整鞋刚性测试方法研究

唐玉锋，陈跃刚，谭南源

（1.上海鉴正质量检测技术有限公司，上海200237；2.东莞骏科仪器设备有限公司，广东 东莞 523000）

前言

我国是制鞋大国和制鞋强国，鞋类产品的穿着舒适性和耐用性与人们的生活息息相关。目前我国鞋类检测行业中，整鞋刚性测试，缺失完善的标准测试方法，不同检测机构使用的仪器和测试过程中的操作不一致，对于相同的鞋类样品，整鞋刚性测试结果的一致性较差。因此本项目的研究重点内容之一是设计整鞋刚性测试仪器，用以科学、准确的评价鞋类产品的弯折刚性。本项目围绕整鞋刚性的测试评价方法，将设计出一种科学、准确并易于操作的刚性测试仪器，以统一和规范检验检测行业中整鞋刚性的测试设备。同时制定一项同时具备先进性、科学性、合理性和可操作性的整鞋刚性测试标准，从原理、仪器设备参数、测试步骤等各个方面规范测试的过程，统一操作减少分歧，完善鞋类行业标准化建设和企业的产品质量管控体系，提升鞋类产品质量和舒适性，保障消费者和企业的合法权益。

1 项目来源

本项目由上海鉴正质量检测技术有限公司提出，同时被列为2021 年上海市科协星级学会改革与发展项目（2021XH-2-2），由上海上海鉴正质量检测技术有限公司、东莞骏科仪器设备有限公司、耐克商业(中国)有限公司等承担。

2 项目研究的主要过程

经项目组会议充分讨论，整鞋刚性测试仪器设计应至少包括测试过程中的关键仪器参数，如夹持装置的结构、驱动鞋后跟的角速度、刚性的记录方式等。根据目前整鞋刚性测试过程中存在的主要问题，提出了制定的基本方法原理、步骤以及实现测试原理和保证结果一致性的检测仪器设计研发方案。

根据项目组讨论的仪器设计方案，研发生产了整鞋刚性测试样机，在听取了有关专家提出的设备改进意见完成了改进，同时根据仪器的结构和测试原理，改进内容主要包括改进夹持装置的结构、夹持的流畅性和夹持压力的稳定性，以及改进了弯折装置的力值传感器中心点在每只测试鞋样上的定位精度等，确保平行样品测试结果的准确可靠性和一致性，同时并向社会相关科研机构、检测机构、生产加工单位等广泛征求意见。

截至2021 年8 月19 日，共收到有反馈意见的14 家单位共84 条修改建议，项目组对反馈的意见进行了逐一处理，同时对于反馈意见较为集中的垫块尺寸和检测方法结果的准确性、稳定性验证开展了重点讨论。对于垫块尺寸，项目组征集了国内部分主要鞋领域检测机构关于垫块使用经验的建议，围绕大小适宜、压合稳固两个条件确定了更适宜的垫块尺寸。对于检测方法结果准确性、稳定性的试验验证，组织了6 家检测机构从测试样品、人员等多个因素对方法结果的准确性和稳定性进行了验证试验，为本方法标准的制定提供了科学、有力的支撑。

本项目从原理、仪器设备参数、测试步骤等各个方面规范测试的过程，统一操作减少分歧，完善鞋类行业标准化建设和企业的产品质量管控体系，提升鞋类产品质量和舒适性，保障消费者和企业的合法权益。同时围绕整鞋刚性的测试评价方法，设计出一种科学、准确并易于操作的刚性测试仪器，以统一和规范检验检测行业中整鞋刚性的测试设备。

3 项目主要内容

3.1 项目原理

将整鞋前掌部位固定在刚性试验机上，以一定的角速度沿弯折线将鞋后跟部位弯折至规定的角度，记录弯折力值。

3.2 仪器设备

3.2.1 刚性试验机

（1）夹持装置，见图1。

图1 夹持装置结构图

由硬基座和压块组成，压块为直径（40±5）mm 的圆柱体，压块右边缘与硬基座右边缘距离（15±1）mm，用于固定鞋前掌部位，夹持装置的设计应确保在刚性测试过程中不得接触到夹持部位以外的帮面。

注：测试过程中夹持部位以外的鞋帮面接触到夹持装置，会导致传感器记录到的力值变大。

（2）弯折装置，见图2。

图2 弯折装置结构图

由一块铰接板通过铰接的方式安装在硬基座的边缘上，铰接部位高度不得超过硬基座的平面，后提板上表面、铰接线及夹持装置的硬基座表面保持在同一水平面上，铰接板上装有与铰接线垂直的滑轨，后提板安装在滑轨上，并能沿滑轨前后移动以调节与基座之间的距离。

（3）驱动装置

电机驱动装置能驱动后提板以（180±6）°/min 的角速度绕铰接部位转动。

（4）力值传感器

力值传感器置于后提板内，在(0～50)N 的范围内，精度为±1%。

3.2.2 垫块

装在鞋前掌位置用于固定试样，垫块形状和规格分别见图3和表1，垫块材料的硬度应大于75 邵尔A。

表1 垫块尺寸要求

图3 垫块

对于垫块的尺寸，多家单位在征求意见稿的反馈中提到，50 mm 宽度的垫块可能对于一些款式的婴幼儿鞋太大，无法安装固定，由于目前国内产品标准中婴幼儿鞋的整鞋耐折性能是豁免的，因此为简化标准内容，提高标准的适用性，在标准的范围中规定了不适用于小于等于170 mm 的婴幼儿鞋，如使用方确实需要测试婴幼儿鞋的整鞋刚性，可根据各自鞋款的特性，订制与相应婴幼儿鞋尺寸相匹配的垫块。

起草工作小组试用了多种规格的垫块进行刚性测试，同时征询了国内部分主要同行检测机构的有关垫块尺寸大小的建议，本标准最后确定了2 种规格的垫块尺寸用于整鞋刚性测试，其中尺寸为宽60 mm×长60 mm×厚25 mm 的垫块适用于男鞋，尺寸为宽45 mm×长45 mm×厚25 mm 的垫块适用于女鞋和童鞋。内长规最小分度为1 mm。

3.3 试验步骤

3.3.1 弯折线的确定

（1）将试样放置在一水平面上并靠紧一垂直面，该垂直面在鞋内侧与鞋外底边缘接触于A 点和B 点。分别在鞋头和后跟部位作出与该垂面相垂直的2 个平面，并分别在鞋外底的前尖和后跟部位接触于X 点和Y 点。连接X 点和Y 点即为鞋的中轴线，画出在内底上的中轴线。

（2）用鞋内长规测量鞋内长L，在鞋内底中轴线上从后跟往鞋头方向量取L 的长度的70%做中轴线的垂线AC，即为弯折线。

注：如鞋内底可取出，可直接将鞋内底取出，并按步骤确定弯折线。

图4 刚性测试弯折线

3.3.2 试样安装

（1）按表1 选择合适垫块置于鞋内前掌部位，垫块的宽度方向与弯折线平行且其后边缘在弯折线前10 mm 处。

（2）将前掌部位置于夹持装置中，使刚性测试弯折线AC 线与硬基座边缘的铰接线平行并在同一垂面上。

（3）根据试样的大小，沿滑轨调节后提板的位置，使传感器中心点与鞋内底中轴线上自鞋跟往鞋头方向30 mm 处的点处于同一垂线上。

（4）压紧压块，夹持压力为（80±5）kg。

注：试样前掌部位固定后，后跟部位可能不在水平位置，与硬基座已有一定夹角，此夹角是由于鞋底前翘原因造成，包含在穿着者正常穿用行走的弯折角度之内。

3.3.3 测试

测试步骤：

启动整鞋刚性试验机，驱动装置从水平面0°角位置为起点，以（180±6）°/min 的角速度驱动后提板将试样后跟部位抬起直至角度达到45°，测试过程见图5。

图5 测试过程

3.4 检测方法结果准确性、稳定性的验证

3.4.1 不同人员（机构）间比对验证

试验样品1：同款、同号型旅游鞋，不同机构单次检测结果见表2。

表2 同款、同号型，不同机构单次检测结果

试验样品2（刚性预测较小）：皮鞋1 双，不同机构重复测试结果见表3：

表3 相同样品不同机构重复检测结果

试验样品3（刚性预测较大）：皮凉鞋1 双，不同机构重复测试结果见表3。

3.5 试验结果表达

分别记录每只鞋弯折角度达到45°时的弯折力值，精确至0.1 N。

4 总结

2022 年1 月7 日上海市皮革技术协会组织了专家审查会，专家组认为：本项目明确了夹持装置的结构、夹持压力以及弯折线的确定，对于测试仪器的弯折装置结构以及力值传感器安装设计等影响试验结果的重大因素做了科学合理的改进，规范了测试过程中试样安装的一致性；针对不同穿用对象，分别规定了不同尺寸的适宜垫块，提高了方法的适用性和准确性；弯折装置和滑轨式传感器的设计有效的避免了测试过程中鞋底的形变对结果的影响，有效保证了测试结果的准确性和稳定性。

本项目的推广实施将为制鞋企业在鞋类产品设计、质量管控提升等方面提供切实可行的评估方案，为减少鞋类检测行业测试结果争议并提高检测结果的准确性和一致性提供科学、准确的测试方法，为市场监管部门在鞋类产品质量监管工作中提供有效依据。