Прохоров В.Т. Особенности защиты человека от воздействия низких температур

Подождите немного. Документ загружается.

намокании, во-вторых, лучше впитывают влагу и, в-третьих, быстрее

сохнут, чем натуральные материалы.

При соединении различных функциональных слоев образуется

многослойная система, которая обеспечивает стопу комфортными ус-

ловиями при любых температурах.

Итальянскими учеными Института химии и технологии поли-

мерных материалов Неаполя был разработан ряд материалов для вер-

ха обуви, которые позволяют поддерживать постоянную температуру

стопы. Эти материалы работают как физиологический механизм.

Все эти материалы и пакеты материалов синтетические,

благодаря этому имеют определенные преимущества по сравнению с

натуральными. Во-первых, они сохраняют тепло тела даже при

намокании, во-вторых, лучше впитывают влагу и, в-третьих, быстрее

сохнут, чем натуральные материалы.

Интересный французский патент на самонагревающуюся

стельку. Обувная стелька изготовлена из двух листов ПВХ, сваренных

между собой по периметру и вдоль внутренних линий, в результате

чего, в стельке образуются несколько соединенных между собой ка-

налов и камер, заполненных химическим раствором. В одной из камер

закреплена металлическая пластина, которая после трения, выделяет

тепло. После начала химической реакции в растворе, стелька согрева-

ет ногу [1].

С появлением недорогих вставных микропроцессоров, датчи-

ков, преобразователей, приемопередатчиков, возникает целый ряд

возможностей для проектирования теплозащитной обуви. В институте

DaVinci Томасом Фрэем была разработана технология "Smart Shoes".

Это технология полимерного геля, которая можем быть использована

для регулирования температуры стопы. Датчики, размещенные в се-

редине, обуви, сигнализируют на вмонтированный микропроцессор

про открытие и закрытие пор материала, что обеспечивает необходи-

мую температуру внутриобувного пространства.

Обувь, разработанная по технологии Comfort Temp, работает

как персональный термостат: накапливает и контролирует тепло ва-

шего тела для поддержания наибольшего уровня комфорта внутри

обуви. Технология разработана для NASA и спецподразделений ВМФ

США «Морские котики». Comfort Temp - высококачественная, дыша-

щая полиуретановая пена, насыщенная миллионами капсул микронно-

го размера, каждая из которых наполнена, так называемым, «фазоиз-

менчивым» веществом. Они собирают и сохраняют тепло и отдают

его по мере необходимости. «Пограничная» температура, при которой

происходит изменение в структуре вещества, заполняющего капсулы

+28 °С [1].

Когда температура внутри обуви становится ниже этой отмет-

ки, капсулы начинают выделять накопленную ими энергию, сохраняя

ногу в тепле дольше всех известных промышленных теплоизолирую-

щих материалов. В состоянии неподвижности выделяется энергия, на-

копленная в капсулах. Оригинальность Comfort Temp в том, что кап-

сулы легко могут быть «заряжены» снова, для этого надо лишь подви-

гаться или ненадолго зайти в обогреваемое помещение.

Рассмотрим некоторые модели устройств обогрева известных

фирм.

Hotronic стельки с подогревом, основной осушающий эффект

которых достигается за счет сложной системы вентиляции обуви воз-

духом. Они состоят из приформованной выгнутой пяточной части, пе-

редней части, рассчитанной для пальцев ног. Они тонкие, округлые,

на клеевой пленке. Устройство обеспечивает шесть с половиной часов

обогрева [1].

Grabber Mycoal изготовляет обогревательные устройства для

рук, пальцев ног, стельки с подогревом. Они обеспечивают адсорбцию

пота на внутренней и внешней поверхности материала. Устройства

обогрева пальцев ног крепятся поверх носков под пальцами. Устрой-

ство обеспечивает шесть с половиной часов обогрева [1].

Сегодня важной задачей является создание комфортной тепло-

защитной обуви для рабочих.

Как известно, рабочая обувь является неотъемлемой частью

обеспечения комфорта, безопасности и мотивации труда рабочих мно-

гих специальностей. Современные условия производства предъявляют

высокие требования к качеству рабочей обуви, к внешнему виду (ди-

зайну), комфортности, функциональности, что в свою очередь пред-

полагает усовершенствование базовых и разработку новых моделей с

использованием современных материалов и технологий. Большое зна-

чение теплозащитная обувь имеет для процессов теплообмена орга-

низма человека с окружающей средой, для обеспечения нормальной

деятельности терморегуляции человека при низких атмосферных тем-

пературах и связанное с этим ощущение комфортности.

Комфортные условия в обуви определяются её способностью

поддерживать во внутриобувном пространстве необходимые влаж-

ность и температуру, которые, в свою очередь, зависят от физиологи-

ческих особенностей терморегуляции организма; от метереологиче-

ских факторов окружающей среды; от выбранных материалов и кон-

струкций обуви; от интенсивности и продолжительности физического

труда и других факторов. Несоблюдение требований к комфортности

может привести к тяжелым последствиям для потребителя.

Нужно отметить огромную роль стопы, которая является

большим «резервуаром тепла» и участвует в теплообмене организма.

Изменение температуры конечностей играет роль буфера для орга-

низма в целом и обеспечивает постоянство температуры висцераль-

ных органов и их нормальную работу.

В условиях лаборатории Киевского национального универси-

тета технологии и дизайна было проведено ряд исследований по опре-

делению оптимального температурного микроклимата с учетом фи-

зиологических особенностей терморегуляции стопы в середине обуви,

в зависимости от климатогеографических условий, вида обуви и её

конструкции, различных материалов верха, сезона года, времени (ут-

ро, день, вечер), возраста, пола, физической нагрузки [2]. С пониже-

нием температуры окружающего воздуха, температура внутриобувно-

го пространства снижается. Так, при снижении температуры воздуха с

24 °С до 21 °С температура внутриобувного пространства почти не

изменяется. Но при снижении температуры окружающего воздуха с

10 до - 10 °С, температура снижается на 3-5 °С.

Температура стопы в различных точках неодинакова. Так, при

температурах t

о.в.

19-24 °С самая низкая температура наблюдалась в

области тыла стопы, при температурах t

о.в.

10 и -10 °С - в области

пальцев. Нижняя граница допустимой температуры первого пальца

стопы составляет 17 °С, при этом появляется ощущение холодового

дискомфорта (теплоощущение «холодно»).

Результаты были близки к относительно болевым ощущениям

при температуре 10-12°С. Нужно отметить, что подошвы стоп явля-

ются чувствительной зоной к холоду. Пальцы конечностей имеют

большую поверхность охлаждения по отношению к их массе. Все это

способствует тому, что конечности наиболее быстро реагируют на

воздействие холода и быстрее охлаждаются, чем другие участки.

Переносимость холода резко уменьшается, несмотря на хоро-

шую тепловую изоляцию других поверхностей тела человека, если

стопы не защищены необходимым образом от холода.

Установлено, что на протяжении одной смены строители рабо-

тают с разной степенью активности, при этом чередуют интенсивный

физический труд с перерывами на отдых. При интенсивной нагрузке

увеличивается потовыделение. Пот впитывается в материалы верха,

снижая при этом теплоизоляционные способности обуви, в результате

чего быстро наступает переохлаждение. Поэтому для строителей, ко-

торые работают в условиях, пониженных температур, необходимо

подбирать обувь, с учетом интенсивности физической нагрузки, обес-

печивая при этом защиту от холода, от определенных видов негатив-

ных воздействий (промышленных загрязнений, металлической пыли,

песка, стружки) и защиту от травматизма (травмирование ног падаю-

щими предметами, проколов подошв острыми предметами и др.).

На каждом рабочем месте необходимо определить, какие

именно защитные свойства являются более важными, и уже тогда

подбирать обувь, создающую для работника максимальную защиту

именно в этих условиях. Это означает, что необходимо проектировать

обувь для каждой сферы строительства, поскольку характер и интен-

сивность работ в них различный.

Для усовершенствования конструкций теплозащитной специ-

альной обуви можно использовать ряд новых зарубежных материалов,

в основе которых все чаще применяют модифицированные волокна,

которые помогают получить водо-, ветрозащитные, «дышащие», теп-

лозащитные материалы [2].

Все эти материалы и пакеты материалов синтетические, благо-

даря этому имеют определенные преимущества по сравнению с нату-

ральными. Во-первых, они сохраняют тепло тела даже при намокании,

во-вторых, лучше впитывают влагу и, в-третьих, быстрее сохнут, чем

натуральные материалы.

Нужно отметить, что тепло в обуви, в основном, теряется за

счет кондукции (соприкосновение подошв с охлажденными предме-

тами). Поэтому для снижения потерь тепла, необходимо хорошо про-

думать конструкцию подошвы. Например, фирмой «Baffin» представ-

лены теплозащитные ботинки, которые имеют небольшой вес, хорошо

впитывают влагу и быстро высыхают при сушке. Нижняя часть обуви

состоит из подошвы, эластичного гелиевого слоя Gel-Flex, который

является изолятором и защищает стопу от холода и теплоизолируто-

щей ячеистой «вафельной» стельки, которая хорошо впитывает пот

[2].

Подошва обуви изготовлена из синтетической резины, износо-

устойчивость которой на 125% выше, чем у вулканизированной рези-

ны. Она обеспечивает прочность и эластичность при низких темпера-

турах до -20 ° С. Для материалов низа обуви кроме резины можно ис-

пользовать термополиуретан, поскольку он сохраняет свои пластиче-

ские и механические свойства при -35 °С на протяжении 130 минут.

Итак, при проектировании рациональной теплозащитной обу-

ви для строителей необходимо обеспечить:

- повышенную прочность, износоустойчивость и устойчивость

к загрязнениям;

- защиту стопы от проколов и падающих предметов;

- применение минимального количества металлических дета-

лей (супинаторов, гвоздей, шпилек), поскольку все они аккумулируют

холод;

- комфорт внутриобувного пространства (за счет подбора па-

кетов материалов верха и низа с учетом их физико-гигиенических

свойств, метеорологических факторов окружающей среды, интенсив-

ности и продолжительности физического труда);

- увеличение толщины стелечно-подошвенного пакета;

- герметизация швов верха и низа обуви;

- уменьшение массы обуви и др. [2],

Критерием защиты, а именно, защиты от пониженных темпе-

ратур; защиты от ветра, защиты от скольжения, защиты от влаги и аг-

рессивных сред удовлетворяет новая утепленная обувь компании

«Восток - Сервис» [3].

Для конструкции обуви, производимой этой компанией, акту-

ально:

- минимальное количество металлических деталей (супинато-

ров, гвоздей, шпилек), поскольку все они аккумулируют холод;

- увеличенная толщина стелечно-подошвенного пакета;

- изготовление утепленной обуви на колодках увеличенной

полноты для использования меховых чулок и стелек;

- завышенные берцы или голенища.

Одна из самых перспективных моделей нового ассортимента

утепленной обуви, выпускаемой компанией, - сапоги «Иртыш».

Сапоги «Иртыш» созданы на базе ТУ 17-06-123-86 разработа-

ны для обуви нефтяников, которые трудятся в условиях Крайнего Се-

вера. Сапоги оснащены суперсовременным утеплителем из тинсулей-

та. Верх сделан из натуральной кожи - юфти толщиной 2,2 мм. Сте-

лечный пакет представляет собой два слоя натуральной кожи, толщи-

ной по 3 мм каждый, с прослойкой из тинсулейта, создающей воз-

душную подушку, и вкладную стельку из кожкартона толщиной 2 мм.

Сапоги сделаны на базе колодки максимально увеличенной полноты.

Изюминка модели - вставной чулок (сукно - тинсулейт - сукно), соз-

дающий внутри сапога комфортный микроклимат даже при самых

низких температурах (до -50°С). Подошва и каблук сапог «Иртыш»

сделаны из нефтеморозостойкой пористой резины ТУ 17-21-03-02-88,

сохраняющей эластичность до-50°С, что позволяет обуви сопротив-

ляться скольжению на всем диапазоне рабочих температур. Сегодня

«Восток-Сервис» - эксклюзивный поставщик нефтеморозостойкой

(НМС) резины на российском рынке рабочей обуви. Сапоги «Иртыш»

на 400 граммов легче меховых гвоздевых сапог [3].

Другая перспективная модель, предлагаемая на рынок утеп-

ленной обуви, - сапоги «Ямал» производства компании МОМ (Ита-

лия). Их отличительная черта - низ в форме калоши. Калоша двух-

слойная, верхний слой - пористый поли-уретан, внутренний слой - ре-

зина. На ходовой поверхности каблука есть откидной шип для пре-

дотвращения скольжения на льду. Калоша имеет очень важное пре-

имущество перед обычной подошвой: она защищает стопу человека и

низ обуви от влаги и агрессивных сред (щелочей, нефти, масел и т.д.).

Чулок - четырехслойный (войлок, термоотражающая пленка, тинсу-

лейт, ткань). Металлизированная термоотражающая пленка работает

как экран, отражающий холод. Сапоги «Ямал» особенно хороши там,

где необходима комбинация защитных свойств - от холода, влаги и

агрессивных сред [3].

Торжокская обувная фабрика - лидер в производстве утеплен-

ной обуви в России. Помимо традиционной утепленной обуви гвозде-

вого метода крепления (юфтиновые сапоги), сегодня на фабрике изго-

тавливаются новые утепленные модели - такие, как ботинки «Крафт»

и «Омон» на полиуретановой подошве. Эти модели утеплены искус-

ственным мехом и войлоком. Важное преимущество ботинок-

легкость. Отсутствие гвоздевого крепления подошвы и металлических

супинаторов делает эту обувь более комфортной и теплой. Утеплен-

ные ботинки «Крафт» и «Омон» изготавливаются методом прямого

литья подошвы, благодаря чему обувь более устойчива к влаге и аг-

рессивным средам [3].

Проведен анализ патентной и научно-технической информа-

ции отечественной и ведущих зарубежных стран по отраслевому фон-

ду (класс А 43 В) за 2004-2006 гг. по проблеме создания обуви. Ана-

лиз новых технических решений показал, что основными целями оте-

чественных и зарубежных разработок являются: улучшение комфорт-

ности обуви - ее гигиенических и эргономических свойств; функцио-

нальности, расширение ассортимента, ресурсосбережение за счет со-

вершенствования конструкций и способов изготовления деталей верха

и низа обуви, применяемых материалов. Кроме того, анализ показал,

что отечественными и зарубежными специалистами уделено значи-

тельное внимание исследованиям по проблеме обмера стоп, особенно

детей. Обмер позволяет определить изменения в размерах и полнотах

указанных стоп, произошедшие в последние десятилетия, и создать

современную систему размеров и полнот для обеспечения впорности

создаваемой обуви.

Улучшение эргономических свойств обуви решены в изобре-

тениях зарубежных специалистов, например, в заявке (ЕВП

№1059044, 2001г.) за счет конструкции верха обуви, который имеет

выступающий мягкий кант из эластичного материала, отгибающийся

назад при надевании обуви. Для этой же цели учеными Великобрита-

нии в заявке (заявка № 2360926,2001 г.) предложена конструкция бо-

тинок с левым и правым клапанами на «липучках», что позволяет

фиксировать ботинок на ноге, закрыв сначала один, а затем второй

клапан, при этом внешняя поверхность одного из клапанов дополнена

«липучками». Язычок ботинка образует в верхней части расширение в

виде дополнительного клапана, который загибается вперед и уклады-

вается на первые два клапана, фиксируясь тем же способом. Проблема

комфортности оригинально решена в патенте Франции (патент

№2781128, 1999 г.) Предложена конструкция обуви с дополнитель-

ными боковыми вставками для опоры пяточной части стопы. Верх

обуви выполнен из эластичного синтетического материала и имеет

усиленную вертикальную вставку для дополнительной боковой опоры

стопы.

Интересные конструкции комфортной защитной обуви пред-

ложены исследователями фирмы OHer (Германия), которые предло-

жили изготавливать защитную обувь из кожи с высокими гигиениче-

скими свойствами, водостойкостью и устойчивостью к химическим

веществам. Верх обуви покрыт микропористой паропроницаемой

пленкой, что обеспечивает комфортность носки и позволяет исполь-

зовать обувь в различных отраслях промышленности. Упомянутая

выше фирма предложила также конструкции трех моделей обуви со

специальной двухслойной подошвой, состоящей из эластичной про-

межуточной подошвы из полиуретана с подметкой в виде оболочки из

нитрила. Подметка в течение короткого времени выдерживает темпе-

ратуру около 300 °С, а также устойчива к различным химическим ве-

ществам.