石娜

（浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江溫州325000）

基于紅外線成像技術(shù)的皮鞋散熱應(yīng)用研究

石娜

（浙江工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江溫州325000）

皮鞋散熱性能是影響穿著舒適性能的主要指標之一，本文利用紅外線成像設(shè)備對腳面和腳底兩個部位進行了散熱性能測試，根據(jù)測試結(jié)果，對散熱、排汗量大的部位從幫面結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料選擇、鞋底結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面提出了改善的建議。

紅外線成像；散熱；透氣

鞋類的舒適性包含很多因素，其中溫、濕度變化對鞋靴的舒適性影響至關(guān)重要。鞋類產(chǎn)品長時間穿著，足部在鞋靴內(nèi)產(chǎn)生的溫度和濕氣如果不能及時的通過幫面排出鞋外，就會造成鞋腔內(nèi)溫、濕度過高，從而產(chǎn)生不舒適的感覺?；诩t外熱成像技術(shù)可以感測鞋靴內(nèi)部溫度、濕度的變化，利用紅外熱成像儀具有不干擾被測試物體運動測量表面溫度分布特征的技術(shù)優(yōu)勢，能夠真實反映鞋-足組合后表面溫度變化的規(guī)律，從而能更精準的觀察鞋靴散熱、除濕、保暖等性能，為改善鞋靴舒適度設(shè)計具有現(xiàn)實的意義。在該研究基礎(chǔ)上，選擇合適的材料及結(jié)構(gòu)調(diào)整制鞋工藝和設(shè)計有利于調(diào)高鞋的舒適性，滿足消費者的需要。

1　紅外成像技術(shù)測得的鞋內(nèi)溫度變化情況

在以往的這類研究中，很多受測者是將腳部內(nèi)外懷作為測試分界來研究。此次研究將腳部分為腳面和腳底兩部分分別研究，這類研究結(jié)論的提出對鞋類設(shè)計中里料及輔料的選擇、便于排濕、散熱結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計更有指導(dǎo)意義。

1.1腳面溫度變化測試

選取4名受測人員，在靜止不穿鞋及穿普通鞋行走半小時后分別利用紅外成像技術(shù)測試腳面的腳大拇指端點、腳背跖趾部位、腳背跗骨凸點部位的數(shù)據(jù)。測試前后溫度數(shù)據(jù)變化見表1。

1.2腳底溫度變化測試

表1　兩種狀態(tài)下腳面各部位溫度變化

表2　兩種狀態(tài)下腳底各部位溫度變化

選取4名受測人員，在靜止不穿鞋及穿普通正裝鞋行走半小時候后，分別利用紅外成像技術(shù)測試腳底腳趾窩點、前掌突度、腰窩部位及腳踵心部位的數(shù)據(jù)。測試前后溫度數(shù)據(jù)變化見表2。

從以上兩組實驗數(shù)據(jù)來看步行后與靜止?fàn)顟B(tài)相比腳部溫度都有明顯升高，對于腳背位置溫度升高最高的是跗骨凸點位置，該位置為腳部動脈血管比較集中的位置，行走引起溫度的變化比較明顯。在腳底部位溫度升高最大的是腳趾窩點和腰窩部位，腳趾窩比較密閉，易于在行走中囤積熱量難以發(fā)散，形成了升溫明顯區(qū)域。

2　基于測試結(jié)果對制鞋材料、幫面結(jié)構(gòu)和鞋底結(jié)構(gòu)的分析

2.1制鞋材料選取分析

基于以上實驗數(shù)據(jù)表明腳部不同部位在行走一段時間后溫度及濕度的變化是不同的，為了提高鞋的舒適性。在鞋設(shè)計中選取不同的材質(zhì)在不同部位顯得尤為重要。正裝鞋一般幫面選用真皮材料，真皮材料的吸濕排汗效果比較好，要實現(xiàn)針對不同部位選擇材料主要是考慮里料、輔料和與腳底貼合緊密的鞋墊材料的選擇。

2.1.1里料的選擇

常用鞋里材料有皮革、人工革和棉布，這三種材料中按透氣性和吸濕性從高到低的排序為棉布＞皮革＞人工革。為了保證腳部舒適性，在腳部濕度變化大的部位建議選取棉布或皮革材料。棉布材料吸濕排汗性好，但是耐磨性較差，腳跟部位的溫度變化是由于在行走中腳部的摩擦引起的升溫，因此建議在鞋腔前部即前幫鞋里處選取棉布材質(zhì)，在腳后跟處選取皮革材質(zhì)的里料。這樣的搭配不但可以滿足腳部排汗透氣的需求還能滿足鞋的穿用效果和時間。

2.1.2輔料的選擇

正裝皮鞋為了達到外型挺括美觀、保型性好的特征，在生產(chǎn)中需要加入較多的輔料。常用輔料為：襯布、海綿、定型化學(xué)片、鉤心、底芯等等。這些常用輔料中很多材料是合成材料，雖然他們能使鞋挺括、保型性好，但是其透氣性和吸濕性較差，甚至很多輔料的存在，已經(jīng)削弱了幫面真皮的調(diào)溫、吸濕的作用。在正裝鞋制作中盡量選用天然材料作為輔料，比如：真皮的主跟、內(nèi)包頭、帆布襯布、竹木鉤心等等，這些材料的選用會大大提高成鞋的調(diào)溫、吸濕性。

2.2鞋類幫面結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

由于在行走中鞋腔內(nèi)部溫度變化不均衡，在正裝鞋的設(shè)計中也可以從結(jié)構(gòu)方面考慮。提高鞋的透氣散熱性從而起到調(diào)整行走中鞋腔溫度，提高舒適性的目的。

2.2.1利于跗骨凸點位置的散熱性結(jié)構(gòu)設(shè)計

無橡筋的舌式鞋（圖1）由于跗骨部位沒有了部件的層層包裹，而且鞋舌結(jié)構(gòu)相對開放故而易于達到透氣散熱的目的。在腳部跗骨處鑿洞設(shè)計的布洛克鞋（圖2）由于空洞的存在，提高了鞋腔的散熱性。跗骨處無部件或僅有幾根條帶的涼鞋（圖3）腳部皮膚裸露多，非常利于跗骨部位的散熱。

2.2.2利于腳窩、腰窩部位的散熱性設(shè)計

大多數(shù)鞋款前頭封閉設(shè)計導(dǎo)致腳趾窩部位很難實現(xiàn)散熱，女鞋中的魚嘴式鞋（圖4），腳趾前部鏤空能實現(xiàn)腳窩處的空氣流通，達到散熱的效果。男鞋中的前幫裝飾花孔的布洛克鞋（圖5）也能起到在腳趾窩部位散熱的作用。女鞋款中的前后滿中空式結(jié)構(gòu)的皮鞋（圖6）由于腰窩部位設(shè)計為鏤空，也能很好的達到到散熱效果。

圖1　無橡筋舌式鞋

圖2　跗骨處裝飾花孔的布洛克鞋

圖3　跗骨無部件涼鞋

圖4　魚嘴鞋

圖5　前幫裝飾花孔布洛克鞋

圖6　前后滿中空女鞋

2.3利于鞋底散熱的結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

腳掌是人體汗腺分泌較多的部位，鞋底良好的排氣性會使腳汗及時排除，并增加穿鞋的舒適性?，F(xiàn)在針對鞋底排氣散熱的裝置很多，例如在鞋底的鞋跟部位上面裝置一個凹缺槽，凹槽中放置彈簧，在凹缺上端口貼合膠帽組成一個氣腔。在鞋底中有通向氣腔的進氣管及進氣孔，進氣管內(nèi)端口有單向閥，在鞋底中有由氣腔通過腳趾和腳掌部位的排氣管，各排氣管外端口是排氣孔，通過腳踩膠帽使氣腔吸氣和排氣，將空氣噴向腳趾和腳掌部位帶走濕氣進行散熱，并有保健腳部不得腳氣的效果。以著名的運動鞋品牌阿迪達斯為例，其鞋底排氣一般出現(xiàn)在運動跑步鞋或訓(xùn)練鞋上。為了運動員穿著舒適，阿迪達斯在底部適當(dāng)增加了排氣孔，其主要功能就是排汗。穿過阿迪達斯鞋底排氣的運動鞋的感受是：“排氣孔底面，摸上去軟軟的，排濕效果不錯，跑一個多小時也不覺得腳底潮濕”。

鞋底部位增加排氣除濕設(shè)計，是緩解腳底由于汗?jié)穸a(chǎn)生的不適感的主要手段。但是由于鞋底部位特殊，需要與地面直接接觸，因此在此類鞋底的設(shè)計過程中，應(yīng)該考慮灰塵對氣孔的堵塞以及地面水汽進入鞋腔?，F(xiàn)有的技術(shù)手段有兩種：一種是采用單向閥，控制腳汗從鞋腔內(nèi)排出，而避免外界的水汽通過氣孔進入鞋腔；第二種是采用氣孔加防水透氣面料，能夠保證內(nèi)外氣體通過氣孔進行交換，而水汽由于分子結(jié)構(gòu)大，則被阻絕在鞋腔外。

3　小結(jié)

鞋腔內(nèi)部溫度和濕度的變化一直是影響鞋類產(chǎn)品穿著舒適性能的重要因素，利用紅外線成像技術(shù)可以捕捉到腳部不同部位散熱和排濕的程度。將紅外線成像設(shè)備采集的數(shù)據(jù)用于鞋類產(chǎn)品的設(shè)計，可以幫助生產(chǎn)方進行合理的材料選擇、幫面結(jié)構(gòu)和鞋底結(jié)構(gòu)設(shè)計，以此提升鞋類產(chǎn)品穿用的舒適度。

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Research on the Application of Leather Shoes Heat Dissipation Based on Infrared Imaging Technology

SHI Na
（Zhejiang Industry&Trade Vocational College，Wenzhou 325000，China）

Thermal performance of the leather shoes is affecting the wearing comfort is one of the main indicators，in this paper，the author uses the infrared imaging devices for two areas of the instep and sole of the thermal performance test，according to test results，the site of the heat dissipation and the amount of perspirationfromtheupperstructuredesign，materialselection，solestructuredesignproposed recommendations for improvement.

infrared imaging；cooling；ventilation