趙宇歌 沈雨生 何義平 劉純一 周立亞 丁雪梅 吳雄英

摘 要：運(yùn)動(dòng)鞋日常護(hù)理中需要干燥，通常是采用熱風(fēng)干燥式鞋護(hù)理產(chǎn)品進(jìn)行。然而，目前熱風(fēng)干燥式鞋護(hù)理產(chǎn)品對運(yùn)動(dòng)鞋干燥規(guī)律的研究仍是空白，行業(yè)內(nèi)也缺乏量化評價(jià)鞋護(hù)理產(chǎn)品干燥性能的方法，很難為生產(chǎn)廠商提供參數(shù)設(shè)置的理論指導(dǎo)。本文研究了運(yùn)動(dòng)鞋干燥測試方法，選用3種有代表性的運(yùn)動(dòng)鞋（跑鞋、籃球鞋和老爹鞋）在不同溫度和風(fēng)量條件下測試鞋盒環(huán)境和鞋腔內(nèi)的溫濕度變化，以探討各因素對運(yùn)動(dòng)鞋干燥的影響作用。結(jié)果表明：鞋盒環(huán)境溫度和熱風(fēng)風(fēng)量增大會提高干燥驅(qū)動(dòng)力，但當(dāng)鞋盒環(huán)境溫度在36℃以上提升時(shí)，鞋腔內(nèi)和鞋盒環(huán)境的相對濕度并沒有顯著降低；當(dāng)熱風(fēng)風(fēng)量為116.64 m3/s時(shí)，鞋盒環(huán)境溫度的升高對于相對濕度降低的影響減小；對于籃球鞋和老爹鞋，干燥時(shí)間受風(fēng)量的影響遠(yuǎn)大于鞋盒環(huán)境溫度的影響；對于跑鞋，鞋盒環(huán)境溫度和風(fēng)量共同影響干燥時(shí)間。

關(guān)鍵詞：干燥；運(yùn)動(dòng)鞋；溫濕度；風(fēng)量；瞬時(shí)含水率

中圖分類號：TM925.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1009-265X（2023）04-0227-09

收稿日期：2022－07－18

網(wǎng)絡(luò)出版日期：2022－12－07

基金項(xiàng)目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)基金項(xiàng)目（2232022G-08）

作者簡介：趙宇歌（1998— ），女，河南鄭州人，碩士研究生，主要從事服裝舒適性與功能服裝方面的研究。

通信作者：丁雪梅，E-mail： fddingxm@dhu.edu.cn

近年來中國運(yùn)動(dòng)鞋行業(yè)保持快速發(fā)展，根據(jù)Euromonitor統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)［1］顯示，2019年中國運(yùn)動(dòng)鞋行業(yè)市場規(guī)模已經(jīng)達(dá)到了1830億美元，2014—2019年年均復(fù)合增速為20.6%。根據(jù)《2022—2027年中國運(yùn)動(dòng)鞋行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預(yù)測分析報(bào)告》［2］，全球運(yùn)動(dòng)鞋市場規(guī)模到2025年將達(dá)到3791億美元左右，運(yùn)動(dòng)鞋市場規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大。然而，運(yùn)動(dòng)鞋在日常穿著中由于運(yùn)動(dòng)出汗會產(chǎn)生潮濕、異味等問題，影響穿著舒適度的同時(shí)，會對人腳功能和健康產(chǎn)生不利影響［3］，因此，運(yùn)動(dòng)鞋在日常護(hù)理中需要進(jìn)行干燥。

干燥是通過物料內(nèi)水分?jǐn)U散和物料表面蒸發(fā)方式來去除潮濕物料的水分，并將其含水量降低到所需水平，從而干燥物體［4］。干燥作為人類生活中最廣泛存在的一個(gè)復(fù)雜熱物理過程，是應(yīng)用于化工、食品、農(nóng)業(yè)、輕工、建筑、煤炭、紡織和木材等各領(lǐng)域的重要工序［5］。魏禹同［6］研究了核桃層中溫度、濕度、

壓力及風(fēng)速隨干燥時(shí)間的變化規(guī)律；于昕辰［7］研究了干衣機(jī)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的織物運(yùn)動(dòng)及其對干燥特性及烘干效果的影響；包偉［8］探究了干衣機(jī)中織物溫度、含水率以及機(jī)械作用對羊毛織物尺寸收縮的影響規(guī)律以及原因，并進(jìn)行機(jī)理解釋。然而，當(dāng)前對運(yùn)動(dòng)鞋潤濕狀態(tài)下整鞋的干燥過程的研究仍是空白，大多聚焦于運(yùn)動(dòng)鞋穿用過程中熱濕舒適性研究［9-12］。整鞋干燥過程研究區(qū)別于面料或衣物的干燥過程，因?yàn)樾橇Ⅲw結(jié)構(gòu)且整體形狀穩(wěn)定性好，而面料或衣物可形變量大。此外，運(yùn)動(dòng)鞋在結(jié)構(gòu)、造型和材料構(gòu)成的差異會對運(yùn)動(dòng)鞋干燥性能產(chǎn)生較大影響。

綜上所述，市面上鞋護(hù)理產(chǎn)品類型多樣，但缺乏對其干燥性能的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對溫濕度等關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)也缺少理論支持。因此，本文通過運(yùn)動(dòng)鞋整鞋干燥性能測試，探究溫濕度和風(fēng)量對不同種類運(yùn)動(dòng)鞋干燥的影響規(guī)律，為后續(xù)鞋護(hù)理產(chǎn)品開發(fā)提供參考。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

1.1.1 實(shí)驗(yàn)材料

選擇國內(nèi)某著名運(yùn)動(dòng)品牌的三款典型運(yùn)動(dòng)鞋作為研究對象，包括跑鞋、籃球鞋、老爹鞋，每款3雙，材料規(guī)格信息如表1所示。實(shí)驗(yàn)前將鞋子置于恒溫恒濕室標(biāo)準(zhǔn)大氣條件下，即溫度（20±2）℃，相對濕度（65±5）%，調(diào)濕平衡20 h以上。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)設(shè)備為某品牌熱風(fēng)式可調(diào)溫的堆疊式護(hù)理鞋盒，加熱片最高調(diào)節(jié)溫度為57℃；測試儀器為ETA1006T溫度傳感器（精度為±0.5℃，埃用儀器（蘇州）有限公司）；TP1305-5000濕度傳感器（精度為±3% RH，深圳特美意電子貿(mào)易有限公司）；TP700多通路顯示儀（深圳市拓普瑞電子有限公司）；YP502N電子天平（精度為0.01 g，最大量程為1 kg，上海精科天美科學(xué)儀器有限公司）；Model 6006-0C加野Kanomax風(fēng)速儀（精度為±3% m/s，沈陽加野科學(xué)儀器有限公司）。圖1為熱風(fēng)干燥鞋盒測控平臺結(jié)構(gòu)示意圖，其中風(fēng)從鞋盒左下側(cè)流入經(jīng)鼓風(fēng)機(jī)和加熱片從右側(cè)由下至上流經(jīng)每層鞋盒后從左下側(cè)排出。

1.2 運(yùn)動(dòng)鞋干燥性能測試方法

參照標(biāo)準(zhǔn)ISO 18454：2018《鞋類.鞋和鞋部件的調(diào)氣和試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境》，實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度為標(biāo)準(zhǔn)大氣條件，即溫度（20±2）℃，相對濕度（65±5）%。

a）樣品加濕：以水替代汗液作為加濕液體，使用細(xì)噴壺在前腳掌部、鞋舌內(nèi)側(cè)、后腳跟和腳踝包裹位置出汗顯著區(qū)域?qū)π觾?nèi)部均勻加濕，以模擬實(shí)際穿著情況，加水量按照運(yùn)動(dòng)出汗模擬確定運(yùn)動(dòng)鞋加濕量［13］，籃球鞋和老爹鞋吸收水量為10 g，跑鞋吸收水量為6 g。

b）運(yùn)動(dòng)鞋的放置：運(yùn)動(dòng)鞋居中放置于鞋盒，不與鞋盒側(cè)壁接觸，鞋帶保持正常放量，即可以不解開鞋帶實(shí)現(xiàn)正常穿脫。

c）鞋盒環(huán)境和鞋腔內(nèi)環(huán)境溫濕度測量：如圖1所示，在第1、3、5層各設(shè)置鞋腔內(nèi)和鞋盒環(huán)境兩個(gè)測試點(diǎn)。鞋腔內(nèi)測試點(diǎn)使用支架將溫度和濕度傳感器懸空于在每層鞋腔內(nèi)中部位置；護(hù)理鞋盒環(huán)境測試點(diǎn)將溫度和濕度傳感器懸空放置于護(hù)理鞋盒內(nèi)環(huán)境。

d）風(fēng)量的測量：使用風(fēng)速儀測量第1、3、5層入風(fēng)口處的風(fēng)速（V），分別為3.24、2.08 m/s和0.66 m/s，風(fēng)口面積（F）約為0.01 m2，根據(jù)風(fēng)量公式：L=3600×F×V計(jì)算第1層、第3層和第5層風(fēng)口處的風(fēng)量，結(jié)果如表2所示。

e）運(yùn)動(dòng)鞋含水率測量：使用精密天平稱量運(yùn)動(dòng)鞋加濕前在標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境下平衡的重量（G0），并記錄各層運(yùn)動(dòng)鞋在各時(shí)間節(jié)點(diǎn)的重量（G），根據(jù)公式：

M/%=G-G0G0×100計(jì)算瞬時(shí)含水率。根據(jù)課題組前期研究［14］，當(dāng)瞬時(shí)含水率（M）達(dá)到0.5%時(shí)認(rèn)為鞋子已經(jīng)干燥，終止實(shí)驗(yàn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

選取45、50℃和55℃ 3個(gè)電熱片加熱設(shè)置溫度水平探究溫濕度對運(yùn)動(dòng)鞋干燥規(guī)律的影響；通過測定第1、3、5層的溫度和濕度和鞋子干燥時(shí)間，比較風(fēng)量對運(yùn)動(dòng)鞋干燥規(guī)律的影響；采用的3種不同款式的運(yùn)動(dòng)鞋（籃球鞋、跑鞋、老爹鞋）來反映不同鞋材及結(jié)構(gòu)之間干燥規(guī)律的差異。實(shí)驗(yàn)方案如表2所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 溫度和風(fēng)量對運(yùn)動(dòng)鞋干燥規(guī)律的影響

2.1.1 溫度對運(yùn)動(dòng)鞋干燥規(guī)律的影響

以籃球鞋在護(hù)理鞋盒環(huán)境和鞋腔內(nèi)溫濕度變化為例探究溫濕度對運(yùn)動(dòng)鞋干燥規(guī)律的影響，測試結(jié)果如圖2所示。圖2中可見，當(dāng)加熱片加熱時(shí)，鞋盒環(huán)境溫度先升高，后基本穩(wěn)定；鞋腔內(nèi)溫度與鞋盒環(huán)境溫度變化趨勢基本相同。對于相同的鞋盒層（也即風(fēng)量一定），隨著鞋盒環(huán)境溫度升高，籃球鞋達(dá)到穩(wěn)定溫度的時(shí)間變短。這是因?yàn)榻?jīng)加熱片加熱后的烘干氣流攜帶的能量越高，傳遞給織物的能量越多。當(dāng)氣流流經(jīng)鞋子表面時(shí)，其表面溫度的上升速度越快，鞋子的升溫階段時(shí)間越短，隨后鞋子迅速進(jìn)入烘干的主要階段（恒速烘干階段）。

在C6、C8、C9條件下（分別見圖2（f）、圖2（h）和圖2（i）），鞋腔內(nèi)溫度最終高于鞋盒環(huán)境溫度。這主要是由于相對濕度大小對溫度變化產(chǎn)生了影響。研究表明［14］相對濕度越大，物料升溫速率越快，且能達(dá)到的溫度越高。在C6、C8、C9條件下，鞋腔內(nèi)初始相對濕度均大于90%（C8、C9條件下鞋腔內(nèi)初始相對濕度接近100%），鞋材升溫快，在相同時(shí)間內(nèi)溫度上升的高，最終鞋腔內(nèi)溫度大于鞋盒環(huán)境溫度。另外研究發(fā)現(xiàn)，比較C7與C6，C7設(shè)置溫度雖然較高，但由于是最頂層（第5層），因而鞋盒環(huán)境及鞋腔內(nèi)溫濕度都比C6大。

此外，溫度會影響鞋盒環(huán)境中的濕度變化進(jìn)而影響鞋腔內(nèi)相對濕度，鞋盒環(huán)境相對濕度先快速下降，后趨于穩(wěn)定。在中等風(fēng)量的條件下（見圖2（b）、圖2（e）和圖2（h）），鞋盒環(huán)境溫度穩(wěn)定在32℃時(shí)，其相對濕度穩(wěn)定在30%左右，鞋腔內(nèi)相對濕度勻速下降，最終到達(dá)70%左右；而鞋盒環(huán)境溫度穩(wěn)定在36℃時(shí)，其相對濕度穩(wěn)定在25%左右，鞋腔內(nèi)相對濕度與鞋盒環(huán)境相對濕度變化趨勢一致，先快速下降，后趨于平緩，穩(wěn)定在40%左右。加熱氣流通過熱傳遞和對流方式加熱護(hù)理鞋盒環(huán)境中空氣，當(dāng)鞋盒環(huán)境溫度升高到36℃時(shí)，鞋盒環(huán)境容納濕氣的能力增強(qiáng)，相對濕度顯著降低，形成溫度及濕度差，鞋材表面水分蒸發(fā)，干燥介質(zhì)和物料表面的水蒸氣分壓差增大，干燥推動(dòng)力增強(qiáng)，促進(jìn)水分蒸發(fā)，干燥效率提高［15］。

從圖3可以看出，當(dāng)干燥時(shí)間一定時(shí)，加熱片設(shè)置溫度越高，其終點(diǎn)的瞬時(shí)含水率越低。這是因?yàn)楹闼匐A段的織物表面溫度越高，越有利于織物表面水分的蒸發(fā)，此階段的失水速率越大，恒速階段維持的時(shí)間越短，故達(dá)到目標(biāo)含水率的總烘干時(shí)間會進(jìn)一步縮短［16］。由此可見，溫度升高會提高干燥驅(qū)動(dòng)力。但是，設(shè)置溫度由50℃提升至55℃時(shí)，對其恒速階段的失水速率影響不大（50℃和55℃瞬時(shí)含水率曲線斜率幾乎一致）。結(jié)合圖2（f）和圖2（i），當(dāng)鞋盒環(huán)境溫度由36℃提升至38℃時(shí)，鞋腔內(nèi)和鞋盒環(huán)境的相對濕度并沒有顯著降低，這說明通過增加加熱片溫度來提高運(yùn)動(dòng)鞋失水速率的方法是有限的。在烘干過程中，織物會出現(xiàn)溫度梯度對濕分傳輸?shù)鸟詈献饔茫ㄋ魅鹦?yīng)）明顯大于濕度梯度對熱量傳輸?shù)鸟詈献饔?，?dǎo)致濕分沿著溫度梯度由外向內(nèi)遷移而不是由內(nèi)向外遷移，水分遷移動(dòng)力降低［5］。從圖3還可以看出，烘干溫度與烘干時(shí)間成反比例關(guān)系。實(shí)際上，Higgins等［17］和Wu等［18］關(guān)于滾筒干衣機(jī)內(nèi)烘干溫度對織物中水分蒸發(fā)的研究也有類似的結(jié)論。

2.1.2 風(fēng)量對運(yùn)動(dòng)鞋干燥規(guī)律的影響

在圖2中，每個(gè)橫行三張圖片從左至右比較（加熱片設(shè)置溫度相同），隨著風(fēng)量從23.76 m3/s至74.88 m3/ s再到116.64 m3/s的增加，鞋盒環(huán)境溫度和鞋腔內(nèi)溫度曲線斜率逐漸增大。這是因?yàn)榇箫L(fēng)量能形成強(qiáng)制對流，籃球鞋表面強(qiáng)制對流的空氣可除去飽和水蒸氣，還有部分空氣通過鞋面織物內(nèi)部的各級孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)入鞋腔，帶走內(nèi)部水氣，并使鞋腔內(nèi)溫度升高；而風(fēng)量較小時(shí)，以自然對流為主，僅帶走表層的水氣。

從相對濕度變化角度看，風(fēng)量越大，鞋盒環(huán)境和鞋腔內(nèi)相對濕度下降速度越快。在C1、C4和C7條件下（分別見圖2（a）、圖2（d）和圖2（g）），鞋腔內(nèi)相對濕度均保持在80%以上的高點(diǎn)，這是因?yàn)楹娓蓺饬鳒魰r(shí)間過長，干燥氣流的含水率過高，限制了織物內(nèi)水分向空氣中遷移的動(dòng)力。小風(fēng)量不能為水分去除提供足夠的驅(qū)動(dòng)力，無法快速實(shí)現(xiàn)濕氣與鞋盒環(huán)境的交換，不能利用鞋腔環(huán)境與鞋表層之間的溫度、濕度差提供干燥推動(dòng)力。而當(dāng)風(fēng)量足夠大時(shí)，鞋盒環(huán)境溫度的持續(xù)升高對于相對濕度降低的影響減小，如圖2（f）和圖2（i），終點(diǎn)鞋盒環(huán)境溫度從34℃上升到38℃，鞋盒環(huán)境和鞋腔內(nèi)相對濕度值近似一致。

從圖4可以看出，籃球鞋在相同干燥時(shí)間時(shí)，風(fēng)量越大瞬時(shí)含水率越小。這是由于干燥氣流的體積流量越大，單位時(shí)間除濕量越大，傳熱效率越高，干燥速率越高。

2.1.3 增加導(dǎo)流導(dǎo)管的優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)前面運(yùn)動(dòng)鞋干燥規(guī)律的分析，當(dāng)設(shè)置溫度和風(fēng)量不變時(shí)，可以通過導(dǎo)流導(dǎo)管設(shè)計(jì)，提高干燥效率。圖5為有無導(dǎo)管設(shè)計(jì)的干燥原理對比圖。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有導(dǎo)流導(dǎo)管設(shè)計(jì)的各層鞋腔內(nèi)升溫速率均快于無導(dǎo)管，導(dǎo)流導(dǎo)管設(shè)計(jì)鞋腔內(nèi)溫度均提升5℃以上。

根據(jù)圖6，在設(shè)置溫度為50℃時(shí)，有導(dǎo)流導(dǎo)管對比無導(dǎo)管設(shè)計(jì)，籃球鞋的干燥時(shí)間第5層節(jié)省54%，第3層節(jié)約52%，第1層節(jié)約16%。導(dǎo)流導(dǎo)管設(shè)計(jì)能夠合理兼顧鞋前端、鞋底及鞋跟包裹等處，干燥后無液態(tài)水。

2.2 不同類型運(yùn)動(dòng)鞋的干燥規(guī)律

在鞋盒環(huán)境相同的條件下，不同類型運(yùn)動(dòng)鞋鞋腔內(nèi)的溫度和濕度有較大差異，3款運(yùn)動(dòng)鞋在各個(gè)條件下鞋腔內(nèi)溫濕度變化如圖7所示。

大多數(shù)條件下，籃球鞋腔內(nèi)相對濕度先勻速下降，后趨于穩(wěn)定。在風(fēng)量為116.64 m3/s的條件下（見圖7（c）、圖7（f）和圖7（i）），籃球鞋鞋腔內(nèi)相對濕度在100 min左右出現(xiàn)快速下降點(diǎn)。結(jié)合溫度變化曲線，在升溫開始時(shí)大部分熱量被用于鞋表層的

大量游離自由水的升溫，隨后鞋材內(nèi)部的液相毛細(xì)水通過孔隙芯吸、滲透和擴(kuò)散補(bǔ)充到表層繼續(xù)蒸發(fā)，相對濕度逐漸降低。持續(xù)烘干，當(dāng)含水量很小時(shí)，熱風(fēng)的熱量多用于材料溫度上升，較少用于蒸發(fā)水分，所以鞋腔內(nèi)相對濕度穩(wěn)定。此外，籃球鞋為保護(hù)腳踝，除了采用硬質(zhì)熱塑性聚氨酯橡膠進(jìn)行支撐，其鞋幫結(jié)構(gòu)前高后低，鞋口更小，會形成一個(gè)更為封閉內(nèi)腔，熱量在此聚集，因此籃球鞋鞋腔內(nèi)溫度高于跑鞋和老爹鞋。

在大多數(shù)情況下，跑鞋鞋腔內(nèi)溫度在3種運(yùn)動(dòng)鞋中最低，隨著烘干時(shí)間的增加，跑鞋鞋腔內(nèi)溫度超過老爹鞋，仍低于籃球鞋；其鞋腔內(nèi)相對濕度曲線斜率也逐漸變大，相對濕度下降得越來越快。本課題選用跑鞋鞋面為紗架賈卡材料，該面料質(zhì)輕且薄且在鞋面覆蓋的面積最大，造成鞋面整體孔隙大，熱量很難匯聚在鞋腔內(nèi)。老爹鞋鞋面厚實(shí)，其吸收的熱量大多用于自身材料的升溫，所以鞋腔內(nèi)升溫較慢。而隨著溫度升高，熱量累積，水分蒸發(fā)，跑鞋整體透氣透濕性好，更有利于水分傳遞到環(huán)境，故鞋腔內(nèi)相對濕度快速下降。

除C8條件外（見圖7（h）），老爹鞋鞋腔內(nèi)相對濕度都處于95%以上的高濕狀態(tài)，這因?yàn)槔系嬗奢^厚紡織品與合成革拼接而成，透氣透濕性較差，濕氣集中在相對封閉的環(huán)境內(nèi)。即使此時(shí)老爹鞋鞋腔內(nèi)溫度在某些條件下比籃球鞋和跑鞋高，但其烘干效率卻低。纖維的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)低于空氣的導(dǎo)熱系數(shù)，織物越厚，其傳導(dǎo)熱量的能力越差，越不利于烘干。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，老爹鞋在3個(gè)溫度水平下達(dá)到最終目標(biāo)含水率的時(shí)間約是籃球鞋和跑鞋的2倍。

2.3 溫度和風(fēng)量對不同類型運(yùn)動(dòng)鞋干燥時(shí)間的影響差異

使用JMP軟件分別構(gòu)建籃球鞋、跑鞋和老爹鞋的溫度、風(fēng)量和干燥時(shí)間的回歸模型，各性能指標(biāo)見表3。根據(jù)表3，3種運(yùn)動(dòng)鞋使用最小二乘法擬合的回歸模型R2接近1，統(tǒng)計(jì)顯著性P值均小于0.05，擬合回歸效果好。

籃球鞋、跑鞋和老爹鞋干燥時(shí)間效應(yīng)篩選結(jié)果見表4，表4中風(fēng)量用w表示，溫度用t表示。由表4可知，影響籃球鞋烘干時(shí)間的顯著性因素及其效應(yīng)排序?yàn)轱L(fēng)量最大，其次是風(fēng)量的自交互項(xiàng)，最后是溫度。由表中參數(shù)估計(jì)值可知，干燥時(shí)間隨著風(fēng)量和溫度的提高而減小。風(fēng)量對籃球鞋干燥時(shí)間的影響存在最優(yōu)值，當(dāng)風(fēng)量為74.93 m3/s、環(huán)境溫度為33.07℃時(shí)，籃球鞋干燥時(shí)間為141.84 min，烘干效率最高。

影響跑鞋烘干時(shí)間的顯著性因素及其效應(yīng)排序?yàn)轱L(fēng)量最大，其次是溫度，最后是風(fēng)量和溫度的交互項(xiàng)。在跑鞋的干燥過程中，環(huán)境溫度和風(fēng)量對于影響干燥時(shí)間的影響存在交互作用，風(fēng)量的影響更大。跑鞋鞋面面料輕薄，具有很強(qiáng)的疏水性，水僅在其表面附著，此外跑鞋的低幫結(jié)構(gòu)也易于濕氣擴(kuò)散，因此僅通過升溫就能將一部分水傳遞到環(huán)境。跑鞋最優(yōu)的風(fēng)量為74.93 m3/s，溫度為32.50℃，干燥時(shí)間為99.28 min。

影響老爹鞋烘干時(shí)間的顯著性因素及其效應(yīng)排序?yàn)轱L(fēng)量最大，其次是風(fēng)量的自交互項(xiàng)。老爹鞋采

用密封性較好的皮革與織物的拼接鞋面，鞋舌、后跟襯墊和鞋口內(nèi)置的泡棉等吸水性強(qiáng)的較厚鞋材，造成老爹鞋透水性差，不利于鞋中濕氣與外界環(huán)境交換，需要足夠大的風(fēng)量提供干燥驅(qū)動(dòng)力，溫度高低不對其干燥時(shí)間造成影響。風(fēng)量對老爹鞋干燥時(shí)間的影響存在最優(yōu)值，最優(yōu)干燥風(fēng)量為74.93 m3/s，干燥時(shí)間為208.68 min。

3 結(jié) 論

本研究通過實(shí)驗(yàn)確定了整鞋干燥性能的測試方法，采用3款運(yùn)動(dòng)鞋在不同溫濕度和風(fēng)量的條件下，

測定溫濕度變化，計(jì)算瞬時(shí)含水率，并繪制干燥曲線，得到主要結(jié)論如下：

a）鞋盒環(huán)境溫度升高和熱風(fēng)風(fēng)量增大會提高干燥驅(qū)動(dòng)力。溫度越高，熱風(fēng)風(fēng)量越大，鞋盒環(huán)境和鞋腔內(nèi)溫度曲線斜率越大，鞋盒環(huán)境和鞋腔內(nèi)相對濕度下降速度越快。

b）當(dāng)鞋盒環(huán)境溫度在36℃以上再提升時(shí)，鞋腔內(nèi)和鞋盒環(huán)境的相對濕度并沒有顯著降低；當(dāng)風(fēng)量達(dá)到116.64 m3/s時(shí)，鞋盒環(huán)境溫度升高對于相對濕度降低的影響減小，僅通過升溫或增大熱風(fēng)風(fēng)量來提高運(yùn)動(dòng)鞋失水速率的方法是有限的。

c）受運(yùn)動(dòng)鞋材質(zhì)和結(jié)構(gòu)的影響，對于籃球鞋，干燥時(shí)間受風(fēng)量的影響遠(yuǎn)大于鞋盒環(huán)境溫度的影響；跑鞋面料輕薄，鞋盒環(huán)境溫度和風(fēng)量對于干燥時(shí)間的影響存在交互作用，其受環(huán)境溫度的影響大于籃球鞋和老爹鞋；老爹鞋面料厚實(shí)，密閉性好，需要足夠大的風(fēng)量提供干燥驅(qū)動(dòng)力，溫度不對其干燥時(shí)間造成影響，干燥時(shí)間僅受風(fēng)量的影響。護(hù)理鞋盒生產(chǎn)廠商應(yīng)針對不同類型運(yùn)動(dòng)鞋設(shè)置不同的烘干程序，以提升干燥效率。

d）導(dǎo)流導(dǎo)管作為護(hù)理鞋盒存放層出風(fēng)口的優(yōu)化設(shè)計(jì)，鞋腔內(nèi)和護(hù)理鞋盒環(huán)境升溫快且到達(dá)溫度高，相對濕度下降得更快且下降得更低，有導(dǎo)流導(dǎo)管對比無導(dǎo)管設(shè)計(jì)能有效縮短鞋子的干燥時(shí)間。

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Characterization and analysis of drying performance of athletic shoes in hot air drying shoe box

ZHAO Yuge1， SHEN Yusheng1， HE Yiping2， LIU Chunyi2， ZHOU Liya1， DING Xuemei1， WU Xiongying3

（1a.College of Fashion and Design; 1b. Key Laboratory of Clothing Design and Technology， the Ministry of Education， Donghua University， Shanghai 200051， China;? 2.Wuxi Little Swan Electric Co.， Ltd.， Wuxi 214035， China;

3.Shanghai Customs District， Shanghai 200135， China）

Abstract：

In recent years， China's sports shoes industry has maintained rapid development. In 2019， the market size of China's sports shoes industry reached 183 billion dollars， and the average annual compound growth rate from 2014 to 2019 was 20.6%. During daily wearing， sports shoes will produce moisture， odor and other problems due to sweating， which will not only affect the wearing comfort， but also adversely affect the function and health of human feet. Therefore， sports shoes need to be dried in daily care. Because the shoe is of three-dimensional structure with good overall shape stability， and the deformable variable of fabric or clothing is large， the research on the drying process of the whole shoe is different from that of fabric or clothing. In addition， the difference in structure， shape and material composition of sports shoes will have a great impact on the drying performance of sports shoes.

We aim to explore the influence of temperature， humidity and air volume on the drying of different types of sports shoes， so as to fill in the blank of quantitative evaluation of the drying performance of shoe care products. Firstly， the drying test method of sports shoes was studied. Three representative sports shoes （running shoes， basketball shoes and clunky sneakers） were selected， and the significant sweating area of sports shoes was humidified according to the sports sweating simulation， and the experiment was terminated when the instantaneous moisture content （M） reached 0.5%. Then， the temperature and humidity changes of shoe box environment and shoe cavity were tested under different temperatures and air volume conditions to explore the impact of temperature and air volume on the drying of sports shoes. According to the experimental results， the optimal design of adding guide tubes was proposed. On this basis， the drying laws of different types of sports shoes were analyzed， and the effects of temperature and air volume on the drying time of different types of sports shoes were discussed. The results show that the drying driving force increases with the increase of the ambient temperature of the shoe box and the hot air volume， but when the ambient temperature of the shoe box increases above 36℃， the relative humidity in the shoe cavity and the shoe box environment does not decrease significantly. When the hot air volume is 116.64 m3/s， the increase of the shoe box environment temperature has less influence on the reduction of the relative humidity. For basketball shoes and clunky sneakers， the drying time is more affected by the air volume than the ambient temperature of the shoe box. For running shoes， the drying time is affected by the ambient temperature and air volume of the shoe box.

There are various types of shoe care products on the market， but there is still a lack of evaluation standards for their drying performance and a lack of theoretical support for the design of key parameters such as temperature and humidity. The results of this study can provide a theoretical basis and reference for appliance companies in the design of care shoe box parameters and product design， to comprehensively achieve the goal of shortening the drying time of care shoe boxes and to provide differentiated drying parameter settings for different types of sports shoes.

Keywords：

drying; sports shoes; temperature and humidity; air volume; instantaneous moisture content