鞋靴輕量化

文 / 嚴(yán)自力 (總后勤部軍需裝備研究所)

鞋靴是每個(gè)人都離不開的生活必需品,出于舒適性的考慮,生活中人們更愿意選擇輕一些的鞋靴。對(duì)于在特殊環(huán)境下生活或工作的人來說,鞋子必須具有相應(yīng)的防護(hù)功能,而對(duì)某些防護(hù)功能的要求,會(huì)帶來鞋靴重量的增加,這勢必消耗穿著者更多的能量,并降低其工作能效。腳研究表明,腳上增加1g的重量所消耗的能量,相當(dāng)于身上增加6~7g重量所消耗的能量?？梢?/span>,無論對(duì)日常生活用鞋、還是防護(hù)鞋,鞋靴輕量化都有重要的意義。

1 鞋靴重量組成分析

鞋靴重量組成取決于其性能要求，性能要求越多、越高，對(duì)材料和工藝的限制越多，重量就越大。

日常生活用鞋所要求的耐穿性、保形性和保暖性，對(duì)其重量影響較大，出于耐用性考慮，一般用厚重織物（如帆布）和皮革為主，外底采用足夠厚的密實(shí)塑料或橡膠。皮鞋的保形性由內(nèi)底、半托、勾心、主跟及包頭提供，冬季鞋更有一定的保暖性，可采用羊毛皮、毛氈等作為保暖層。以上這些都會(huì)在一定程度上增加鞋靴重量。

GB12623-90《防護(hù)鞋通用技術(shù)條件》對(duì)防護(hù)鞋的性能進(jìn)行了分類，包括：防滑、防刺、防砸、防油、防水、防靜電、防腐蝕等。一般來說，防滑、防刺、防砸能要求帶來重量上的明顯增加，因?yàn)樘岣叻阑拇胧┲皇峭ㄟ^增加花紋深度來提高鞋底抓地性，防刺需要采用特殊材料如鋼板，防砸一般采用鋼頭來實(shí)現(xiàn)。

2 鞋靴輕量化途徑

鞋靴輕量化需要通過材料、工藝等途徑來實(shí)現(xiàn)：

(1) 合成革

人們生活水平的提高大大增加了對(duì)皮革的需求，天然皮革的供應(yīng)不能滿足這種需求，人造革和合成革應(yīng)運(yùn)而生，而且已經(jīng)經(jīng)歷了從仿形到仿真的不同階段，發(fā)展到目前的束狀超細(xì)纖維合成革，無論是外觀、手感及穿著舒適感與各項(xiàng)物理性能指標(biāo)，均接近或超過天然皮革（表1），且表觀密度小于天然皮革，表中所列超細(xì)纖維合成革的表觀密度比牛皮革低40%。

(2) 合成革保形材料

在合成革用于皮鞋保形之前，多用皮革作為皮鞋的保形材料，如內(nèi)底、半托及主跟等，其密度一般在 0.9~1.1 g/cm3。一種新型滌綸纖維內(nèi)底革和化學(xué)片，其密度范圍為 0.5~0.7 g/cm3，它以滌綸纖維為主體，由浸含有輕質(zhì)填料的樹脂溶液制成，對(duì)于減重會(huì)起一定的作用；通過特殊設(shè)計(jì)的纖維內(nèi)底革，還具有吸濕快干和抗菌性強(qiáng)的特點(diǎn)。

(3) 新型保暖材料

保暖防護(hù)是冬季用鞋所必需的，按照保暖原理，保暖材料包含的靜止空氣越多，其保暖性越高。毛皮和毛氈是傳統(tǒng)的鞋用保暖材料,但兩者保暖性都沒有達(dá)到**:皮板在毛皮的重量中占較大比例,但對(duì)保暖性的貢獻(xiàn)卻不大;毛氈一般選用的是價(jià)格低廉的粗毛(毛纖維直徑40 μm)。目前保暖材料所用纖維朝著超細(xì)化(纖維直徑小于8 μm)和中空化方向發(fā)展,3M棉(商品名Thinsulate)是超細(xì)化保暖材料的典范,具有**的保暖量/重量比,四種保暖材料的性能見表2。

(4) 高強(qiáng)度復(fù)合材料

鞋底防刺是作戰(zhàn)和森林防火用鞋所要求的重要性能,按照GB12017-1989《防刺穿鞋的抗刺穿技術(shù)條件及試驗(yàn)方法》所列的防護(hù)等級(jí),可以分為特級(jí)、一級(jí)和二級(jí),抗穿刺性能指標(biāo)分別為1100、780、490N。厚5.8mm的天然皮革抗刺穿力為570N,當(dāng)防護(hù)等級(jí)要求為二級(jí)時(shí),可以用它做防刺材料;對(duì)于更高的防刺性能要求,通常采用鋼板,缺點(diǎn)是重且不易彎曲。一種新型高強(qiáng)度復(fù)合材料內(nèi)含高強(qiáng)纖維,其抗穿刺性能可以達(dá)到特級(jí)（1100N）的水平,重量遠(yuǎn)輕于天然皮革,相對(duì)于鋼板減重60%以上。

(5) 中底發(fā)泡

鞋底重量與成鞋工藝密切相關(guān),要把鞋底做輕,必須降低鞋底材料的密度,一般采取發(fā)泡中底和密實(shí)外底組合的形式,它可以兼顧牢度和重量兩方面的性能要求。其工藝途徑包括:一是先將發(fā)泡底和密實(shí)底單獨(dú)成型,然后冷粘組合,在運(yùn)動(dòng)鞋和皮鞋上都有應(yīng)用。運(yùn)動(dòng)鞋中底多采用EVA發(fā)泡,密度可低達(dá)0.22g/cm3,皮鞋一般為橡塑共混發(fā)泡,密度范圍為0.3~0.6g/cm3;二是直接連幫成型,主要用于工作鞋和軍靴等防護(hù)鞋。在這方面DESMA公司擁有最全面的技術(shù),它們采用連幫注射成型的方式,技術(shù)包括PU/PU、PU/TPU、PU/橡膠、橡膠/橡膠,其機(jī)型和加工產(chǎn)品見表4。

(6) 其它

在鞋底重量組成中,后跟重量往往占不小的比例,不同的鞋有不同的減重方式。運(yùn)動(dòng)鞋通常在后跟處嵌入氣囊,它可以同時(shí)達(dá)到減重和增加后跟緩沖性的作用;冷粘皮鞋在后跟部位乃至整個(gè)鞋底采用網(wǎng)格支撐,既保證了后跟高度和底厚,又減少了密實(shí)橡膠和塑料的用量,因而可以達(dá)到減重的目的;模壓鞋由于其工藝限制,氣囊減重和網(wǎng)格減重均不可行,目前采取的方式是在后跟處填充內(nèi)底板的邊角、硬雜木等耐壓耐溫材料。

3 結(jié)語

雖然上述材料、工藝等方面的技術(shù)進(jìn)步已經(jīng)在一定程度上減輕了鞋靴重量，但特種防護(hù)鞋偏重仍然是人們所普遍抱怨的問題，因此鞋靴輕量化、超輕化仍將是鞋靴材料和工藝技術(shù)進(jìn)步所關(guān)注的一個(gè)方向。