尤其是在濕、光、滑的路面上。隨著全球建筑業(yè)的發(fā)展，尤其是公共場所的建設，建筑地面越來越高檔、華麗美觀、富麗堂皇，但大都忽略了地面防滑的問題，致使滑跌摔傷的事故常有發(fā)生?；呀?jīng)被認為是釀成工作場所，公共場所和家居環(huán)境意外事故的主要原因之一。美國國家安全調(diào)查局的調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果顯示1：在美國因為滑跌摔傷造成的事故占工傷事故的17%，占公共場所事故的18%，占家庭事故的20%。每年因為滑跌摔傷而發(fā)生的傷殘事故大概有250,000到30

2、0,000起，其中死亡人數(shù)達1,200到1,600。在英國滑跌摔傷事故占工傷事故的20%（每年約40,000起）。芬蘭的制造業(yè)、建筑業(yè)和交通行業(yè)每年因為滑跌摔傷而造成的工傷事故分別占總工傷事故的34%，28%和21%2。巨大的傷殘數(shù)字引起了許多國家和政府的高度重視，對滑跌摔傷意外事故制定了相應的法律法規(guī)。美國議會曾于1992年7月通過了美國公民意外傷殘法案（ADA），從法律上對意外傷害作了規(guī)定。此外，制定的職業(yè)安全與衛(wèi)生條例（OSHA）強調(diào)所有對公共開放的機關、學校、商業(yè)、旅游及交通部門等凡是提供行走活動場所的地面人行道，其防滑摩擦系數(shù)標準均要達到0.6（檢測值）以上，斜坡地段要達到0.8（檢

3、測值）。對于地表面摩擦系數(shù)未達到此項標準的業(yè)主將受到嚴厲的處罰或被提起訴訟3。北美地區(qū)的標準，大都按照美國的規(guī)定，加拿大政府對地面防滑按美國的標準辦理外，還通過了安大略省的第23項法案。除此以外很多國家和地區(qū)已經(jīng)把鞋底的止滑性列入到生產(chǎn)和進出口鞋子質(zhì)量檢測的必檢項目之一。國際鞋靴檢測標準委員會在1993年就已經(jīng)出臺了ISO11220專用鞋靴的鞋底止滑性的檢測標準，該標準詳細說明了止滑性的檢測方法和專用鞋靴止滑性的分類等級和標準4。歐盟鞋靴標準委員會在2000年7月和2002年8月19日兩次出臺了關于鞋靴止滑性的檢測標準，ENV 13287:2000和ENV 13287:2002 5。美國國家標

4、準化組織和美國材料實驗協(xié)會2001年制定并實施了ANSI/ASTM F695-2001 評估測量鞋底、鞋后跟或相關材料的抗滑性獲得試驗數(shù)據(jù)的實施規(guī)程6和ANSI/ASTM F1240-2001在有不同外來雜物的路面上測算鞋靴防滑性結(jié)果分類指南7。我國是世界上最大的鞋類生產(chǎn)和出口國，目前制鞋業(yè)產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的53%，鞋類出口占世界出口總量的60%以上，處于主導地位8。我國鞋類出口多集中在美國、歐盟、日本，隨著我國加入世貿(mào)組織，國外的各種配額、數(shù)量限制逐漸放開，有利于我國鞋類出口的擴大。但是一些國家出于貿(mào)易保護，憑借其自身的技術和經(jīng)濟優(yōu)勢，以保護環(huán)境和保障人身安全為借口，不斷通過立法或制定苛刻的

5、技術標準和環(huán)境標準等，對我國的鞋類出口進行限制。如以德國為首的歐盟各成員國在其制定的技術標準中規(guī)定，勞保鞋等需要取得歐共體的CE安全認證標志，與保證人身安全有關，其中包括鞋底的防滑性能8。而我國目前的制鞋材料和技術與這些技術、環(huán)境標準規(guī)定的要求尚存在很大的差距。如上所述，為了減少因滑跌摔傷事故造成的損失，越來越多的消費者和鞋子生產(chǎn)和進口國將注意力集中到提高鞋底止滑性的問題上。鞋底止滑性的改善可以進一步提高鞋子的質(zhì)量，保證消費者穿著的安全性，有利于我國沖破鞋類進口國的重重貿(mào)易壁壘繼續(xù)保持鞋類出口大國的地位，贏得高質(zhì)量鞋類出口國的聲譽。因此如何提高鞋底的止滑性已經(jīng)成為了制鞋行業(yè)和鞋類研究者關注的焦

6、點，國內(nèi)外在這方面的研究已初具規(guī)模。鞋底止滑性能的研究進展2008-4-6 15:30:00 網(wǎng)友評論 0條 點擊：214鞋底的止滑性直接影響著鞋子穿用時的舒適性和安全性。止滑性差，走路時容易打滑摔跤，尤其是在濕、光、滑的路面上。隨著全球建筑業(yè)的發(fā)展，尤其是公共場所的建設，建筑地面越來越高檔、華麗美觀、富麗堂皇，但大都忽略了地面防滑的問題，致使滑跌摔傷的事故常有發(fā)生?；呀?jīng)被認為是釀成工作場所，公共場所和家居環(huán)境意外事故的主要原因之一。美國國家安全調(diào)查局的調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果顯示1：在美國因為滑跌摔傷造成的事故占工傷事故的17%，占公共場所事故的18%，占家庭事故的20%。每年因為滑跌摔傷而發(fā)生

7、的傷殘事故大概有250,000到300,000起，其中死亡人數(shù)達1,200到1,600。在英國滑跌摔傷事故占工傷事故的20%（每年約40,000起）。芬蘭的制造業(yè)、建筑業(yè)和交通行業(yè)每年因為滑跌摔傷而造成的工傷事故分別占總工傷事故的34%，28%和21%2。巨大的傷殘數(shù)字引起了許多國家和政府的高度重視，對滑跌摔傷意外事故制定了相應的法律法規(guī)。美國議會曾于1992年7月通過了美國公民意外傷殘法案（ADA），從法律上對意外傷害作了規(guī)定。此外，制定的職業(yè)安全與衛(wèi)生條例（OSHA）強調(diào)所有對公共開放的機關、學校、商業(yè)、旅游及交通部門等凡是提供行走活動場所的地面人行道，其防滑摩擦系數(shù)標準均要達到0.6（檢

8、測值）以上，斜坡地段要達到0.8（檢測值）。對于地表面摩擦系數(shù)未達到此項標準的業(yè)主將受到嚴厲的處罰或被提起訴訟3。北美地區(qū)的標準，大都按照美國的規(guī)定，加拿大政府對地面防滑按美國的標準辦理外，還通過了安大略省的第23項法案。除此以外很多國家和地區(qū)已經(jīng)把鞋底的止滑性列入到生產(chǎn)和進出口鞋子質(zhì)量檢測的必檢項目之一。國際鞋靴檢測標準委員會在1993年就已經(jīng)出臺了ISO11220專用鞋靴的鞋底止滑性的檢測標準，該標準詳細說明了止滑性的檢測方法和專用鞋靴止滑性的分類等級和標準4。歐盟鞋靴標準委員會在2000年7月和2002年8月19日兩次出臺了關于鞋靴止滑性的檢測標準，ENV 13287:2000和ENV

9、13287:2002 5。美國國家標準化組織和美國材料實驗協(xié)會2001年制定并實施了ANSI/ASTM F695-2001 評估測量鞋底、鞋后跟或相關材料的抗滑性獲得試驗數(shù)據(jù)的實施規(guī)程6和ANSI/ASTM F1240-2001在有不同外來雜物的路面上測算鞋靴防滑性結(jié)果分類指南7。我國是世界上最大的鞋類生產(chǎn)和出口國，目前制鞋業(yè)產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的53%，鞋類出口占世界出口總量的60%以上，處于主導地位8。我國鞋類出口多集中在美國、歐盟、日本，隨著我國加入世貿(mào)組織，國外的各種配額、數(shù)量限制逐漸放開，有利于我國鞋類出口的擴大。但是一些國家出于貿(mào)易保護，憑借其自身的技術和經(jīng)濟優(yōu)勢，以保護環(huán)境和保障人身

10、安全為借口，不斷通過立法或制定苛刻的技術標準和環(huán)境標準等，對我國的鞋類出口進行限制。如以德國為首的歐盟各成員國在其制定的技術標準中規(guī)定，勞保鞋等需要取得歐共體的CE安全認證標志，與保證人身安全有關，其中包括鞋底的防滑性能8。而我國目前的制鞋材料和技術與這些技術、環(huán)境標準規(guī)定的要求尚存在很大的差距。如上所述，為了減少因滑跌摔傷事故造成的損失，越來越多的消費者和鞋子生產(chǎn)和進口國將注意力集中到提高鞋底止滑性的問題上。鞋底止滑性的改善可以進一步提高鞋子的質(zhì)量，保證消費者穿著的安全性，有利于我國沖破鞋類進口國的重重貿(mào)易壁壘繼續(xù)保持鞋類出口大國的地位，贏得高質(zhì)量鞋類出口國的聲譽。因此如何提高鞋底的止滑性已

11、經(jīng)成為了制鞋行業(yè)和鞋類研究者關注的焦點，國內(nèi)外在這方面的研究已初具規(guī)模。1、鞋底的止滑性能鞋底的止滑性能可以用鞋底與路基的動摩擦系數(shù)（DCOF）和靜摩擦系數(shù)（SCOF）的大小來表示，摩擦系數(shù)越大止滑性能越好。James P. Hanson2在他的研究中指出影響止滑性能的因素非常復雜，概括起來有兩大類：環(huán)境因素和人為因素。其中環(huán)境因素包括行走路面的狀況，鞋子（主要是鞋底材料、花紋和鞋跟的不同幾何造型），路面上的污染物（介質(zhì)），傾斜路面的坡度和高度等；人為因素包括對環(huán)境因素的感官能力，生物力學，對神經(jīng)肌肉的控制和信息傳遞等。而又有研究資料表明材料的性能與溫度息息相關，所以推測出溫度可能也是影響鞋底

12、止滑性能的因素之一。另一方面不同品種的鞋子對止滑性要求也不盡相同。研究鞋子的止滑性可以為提高鞋子的止滑性減少滑跌事故的發(fā)生，為選擇使用和開發(fā)新的鞋材，為制作不同種類的防滑鞋底提供科學依據(jù)。     2、國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀2、1 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀國內(nèi)目前對鞋底止滑性能的研究主要集中在止滑性能影響因素的探索和鞋底材料、花紋和路面對鞋底止滑性的影響，所用到的止滑儀大多為臺灣GOTECH公司生產(chǎn)的GT-7012-BC型止滑試驗儀。2、1、1對鞋底止滑性能影響因素的探索趙全永，丁紹蘭9用臺灣GOTECH公司生產(chǎn)的GT-7012-BC型止滑試驗儀對PU、PVC、EVA、

13、NR、TPR、天然底革六種材料的鞋底在干濕狀態(tài)的柏油，玻璃，大理石，木板，水泥路面上的止滑性能進行了一系列的試驗研究。試驗結(jié)果顯示：（1）不同材料，不同路面，不同濕度，鞋底的防滑性能不同；（2）摩擦系數(shù)最大的是PVC鞋底在干狀態(tài)的玻璃路面上，靜摩擦系數(shù)為1.1286；摩擦系數(shù)最低的是EVA鞋底在濕態(tài)的玻璃表面上，動摩擦系數(shù)為0.1948；（3）防滑性受材料、濕度影響最大的路面是玻璃；（4）防滑性受路面影響較大的是TPR鞋底，最大的是濕態(tài)時的PVC鞋底。因此得出結(jié)論：影響鞋底止滑性能的因素有鞋底材料、路面和鞋底路面之間的介質(zhì)（路面上污染物，如水，油，沙土等）。但是材料、路面和干濕度對止滑性能影響

14、的顯著性和它們之間對止滑性能影響的相關性方面的研究都還沒有涉及。2、1、2 鞋底花紋和材料對止滑性能的影響的研究張建春，梁高勇等10在臺灣GOTECH公司生產(chǎn)的GT-7012-BC型止滑試驗儀上對相同膠料的三種不同花紋的鞋底（見圖1）進行對比測試。通過試驗，發(fā)現(xiàn)新型布面膠鞋具有良好的抗滑性，特別是抗?jié)窕阅軜O佳。這說明鞋底花紋對防滑性能的影響較大，不僅影響防滑效果和方向，而且對接觸面狀況的依賴性較大，如干態(tài)還是濕態(tài)條件。因此，在材料選定之后, 防滑鞋底的花紋防滑鞋底的花設計就顯得十分重要。表1 三種棉鞋在玻璃上自由下滑的試驗數(shù)據(jù)（其中帶下標1的是不施加重力的試驗數(shù)據(jù)，帶下標2的是給鞋底施加2.

15、5kg重力的試驗數(shù)據(jù)）何香芹，王玉倩11在關于防滑鞋摩擦系數(shù)的初步測定及探討中推導了測定摩擦系數(shù)的公式：h/s，其中h為鞋子從斜坡上滑下的高度，s為鞋子滑動的距離。由這個公式測得三種不同號型棉鞋在玻璃路面上的摩擦系數(shù)，見上表1。由表格數(shù)據(jù)可以看出，防滑鞋的摩擦系數(shù)與施加的重力有關。在不施加任何重力的情況下，細花紋底的摩擦系數(shù)大；當在一定重力的情況下，花紋寬的摩擦系數(shù)反而增大。也就是說，鞋底的紋路的寬度最好在5mm左右。羅向東，弓太生，楊敏貞等12在GT-7012-BC型止滑試驗儀上試驗了縱條紋，橫條紋，折線紋三種疏密不等的花紋的橡膠鞋底在干濕水泥、柏油、大理石路面上的止滑性，從鞋底花紋的型式和

16、花紋的排列密度兩個方面出發(fā)，探索了鞋底花紋和止滑性能之間的關系。試驗結(jié)果證實了張建春等人的結(jié)論，還得出結(jié)論：在粗糙路面如水泥和柏油路面上和干態(tài)大理石路面上花紋中橫向因素多的鞋底止滑性較好，但在濕態(tài)的大理石路面上試驗情況出現(xiàn)異常，花紋中縱向因素多的鞋底的止滑性反而更好。羅向東13在他的碩士畢業(yè)論文中更進一步研究了鞋底花紋的設計與鞋底止滑性能的關系。他選擇了幾種典型花紋的橡膠鞋底，分別測試它們在三種路面上的止滑性，不僅發(fā)現(xiàn)鞋底花紋的形式和造型對止滑性有影響，也探測到花紋的深度和鞋底與路面的接觸面積對止滑性有較大的影響，但是深入的研究沒有進行下去，且鞋底材料只局限于橡膠。  &#

17、160;   2、2 國外的研究現(xiàn)狀國外目前在止滑性方面的研究歸納起來主要集中在止滑性能影響因素的研究和估測鞋子止滑性能標準的研究這兩個方面。2、2、1 鞋底止滑性能影響因素的研究日本從1995年7月起開始執(zhí)行了PL法14，于是業(yè)內(nèi)有關人員對鞋底滑動的問題格外關心起來。15在日本現(xiàn)使用的止滑測試儀有日本鞋業(yè)協(xié)會（JSMA）開發(fā)的由日本東洋精機制作所生產(chǎn)的JSMA滑差計，ASTM D1894和oy-pull滑差計。日本鞋業(yè)協(xié)會研究了皮革，聚氨脂，PVC，橡膠四種材料的無花紋鞋底在不銹鋼、地磚、人造大理石、地毯和油氈路面上的止滑性。發(fā)現(xiàn)影響鞋子止滑性能的因素有鞋底材料、花紋、路

18、面狀況等。鞋底材料的性能對止滑性的影響較大，且無論何種地面材料其動摩擦系數(shù)均顯示橡膠底的值最大，皮革底的值最小。Hylton B. Menz ，Stephen R. Lord 和Andrew S. McIntosh16 用動摩擦力測試儀（DFTD）17,18測試了不同鞋跟的男式牛津鞋（Oxford shoes 一種結(jié)實的腳背上系鞋帶的低腰鞋）和女式時裝鞋（見圖2）在家庭浴室地面用瓷磚、人行道水泥地板、乙烯基室內(nèi)地板和室外赤土色鋪路瓷磚上干濕狀態(tài)下的動摩擦力。將成鞋固定在測試儀的擺上，通過液壓傳動使鞋子在地板（D是在A的鞋跟掌面加了一層防滑層，G和H分別是在E和F的鞋跟掌面加了一層防滑層）上滑動

19、，地板下裝有KistlerTM三軸式壓電測力盤上，DCOF等于測力盤測得的水平方向的力除以已知的垂直壓力。通過試驗發(fā)現(xiàn)：1）在干態(tài)的路面上，鞋子對止滑性能的影響顯著，在濕態(tài)下不顯著；2）干態(tài)下鞋B的DCOF最低，鞋C的止滑性能最好，濕態(tài)下各鞋子的止滑性接近；3）干態(tài)下，鞋跟粗的女式時裝鞋比鞋跟細的止滑性能好，鞋G的止滑性能最好，但是G和E的止滑性接近，F(xiàn)和H的止滑性也接近，濕態(tài)下各鞋子的止滑性接近；4）鞋子與地面的交互作用對鞋子止滑性能有較顯著的影響。他們還發(fā)現(xiàn)這些民用鞋在濕態(tài)下的止滑性能都沒有達到安全范圍（用該測試儀測試得到的止滑安全范圍的最低DCOF為0.417,19），因此呼吁和職業(yè)安全

20、鞋一樣休閑鞋也要建立相應的安全標準。April J. Chambers，Sarah Margerum，Mark S. Redfern ，Rakie Cham20研究了在行走中對光滑環(huán)境無意識，懷疑而警惕和提前知道這三種程度下腳后跟在地面上的滑動的動力學和人體工學。五個測試者行走在干狀態(tài)和有甘油污染的地板上，改變測試者對路面污染程度和條件的提前認知程度。通過把5個Optotrak LED（發(fā)光二極管體）安裝在滑動腳上以500HZ的頻率記錄腳的運動狀況。研究結(jié)果表明：1）鞋子打滑的情況和測試者對環(huán)境的提前認知程度有關，無意識的打滑會導致滑倒，有警惕時發(fā)生了打滑但沒有滑倒；2）和警惕時的滑動距離相比

21、，對環(huán)境提前了解時的滑動距離小；3）滑動時腳的人體工學參數(shù)包括鞋后跟沖擊地面的速度和它的轉(zhuǎn)動角，這些參數(shù)隨著測試者對環(huán)境的提前認知程度的變化而變化；4）和無意識時相比，警惕和提前知道時會提前采取防止滑倒的有效措施。這些研究為設計能夠再現(xiàn)打滑時人腳的運動狀況的止滑測試儀和制造有關人體工學的摩擦力測試儀提供了研究思路和科學依據(jù)。2、2、2 鞋子止滑性能的估測標準James P. Hanson，Mark S. Redfern 和Mainak. Mazumdar2利用五個身著安全盔甲的測試者穿著測試鞋子走在不同傾斜角度（0°、10°和20°）的干，濕（水）和灑有1:1的家

22、庭洗滌用肥皂水溶液的無蠟乙烯基樹脂瓷磚和地毯路面上，在計算機可編程止滑測試儀（PSRT）上測試各種情況下鞋底的動摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)分為必要摩擦系數(shù)（RCOF）和可得摩擦系數(shù)（ACOF），其中RCOF=FNO-SLIP/垂直壓力（FNO-SLIP是在干狀態(tài)沒有打滑的時候測得的摩擦力），ACOF=FFALL/垂直壓力（FFALL是在各種路面上滑倒時測得的摩擦力）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：     1）污染物和路面傾斜度對鞋底止滑性能的影響程度大于路面材料對止滑性能的影響；     2）DCOF和RCOF之間的差值COFdiff（COFdiff=DCOF-RCOF）可以作為確定所需摩擦力和實際滑倒幾率之間關系的基礎，負的COFdiff可以預見會發(fā)生滑跌；     3）建立了滑跌幾率的數(shù)學模型：式中y是滑跌幾率，x是COFdiff值,0和1是參數(shù)，可以用計算機回歸程序計算出來。和上面的研究類似，Raoul Grnqvista, Simon Matz 和 Mik