整鞋剛性測試方法研究

唐玉鋒，陳躍剛，譚南源

（1.上海鑒正質量檢測技術有限公司，上海200237；2.東莞駿科儀器設備有限公司，廣東 東莞 523000）

前言

我國是制鞋大國和制鞋強國，鞋類產品的穿著舒適性和耐用性與人們的生活息息相關。目前我國鞋類檢測行業(yè)中，整鞋剛性測試，缺失完善的標準測試方法，不同檢測機構使用的儀器和測試過程中的操作不一致，對于相同的鞋類樣品，整鞋剛性測試結果的一致性較差。因此本項目的研究重點內容之一是設計整鞋剛性測試儀器，用以科學、準確的評價鞋類產品的彎折剛性。本項目圍繞整鞋剛性的測試評價方法，將設計出一種科學、準確并易于操作的剛性測試儀器，以統(tǒng)一和規(guī)范檢驗檢測行業(yè)中整鞋剛性的測試設備。同時制定一項同時具備先進性、科學性、合理性和可操作性的整鞋剛性測試標準，從原理、儀器設備參數(shù)、測試步驟等各個方面規(guī)范測試的過程，統(tǒng)一操作減少分歧，完善鞋類行業(yè)標準化建設和企業(yè)的產品質量管控體系，提升鞋類產品質量和舒適性，保障消費者和企業(yè)的合法權益。

1 項目來源

本項目由上海鑒正質量檢測技術有限公司提出，同時被列為2021 年上海市科協(xié)星級學會改革與發(fā)展項目（2021XH-2-2），由上海上海鑒正質量檢測技術有限公司、東莞駿科儀器設備有限公司、耐克商業(yè)(中國)有限公司等承擔。

2 項目研究的主要過程

經項目組會議充分討論，整鞋剛性測試儀器設計應至少包括測試過程中的關鍵儀器參數(shù)，如夾持裝置的結構、驅動鞋后跟的角速度、剛性的記錄方式等。根據(jù)目前整鞋剛性測試過程中存在的主要問題，提出了制定的基本方法原理、步驟以及實現(xiàn)測試原理和保證結果一致性的檢測儀器設計研發(fā)方案。

根據(jù)項目組討論的儀器設計方案，研發(fā)生產了整鞋剛性測試樣機，在聽取了有關專家提出的設備改進意見完成了改進，同時根據(jù)儀器的結構和測試原理，改進內容主要包括改進夾持裝置的結構、夾持的流暢性和夾持壓力的穩(wěn)定性，以及改進了彎折裝置的力值傳感器中心點在每只測試鞋樣上的定位精度等，確保平行樣品測試結果的準確可靠性和一致性，同時并向社會相關科研機構、檢測機構、生產加工單位等廣泛征求意見。

截至2021 年8 月19 日，共收到有反饋意見的14 家單位共84 條修改建議，項目組對反饋的意見進行了逐一處理，同時對于反饋意見較為集中的墊塊尺寸和檢測方法結果的準確性、穩(wěn)定性驗證開展了重點討論。對于墊塊尺寸，項目組征集了國內部分主要鞋領域檢測機構關于墊塊使用經驗的建議，圍繞大小適宜、壓合穩(wěn)固兩個條件確定了更適宜的墊塊尺寸。對于檢測方法結果準確性、穩(wěn)定性的試驗驗證，組織了6 家檢測機構從測試樣品、人員等多個因素對方法結果的準確性和穩(wěn)定性進行了驗證試驗，為本方法標準的制定提供了科學、有力的支撐。

本項目從原理、儀器設備參數(shù)、測試步驟等各個方面規(guī)范測試的過程，統(tǒng)一操作減少分歧，完善鞋類行業(yè)標準化建設和企業(yè)的產品質量管控體系，提升鞋類產品質量和舒適性，保障消費者和企業(yè)的合法權益。同時圍繞整鞋剛性的測試評價方法，設計出一種科學、準確并易于操作的剛性測試儀器，以統(tǒng)一和規(guī)范檢驗檢測行業(yè)中整鞋剛性的測試設備。

3 項目主要內容

3.1 項目原理

將整鞋前掌部位固定在剛性試驗機上，以一定的角速度沿彎折線將鞋后跟部位彎折至規(guī)定的角度，記錄彎折力值。

3.2 儀器設備

3.2.1 剛性試驗機

（1）夾持裝置，見圖1。

圖1 夾持裝置結構圖

由硬基座和壓塊組成，壓塊為直徑（40±5）mm 的圓柱體，壓塊右邊緣與硬基座右邊緣距離（15±1）mm，用于固定鞋前掌部位，夾持裝置的設計應確保在剛性測試過程中不得接觸到夾持部位以外的幫面。

注：測試過程中夾持部位以外的鞋幫面接觸到夾持裝置，會導致傳感器記錄到的力值變大。

（2）彎折裝置，見圖2。

圖2 彎折裝置結構圖

由一塊鉸接板通過鉸接的方式安裝在硬基座的邊緣上，鉸接部位高度不得超過硬基座的平面，后提板上表面、鉸接線及夾持裝置的硬基座表面保持在同一水平面上，鉸接板上裝有與鉸接線垂直的滑軌，后提板安裝在滑軌上，并能沿滑軌前后移動以調節(jié)與基座之間的距離。

（3）驅動裝置

電機驅動裝置能驅動后提板以（180±6）°/min 的角速度繞鉸接部位轉動。

（4）力值傳感器

力值傳感器置于后提板內，在(0～50)N 的范圍內，精度為±1%。

3.2.2 墊塊

裝在鞋前掌位置用于固定試樣，墊塊形狀和規(guī)格分別見圖3和表1，墊塊材料的硬度應大于75 邵爾A。

表1 墊塊尺寸要求

圖3 墊塊

對于墊塊的尺寸，多家單位在征求意見稿的反饋中提到，50 mm 寬度的墊塊可能對于一些款式的嬰幼兒鞋太大，無法安裝固定，由于目前國內產品標準中嬰幼兒鞋的整鞋耐折性能是豁免的，因此為簡化標準內容，提高標準的適用性，在標準的范圍中規(guī)定了不適用于小于等于170 mm 的嬰幼兒鞋，如使用方確實需要測試嬰幼兒鞋的整鞋剛性，可根據(jù)各自鞋款的特性，訂制與相應嬰幼兒鞋尺寸相匹配的墊塊。

起草工作小組試用了多種規(guī)格的墊塊進行剛性測試，同時征詢了國內部分主要同行檢測機構的有關墊塊尺寸大小的建議，本標準最后確定了2 種規(guī)格的墊塊尺寸用于整鞋剛性測試，其中尺寸為寬60 mm×長60 mm×厚25 mm 的墊塊適用于男鞋，尺寸為寬45 mm×長45 mm×厚25 mm 的墊塊適用于女鞋和童鞋。內長規(guī)最小分度為1 mm。

3.3 試驗步驟

3.3.1 彎折線的確定

（1）將試樣放置在一水平面上并靠緊一垂直面，該垂直面在鞋內側與鞋外底邊緣接觸于A 點和B 點。分別在鞋頭和后跟部位作出與該垂面相垂直的2 個平面，并分別在鞋外底的前尖和后跟部位接觸于X 點和Y 點。連接X 點和Y 點即為鞋的中軸線，畫出在內底上的中軸線。

（2）用鞋內長規(guī)測量鞋內長L，在鞋內底中軸線上從后跟往鞋頭方向量取L 的長度的70%做中軸線的垂線AC，即為彎折線。

注：如鞋內底可取出，可直接將鞋內底取出，并按步驟確定彎折線。

圖4 剛性測試彎折線

3.3.2 試樣安裝

（1）按表1 選擇合適墊塊置于鞋內前掌部位，墊塊的寬度方向與彎折線平行且其后邊緣在彎折線前10 mm 處。

（2）將前掌部位置于夾持裝置中，使剛性測試彎折線AC 線與硬基座邊緣的鉸接線平行并在同一垂面上。

（3）根據(jù)試樣的大小，沿滑軌調節(jié)后提板的位置，使傳感器中心點與鞋內底中軸線上自鞋跟往鞋頭方向30 mm 處的點處于同一垂線上。

（4）壓緊壓塊，夾持壓力為（80±5）kg。

注：試樣前掌部位固定后，后跟部位可能不在水平位置，與硬基座已有一定夾角，此夾角是由于鞋底前翹原因造成，包含在穿著者正常穿用行走的彎折角度之內。

3.3.3 測試

測試步驟：

啟動整鞋剛性試驗機，驅動裝置從水平面0°角位置為起點，以（180±6）°/min 的角速度驅動后提板將試樣后跟部位抬起直至角度達到45°，測試過程見圖5。

圖5 測試過程

3.4 檢測方法結果準確性、穩(wěn)定性的驗證

3.4.1 不同人員（機構）間比對驗證

試驗樣品1：同款、同號型旅游鞋，不同機構單次檢測結果見表2。

表2 同款、同號型，不同機構單次檢測結果

試驗樣品2（剛性預測較?。浩ば? 雙，不同機構重復測試結果見表3：

表3 相同樣品不同機構重復檢測結果

試驗樣品3（剛性預測較大）：皮涼鞋1 雙，不同機構重復測試結果見表3。

3.5 試驗結果表達

分別記錄每只鞋彎折角度達到45°時的彎折力值，精確至0.1 N。

4 總結

2022 年1 月7 日上海市皮革技術協(xié)會組織了專家審查會，專家組認為：本項目明確了夾持裝置的結構、夾持壓力以及彎折線的確定，對于測試儀器的彎折裝置結構以及力值傳感器安裝設計等影響試驗結果的重大因素做了科學合理的改進，規(guī)范了測試過程中試樣安裝的一致性；針對不同穿用對象，分別規(guī)定了不同尺寸的適宜墊塊，提高了方法的適用性和準確性；彎折裝置和滑軌式傳感器的設計有效的避免了測試過程中鞋底的形變對結果的影響，有效保證了測試結果的準確性和穩(wěn)定性。

本項目的推廣實施將為制鞋企業(yè)在鞋類產品設計、質量管控提升等方面提供切實可行的評估方案，為減少鞋類檢測行業(yè)測試結果爭議并提高檢測結果的準確性和一致性提供科學、準確的測試方法，為市場監(jiān)管部門在鞋類產品質量監(jiān)管工作中提供有效依據(jù)。