Полная версия

Главная arrow Товароведение arrow Конструирование изделий легкой промышленности: теоретические основы проектирования

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА

Таблица 3.2

Краткое содержание темы

Понятие

Определение

Защитные свойства

Теплозащитные, влагозащитные, ударозащитные

Теплозащитные

свойства

Характеризуют способность изделий защищать тело человека или его части от пониженных или

повышенных температур внешней среды

Понятие

Определение

Показатель теплозащитных свойств

Тепловое сопротивление (сопротивление прохождению потока тепла), элементарного слоя конструкции

Влагозащитные

свойства

Определяют способность изделия защищать тело человека и его части от попадания влаги из окружающей среды

Показатели влагозащитных свойств

Намокаемость (способность деталей поглощать и удерживать влагу); водопроницаемость (объем поступающей в изделие воды за единицу времени); промокаемость (время проникновения воды вовнутрь изделия). Главным образом используется для характеристики влагозащитных свойств обуви

Ударозащитные

свойства

Характеризуют способность изделия поглощать энергию ударов, рассредоточивать передаваемые нагрузки на большую площадь и защищать стопу и организм человека от резких толчков, сотрясений, болезненных ощущений и механических повреждений

Теплозащитные свойства характеризуют способность изделий защищать тело человека от пониженных или повышенных температур внешней среды. Наиболее важны теплозащитные свойства для таких изделий легкой промышленности, как одежда, обувь, перчатки. Одежда и обувь позволяют создавать, соответственно, пододежный и внутриобувной микроклимат с относительно устойчивым температурно-влажностным режимом, газовым составом, движением воздуха.

Комфортные для человека параметры пододежного микроклимата при температуре окружающей среды 18—22°С характеризуются: температурой в пододежном пространстве 28—34,5°С; относительной влажностью 40—60% и содержанием углекислого газа (С02) 0,04-1,5%.

Наиболее благоприятными относительными показателями вну-триобувного микроклимата являются: температура — от 21 до 33°С, влажность — от 60 до 73%; содержание углекислого газа (С02) — 0,8%.

Поддержание постоянной температуры тела обеспечивается совокупностью физиологических процессов организма, называемых терморегуляцией. Теплозащитные свойства одежды и обуви и мете-

орологические факторы (температура воздуха, скорость ветра и относительная влажность) определяют теплоотдачу с поверхности кожи. Теплозащитные свойства изделий позволяют сократить теплоотдачу от тела человека во внешнюю среду или ограничивать передачу к стопе внешнего тепла или холода, т.е. теплозащитные свойства одежды и обуви обеспечивают поддержание нормальной температуры тела человека. Так, повышение температуры в обуви выше 33°С приводит к потливости ног, а температура ниже 18°С вызывает ощущение холода. На субъективные ощущения тепла-холода значительное влияние оказывает влажность. При одной и той же температуре, но разной влажности, человек испытывает разные ощущения тепла-холода.

Теплозащитные свойства изделий во многом определяются структурой материалов, из которых они изготовлены. Материалы, имеющие пористую структуру и повышенную толщину, обладают меньшей теплопроводностью и, соответственно, лучшими теплозащитными свойствами в сравнении с материалами непористой структуры и пониженных толщин. Теплопроводность (к) для материалов одежды изменяется в ограниченных пределах от 0,033 до 0,07 Вт/(м°С).

Основным показателем теплозащитных свойств изделий выступает тепловое сопротивление (сопротивление прохождению потока тепла).

Тепловое сопротивление (Р, м2 х °С/Вт) элементарного слоя материала находится по формуле

где 5 — толщина материала, мм; к — теплопроводность материала, Вт/(м°С).

Теплозащитные свойства одежды и обуви определяются совокупностью свойств пакета материалов.

Теплозащитные свойства разных слоев пакета, например зимней одежды, неодинаковы. Как правило, на материал верха возлагаются эстетическая, ударо- и влагозащитная функции, функция надежности, а обеспечение и повышение теплозащитных свойств пакета достигается использованием теплоизоляционного прокладочного материала, а также наличием множества слоев пакета, создающих воздушные прослойки, обеспечивающие теплоизоляцию.

В зависимости от назначения и площади контакта с телом человека одежда и изделия подразделяются на одежду и изделия первого, второго и третьего слоя.

Одежда и изделия первого слоя непосредственно контактируют с кожей человека. К ним относятся нательное и постельное белье, корсетные и купальные изделия, летние головные уборы, чулочно-носочные изделия, платочно-шарфовые изделия и др.

Одежда и изделия второго слоя имеют ограниченный контакт с кожей человека. К ним относятся такие виды одежды, как платья, блузки, сорочки, брюки, юбки, костюмы без подкладки, свитеры, джемперы, пуловеры, головные уборы (кроме летних), рукавицы, перчатки, варежки, чулочно-носочные изделия зимнего ассортимента и др.

Одежда и изделия третьего слоя надеваются поверх одежды второго слоя. Это, как правило, верхняя одежда (пальто, полупальто, куртки, плащи, костюмы на подкладке и др.).

На теплозащитные свойства одежды и обуви большое влияние оказывает толщина (8) пакета материалов. Тепловое сопротивление возрастает с увеличением толщины пакета. Однако толщина пакета, равная 23 мм, является предельной для повышения теплозащитных свойств одежды, а дальнейшее увеличение толщины не повышает теплоизоляцию, а приводит к значительному увеличению ее толщины и веса.

Утепляющие прокладки в одежде обеспечивают теплозащитные свойства одежды благодаря воздуху, который задерживается в их структуре между волокон. Чем больше воздушных прослоек, тем лучше теплоизоляция, соответственно, чем больше волокон в малом объеме утеплителя, тем больше воздушных прослоек. Материалы для теплозащитных прокладок должны обладать определенной толщиной, малой массой, стабильностью толщины в процессе эксплуатации, а также высокой упругостью при сжатии, малой теплопроводностью и влагопроводностью, достаточной для выведения из пододежного пространства влаги.

Основные требования к утепляющим прокладкам включают в себя: сохранение тепла, отведение конденсата от внутреннего слоя к внешнему слою или в окружающий воздух, малый вес, долговечность и простота в уходе (сохранение всех свойств после многократных стирок).

Для одежды, предназначенной для носки в условиях пониженных температур, могут использоваться следующие виды утеплителей: микроволокна (холлофайбер, холлэфиле, холлофан, микролофт, тинсулейт, файбертек, синтепон, кваллофил), наполнители (поролон, натуральный пух отечественного и зарубежного производства), шерстяной и хлопчатобумажный ватин, комбинированные смеси микроволокон с пухом и др.

Повышению теплозащитных свойств одежды способствует применение материалов с металлизированным покрытием, выполняющим роль отражающего экрана.

Теплозащитные свойства одежды зависят и от ее конструкции. Закрытые конструкции — комбинезоны, куртки с брюками — обеспечивают наибольшую герметичность и тем самым являются более теплозащитными. Прохладнее одежда открытых конструкций — пальто, шуба и др. Однако одежда закрытой конструкции исключает вентиляцию пододежного воздуха, что приводит к изменению теплозащитных свойств одежды при переходе от состояния покоя к движению. Для ограждения пододежного пространства от проникновения холодного наружного воздуха в рукавах предусматривают напульсники, применяют пояс или другие конструктивные средства, обеспечивающие прилегание одежды к фигуре по талии и бедрам и др. Толщина замкнутых воздушных прослоек в закрытых конструкциях должна составлять до 5 мм. Благодаря конструкции теплозащитные свойства одежды можно повысить до 20%.

Тепловое сопротивление некоторых видов одежды приведено в табл. 3.3.

Таблица 3.3

Тепловое сопротивление некоторых видов одежды

Вид одежды

Тепловое сопротивление, м2х °С/Вт

Легкое платье летнее

0,076

Обычная одежда (костюм, плащ)

0,151

Демисезонное пальто

0,32-0,38

Зимняя одежда

0,460

Утепленная зимняя одежда

0,53-0,61

Арктическая одежда

0,68-0,84

Утепленная арктическая одежда

0,94-0,91

Теплозащитные свойства обуви определяются свойствами материалов, характером уплотнения в конструкции и степенью охвата стопы обувью. Теплозащитные свойства обуви, как и одежды, изменяются до желаемых значений рациональным подбором материалов и конструктивным решением. К различным видам обуви предъявляют различные и порой противоречивые требования к теплозащитным свойствам.

Так, обувь, носимая в условиях жаркого климата, должна предохранять след стопы от воздействия нагретого грунта и в то же время обеспечивать отвод выделяемого стопой тепла, что достигается благодаря открытой конструкции верха обуви. Специальная обувь для рабочих горячих цехов должна обеспечивать защиту стопы от внешнего теплового воздействия. Большая часть кожаной повседневной обуви, носимая в климатических условиях нашей страны, защищает стопу от переохлаждения.

При проектировании обуви для различных климатических условий эксплуатации необходимо рассчитать показатели ее теплозащитных свойств, при которых обеспечивалось бы нормальное тепловое состояние стопы в течение определенного времени. Для оценки теплозащитных свойств обуви используется показатель полного суммарного теплового сопротивления.

Полное суммарное тепловое сопротивление, Рс'ум, м2 х °С/Вт, может быть выражен суммой тепловых сопротивлений всех элементарных слоев и прослоек воздуха, входящих в систему обуви, и отдачей тепла от наружной поверхности обуви во внешнюю среду:

Р' = Р Л- Р — Р + —

гсум ?‘сум ‘ гп ?‘сум ‘ ^ ’

где Рсум — сопротивление передаче тепла через систему материалов обуви (суммарное тепловое сопротивление системы материалов, образующих верх Рв и низ Рн обуви), м2х °С/Вт; Рп сопротивление передаче тепла от наружной поверхности во внешнюю среду (внешнее поверхностное сопротивление), м2х °С/Вт; а — коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2ч).

Внешнее поверхностное сопротивление характеризуется коэффициентом теплоотдачи а, Вт/(м2ч), зависящим от состояния наружной поверхности материала (шероховатости, цвета и т.п.), формы обуви и особенно состояния внешней среды (скорости движения воздуха, характера опоры и т.д.).

Полное суммарное тепловое сопротивление обуви можно определить лабораторным методом ЦНИИКПа[1] с помощью бикалориметра в регулярном тепловом режиме. Бикалориметр — сама обувь, в которую закладывают тонкий каучуковый баллон, заполненный нагретой водой. Баллон — ядро бикалориметра, которое (при соблюдении постоянства температуры внешней среды и коэффициента теплоотдачи) охлаждается. Через некоторое время процесс охлаждения ядра будет проходить в регулярном тепловом режиме.

В зависимости от конструкции и материалов теплозащитные свойства обуви изменяются в широком диапазоне. Можно выделить следующие факторы, влияющие на теплозащитные свойства обуви:

  • конструкция обуви. Закрытость конструкции, ее многослойность, обеспечивающая наличие воздушных прослоек между деталями, позволяют повысить теплозащитные свойства обуви;
  • тепловые свойства деталей внутренней обуви и вкладных стелек. Низкая теплопроводность пористых материалов, войлока и меха обеспечивает относительно высокое тепловое сопротивление обуви с внутренними деталями из данных материалов;
  • пористость материалов подошвы и ее толщина. Материалы низа обуви благодаря их большей толщине превосходят по теплозащитным свойствам материалы верха. Теплозащитные свойства подошв из пористых полимерных материалов не изменяются в сравнении с теплозащитными свойствами подошв из кожи и войлока. Глубокое рифление формованных подошв способствует меньшей передаче тепла от наружной поверхности низа обуви грунту, так как между рифлением подошвы и грунтом сохраняются дополнительные прослойки воздуха.

Следовательно, путем рационального подбора материалов для

верха и низа можно создать обувь с различными теплозащитными свойствами. В табл. 3.4 приведены данные по теплозащитным свойствам некоторых видов обуви[2];

  • • скорость движения воздуха. При скорости ветра до 4,8 м/с тепловое сопротивление снижается на 33—39% от полного суммарного теплового сопротивления (/>с'м), при этом коэффициент теплоотдачи (а) возрастает в 4—6 раз;
  • • увлажнение обуви. Так, при поглощении материалами 50—60 г влаги из воздуха, насыщенного парами, тепловое сопротивление обуви уменьшается на 33—43%. Наибольшее снижение теплозащитных свойств наблюдается при намокании обуви в воде. Соответственно, для обеспечения теплозащитных свойств обуви необходимо, чтобы ее поверхность была гидрофобной.

При проектировании обуви для различных климатических условий эксплуатации необходимо рассчитать показатели ее теплозащитных свойств, при которых обеспечивалось бы нормальное тепловое состояние стопы в течение определенного времени.

Таблица 3.4

Теплозащитные свойства некоторых видов обуви

Конструктивные особенности обуви

Тепловое сопротивление

Коэффи-циент теплоотдачи

Полное

суммарное

Суммарное

Поверх

ностное

Ботинки (сапожки) кожаные (опоек, выросток, полукожник хромового дубления), межподкладка из бязи, стелька и подошва кожаные, метод крепления — клеевой, подкладка

Из меховой овчины

0,27

0,15

0,11

8,70

Из искусственного меха артикул 9104 с ворсом высотой

12 мм

0,25

0,14

0,11

8,70

Ботинки кожаные (опоек, выросток хромового дубления), межподкладка из бязи, стелька кожаная, подошва из пористой резины толщиной 7 мм, метод крепления — рантовый, подкладка

Полушерстяная байка артикул 49 158

0,22

0,11

0,11

8,70

Тик-саржа

0,20

0,09

0,11

8,70

Байка с капроновым утком артикул 4361

0,23

0,12

0,11

8,70

Искусственный мех артикул 9104

0,23

0,12

0,11

8,70

Натуральный мех (цигейка)

0,28

0,16

0,12

8,70

Влагозащитные свойства

Влагозащитные свойства определяют способность изделия защищать тело человека и его части от попадания влаги из окружающей среды.

Влагозащитные свойства одежды и обуви необходимы в таких погодных условиях, как снег, дождь, ветер. Показатели влагозащитных свойств имеют существенное значение при оценке одежды и обуви, используемой в весенне-осенний период носки. Влагозащитные свойства являются определяющими также в выполнении защитной функции для различных видов специальной и спортивной одежды и обуви.

Необходимость защиты от воды связана, главным образом, с тем, что при увлажнении материалов значительно повышается теплопроводность, поэтому влажная и мокрая одежда и обувь вызывают резкое охлаждение организма.

Влагозащитные свойства изделий во многом определяются свойствами материалов наружных слоев пакета.

Влагозащитные свойства изделий, как и материалов, из которых они изготовлены, выражаются тремя показателями:

  • 1) намокаемостью (способностью деталей поглощать и удерживать влагу);
  • 2) водопроницаемостью (объемом поступающей в изделие воды за единицу времени);
  • 3) промокаемостью (временем проникновения воды вовнутрь изделия). Главным образом используется для характеристики влагозащитных свойств обуви.

Для характеристики влагозащитных свойств материалов можно использовать также показатель влагостойкость (мм), который означает высоту давления водяного столба на текстильный материал, при котором материал еще не пропускает воду, т.е. не намокает. В табл. 3.5 приведены показатели влагостойкости материалов, необходимые для различных погодных условий.

Таблица 3.5

Показатели влагостойкости материалов, необходимые для различных

погодных условий

Показатель влагостойкости, мм

Погодные условия

Менее 1000

Ветер

1000-2000

Изморось, туман с легким ветром

2000-4000

Легкий или моросящий дождь с ветром

4000-7000

Затяжной моросящий дождь, короткие, до 1 ч, ливни с сильным порывистым ветром

Более 7000

Затяжные дожди, продолжительные ливни с сильными порывами ветра

Более 10000

Шторм с сильным ветром и дождем

Влагозащитные свойства одежды в наибольшей степени определяются материалами третьего слоя, применяемыми для изготовления того или иного изделия: их волокнистым составом, структурой, характером отделки, а, следовательно, и их физико-механическими характеристиками. Максимальный комфорт в самых суровых климатических условиях и водонепроницаемые и влагоиспаряемые характеристики обеспечивают материалы из полиэстера и полиамида. Полиамидные и полиэфирные материалы имеют хорошие характеристики водоотталкивания и водонепроницаемости, влагоиспаряемости и воздухообмена.

Для защиты от длительного воздействия воды и растворов поверхностно активных веществ используются материалы с резиновым или пленочным покрытием, а также ткани со специальными водоупорными покрытиями. На сегодняшний день известно большое количество современных высокотехнологичных материалов, в частности, мембранные ткани, обеспечивающие не только защиту от осадков, но и одновременно паропроницаемость («дыхание») и ветроустойчивость. В зависимости от вида они могут быть прочными или очень легкими. Являясь частью внешнего слоя (под верхней основной тканью), мембранные ткани отводят испарения наружу, не пропускают воду и ветер. В определенных сферах деятельности человеку приходится продолжительное время находиться в условиях повышенной влажности и низких температур окружающего воздуха. В этом случае для сохранения теплового комфорта влагозащитная одежда изготавливается с различными видами утеплителей.

Влагозащитные свойства наиболее важны для специальной обуви, предназначенной для носки во влажных климатических условиях. Проникание воды внутрь обуви, характеризующееся промокаемостью и водопроницаемостью, возможно двумя путями: 1) сквозь материалы деталей обуви; 2) через зазоры между деталями обуви и сквозные отверстия в швах верха.

Для изготовления подошв повседневной обуви используют в основном полимерные материалы, обладающие гидрофобными свойствами. Промокание обуви не всегда связано с ее полным намоканием, во многих случаях промокание обуви наблюдается раньше, чем ее намокаемость достигнет заметной величины.

Конструкция шпилечных и ниточных методов крепления с глухой (гвоздевой) затяжкой заготовки верха обуви способствует попаданию воды внутрь обуви по месту соединению верха с низом. Клеевой, литьевой методы крепления и метод прессовой вулканизации низа обуви обеспечивают наибольшую водонепроницаемость обуви по месту соединения ее верха и низа.

Влагозащитные свойства обуви во многом определяют и ее теплозащитные свойства, так как влага, заполняющая поры материала, из которого изготовлена обувь, увеличивает теплопроводность обуви. Увлажнение стенок обуви и проникновение воды внутрь приводит к резкому снижению ее теплозащитных свойств.

Износостойкость обувных деталей из кожи, картона, текстильных материалов и обувных скреплений, особенно клеевых, резко снижается во влажном состоянии. Многократные увлажнения и высушивания приводят к усадке и короблению обуви, что отрицательно влияет на ее комфортность и износостойкость.

Таким образом, влагозащитные свойства обуви обусловливаются влагозащитными свойствами используемых материалов, методом крепления низа, а также конструкцией верха. Применение полимерных материалов, химических методов крепления низа, снижение проколов верха способствует повышению влагозащитных свойств обуви.

Ударозащитные свойства

Ударозащитные свойства характеризуют способность изделия поглощать энергию ударов, рассредоточивать передаваемые нагрузки на большую площадь и защищать стопу и организм человека от резких толчков, сотрясений, болезненных ощущений и механических повреждений.

Для повседневной одежды обеспечение ударозащитных свойств не столь существенно, как при проектировании обуви или некоторых видов кожгалантерейных изделий. Особое значение обеспечение ударопрочности одежды приобретает при создании предметов одежды специального назначения и для занятий спортом, когда необходимо обеспечить защиту от ударов и толчков. Ударозащитными свойствами могут обладать предметы одежды или отдельные элементы, узлы или детали.

Уменьшению ударных воздействий способствует наличие упругих звеньев, расположенных между стопой и обувью в виде набора деталей. Воспринимая динамические нагрузки тела, низ обуви рассредоточивает их по площади, частично поглощает, а частично передает опорной поверхности и этим смягчает реакцию опоры и устраняет резкие толчки и сотрясения. Совместно с жесткими подносками и задниками верх обуви принимает на себя боковые удары о предметы при движении и беге.

Ударозащитные свойства тесно связаны с амортизационными свойствами обуви. Данное свойство изделий легкой промышленности малоизучено применительно к изделиям повседневного назначения.

  • [1] ОАО «Центральный научно-исследовательский институт кожевенно-обувной промышленности».
  • [2] По кн.: Кедров Л.В. Теплозащитные свойства обуви. М.: Легпромбытиздат, 1981.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>