鞋底止滑性能的研究進(jìn)展鞋底的止滑性直接影響著鞋子穿用時(shí)的舒適性和安全性。止滑性差，走路時(shí)容易打滑摔跤，尤其是在濕、光、滑的路面上。隨著全球建筑業(yè)的發(fā)展，尤其是公共場(chǎng)所的建設(shè)，建筑地面越來(lái)越高檔、華麗美觀、富麗堂皇，但大都忽略了地面防滑的問(wèn)題，致使滑跌摔傷的事故常有發(fā)生?；呀?jīng)被認(rèn)為是釀成工作場(chǎng)所，公共場(chǎng)所和家居環(huán)境意外事故的主要原因之一。美國(guó)國(guó)家安全調(diào)查局的調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示[1]：在美國(guó)因?yàn)榛斐傻氖鹿收脊鹿实?7%，占公共場(chǎng)所事故的18%，占家庭事故的20%。每年因?yàn)榛l(fā)生的傷殘事故大概有250,000到300,000起，其中死亡人數(shù)達(dá)1,200到1,600。在英國(guó)滑跌摔傷事故占工傷事故的20%（每年約40,000起）。芬蘭的制造業(yè)、建筑業(yè)和交通行業(yè)每年因?yàn)榛斐傻墓鹿史謩e占總工傷事故的34%，28%和21%[2]。巨大的傷殘數(shù)字引起了許多國(guó)家和政府的高度重視，對(duì)滑跌摔傷意外事故制定了相應(yīng)的法律法規(guī)。美國(guó)議會(huì)曾于1992年7月通過(guò)了《美國(guó)公民意外傷殘法案》（ADA），從法律上對(duì)意外傷害作了規(guī)定。此外，制定的《職業(yè)安全與衛(wèi)生條例》（OSHA）強(qiáng)調(diào)所有對(duì)公共開(kāi)放的機(jī)關(guān)、學(xué)校、商業(yè)、旅游及交通部門(mén)等凡是提供行走活動(dòng)場(chǎng)所的地面人行道，其防滑摩擦系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)均要達(dá)到0.6（檢測(cè)值）以上，斜坡地段要達(dá)到0.8（檢測(cè)值）。對(duì)于地表面摩擦系數(shù)未達(dá)到此項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)主將受到嚴(yán)厲的處罰或被提起訴訟[3]。北美地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)，大都按照美國(guó)的規(guī)定，加拿大政府對(duì)地面防滑按美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)辦理外，還通過(guò)了安大略省的第23項(xiàng)法案。除此以外很多國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)把鞋底的止滑性列入到生產(chǎn)和進(jìn)出口鞋子質(zhì)量檢測(cè)的必檢項(xiàng)目之一。國(guó)際鞋靴檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)在1993年就已經(jīng)出臺(tái)了《ISO11220專(zhuān)用鞋靴的鞋底止滑性的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)說(shuō)明了止滑性的檢測(cè)方法和專(zhuān)用鞋靴止滑性的分類(lèi)等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn)[4]。歐盟鞋靴標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)在2000年7月和2002年8月19日兩次出臺(tái)了關(guān)于鞋靴止滑性的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，ENV13287:2000和ENV13287:2002[5]。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化組織和美國(guó)材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)2001年制定并實(shí)施了《ANSI/ASTMF695-2001評(píng)估測(cè)量鞋底、鞋后跟或相關(guān)材料的抗滑性獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)施規(guī)程》[6]和《ANSI/ASTMF1240-2001在有不同外來(lái)雜物的路面上測(cè)算鞋靴防滑性結(jié)果分類(lèi)指南》[7]。我國(guó)是世界上最大的鞋類(lèi)生產(chǎn)和出口國(guó)，目前制鞋業(yè)產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的53%，鞋類(lèi)出口占世界出口總量的60%以上，處于主導(dǎo)地位[8]。我國(guó)鞋類(lèi)出口多集中在美國(guó)、歐盟、日本，隨著我國(guó)加入世貿(mào)組織，國(guó)外的各種配額、數(shù)量限制逐漸放開(kāi)，有利于我國(guó)鞋類(lèi)出口的擴(kuò)大。但是一些國(guó)家出于貿(mào)易保護(hù)，憑借其自身的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，以保護(hù)環(huán)境和保障人身安全為借口，不斷通過(guò)立法或制定苛刻的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)等，對(duì)我國(guó)的鞋類(lèi)出口進(jìn)行限制。如以德國(guó)為首的歐盟各成員國(guó)在其制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，勞保鞋等需要取得歐共體的CE安全認(rèn)證料的抗滑性獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)施規(guī)程》[6]和《ANSI/ASTMF1240-2001在有不同外來(lái)雜物的路面上測(cè)算鞋靴防滑性結(jié)果分類(lèi)指南》[7]。我國(guó)是世界上最大的鞋類(lèi)生產(chǎn)和出口國(guó)，目前制鞋業(yè)產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的53%，鞋類(lèi)出口占世界出口總量的60%以上，處于主導(dǎo)地位[8]。我國(guó)鞋類(lèi)出口多集中在美國(guó)、歐盟、日本，隨著我國(guó)加入世貿(mào)組織，國(guó)外的各種配額、數(shù)量限制逐漸放開(kāi)，有利于我國(guó)鞋類(lèi)出口的擴(kuò)大。但是一些國(guó)家出于貿(mào)易保護(hù)，憑借其自身的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，以保護(hù)環(huán)境和保障人身安全為借口，不斷通過(guò)立法或制定苛刻的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)等，對(duì)我國(guó)的鞋類(lèi)出口進(jìn)行限制。如以德國(guó)為首的歐盟各成員國(guó)在其制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，勞保鞋等需要取得歐共體的CE安全認(rèn)證標(biāo)志，與保證人身安全有關(guān)，其中包括鞋底的防滑性能[8]。而我國(guó)目前的制鞋材料和技術(shù)與這些技術(shù)、環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求尚存在很大的差距。如上所述，為了減少因滑跌摔傷事故造成的損失，越來(lái)越多的消費(fèi)者和鞋子生產(chǎn)和進(jìn)口國(guó)將注意力集中到提高鞋底止滑性的問(wèn)題上。鞋底止滑性的改善可以進(jìn)一步提高鞋子的質(zhì)量，保證消費(fèi)者穿著的安全性，有利于我國(guó)沖破鞋類(lèi)進(jìn)口國(guó)的重重貿(mào)易壁壘繼續(xù)保持鞋類(lèi)出口大國(guó)的地位，贏得高質(zhì)量鞋類(lèi)出口國(guó)的聲譽(yù)。因此如何提高鞋底的止滑性已經(jīng)成為了制鞋行業(yè)和鞋類(lèi)研究者關(guān)注的焦點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外在這方面的研究已初具規(guī)模。1、鞋底的止滑性能

鞋底的止滑性能可以用鞋底與路基的動(dòng)摩擦系數(shù)（DCOF）和靜摩擦系數(shù)（SCOF）的大小來(lái)表示，摩擦系數(shù)越大止滑性能越好。JamesP.Hanson[2]在他的研究中指出影響止滑性能的因素非常復(fù)雜，概括起來(lái)有兩大類(lèi)：環(huán)境因素和人為因素。其中環(huán)境因素包括行走路面的狀況，鞋子（主要是鞋底材料、花紋和鞋跟的不同幾何造型），路面上的污染物（介質(zhì)），傾斜路面的坡度和高度等；人為因素包括對(duì)環(huán)境因素的感官能力，生物力學(xué)，對(duì)神經(jīng)肌肉的控制和信息傳遞等。而又有研究資料表明材料的性能與溫度息息相關(guān)，所以推測(cè)出溫度可能也是影響鞋底止滑性能的因素之一。另一方面不同品種的鞋子對(duì)止滑性要求也不盡相同。研究鞋子的止滑性可以為提高鞋子的止滑性減少滑跌事故的發(fā)生，為選擇使用和開(kāi)發(fā)新的鞋材，為制作不同種類(lèi)的防滑鞋底提供科學(xué)依據(jù)。

2、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀2、1國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)目前對(duì)鞋底止滑性能的研究主要集中在止滑性能影響因素的探索和鞋底材料、花紋和路面對(duì)鞋底止滑性的影響，所用到的止滑儀大多為臺(tái)灣GOTECH公司生產(chǎn)的GT-7012-BC型止滑試驗(yàn)儀。2、1、1對(duì)鞋底止滑性能影響因素的探索

趙全永，丁紹蘭[9]用臺(tái)灣GOTECH公司生產(chǎn)的GT-7012-BC型止滑試驗(yàn)儀對(duì)PU、PVC、EVA、NR、TPR、天然底革六種材料的鞋底在干濕狀態(tài)的柏油，玻璃，大理石，木板，水泥路面上的止滑性能進(jìn)行了一系列的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果顯示：（1）不同材料，不同路面，不同濕度，鞋底的防滑性能不同；（2）摩擦系數(shù)最大的是PVC鞋底在干狀態(tài)的玻璃路面上，靜摩擦系數(shù)為1.1286；摩擦系數(shù)最低的是EVA鞋底在濕態(tài)的玻璃表面上，動(dòng)摩擦系數(shù)為0.1948；（3）防滑性受材料、濕度影響最大的路面是玻璃；（4）防滑性受路面影響較大的是TPR鞋底，最大的是濕態(tài)時(shí)的PVC鞋底。因此得出結(jié)論：影響鞋底止滑性能的因素有鞋底材料、路面和鞋底—路面之間的介質(zhì)（路面上污染物，如水，油，沙土等）。但是材料、路面和干濕度對(duì)止滑性能影響的顯著性和它們之間對(duì)止滑性能影響的相關(guān)性方面的研究都還沒(méi)有涉及。2、1、2鞋底花紋和材料對(duì)止滑性能的影響的研究

張建春，梁高勇等[10]在臺(tái)灣GOTECH公司生產(chǎn)的GT-7012-BC型止滑試驗(yàn)儀上對(duì)相同膠料的三種不同花紋的鞋底（見(jiàn)圖1）進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。通過(guò)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)新型布面膠鞋具有良好的抗滑性，特別是抗?jié)窕阅軜O佳。這說(shuō)明鞋底花紋對(duì)防滑性能的影響較大，不僅影響防滑效果和方向，而且對(duì)接觸面狀況的依賴(lài)性較大，如干態(tài)還是濕態(tài)條件。因此，在材料選定之后,防滑鞋底的花紋防滑鞋底的花設(shè)計(jì)就顯得十分重要。表1三種棉鞋在玻璃上自由下滑的試驗(yàn)數(shù)據(jù)（其中帶下標(biāo)1的是不施加重力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，帶下標(biāo)2的是給鞋底施加2.5kg重力的試驗(yàn)數(shù)據(jù)）何香芹，王玉倩[11]在關(guān)于防滑鞋摩擦系數(shù)的初步測(cè)定及探討中推導(dǎo)了測(cè)定摩擦系數(shù)的公式：μ＝h/s，其中h為鞋子從斜坡上滑下的高度，s為鞋子滑動(dòng)的距離。由這個(gè)公式測(cè)得三種不同號(hào)型棉鞋在玻璃路面上的摩擦系數(shù)，見(jiàn)上表1。由表格數(shù)據(jù)可以看出，防滑鞋的摩擦系數(shù)與施加的重力有關(guān)。在不施加任何重力的情況下，細(xì)花紋底的摩擦系數(shù)大；當(dāng)在一定重力的情況下，花紋寬的摩擦系數(shù)反而增大。也就是說(shuō)，鞋底的紋路的寬度最好在5mm左右。羅向東，弓太生，楊敏貞等[12]在GT-7012-BC型止滑試驗(yàn)儀上試驗(yàn)了縱條紋，橫條紋，折線(xiàn)紋三種疏密不等的花紋的橡膠鞋底在干濕水泥、柏油、大理石路面上的止滑性，從鞋底花紋的型式和花紋的排列密度兩個(gè)方面出發(fā)，探索了鞋底花紋和止滑性能之間的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了張建春等人的結(jié)論，還得出結(jié)論：在粗糙路面如水泥和柏油路面上和干態(tài)大理石路面上花紋中橫向因素多的鞋底止滑性較好，但在濕態(tài)的大理石路面上試驗(yàn)情況出現(xiàn)異常，花紋中縱向因素多的鞋底的止滑性反而更好。羅向東[13]在他的碩士畢業(yè)論文中更進(jìn)一步研究了鞋底花紋的設(shè)計(jì)與鞋底止滑性能的關(guān)系。他選擇了幾種典型花紋的橡膠鞋底，分別測(cè)試它們?cè)谌N路面上的止滑性，不僅發(fā)現(xiàn)鞋底花紋的形式和造型對(duì)止滑性有影響，也探測(cè)到花紋的深度和鞋底與路面的接觸面積對(duì)止滑性有較大的影響，但是深入的研究沒(méi)有進(jìn)行下去，且鞋底材料只局限于橡膠。

2、2國(guó)外的研究現(xiàn)狀

國(guó)外目前在止滑性方面的研究歸納起來(lái)主要集中在止滑性能影響因素的研究和估測(cè)鞋子止滑性能標(biāo)準(zhǔn)的研究這兩個(gè)方面。2、2、1鞋底止滑性能影響因素的研究

日本從1995年7月起開(kāi)始執(zhí)行了PL法[14]，于是業(yè)內(nèi)有關(guān)人員對(duì)鞋底滑動(dòng)的問(wèn)題格外關(guān)心起來(lái)。[15]在日本現(xiàn)使用的止滑測(cè)試儀有日本鞋業(yè)協(xié)會(huì)（JSMA）開(kāi)發(fā)的由日本東洋精機(jī)制作所生產(chǎn)的JSMA滑差計(jì)，ASTMD1894和oy-pull滑差計(jì)。日本鞋業(yè)協(xié)會(huì)研究了皮革，聚氨脂，PVC，橡膠四種材料的無(wú)花紋鞋底在不銹鋼、地磚、人造大理石、地毯和油氈路面上的止滑性。發(fā)現(xiàn)影響鞋子止滑性能的因素有鞋底材料、花紋、路面狀況等。鞋底材料的性能對(duì)止滑性的影響較大，且無(wú)論何種地面材料其動(dòng)摩擦系數(shù)均顯示橡膠底的值最大，皮革底的值最小。HyltonB.Menz，StephenR.Lord和AndrewS.McIntosh[16]用動(dòng)摩擦力測(cè)試儀（DFTD）[17,18]測(cè)試了不同鞋跟的男式牛津鞋（Oxfordshoes一種結(jié)實(shí)的腳背上系鞋帶的低腰鞋）和女式時(shí)裝鞋（見(jiàn)圖2）在家庭浴室地面用瓷磚、人行道水泥地板、乙烯基室內(nèi)地板和室外赤土色鋪路瓷磚上干濕狀態(tài)下的動(dòng)摩擦力。將成鞋固定在測(cè)試儀的擺上，通過(guò)液壓傳動(dòng)使鞋子在地板（D是在A的鞋跟掌面加了一層防滑層，G和H分別是在E和F的鞋跟掌面加了一層防滑層）上滑動(dòng)，地板下裝有KistlerTM三軸式壓電測(cè)力盤(pán)上，DCOF等于測(cè)力盤(pán)測(cè)得的水平方向的力除以已知的垂直壓力。通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：1）在干態(tài)的路面上，鞋子對(duì)止滑性能的影響顯著，在濕態(tài)下不顯著；2）干態(tài)下鞋B的DCOF最低，鞋C的止滑性能最好，濕態(tài)下各鞋子的止滑性接近；3）干態(tài)下，鞋跟粗的女式時(shí)裝鞋比鞋跟細(xì)的止滑性能好，鞋G的止滑性能最好，但是G和E的止滑性接近，F(xiàn)和H的止滑性也接近，濕態(tài)下各鞋子的止滑性接近；4）鞋子與地面的交互作用對(duì)鞋子止滑性能有較顯著的影響。他們還發(fā)現(xiàn)這些民用鞋在濕態(tài)下的止滑性能都沒(méi)有達(dá)到安全范圍（用該測(cè)試儀測(cè)試得到的止滑安全范圍的最低DCOF為0.4[17,19]），因此呼吁和職業(yè)安全鞋一樣休閑鞋也要建立相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)。AprilJ.Chambers，SarahMargerum，MarkS.Redfern，RakieCham[20]研究了在行走中對(duì)光滑環(huán)境無(wú)意識(shí)，懷疑而警惕和提前知道這三種程度下腳后跟在地面上的滑動(dòng)的動(dòng)力學(xué)和人體工學(xué)。五個(gè)測(cè)試者行走在干狀態(tài)和有甘油污染的地板上，改變測(cè)試者對(duì)路面污染程度和條件的提前認(rèn)知程度。通過(guò)把5個(gè)OptotrakLED（發(fā)光二極管體）安裝在滑動(dòng)腳上以500HZ的頻率記錄腳的運(yùn)動(dòng)狀況。研究結(jié)果表明：1）鞋子打滑的情況和測(cè)試者對(duì)環(huán)境的提前認(rèn)知程度有關(guān)，無(wú)意識(shí)的打滑會(huì)導(dǎo)致滑倒，有警惕時(shí)發(fā)生了打滑但沒(méi)有滑倒；2）和警惕時(shí)的滑動(dòng)距離相比，對(duì)環(huán)境提前了解時(shí)的滑動(dòng)距離小；3）滑動(dòng)時(shí)腳的人體工學(xué)參數(shù)包括鞋后跟沖擊地面的速度和它的轉(zhuǎn)動(dòng)角，這些參數(shù)隨著測(cè)試者對(duì)環(huán)境的提前認(rèn)知程度的變化而變化；4）和無(wú)意識(shí)時(shí)相比，警惕和提前知道時(shí)會(huì)提前采取防止滑倒的有效措施。這些研究為設(shè)計(jì)能夠再現(xiàn)打滑時(shí)人腳的運(yùn)動(dòng)狀況的止滑測(cè)試儀和制造有關(guān)人體工學(xué)的摩擦力測(cè)試儀提供了研究思路和科學(xué)依據(jù)。2、2、2鞋子止滑性能的估測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

JamesP.Hanson，MarkS.Redfern和Mainak.Mazumdar[2]利用五個(gè)身著安全盔甲的測(cè)試者穿著測(cè)試鞋子走在不同傾斜角度（0°、10°和20°）的干，濕（水）和灑有1:1的家庭洗滌用肥皂水溶液的無(wú)蠟乙烯基樹(shù)脂瓷磚和地毯路面上，在計(jì)算機(jī)可編程止滑測(cè)試儀（PSRT）上測(cè)試各種情況下鞋底的動(dòng)摩擦系數(shù)。摩擦系數(shù)分為必要摩擦系數(shù)（RCOF）和可得摩擦系數(shù)（ACOF），其中RCOF=FNO-SLIP/垂直壓力（FNO-SLIP是在干狀態(tài)沒(méi)有打滑的時(shí)候測(cè)得的摩擦力），ACOF=FFALL/垂直壓力（FFALL是在各種路面上滑倒時(shí)測(cè)得的摩擦力）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：

1）污染物和路面傾斜度對(duì)鞋底止滑性能的影響程度大于路面材料對(duì)止滑性能的影響；

2）DCOF和RCOF之間的差值COFdiff（COFdiff=DCOF-RCOF）可以作為確定所需摩擦力和實(shí)際滑倒幾率之間關(guān)系的基礎(chǔ)，負(fù)的COFdiff可以預(yù)見(jiàn)會(huì)發(fā)生滑跌；

3）建立了滑跌幾率的數(shù)學(xué)模型：

式中y是滑跌幾率，x是COFdiff值,β0和β1是參數(shù)，可以用計(jì)算機(jī)回歸程序計(jì)算出來(lái)。

和上面的研究類(lèi)似，RaoulGrnqvista,SimonMatz和MikkoHirvonen[21]也采用了通過(guò)測(cè)試者的步行狀態(tài)來(lái)測(cè)量鞋子防滑的必要摩擦力，用模擬鞋后跟打滑的測(cè)試裝置測(cè)試了鞋子實(shí)際摩擦力，測(cè)試路面選擇了涂有甘油潤(rùn)滑劑（1:10稀釋的甘油水溶液）的不銹鋼板模擬路面。他們指出在有污染物的鞋子—地面的接觸面上