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

Подождите немного. Документ загружается.

В заявке Германии (заявка №19933888, 2001 г.) предложена

конструкция многофункциональной обуви, которая состоит из санда-

лий и внутренней обуви, свободно вкладываемой в сандалии и при-

крепленной к внутренней их стороне. Сандалии имеют в пяточной

части ремень для удержания и фиксации внутренней обуви в них. За-

готовка внутренней обуви частично образует внешне видимую заго-

товку всей обуви многофункционального применения, т.к. различные

комбинации образуют закрытые полуботинки, а внутренняя обувь и

сандалии могут носиться независимо друг от друга.

Для упрочнения конструкции обуви и обеспечения скрепления

обуви сшиванием или склеиванием учеными США (патент №5896608,

1999 г.) предложен оригинальный способ затяжки обуви, в котором

вместо небольшой затяжной кромки на заготовке выполнены две пары

длинных крылышек - одна пара в передней и вторая в задней ее части.

Многие авторы совершенствуют конструкции деталей низа,

решая проблему комфортности обуви. Например в патенте США (па-

тент №6199304, 2001 г.), предложена конструкция стельки из ламини-

рованного вспененного материала, выполненной с волнистой поверх-

ностью для лучшей амортизации и несколькими вертикальными

сквозными каналами, которые создают эффект вентиляции при ходь-

бе. В патенте США (патент №6131311, 2000 г.), предложена ориги-

нальная конструкция стельки для детской обуви, которая содержит

мягкий бортик, расположенный по периферии геленочной и пяточной

частей. Бортик обеспечивает фиксацию стопы в обуви, а также пре-

дотвращает травмы при падении ребенка. Для эффективной амортиза-

ции нагрузки на пяточную часть стопы учеными США (патент

№6070342, 2000 г.) предложено выполнять стельку из вспененного

полимерного материала с седловидным углублением в пяточной час-

ти. Снизу к этому участку фиксируется дополнительный элемент из

более жесткого материала (например, полиэтилен), имеющий бортик.

Во многих изобретениях авторы предлагают различные конструкции

стелек с анатомическим ложем, например (патент США №5958546,

1999 г.) предложен способ получения стельки с вкладышем, преду-

сматривающей особенности строения стопы носчика.

Большое количество изобретений посвящено совершенствова-

нию конструкции подошв, а также уделено внимание и конструкции

каблука.

Так, например, для улучшения комфортных свойств обуви за

счет ударопоглощающих свойств подошвы учеными США (патент

№5572804, 2000 г.) предложена конструкция двухслойной подошвы с

пружинящими выемками круглой формы, расположенными с опреде-

ленным шагом. Конструкция двухслойной подошвы предусмотрена и

в патенте США (патент № 5572805, 1996 г.) Нижний ее слой выполнен

из более твердого материала, верхний слой имеет профилированную

поверхность по форме стопы, обеспечивая износостойкость подошвы

и комфортность обуви. Интересно конструктивное решение проблемы

увеличения износостойкости подошвы за счет выполнения на нижней

ее поверхности и каблуке резиновых ребер. Через ребра и впадины

между ними проходит сетчатая вкладка, выполненная из стекловолок-

на, пластмассы или металла (заявка №0857434 ЕВП, 1998 г.). Ориги-

нальное конструктивное решение вставки для подошвы предложили

исследователи из США (патент №5528842, 1996г.), включающей узел

в пяточной части для аккумулирования энергии в процессе носки обу-

ви.

Предложенная французскими учеными (заявка №2802780,

2001 г.) конструкция составного каблука позволяет улучшить эргоно-

мические свойства обуви за счет применения трехслойной структуры

каблука, верхний и нижний слои которого выполнены из жесткого ма-

териала, между которыми расположен слой из эластичного сжимаемо-

го материала (например, полиуретан).

Изобретателями уделено также внимание способам крепления

низа и верха обуви. Так, например, немецкими учеными (патент

№19715551, 1998 г.) предложен способ литья двухслойной подошвы

на заготовку верха обуви, причем сначала отливается ходовая часть

подошвы, а затем промежуточная. Перед отливом ходовой части по-

дошвы на поверхность пресс-формы накладывается войлочный рассе-

катель и электростатически заряжается. Войлочный рассекатель при-

жимается к металлическому рассекателю и затем прилипает к нему.

Рассекатель прикрывает пресс-форму. При литье эластомерный мате-

риал проникает в войлочный слой. Рассекатель выходит из пресс-

формы и между колодкой и ходовой частью подошвы остается про-

странство для промежуточной части подошвы, которое заполняется

полимерным материалом. Этот материал соединяется с войлочным

слоем и заготовкой, после чего пресс-форма открывается.

Оригинальный способ соединения деталей обуви предложен

американскими специалистами (патент №5906872, 2000г.) в котором

предусмотрено: химическое связывание эластичных и неэластичных

деталей обуви с использованием функциональных групп этих мате-

риалов, модификация материалов с целью введения в них реакцион-

носпособных функциональных групп, добавка соединений, образую-

щих сшивки. Применение данного способа позволит отказаться от

склеивания деталей обуви и сделать обувь более прочной и легкой.

Многочисленные исследования немецких ученых посвящены

вешению проблемы впорности детской обуви. Исследования показа-

ли, что различные обозначения размеров, принятые в различных стра-

нах Европы, затрудняют выбор соответствующей детской обуви, по-

этому авторы предлагают для Союзов обувной промышленности

стран Европы принять общую длинно-полнотную (размеро-

полнотную) систему. Единая система размеров и полнот, по мнению

ряда авторов, позволит улучшить впорность детской обуви. Кроме то-

го, немецкими исследователями рассмотрены проблемы распростра-

нения многополнотной системы размеров детской обуви, которая

наиболее точно отражает изменения в размерах и полнотах стоп де-

тей, произошедших в последние десятилетия.

Интересные решения проблемы расширения ассортимента

обуви, за счет ее многофункциональности, предложены отечествен-

ными и зарубежными специалистами. Например, в патенте РФ (па-

тент №2147520, 2000 г.) предложена конструкция разборной обуви,

которая может быть использована для изготовления женской, муж-

ской и детской обуви. Детали верха, низа и средств крепления состоят

из одного или нескольких звеньев трансформирующиеся квадратной

сетчатой системы. Возможны конструктивные и декоративные преоб-

разования, которые позволяют расширить ассортимент обуви, а также

повысить ее надежность в носке и долговечность. Конструктивные

преобразования включают в себя изменения во взаиморасположении,

составе и габаритных размерах звеньев сетчатой системы. Декоратив-

ные преобразования включают изменения в заполнении звеньев сет-

чатой системы. Размеры звена сетчатой системы определяют из пара-

метров следа колодки и равны ширине стопы в сечении, проходящем

через головку пятой плюсневой кости.

Отечественные специалисты предложили интересное решение

проблемы увеличения жизнеспособности двухкомпонентных поли-

уретановых клеев путем введения в их состав латексных («открытых»)

отвердителей (соединений, проявляющих свою активность при темпе-

ратуре 90-100°С). Увеличивается жизнеспособность (от 4-6 час - до 1

года) и прочность клеевых соединений (7,8-9,2 кН/м) с одновремен-

ным уменьшением технологической вязкости клея (3,8 Па·с). С при-

менением латексных отвердителей в обувной промышленности улуч-

шатся санитарно-гигиенические условия труда благодаря исключению

из рецептур клея токсичных изоцианатных отвердителей, а также соз-

даются условия для внедрения ресурсосберегающих технологий за

счет экономии дорогостоящего уретанового каучука. Увеличение

жизнеспособности и снижение технологической вязкости ПУ клеев с

латексным отвердителем дает возможность осуществить механизацию

и автоматизацию клеенамазочных операций в производстве обуви.

В результате анализа вышеприведенной информации опреде-

лены перспективные конструктивные решения обуви и способы изго-

товления деталей верха и низа, позволяющие улучшить комфортные

свойства обуви с учетом ее функциональности и назначения. Исполь-

зование предложенных новшеств позволит улучшить впорность обу-

ви, расширить ее ассортимент, а также внедрить ресурсосберегающие

технологии.

Для решения аналогичных проблем в отечественном обувном

производстве целесообразно рекомендовать использование:

• гибких разъемных элементов, например дополнительного

задника, клапанов и язычка на «липучках», позволяющих улучшить

комфорт при надевании обуви;

• усиливающих вставок для дополнительной боковой и пяточ-

ной опоры стопы, например в обуви для лиц пожилого возраста;

• в конструкции спецобуви покрытия для верха в виде микро-

пористой паропроницаемой пленки и специальной двухслойной по-

дошвы из полиуретана с подметкой в виде оболочки из нитрила, ус-

тойчивой к многочисленным химическим веществам и выдерживаю-

щей температуру около 300 °С;

• конструкции разборной обуви для расширения ассортимента

за счет ее многофункциональности:

а) используя трансформирующиеся сетчатые системы для вер-

ха и низа, позволяющие осуществить конструктивные и декоративные

преобразования за счет изменения взаиморасположения звеньев ука-

занной системы;

б) используя в комбинации и отдельно друг от друга сандалии

и внутреннюю обувь, свободно вкладываемую в сандалии;

• на заготовке верха двух пар длинных крылышек вместо за-

тяжной кромки, для упрочнения конструкции и обеспечения скрепле-

ния обуви сшиванием или склеиванием;

• конструкции стелек:

а) из ламинированного вспененного материала с волнистой

поверхностью для лучшей амортизации и вертикальными сквозными

каналами для вентиляции,

б) с мягким бортиком, расположенным по периферии геленоч-

ной и пяточной частей для обеспечения фиксации стопы, например, в

детской обуви,

в) из вспененного полимерного материала с седловидным уг-

лублением в пяточной части с дополнительным жестким элементом с

бортиком для эффективной амортизации нагрузки;

г) с анатомическим ложем, в том числе с вкладышем;

• конструкции двухслойной подошвы, нижний слой которой

выполнен из более твердого материала, верхний - имеет профилиро-

ванную поверхность по форме стопы, обеспечивая износостойкость

подошвы и комфортность обуви;

• конструкции подошвы, на нижней поверхности которой и

каблуке выполнены резиновые ребра, через которые проходит сетча-

тая вкладка, выполненная из стекловолокна, пластмассы или металла

для увеличения износостойкости подошвы;

• каблука трехслойной структуры, верхний и нижний слои ко-

торого выполнены из жесткого материала, а между ними расположен

слой из эластичного сжимаемого материала, например полиуретана,

что позволит улучшить эргономические свойства обуви;

• способа литья двухслойной подошвы с одновременным кре-

плением на заготовку верха, при котором сначала отливается ходовая

часть подошвы, а затем промежуточная с применением электростати-

чески заряжаемого войлочного рассекателя;

• способа соединения деталей обуви, в котором предусмотре-

ны химическое связывание эластичных и неэластичных деталей обуви

с использованием функциональных групп этих материалов, модифи-

кация материалов с целью введения в них реакционноспособных

функциональных групп; добавка соединений, образующих сшивки,

что позволит отказаться от склеивания деталей обуви, и сделает обувь

более прочной и легкой;

• латексных отвердителей для увеличения жизнеспособности

двухкомпонентных полиуретановых клеев, что улучшает санитарно-

гигиенические условия труда, а также создает условия для внедрения

ресурсосберегающих технологий за счет экономии - дорогостоящего

уретанового каучука;

• единой системы размеров и полнот детской обуви с учетом

изменений в размерах стоп детей, произошедших в последние десяти-

летия, для улучшения впорности детской обуви. [1]

Теплозащитные свойства обуви зависят от метеорологических

условий. Показатели теплозащитных свойств, особенности конструк-

ции обуви зависят от ее целевого назначения, интенсивности выпол-

няемости физической работы. Судить об этих показателях позволяют

данные, характеризующие тепловое состояние человека в указанной

обуви, характер его ответных реакций на воздействие окружающей

среды.

Однако человек живет и трудится в различных климатических

условиях. Механизм его терморегулирования имеет ограниченные

возможности. В связи с этим обувь выполняет терморегулирующую

функцию и способствует снижению теплопотерь организма. Необхо-

димой функцией обуви является обеспечение дыхания, доступа ки-

слорода к коже ног человека, его гигиенические свойства. Особую

роль играет статическое электричество, которым заряжаются как че-

ловек, так и обувь.

Физические свойства материалов и конструктивные особенно-

сти (пространство между ногой человека и обувью, зазоры между де-

талями и др.) обеспечивают обмен компонентов микроклимата двумя

путями: проницаемостью через систему материалов или поглощением

внутренними деталями с последующим выводом в окружающую сре-

ду при «отдыхе» обуви.

Вутриобувной микроклимат значительно отличается по своим

параметрам от климата окружающей среды. Он может создаваться как

естественным (обмен компонентов через пространство между ногой и

обувью, зазоры между деталями обуви и через материалы), так и ис-

кусственным путем. Его показателями являются относительные тем-

пература и влажность, а также содержание диоксида углерода СО

наиболее благоприятными являются следующие относительные пока-

затели внутриобувного микроклимата: температура 21-33 °С, влаж-

ность – 60-73 % (в обуви из натуральной кожи 64,3 %), содержание

СО

– 0,8 %. Характер изменения температуры внутри обуви аналоги-

чен характеру изменения относительной влажности.

Температура воздуха внутри обуви имеет большое значение

для физиологических функций человека, его самочувствия и работо-

способности.

Нормальная температура тела человека 36,6 °С. Однако, по-

верхность стопы при температуре окружающего воздуха 14-16 °С

имеет температуру 28-32 °С, которая днем понижается и на поверхно-

сти, обращенной к стельке, она равняется 19-22 °С, а тыльной части

20-25 °С. Когда человек надевает обувь, температура поверхности

стопы вначале несколько повышается, затем понижается и становится

даже ниже температуры обнаженной стопы.

В таблице 1.2 представлена зависимость внутриобувного мик-

роклимата и изменениями объема стопы.

Возможность исследования микроклимата в обуви в реальных

условиях эксплуатации представляет большой интерес. В последнее

время для оценки гигиенических свойств обуви используют прямое

измерение относительной влажности и температуры воздушных про-

слоек в обуви (микроклимата).

Т а б л и ц а 1.2

Зависимость между условиями внутриобувного микроклимата

и изменениями объема стопы

Показатель

Контрольная

обувь

Обувь

специального

назначения

Внутриобувной микроклимат после ходьбы

в течение 60 мин:

относительная температура, °С

влажность, %

28,5

56,5

70,5

Увеличение объема стопы после ходьбы

в течение 60 мин, %

4,9

6,2

Давление верха обуви на стопу, кПа 23,3 52,7

Отраслевой лабораторией ЛИТЛП совместно с лабораторией

Агрофизического института была разработана портативная аппарату-

ра для исследования микроклимата в обуви в реальных полевых усло-

виях. Аппаратура предназначалась для испытания школьной обуви и в

ней применены преобразователи влажности типа ТППВ с чувстви-

тельными элементами влажности и температуры, разработанные в Аг-

рофизическом институте. Датчики являются пассивными и не вносят в

исследуемую среду изменений (тепловыделение и влагопоглощение

датчиков пренебрежимо мало), что очень важно для измерений в ма-

лых объемах [1].

Комплект аппаратуры состоит из набора датчиков и измери-

тельного прибора. Основные технические данные:

• диапазон измерения влажности 50-100% ± 3%;

• диапазон измерения температуры 15-40°С ± 0,5°С;