熱可塑性ポリウレタン（TPU）がインフレータブルインソールにおいて技術的に優れているのは、その弾性と封じ込め能力の優れたバランスに起因します。具体的には、高い引張強度と優れた気密性により、歩行の繰り返しストレス下で他の素材によく見られる空気漏れや永久変形を防ぎます。
TPUの主な利点は、柔軟性を保ちながら負荷下で構造的完全性を維持できることです。これにより、インフレータブルブレードが閉鎖システムを形成し、時間の経過とともに劣化することなく、空気圧の変化を効果的に伝達して足底圧を再分配することができます。
負荷下での信頼性の確保
優れた気密性
インフレータブルインソールが機能するためには、内部圧力を維持することが不可欠です。TPUは不浸透性のバリアとして機能し、長期間使用してもエアバッグから空気が漏れることを防ぎます。これにより、インソールは寿命を通じて一貫したサポートを提供できます。
塑性変形への耐性
インソールは、絶え間ない圧縮と屈曲にさらされます。TPUは高い引張強度を特徴としており、素材が永久に形状から伸びてしまう傾向である「塑性変形」を防ぎます。これにより、ブレードは一歩ごとに元の形状に戻ります。
高い耐摩耗性
靴の中の環境は、研磨性があり、衝撃が大きいです。TPUは優れた耐摩耗性を提供し、摩擦や物理的な振動による損傷からインソールの完全性を保護します。
生体力学的機能の最適化
効果的な圧力伝達
圧力解放は、ブレード内の空気の移動によって高衝撃領域をクッションすることに依存します。TPUは空気圧変化の効果的な伝達を可能にし、足裏全体への重量の効率的な再分配を促進します。
軟部組織の模倣
TPUは、柔軟性と耐久性のユニークなバランスを提供し、人間の軟部組織の機械的特性を模倣することができます。この機能により、インソールは足の自然な屈曲やねじれを制限することなく、不可欠な保護を提供します。
エネルギーフィードバックと弾力性
発泡TPU（eTPU）などのTPU由来の素材は、高い弾性を示します。この弾力性により、より大きな垂直変形と歩行サイクル全体での高いエネルギーフィードバックが可能になり、ヒラメ筋や腓腹筋などの下腿筋の作業負荷が軽減されます。
トレードオフの理解
保護と自然な動きのバランス
TPUは柔軟ですが、インソールの設計は正確である必要があります。耐久性を最大化しようとして素材の適用が硬すぎたり厚すぎたりすると、自然な歩行体験に必要な生体力学的フィードバックが損なわれるリスクがあります。目標は、TPUの強度を利用して、足を地面から完全に分離することなく保護する微細な格子構造または薄いブレードを形成することです。
目標に合わせた適切な選択
- 耐久性を最優先する場合：TPUの高い引張強度と耐摩耗性を活用して、高走行距離の使用ケースでの漏れや変形を防ぎます。
- 生体力学を最優先する場合：TPUの柔軟性と圧力伝達能力を優先して、軟部組織を模倣し、筋肉の疲労を軽減します。
高強度ポリマーの寿命と効果的な圧力解放に必要な動的な適応性を組み合わせることが目標である場合、TPUは決定的な素材の選択肢です。
概要表：
| 技術的特性 | インフレータブルインソールへの利点 | パフォーマンスへの影響 |
|---|---|---|
| 気密性 | 内部の空気漏れを防ぐ | 一貫した長期的なサポートを保証する |
| 引張強度 | 塑性変形に耐える | 継続的な負荷下でブレード形状を維持する |
| 耐摩耗性 | 摩擦と衝撃に耐える | 研磨環境での製品寿命を延ばす |
| 高い弾性 | 人間の軟部組織を模倣する | エネルギーリターンを向上させ、筋肉の疲労を軽減する |
| 圧力伝達 | 効率的な空気の再分配 | 移動中の足底圧の解放を最適化する |
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参考文献
- Fahni Haris, Chi-Wen Lung. Plantar pressure gradient and pressure gradient angle are affected by inner pressure of air insole. DOI: 10.3389/fbioe.2024.1353888
この記事は、以下の技術情報にも基づいています 3515 ナレッジベース .
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