Desenvolvimento de dispositivo para análise da distribuição de cargas em palmilhas com estruturas multicamada

Abstract

Historicamente, os calçados evoluíram de meros elementos de proteção para se tornarem expressões significativas de estilo e conforto. As palmilhas, em particular, emergiram como componentes cruciais nessa transformação, influenciando de maneira decisiva tanto o conforto quanto o suporte oferecido pelos calçados. Neste estudo, desenvolvemos um dispositivo de caracterização de substratos têxteis destinado a analisar a absorção e a distribuição de carga em palmilhas com configurações multicamadas. Tal dispositivo foi projetado com sensores estrategicamente posicionados nos principais pontos de pressão dos pés (antepé, mediopé e retropé), possibilitando medições precisas. A metodologia incluiu uma fase de calibração, seguida por testes de carga estática e dinâmica, e avaliações da precisão do dispositivo. Comparando diferentes amostras de palmilhas multicamadas com um modelo padrão denominado como amostra A, foi possível discernir o impacto das variações composicionais na distribuição da pressão. A amostra A, constituída de papelão com 2 mm de espessura e 420 mm de comprimento, produzido com aparas de papel 100% reciclado, apresentou distribuição de carga uniforme e absorção de impacto moderada quando submetida a cargas de até 5 Newtons. Os experimentos de caracterização concentraram-se em substratos têxteis fabricados a partir de placas de Etileno Vinil Acetato (EVA) com dimensões de 400 x 600 mm e espessura de 2 mm, mescladas com malha de forro composta por 92,5% poliéster e 7,5% elastano, com gramatura de 110g/m². A quantidade de camadas foi a variável principal, sendo os experimentos realizados em três amostras diferentes (B, C e D): a amostra B, constituída por uma camada de EVA e uma camada de malha; a amostra C, constituída por duas camadas de EVA e malha; e a amostra D, constituída por três camadas de EVA e malha. A amostra D destacou-se significativamente na absorção de impacto quando comparada à amostra A. Mesmo com a carga máxima de 1000 g, a carga aplicada foi amortecida de forma superior à amostra A. Os resultados da amostra D apontaram uma leve pressão nos pontos de pressão do mediopé e uma uniformidade na distribuição de carga, descentralizando a pressão do antepé. Pode-se afirmar que, quanto maior a quantidade de camadas na amostra, maior a capacidade de absorção de impacto e de se equiparar à amostra A na busca por uniformidade na distribuição de pressão. Este estudo não apenas avança o conhecimento na área de substratos fibrosos utilizados em palmilhas, mas também destaca o potencial do dispositivo desenvolvido para aplicações tanto na pesquisa acadêmica quanto na indústria, visando a otimização do conforto e do desempenho dos calçados.

Abstract: Historically, shoes have evolved from mere protective elements to become significant expressions of style and comfort. Insoles have emerged as crucial components in this transformation, decisively influencing both the comfort and support offered by shoes. In this study, we developed a textile substrate characterization device designed to analyze load absorption and distribution in insoles with multilayer configurations. This device was designed with sensors strategically positioned at the main pressure points of the feet (forefoot, midfoot and rearfoot), enabling accurate measurements. The methodology included a calibration phase, followed by static and dynamic load tests, and device accuracy assessments. By comparing different samples of multilayer insoles with a standard model referred to as sample A, it was possible to discern the impact of compositional variations on pressure distribution. Sample A, made of cardboard 2 mm thick and 420 mm long, produced with 100% recycled paper scraps, showed uniform load distribution and moderate impact absorption when subjected to loads of up to 5 newtons. The characterization experiments focused on textile substrates manufactured from Ethylene Vinyl Acetate (EVA) sheets with dimensions of 400 x 600 mm and a thickness of 2 millimeters, mixed with a lining knitted fabric composed of 92.5% polyester. and 7.5% elastane, with a weight of 110g/m². The number of layers was the main variable, with the experiments being carried out on three different samples (B, C and D): sample B, consisting of an EVA layer and a knitted fabric layer; sample C, consisting of two layers of EVA and knitted fabric; and sample D, consisting of three layers of EVA and knitted fabric. Sample D stood out significantly in terms of impact absorption when compared to sample A. Even with a maximum load of 1000 grams, the applied load was better damped than sample A. The results for sample D showed slight pressure at the points of midfoot pressure and uniformity in load distribution, decentralizing pressure from the forefoot. It can be stated that the greater the number of layers in the sample, the greater the capacity to absorb impact and to be on par with sample A in the search for uniformity in pressure distribution. This study not only advances knowledge in fibrous substrates used in insoles, but also highlights the potential of the device developed for applications in both academic research and industry, aiming to optimize the comfort and performance of footwear.