高分子材料在防水鞋设计中的应用探讨.pdf

鞋类工艺与设计SHOES TECHNOLOGY AND DESIGN2024 年 1 月第 4 卷 第 1 期Jan.2024Vol.4 No.112高分子材料在防水鞋设计中的应用探讨刘 超（安踏（中国）有限公司，福建 厦门 631001）摘要：随着科学技术的发展，高分子材料在日常生活中的应用越来越广泛。其中，防水鞋是人们日常生活和户外运动中不可或缺的装备，加强高分子材料在防水鞋设计中的应用探讨是一道紧迫且重要的时代课题。本文首先对高分子材料进行了简单概述，从防水性、透气性、舒适性、耐候性 4 个维度提出了防水鞋的设计要求，明确了高分子材料在防水鞋设计应用中的重点，最后提出了高分子材料在防水鞋设计中的应用路径，以期为相关领域的设计和研发提供有益的参考。关键词：高分子材料；防水鞋；设计应用中图分类号TS943.2文献标识码A DOI:10.3969/j.issn.2096-3793.2024-01-004The Application of Polymer Materials in the Design of Waterproof ShoesLIU Chao(Anta(China)Co.,Ltd.,Xiamen 631001,China）Abstract:With the development of science and technology,the application of polymer materials is more and more extensive in daily life.Among them,waterproof shoes are indispensable equipment in Peoples Daily life and outdoor sports.It is an urgent and important task for us to discuss the application of polymer materials in the design of waterproof shoes.This study first simple overview of polymer materials,and then puts forward the design requirements of waterproof shoes,then clear the polymer materials in the design application of waterproof shoes,finally put forward the polymer materials in the design of waterproof shoes application path,in order to provide useful reference for the design and development of related fields.Key words:polymer materials;waterproof shoes;design and application引 言进入 21 世纪以来，随着科学技术的高速发展，高分子材料由于其独特的性能开始逐渐受到广大研究者的关注，尤其是在防水鞋设计中。传统的防水鞋面临着透气性不佳、穿着不适、重量过重等一系列问题，而高分子材料的应用能够使这一系列问题得到解决。基于此，相关人员应以高分子材料为切入口，基于防水鞋的特点积极探究其在防水鞋设计中的具体设计和应用，以此满足消费者对防水鞋的使用需求。1 高分子材料概述高分子材料，作为一类拥有大量草根原子或分子，通过共价键结合起来的大分子化合物，是现代科技发展中的关键元素，对于诸多领域都具有深远的影响。其具有良好的特性，比如高强度、高韧性、耐腐蚀、耐磨等，使得它在众多实际应用中发挥了重要的作用。其中，高分子材料大致分为热塑性和热固性两大类。热塑性高分子材料，如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等，具有在一定温度范围内可反复热软化和冷硬化的特征，因此被广泛应用在包装、家电、汽车和食品等领域。相比之下，热固性高分子材料，如酚醛树脂、环氧树脂等，初次加热固化后就无法再通过加热来软化或熔化，表现出极高的热稳定性。由于这一特性，热固性高分子材料在电子、航空航天、汽车制造等领域有着广泛应用。2 防水鞋的设计要求作者简介：刘超（1975-），男，硕士，工程师，研究方向：复合材料加工，.第 1 期鞋服设计刘 超 高分子材料在防水鞋设计中的应用探讨132.1 防水性高分子材料具有优异的防水性能，可以有效防止水渗入鞋内，保持双脚干燥。这主要在于高分子材料中的分子链具有较高的密度和光滑的表面，使得水分子难以通过。此外，高分子材料还可以通过特殊的加工工艺，如热熔胶覆膜、防水膜贴合等，进一步提高鞋子的防水性能。2.2 透气性高分子材料在防水的同时，还具有一定的透气性。由于高分子材料的分子结构存在一定的空隙，使得空气分子可以在其间自由流动，以此使水分子无法透过高分子材料，但空气分子可以，从而保证了鞋子内部的通风，避免了闷热和不适。2.3 舒适性高分子材料具有质量轻、强度高、弹性好等特点，可以提供舒适的穿着体验。同时，高分子材料还可以与其他材料（如纺织材料、皮革等）相结合，通过复合加工技术制造出具有良好舒适性的防水鞋。2.4 耐候性高分子材料具有良好的耐候性，能够适应不同环境和气候，不易老化，这主要在于高分子材料中的分子链结构稳定，对紫外线、酸碱等环境因素具有较高的耐受性。因此，使用高分子材料制造的防水鞋具有较长的使用寿命和广泛的适用范围。可见，高分子材料在防水鞋中的应用具有诸多优点。利用高分子材料的优良特性，可以提高防水鞋的各项性能，满足消费者在防水、透气、舒适、耐候等方面的需求。同时，高分子材料的应用也为防水鞋的设计带来了更多的灵活性，使得制造商能够根据不同的使用需求，制造出具有针对性的防水鞋。3 高分子材料在防水鞋设计应用中的重点3.1 材料选择根据鞋子的使用场景和需求，选择合适的高分子材料。高分子材料具有良好的防水性能、耐磨性、抗撕裂性和耐水性，能有效提高鞋子的使用寿命。目前，市场上常见的高分子材料主要有聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、聚四氟乙烯（PTFE）等。户外登山鞋和徒步鞋需要具备良好的防水性和耐候性，可以选择 PTFE 或 TPU 材料。PTFE 是一种具有优异防水性能和耐候性的高分子材料，其表面光滑、细腻，具有良好的抗粘性。TPU 是一种具有优异耐磨性、抗撕裂性和耐油性的高分子材料，其表面光滑、柔软，具有良好的弹性和抗拉性能，适用于高温环境下的防水鞋设计1。日常穿着的休闲鞋需要兼顾舒适性和成本，可以选择 PU 或 PVC 材料。PU 是一种具有优异耐磨性、抗撕裂性和耐油性的高分子材料，其表面光滑、柔软，具有良好的弹性和抗拉性能。PVC 是一种具有良好化学稳定性和耐磨性的高分子材料，其表面硬度较高，能有效抵抗外界的摩擦和磨损，适用于特殊环境下的防水鞋设计。3.2 结构设计防水鞋的结构设计应考虑到防水、透气、舒适性等方面的要求。合理的结构设计可以提高鞋子的防水性能、耐磨性、抗撕裂性和耐水性，从而延长鞋子的使用寿命。首先，在鞋面和内衬之间加入防水透气膜，以提高鞋子的防水性和透气性。防水透气膜是一种具有优异防水性能和透气性能的高分子材料，其表面具有一定的微孔结构，可以有效阻止水分渗透，同时又能保持良好的透气性。通过将防水透气膜与鞋面和内衬紧密结合，可以有效提高鞋子的防水性能和透气性。其次，鞋底采用沟槽设计，以提高鞋子的抓地性和排水性。沟槽设计可以使鞋底与地面之间形成一定的空隙，有利于水分的排放，同时增加鞋底与地面之间的摩擦力，减轻鞋子的重量，以提高鞋子的抓地性和舒适度。3.3 成型工艺高分子材料在防水鞋设计中的应用已经越来越广泛，其成型工艺主要包括注塑成型、吹塑成型、压延成型等。这些成型工艺各有特点，相关人员可以根据产品的设计要求和性能需求进行选择。3.3.1 注塑成型注塑成型是高分子材料最常见的成型工艺之一，适用于各种形状复杂的产品。在防水鞋的设计中，注塑成型可以用于制作鞋底、鞋面等部件。通过调整注塑机的参数，可以实现对产品尺寸、形状和表面质量的精确控制，从而保证产品的防水性能。3.3.2 吹塑成型吹塑成型是一种适用于生产中空塑料制品的成型工艺，常用于制作鞋帮、鞋舌等部件。在防水鞋的设计中，吹塑成型可以实现对产品厚度和形状的精确控制，从而提高产品的防水性能。此外，吹塑成型还可以实现对产品的个性化设计，满足消费者对外观的需求。3.3.3 压延成型压延成型是一种适用于生产薄膜和薄片状产品的成型工艺，常用于制作鞋面薄膜。在防水鞋的设计中，压延成型可以在产品厚度和透明度这些维度进行科学把控，第 4 卷鞋服设计鞋 类 工 艺 与 设 计14使产品的防水性能得到提升。此外，压延成型还可以提高产品的高拉伸性能和耐磨性。4 高分子材料在防水鞋设计中的应用路径随着科技的发展和人们生活水平的提高，对于鞋子的需求不仅仅局限于实用性和舒适性，更多的是追求个性化和功能性。防水鞋作为一种具有特殊功能的产品，受到消费者的格外关注和青睐。在防水鞋的设计中，高分子材料发挥着重要的作用，接下来则从防水膜、鞋底材料和鞋面材料 3 个方面介绍高分子材料在防水鞋设计中的应用2。4.1 防水膜防水膜的应用是保证防水鞋防水性能的关键一步。由于其必须面临各种恶劣环境，因此其所采用的材料必须具备良好的耐水性、耐污染性和耐磨损性。目前，高分子材料，如 PU、PVC 和 PE 等已经广泛应用于防水膜的制造中。4.1.1 聚氨酯（PU）防水膜聚氨酯是一种具有优异防水性能的高分子材料，其分子结构中含有大量的氨基甲酸酯基团，凸显出良好的耐水、耐油、耐酸碱等性能。基于此，聚氨酯防水膜具有良好的柔韧性和耐磨性，能够有效防止水分渗透，同时保持良好的透气性，避免鞋子内部产生异味。此外，聚氨酯防水膜还具有出色的抗老化性能，能够长期保持其原有的防水性能和强度。在防水鞋的设计中，聚氨酯防水膜通常被用作内层防水膜，以防止水分渗透到鞋内。4.1.2 聚氯乙烯（PVC）防水膜聚氯乙烯是一种常见的高分子材料，具有良好的防水性能和耐磨性。一方面，PVC 防水膜具有较高的强度和硬度，能够有效抵抗外界压力，保证鞋子的耐用性；另一方面，PVC 防水膜具有良好的柔韧性，能够适应鞋子的形状变化，提高鞋子的舒适度。此外，PVC 防水膜还具有良好的加工性能，可以通过各种加工工艺进行成型和复合。在防水鞋的设计中，PVC 防水膜通常被用作外层防水膜。4.2 鞋底材料鞋底对一双鞋的功能性、舒适性甚至耐久性都起着至关重要的作用。鞋底作为鞋与地面接触的唯一部分，其质量的好坏直接影响到鞋的防水性、抗滑性及使用寿命。目前市场上常见的鞋底材料有聚氨酯（PU）、天然橡胶（NR）、聚酯（PET）等。4.2.1 聚氨酯（PU）鞋底聚氨酯鞋底具有良好的耐磨性、抗冲击性和缓冲性能，能够有效保护脚部免受外界压力和冲击。此外，聚氨酯鞋底还具有良好的防滑性能，能够在各种地面条件下提供稳定的抓地力。在防水鞋的设计中，聚氨酯鞋底通常被用作中底材料，以提高鞋子的防滑性能和稳定性。4.2.2 橡胶（NR）鞋底橡胶鞋底是一种传统的鞋底材料，具有良好的柔韧性和弹性，能够适应脚部的形状变化，提高鞋子的舒适度。然而，橡胶鞋底的防滑性能相对较差，容易在湿滑地面失去抓地力。在防水鞋的设计中，橡胶鞋底通常被用作外底材料，以提高鞋子的耐磨性能和抗冲击性能。4.3 鞋面材料鞋面材料是防水鞋的外部覆盖层，其主要作用是保护鞋子内部的防水膜和鞋底材料。目前市场上常见的鞋面材料主要有聚氨酯（PU）、聚酰胺（PA）、聚酯（PET）等高分子材料。这些高分子材料具有良好的耐磨性、抗撕裂性和耐水性，能有效提高鞋子的防水性能和使用寿命。4.3.1 聚氨酯（PU）鞋面聚氨酯是一种具有极好耐磨性和抗撕裂性的材料，这使得它在制作鞋面时具有很高的应用价值，尤其是在制造户外和运动鞋时。此外，由于聚氨酯的分子结构特点，使其具有良好的防水性，能有效阻止水分渗入鞋内，保持足部干燥，改善穿鞋环境。4.3.2 聚酰胺（PA）鞋面看聚酰胺（PA），也称为尼龙。尼龙是一种轻质、高强度的高分子材料，其独特的结构使其在防水性和耐磨性上表现出色，且尼龙有很好的形状稳定性和抗刮擦性，这也是它成为防水鞋常用材料的原因。5 结 语总而言之，随着科技的飞速发展，高分子材料在防水鞋设计中的应用越来越广泛。然而，高分子材料在防水鞋设计中的应用仍有许多挑战和机遇，需要进一步研究和探讨。希望未来能有更多的创新和技术突破，以满足消费者对于防水鞋性能的更高要求。参考文献：1 石佳.防水性鞋材检测与制鞋工艺发展策略研究 J.化纤与纺织技术,2023,52(06):40-42.2 黄智峰.体育防护鞋用超细纤维合成革的防水透湿性能研究 J.中国皮革,2022,51(12):59-61.