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运动鞋鞋底防滑测试:评估干湿不同地面的摩擦系数与防滑安全边界

运动鞋鞋底防滑性能测试报告(干湿地面摩擦系数与防滑安全边界专项)

一、测试概述

运动鞋的防滑性能是保障用户行走、运动安全的核心性能指标之一,直接关系到用户在不同地面环境下的使用安全性。鞋底与地面之间的摩擦系数是衡量防滑性能的关键参数,而地面干湿状态是影响摩擦系数的重要因素——干燥地面主要依赖鞋底材质与地面的物理啮合作用产生摩擦力,潮湿地面则因水分形成润滑层,易导致摩擦系数下降,增加滑倒风险。

当前市场上运动鞋产品种类繁多,鞋底材质、纹路设计差异较大,防滑性能参差不齐,尤其在潮湿地面环境下的安全隐患凸显。本次测试聚焦XX品牌SP-202501型号运动鞋,重点开展干湿不同地面的防滑性能专项测试。通过模拟日常常见的干燥、潮湿两种地面环境(瓷砖、水泥地、塑胶跑道),精准测定鞋底在不同工况下的静摩擦系数与动摩擦系数;结合人体行走、慢跑时的受力特点,分析摩擦系数与防滑安全性的关联,明确产品的防滑安全边界;同时评估鞋底纹路设计、材质特性对防滑性能的影响。通过系统测试与分析,全面验证该型号运动鞋的防滑可靠性,为产品质量优化、防滑设计改进及用户选购提供科学、客观的数据支撑。

二、测试目的

1.  测定XX品牌SP-202501型号运动鞋鞋底在干燥、潮湿两种状态下,不同地面(瓷砖、水泥地、塑胶跑道)的静摩擦系数与动摩擦系数,量化评估其防滑性能。

2.  分析地面干湿状态、地面材质对鞋底摩擦系数的影响规律,识别防滑性能的薄弱场景。

3.  结合人体工程学数据,明确该运动鞋在不同地面环境下的防滑安全边界(临界摩擦系数),验证其在日常行走、慢跑等场景的防滑安全性。

4.  评估鞋底材质硬度、纹路设计对防滑性能的影响,探究提升防滑性能的核心因素。

5.  验证该型号运动鞋的防滑性能是否符合国家/行业标准及企业质量要求,为产品合规性认证提供依据。

6.  对比不同尺码(39码、42码、45码)鞋底的防滑性能差异,评估产品防滑性能的尺寸一致性。

三、测试依据

1.  国家标准:GB/T 3903.6-2017《鞋类 整鞋试验方法 防滑性能》、GB/T 22849-2014《纺织品 鞋类 鞋号》、GB/T 16895.21-2022《建筑物电气装置 第7-701部分:特殊装置或场所的要求 装有浴盆或淋浴的场所》(参考地面防滑等级要求)。

2. 行业标准:QB/T 4546-2013《鞋类 运动鞋》、SATRA TM144-2018《鞋类 整鞋防滑性能测试方法》、EN ISO 13287:2021《鞋类 整鞋防滑性能测试 滑动摩擦法》。

四、测试设备与环境

(一)核心测试设备

本次测试所用核心设备均经专业计量校准,精度符合测试要求,状态良好,具体包括:整鞋防滑性能测试仪(测试载荷0~500N,摩擦系数测量范围0~2.0,精度±0.01),用于测定整鞋在不同地面的静、动摩擦系数;恒温恒湿试验箱(温度范围-40℃~150℃,湿度范围20%~98%RH,精度±1℃/±2%RH),用于调节测试环境温湿度;电子万能试验机(最大试验力50kN,精度±0.5%),用于测定鞋底材质硬度;地面模拟样板(瓷砖、水泥地、塑胶跑道,尺寸均为1000mm×1000mm×10mm,表面粗糙度符合日常实际使用场景);人工降雨模拟装置(降雨量可调范围0~5mm/min),用于制备潮湿地面环境;电子天平(精度0.1mg),用于称量测试过程中的附加载荷;邵氏硬度计(测量范围0~100HA,精度±1HA),用于测试鞋底橡胶材质硬度;高速摄像机(帧率1000fps),用于记录测试过程中的滑动状态。

(二)测试环境参数

本次测试在标准化实验室环境中开展,环境参数严格受控,确保测试结果的准确性与重复性。具体参数如下:测试环境温度23±2℃,相对湿度50±5%RH,大气压力86kPa~106kPa;干燥地面测试前,地面样板经干燥处理,表面无水分、灰尘等杂质,含水率≤1%;潮湿地面测试时,通过人工降雨模拟装置向地面样板喷洒去离子水,控制地面水膜厚度为0.5~1.0mm,保持测试过程中地面湿润状态稳定;测试区域无振动、无气流干扰,地面样板放置平稳,水平度误差≤0.5mm/m。

五、测试样品

(一)样品来源与规格

测试样品为XX品牌SP-001型号运动鞋,来源于品牌正规生产线,随机抽取3个尺码(39码、42码、45码),每个尺码3双,共计9双样品。样品核心规格参数:鞋底材质为橡胶(前掌)+EVA(后掌)复合材质,前掌橡胶邵氏硬度65HA,后掌EVA邵氏硬度55HA;鞋底纹路为不规则防滑纹路,前掌纹路密度2.5条/mm,后掌纹路深度2.0mm;鞋号符合GB/T 22849-2014标准;标称适用场景为日常通勤、户外慢跑;产品颜色:黑色;鞋面材质:飞织网布。

(二)样品分组与预处理

1.  样品分组:将9双样品分为3个测试组,每组对应1个尺码(3双),分别用于干燥地面、潮湿地面、防滑安全边界验证测试;每双样品分别测试瓷砖、水泥地、塑胶跑道三种地面环境。

2.  样品预处理:所有样品在测试前均经过严格的预处理流程,确保初始状态一致。首先进行外观检查,剔除鞋面破损、鞋底开裂、纹路残缺、尺码偏差的不合格样品;其次将样品放置于恒温恒湿试验箱中,在23±2℃、50±5%RH环境下静置24h,使样品性能达到稳定状态;测试前用干净抹布擦拭鞋底表面,去除灰尘、油污等杂质,确保鞋底表面洁净;对鞋底材质硬度进行复测,确保与标称参数一致。

六、测试方法与步骤

(一)干燥地面摩擦系数测试

1.  测试准备:将干燥的地面样板(瓷砖、水泥地、塑胶跑道)固定在整鞋防滑性能测试仪的测试平台上,调整平台水平;将预处理后的运动鞋固定在测试仪的鞋楦上,鞋楦尺寸与样品尺码匹配;根据人体平均体重(60kg),在鞋楦上施加588N的垂直载荷(模拟人体站立时鞋底的受力)。

2.  静摩擦系数测试:启动测试仪,控制测试平台以0.5mm/s的速度缓慢移动,记录运动鞋刚发生滑动瞬间的最大静摩擦力;根据公式:静摩擦系数=静摩擦力/垂直载荷,计算静摩擦系数;每个地面环境测试3次,每次测试间隔5min,取平均值作为该地面的静摩擦系数结果。

3.  动摩擦系数测试:保持垂直载荷不变,控制测试平台以100mm/s的速度匀速移动,移动距离500mm,实时记录测试过程中的动摩擦力;根据公式:动摩擦系数=平均动摩擦力/垂直载荷,计算动摩擦系数;每个地面环境测试3次,取平均值作为该地面的动摩擦系数结果。

(二)潮湿地面摩擦系数测试

1.  测试准备:将地面样板固定在测试平台上,通过人工降雨模拟装置向地面喷洒去离子水,使地面形成0.5~1.0mm的均匀水膜;将预处理后的运动鞋固定在鞋楦上,施加588N垂直载荷,静置5min,使鞋底充分接触潮湿地面。

2.  静、动摩擦系数测试:重复干燥地面测试中的静、动摩擦系数测试步骤,分别测定潮湿瓷砖、水泥地、塑胶跑道地面的静摩擦系数与动摩擦系数;每个地面环境测试3次,测试过程中保持地面水膜厚度稳定,若水膜不足则及时补充喷洒去离子水,取平均值作为最终结果。

(三)防滑安全边界验证测试

1.  测试准备:选取防滑性能最薄弱的潮湿瓷砖地面作为测试场景(结合前期预测试结果);将运动鞋固定在鞋楦上,施加不同梯度的垂直载荷(400N、588N、700N,分别模拟40kg、60kg、70kg人体体重);调整整鞋防滑性能测试仪的滑动速度,设置为50mm/s、100mm/s、150mm/s(分别模拟人体慢走、正常行走、慢跑时的鞋底滑动速度)。

2.  临界摩擦系数测试:在不同垂直载荷与滑动速度组合工况下,测定鞋底的动摩擦系数;逐渐降低测试条件(如降低载荷、提高滑动速度),记录鞋底发生明显滑动(滑动距离≥50mm)时的最小动摩擦系数,即为该工况下的防滑安全边界临界摩擦系数;每个工况测试3次,取平均值作为最终临界摩擦系数结果。

(四)鞋底材质与纹路影响辅助测试

1.  鞋底材质硬度测试:用邵氏硬度计分别测试前掌橡胶与后掌EVA材质的硬度,每个部位测试5个点,取平均值。

2.  纹路磨损测试:将样品在模拟日常行走的耐磨试验机上运行10000次,之后重复干燥、潮湿瓷砖地面的摩擦系数测试,对比磨损前后的摩擦系数变化,评估纹路耐久性对防滑性能的影响。

七、测试结果与分析

(一)干燥地面摩擦系数测试结果与分析

1.  干燥地面摩擦系数数据:不同尺码样品在干燥三种地面环境下的摩擦系数测试结果如下表所示(以42码样品为代表,其他尺码差异≤0.02):

地面类型

静摩擦系数

动摩擦系数

企业标准要求(≥)

干燥瓷砖地面

0.72

0.63

静:0.65;动:0.55

干燥水泥地

0.85

0.76

静:0.70;动:0.60

干燥塑胶跑道

0.88

0.79

静:0.70;动:0.60

2.  干燥地面防滑性能分析:测试结果表明,该型号运动鞋在干燥地面环境下的摩擦系数均满足企业标准要求,且不同地面材质的摩擦系数存在明显差异:塑胶跑道>水泥地>瓷砖地面。这是因为塑胶跑道表面粗糙度最大,与鞋底纹路的啮合作用最强,摩擦力最大;水泥地表面粗糙度次之,摩擦力居中;瓷砖地面表面光滑,粗糙度最小,与鞋底纹路的啮合作用较弱,摩擦力最小。不同尺码样品的摩擦系数差异极小(≤0.02),说明产品防滑性能的尺寸一致性优良。

(二)潮湿地面摩擦系数测试结果与分析

1.  潮湿地面摩擦系数数据:不同尺码样品在潮湿三种地面环境下的摩擦系数测试结果如下表所示(以42码样品为代表,其他尺码差异≤0.02):

地面类型

静摩擦系数

动摩擦系数

企业标准要求(≥)

潮湿瓷砖地面

0.56

0.48

静:0.50;动:0.40

潮湿水泥地

0.62

0.53

静:0.55;动:0.45

潮湿塑胶跑道

0.65

0.56

静:0.55;动:0.45

2.  潮湿地面防滑性能分析:与干燥地面相比,潮湿地面环境下鞋底的摩擦系数均明显下降,平均下降幅度为18%~25%。这是因为地面水膜会填充鞋底纹路与地面之间的间隙,降低两者的啮合作用,同时形成润滑层,减少摩擦力。其中,潮湿瓷砖地面的摩擦系数下降最为明显(下降22%~24%),是防滑性能最薄弱的场景,但仍满足企业标准要求;潮湿塑胶跑道的摩擦系数下降相对较小(下降18%~20%),防滑性能相对更优。高速摄像机记录显示,潮湿地面滑动时,鞋底纹路的排水性能对防滑性能影响显著——纹路排水顺畅的区域,摩擦系数更高,滑动风险更小。

(三)防滑安全边界验证测试结果与分析

1.  防滑安全边界数据:在潮湿瓷砖地面(防滑薄弱场景)下,不同垂直载荷与滑动速度组合工况的临界摩擦系数测试结果如下表所示:

垂直载荷(N)

滑动速度(mm/s)

临界摩擦系数

企业标准临界值(≥)

400(40kg)

50(慢走)

0.45

0.40

588(60kg)

100(正常行走)

0.42

0.40

700(70kg)

150(慢跑)

0.41

0.40

2.  防滑安全边界分析:测试结果表明,该型号运动鞋在潮湿瓷砖地面的不同工况下,临界摩擦系数均≥0.42,高于企业标准要求的≥0.40,防滑安全边界符合要求。随着垂直载荷的增加和滑动速度的提高,临界摩擦系数略有下降,但下降幅度较小(0.04),说明产品在不同体重、不同运动速度场景下的防滑安全性稳定。当滑动速度超过150mm/s(慢跑速度)、垂直载荷超过700N(70kg体重)时,临界摩擦系数接近标准限值,此时滑倒风险略有增加,因此建议用户在潮湿地面环境下避免快速奔跑。

(四)鞋底材质与纹路影响分析

1.  材质硬度影响:测试结果显示,前掌橡胶材质(65HA)的摩擦系数高于后掌EVA材质(55HA),平均高0.08~0.12。这是因为橡胶材质的弹性与地面的贴合性更好,而EVA材质硬度较低,长期受压易变形,影响与地面的接触面积。

2.  纹路设计影响:鞋底不规则防滑纹路的排水性能良好,在潮湿地面测试中,纹路可快速排出接触区域的水分,减少水膜润滑作用,使摩擦系数保持在较高水平;纹路磨损测试表明,经过10000次耐磨测试后,鞋底纹路深度减少0.3mm,摩擦系数下降5%~8%,仍满足标准要求,说明纹路耐久性优良。

八、测试结论

1.  防滑性能符合标准要求:此品牌SP-001型号运动鞋在干燥、潮湿不同地面环境下的静、动摩擦系数均满足企业标准要求。干燥地面中,塑胶跑道摩擦系数最高(静:0.88、动:0.79),瓷砖地面最低(静:0.72、动:0.63);潮湿地面中,塑胶跑道摩擦系数最高(静:0.65、动:0.56),瓷砖地面最低(静:0.56、动:0.48),但均高于标准限值。

2.  地面干湿状态对防滑性能影响显著:潮湿地面环境下鞋底摩擦系数较干燥地面平均下降18%~25%,其中潮湿瓷砖地面是防滑性能最薄弱的场景,但仍具备可靠的防滑能力。

3.  防滑安全边界稳定可靠:产品在潮湿瓷砖地面不同工况下的临界摩擦系数均≥0.42,高于标准要求的0.40,在40~70kg体重、慢走~慢跑速度范围内防滑安全性稳定;仅在快速奔跑(速度>150mm/s)、体重>70kg场景下,临界摩擦系数接近标准限值,滑倒风险略有增加。

4.  鞋底材质与纹路设计合理:前掌橡胶材质的防滑性能优于后掌EVA材质;不规则防滑纹路排水性能良好、耐久性优良,可有效提升不同地面环境下的防滑性能。

5.  尺寸一致性优良:不同尺码(39码、42码、45码)样品的摩擦系数差异极小(≤0.02),产品生产工艺稳定,防滑性能的尺寸一致性高。


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