Полная версия

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

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

ЭРГОНОМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Краткое содержание темы

Таблица 3.6

Понятие

Определение

Удобство

Приспособленность для использования, наличие условий, возможностей для легкого, приятного, необременительного пользования чем-либо или удовлетворения каких-либо нужд, потребностей

Эргономические свойства

Антропометрические, психофизиологические, гигиенические

Антропометрические

свойства

Соответствие анатомо-физиологическим особенностям человека

Показатели антропометрических свойств одежды

Угол размаха движения рук, перемещение низа изделия

Показатель антропометрических свойств обуви

Впорность

Психофизиологические

свойства

Характеризуют соответствие изделия навыкам, восприятию, мышлению и памяти человека, его силовым, скоростным

и энергетическим возможностям

Показатели психофизиологических свойств одежды

Масса, жесткость, трение между слоями одежды и кожей

Показатели психофизиологических свойств обуви

Масса, жесткость, фрикционные свойства

Гигиенические свойства

Способность изделия обеспечивать необходимый микроклимат пространства внутри изделия

Параметры под одежного микроклимата при температуре окружающей среды 18—22°С

Температура — 28-34,5°С; относительная влажность — 40-60%; содержание углекислоты — 0,04—1,5%

Параметры внутриобувного микроклимата

Температура — 21—33°С; влажность — 6—73%; содержание углекислого газа (С02) - 0,8%

Показатели гигиенических свойств

Влагообменные свойства (паропрони-цаемость, влагоемкость, сорбционная способность, испаряемость); воздухопроницаемость

Окончание табл. 3.6

Понятие

Определение

Паропроницаемость

Способность изделия выводить испарения потовыделения тела человека (пар) наружу

Влагоемкость

Способность изделия поглощать влагу

Испаряемость

Способность материала отдавать влагу путем испарения

Эргономические свойства изделий легкой промышленности удовлетворяют потребности человека в удобстве, комфорте в процессе их эксплуатации.

Удобство (или эргономичность (от др. — греч. еруоу — работа и Уоро<; — закон)) — приспособленность для использования, наличие условий, возможностей для легкого, приятного, необременительного пользования чем-либо или удовлетворения каких-либо нужд, потребностей.

Удобство одежды и обуви во многом определяется ее соответствием размерам и форме тела и стопы, в обуви также обеспечивается оптимальным распределением массы тела человека на плантарную часть стопы, т.е. антропометрическими свойствами. Эти свойства обуви должны формировать правильную осанку и обеспечить рациональную и удобную позу при ходьбе и беге.

Поддержание определенных условий комфортности для потребителя предполагает создание необходимого микроклимата: соответствующих комфортным условиям показателей температуры, влажности и скорости движения воздуха (вентилируемости воздуха (пота)) в пододежном и во внутриобувном пространстве, т.е. определяются гигиеническими свойствами изделий

Снижение утомляемости, повышение производительности труда обеспечивается соответствием одежды и обуви силовым, скоростным и энергетическим возможностям человека, т.е. психофизиологическими свойствами.

Антропометрические свойства

Антропометрические свойства характеризуют соответствие изделия анатомо-физиологическим особенностям человека. Соответственно антропометрические свойства одежды — это соответствие одежды антропометрическим параметрам человека (индивидуальным или приведенным в размероростовочных стандартах), обеспечивать комфортные условия для дыхания, кровообращения, движения, предотвращать утомление, обеспечивать удобство в эксплуатации (легкость одевания, застегивания, снятия).

Для проектирования одежды используются размерные характеристики тела, являющиеся результатом антропометрических исследований. Основной прием антропометрического исследования — измерение тела человека и его частей в соответствии с общепринятой методикой определения размерных признаков. По результатам массового антропометрического исследования населения формируются размерные антропометрические стандарты, включающие в себя перечень измерений, необходимых для построения конструкции одежды на все типовые размеры, роста и полноты. Однако размерные признаки, приведенные в размерных стандартах, определяются в строго определенном положении, установленном методикой измерения. Антропометрическое соответствие одежды устанавливается не только статическим соответствием, но и динамическим, т.е. при различных движениях человека. Данное соответствие обеспечивается за счет применения специальных эластичных материалов, изменением участков конструкций деталей с учетом динамического эффекта (выбором прибавок), а также в зависимости от интенсивности предполагаемой активности потребителя выбором того или иного покроя.

Размерные признаки, измеренные в статической позе, называются статическими и обозначаются А'Дз) (/ — соответствующий порядковый номер размерного признака). Размерные признаки, измеренные в других положениях туловища или конечностей, т.е. в динамической позе, называют динамическими и обозначаются Х{{с1). Разницу в величинах измерений динамических и статических размерных признаков называют эффектом движения тела, или динамическим эффектом. Собственный динамический эффект у конкретного лица можно определить по формуле

<4 =Х,(ё)-Х^),

где Д — динамический эффект у /-го лица; / = 1, 2...; ХДя) — значение статического признака у /-го лица; Х( (с!) — значение динамического признака у /-го лица.

Средние значения некоторых динамических эффектов в процентах от значений соответствующих статических признаков для мужчин и женщин приведены в табл. 3.7.

Таблица 3.7

Средние значения некоторых динамических эффектов в процентах от значений соответствующих статических признаков

Размерный признак

Мужчины

Женщины

Высота плечевой точки

3,59

2,50

Высота заднего угла подмышечной впадины

3,19

2,83

Обхват груди I

3,10

Обхват груди II

2,61

2,30

Обхват груди III

3,05

Длина талии спереди

4,89

3,01

Длина спины до талии

12,72

11,59

Высота плеча косая

16,30

14,54

Расстояние от заднего угла подмышечной впадины до уровня талии

37,08

54,59

Ширина спины

30,65

43,39

Ширина груди

22,81

18,04

Расстояние от заднего угла подмышечной впадины до центра головки локтевой кости

30,13

7,87

Обхват плеча на уровне наибольшего развития бицепса

8,75

4,35

Обхват руки в локтевом суставе

20,07

13,52

Сопоставлением средних значений с1 динамических эффектов с прибавками в одежде доказано, что величины прибавок, отвечающие динамическим эффектам, слишком высоки, поэтому динамические эффекты нельзя полностью использовать. Полнее динамические эффекты используют для определения величины припусков в конструкции лекал специальной и спортивной одежды. Как правило, меньшему значению того или иного статического признака соответствует большая величина динамического эффекта, большему значению этого признака — меньшая величина динамического эффекта. Для некоторых размерных признаков эти различия не заметны, для других (например, для ширины спины, ширины груди) — весьма заметны. Поэтому возникает необходимость дифференцированного выбора величин прибавок в изделиях разных размерных групп при конструировании одежды или техническом размножении лекал.

Проведенные в МТИЛП[1] исследования позволили разработать методы оценки динамического соответствия плечевой одежды телу человека в динамике. Предложены количественные показатели динамического соответствия плечевых изделий, определяющие размах движения рук одетого человека, перемещение низа изделия при подъеме рук и уровень деформаций в материалах деталей. Для получения сравнительных данных по первому показателю сначала производят измерения человека обнаженного, а затем в одежде и получают показатель размаха движений рук одетого человека. Показателями антропометрических свойств одежды могут выступать угол размаха движения рук и перемещение низа изделия при подъеме рук (по разработкам МТИЛП).

Антропометрические показатели обуви характеризуют ее соответствие стопе и голени. По форме и размерам обувь должна соответствовать анатомическому строению стопы, адаптироваться к изменениям формы и размеров стопы во время ходьбы, бега, при различных кратковременных и продолжительных нагрузках. Необходимо, чтобы конструкция обуви обеспечивала легкость надевания и снятия и имела надежное закрепление на ноге и достаточную опорную поверхность.

Показателями антропометрических свойств обуви выступают размер, полнота, форма, высота обуви, жесткого задника, ширина берцев и голенищ, высота каблука и др., определяющие удобство обуви при пользовании, надевании и снятии. Их значения устанавливаются на основе анализа размерных признаков стопы и данных опытной примерки обуви. ГОСТ 3927—88 и ГОСТ 11373—88 регламентируют размеры и полноты обуви в метрической и штихма-совой системах нумерации.

Антропометрические свойства обуви могут быть выражены впорностью. Впорность — это соответствие обуви размерам стопы по длине и полноте. Она может быть выражена соотношением формы и размеров обуви и стопы. Данное соотношение зависит от распорной жесткости обуви. Чем жестче верх обуви, тем меньше диапазон оптимального соотношения формы и размеров обуви и стопы, тем труднее подбор впорной обуви для каждого носчика. Впорная обувь своими внутренними стенками не должна оказывать повышенных давлений на стопу, вызывающих болезненные или близкие к ним ощущения. Впорная обувь должна сохранять устойчивое положение на стопе при ходьбе и беге.

Первое требование ограничивает минимальные размеры обуви (в сравнении со стопой) и совершенно не ограничивает отклонение размеров обуви от стопы в большую сторону.

Для удовлетворения второго требования необходимо и достаточно иметь плотное прилегание обуви не во всех, а в отдельных или даже в одном каком-либо участке стопы (например, в подъеме).

Неодинаковая просторность обуви одного размера и полноты зависит от фасона колодки. Колебания средней длины стопы при постоянном размере обуви могут достигать 5 мм, т.е. составляют интервал между смежными размерами. Соответственно, обувь одного размера обладает неодинаковой просторностью. То же самое распространяется и на обувь одной полноты. Колебания просторности обуви одного размера и полноты в зависимости от фасона обусловлены несовершенством присвоения номера новой колодке, в результате чего фактический номер обуви не равен номинальному номеру.

Отклонение просторности обуви от относительно среднего размера стопы также играет определенную роль в практическом решении проблемы впорности обуви. Оно приводит не только к уменьшению охвата населения впорной обувью каждого фасона, но и к увеличению охвата населения впорной обувью при многообразии фасонов.

Психофизиологические свойства

Психофизиологические свойства характеризуют соответствие изделия навыкам, восприятию, мышлению и памяти человека, его силовым, скоростным и энергетическим возможностям. Психофизиологические свойства одежды характеризуются соответствием внешнего вида изделия особенностям потребителя, хорошей посадкой на фигуре человека, обеспечением комфортных условий, способствующих повышению работоспособности человека и улучшению его психического и физического самочувствия. Физиологические свойства предметов одежды определяются обеспечением благоприятных условий жизнедеятельности с учетом силовых и скоростных возможностей человека. В качестве показателей психофизиологических свойств одежды могут выступать: масса одежды; жесткость; трение между слоями одежды и кожей.

Необходимо отметить, что одежда, которая обладает высокими гигиеническими и антропометрическими свойствами, одновременно удовлетворяет и физиологические потребности человека. Психофизиологические свойства одежды обусловлены взаимодействием тела человека с одеждой и учитывают психологические

и физиологические особенности человека. Если одежда приспособлена к особенностям функционирования двигательной системы человека, органов чувств человека, его привычкам (расположение карманов, застежек), то она имеет оптимальные психофизиологические свойства. Обеспечение психофизиологических свойств особенно важно для детской, спортивной и специальной одежды.

Вес одежды существенно влияет на самочувствие человека: тяжелая одежда вызывает усталость, приводит к болям в плечах и снижению работоспособности. В условиях отсутствия специальных требований к массе одежды, она должна быть как можно меньше. Снижение массы изделия достигается применением новых синтетических материалов с меньшим объемным весом и уменьшением площади деталей.

Масса одежды колеблется в больших диапазонах (табл. 3.8). Средняя масса зимней одежды больше летней в 2,5 раза мужской и в 3 раза женской. Масса мужской одежды в 2 раза больше женской.

Таблица 3.8

Масса одежды по сезонам, кг

Сезон

Мужская одежда

Женская одежда

Минимум

Среднее

Максимум

Минимум

Среднее

Максимум

Летний

2,626

3,317

4,323

0,690

1,524

2,002

Весеннее-

осенний

5,972

7,189

8,876

2,728

3,462

4,311

Зимний

7,975

8,543

9,742

3,159

4,780

7,416

Масса специальной одежды для районов Крайнего Севера и Сибири при использовании некоторых видов утеплителей составляет более 10 кг. В среднем по отношению к массе тела масса зимней одежды составляет: у мужчин 1/9, у женщин 1/12; в летнее время соответственно 1/22 и 1/39. Отношение массы мехового пальто к средней массе тела женщин составляет примерно 1/24, у детей 1/12—1/16. При большой подвижности и слабом развитии мышц у детей большая масса одежды приводит к быстрому утомлению организма.

Жесткость одежды и отдельных ее узлов еще мало изучена. Повышенная жесткость одежды затрудняет движения, уменьшает износоустойчивость ее деталей, не позволяет придавать деталям изделия требуемую форму. Для летней одежды необходимо обеспечивать достаточную жесткость для вентиляции пододежного пространства. Однако для зимней одежды повышенная жесткость нежелательна: она повышает вентилируемость одежды, что приводит к резкому снижению ее теплозащитных свойств. В процессе активного движения человека одежда, обладающая повышенной жесткостью, сминается в складки, что приводит к изменению объемов непрестанно под ней и к активной циркуляции воздуха. Более того, под одеждой возникают местные зоны повышенного давления, под действием которого воздух выходит наружу, а снизу на смену ему поступает свежий воздух.

К показателям физиологических свойств обуви можно отнести массу, жесткость, фрикционные свойства.

Масса обуви. С позиций эргономики значение имеет не масса, а вес, так как от веса обуви зависит утомляемость человека при передвижении. Утяжеление обуви вызывает в 4 раза больший расход энергии человеком в сравнении с таким же утяжелением одежды. Только при небольших изменениях земного притяжения возможно использовать показатели массы обуви для характеристики ее веса.

Масса обуви определяется взвешиванием отдельных полупар образцов обуви, предварительно выдержанных при нормальных температуре и влажности, на технических весах с точностью до 1 г.

Масса обуви зависит от ее размера, конструкции и применяемых материалов. Соответственно, массы обуви различны в зависимости от их половозрастного назначения, материалов верха, подошвы и метода крепления низа обуви. Так, масса женской обуви колеблется в пределах от 85 г (домашние туфли) до 700 г (сапоги) на полупару, мужской — соответственно от 100 до 990 г, детской — от 70 до 440 г.

Масса деталей верха закрытой обуви составляет 15—30% от общей массы обуви, сапог из юфти — примерно 40%. В большей степени на общую массу обуви влияет масса подошв, каблуков и стелек. Так, масса деталей низа составляет: подошв — 15—40% от общей массы обуви; каблуков — 8—30% от общей массы обуви; основных стелек — 12—20% от общей массы обуви.

Для большинства видов обуви (за исключением юфтевой) детали низа составляют половину и более общей массы изделия. Доля деталей низа может составлять 70—85%.

Наибольшей массой обладает обувь гвоздевого и винтового методов крепления, так как в ее конструкции используются утолщенные основные стельки, подошвы и металлические крепители.

Относительно небольшую массу имеет обувь клеевого метода крепления. Масса основной стельки среднего размера женской обуви клеевого метода крепления составляет примерно 30 г, а при гвоздевом — 40—50 г.

Обувь рантового метода крепления по массе занимает промежуточное место между обувью шпилечных и клеевых методов крепления, что обусловлено применением утолщенных стелек и подошв (толщина кожаных подошв 3,7—4 мм, пористых резиновых — не менее 5 мм) и увеличением размера подошв.

Наименьшую массу имеет обувь без основной стельки — обувь сандального, выворотного, бортового и других методов крепления.

Применение высокопористых синтетических материалов для подошвы и каблука, облегченных стелечных и простилочных материалов позволяет уменьшить массу обуви.

Масса обуви в процессе носки мало изменяется. После длительной носки уменьшение массы составляет лишь 2,4—7,0% даже при значительном износе обуви.

Жесткость обуви — это сопротивление обуви различным деформациям при взаимодействии ее со стопой во время носки.

В зависимости от назначения обувь должна обладать различным сопротивлением деформациям, определяющим ее силовое взаимодействие со стопой. Повседневной обуви следует хорошо при-формовываться к стопе, иметь небольшие сопротивление изгибу и жесткость, т.е. быть гибкой, а некоторым видам специальной обуви — предохранять стопу от травм, а значит, быть достаточно жесткими.

Виды жесткости обуви1:

  • • жесткость на изгиб (гибкость) — сопротивление обуви изгибу;
  • • распорная жесткость — сопротивление поперечных сечений обуви (примерно в области плюснефалангового сочленения) изменению ее формы;
  • • опорная жесткость — сопротивление низа обуви к приформовы-ванию по стопе.

Жесткость на изгиб (гибкость) проявляется особенно резко при ходьбе и беге. Гибкость обуви определяют отношением усилия при изгибе ее на угол 25° к ширине подошвы в месте изгиба.

ГОСТ 14226—80 «Обувь. Нормы гибкости» устанавливает нормы гибкости в зависимости от вида и назначения обуви, половозрастного признака, материалов, толщины и методов крепления подошвы. Нормы находятся в пределах от 4 Н/см для гусариковой обуви без основной стельки до 37 Н/см для хромовой обуви специального назначения на кожаной подошве с кожаной подложкой гвоздевого крепления.

I

Цветков В.Н. Элементы теории механических креплений низа обуви. М.: Гизлегпром, 1958. С. 338.

Гибкая обувь обладает малым сопротивлением изгибу, что определяет ее удобство в носке, так как стопа в такой обуви затрачивает намного меньше энергии на изгиб, чем в жесткой обуви. Повышение жесткости на изгиб приводит к увеличению энергозатрат при ходьбе, к утомлению и отклонениям от нормальной походки человека. Ходьба в жесткой обуви вызывает хроническую перегрузку мышц стопы и голени, увеличение нагруженности пальцев стопы.

Факторы, влияющие на гибкость обуви: метод крепления низа обуви (конструкция шва скрепления верха и низа обуви); толщина и жесткость деталей низа обуви.

Метод крепления низа обуви обусловливает подбор материалов по толщине и жесткости и степень сращивания деталей низа в монолитную систему.

Условно низ обуви можно представить в виде трехслойной пластины, состоящей из материалов разных модулей упругости и толщины. Если пластины не скреплены, на поверхности их соприкосновения не возникает сил трения и трехслойная пластина изгибается при самостоятельном изгибании каждого слоя. Соответственно, сила изгибания нескрепленной системы равна сумме сил (10, необходимых для изгибания ее слоев. После скрепления слоев по краю швами, используемыми в типовых конструкциях обуви, жесткость системы сильно изменяется. Данное изменение выражается отношением сил /*для изгибания скрепленной системы к силе 10

Величина X в основном зависит от материалов слоев системы и метода их скрепления. При использовании винтового, деревянно-шпилечного, прошивного и особенно гвоздевого методов креплений жесткость увеличивается в 3—4 раза, при рантовом методе — в 1,5—2,5 раза.

При одном и том же методе крепления жесткость низа обуви (гибкость) будет определяться механическими свойствами применяемых материалов на детали низа обуви и толщиной деталей.

Абсолютная величина усилия при изгибании обуви клеевого метода крепления низа значительно меньше, чем при изгибании обуви шпилечных методов крепления, так как при изготовлении обуви клеевого метода крепления применяются более тонкие и гибкие стельки, особенно при клеевой затяжке заготовки.

На гибкость обуви значительное влияние оказывает наличие или отсутствие в конструкции основной стельки и свойства стелечных материалов. Так, усилия изгибания обуви на кожаной подошве без стелек (выворотного и сандального методов крепления) в несколько раз меньше, чем усилия изгибания обуви со стельками. Например, сопротивление изгибу детской обуви метода крепления «парко» со стелькой составляет 50—60 Н, а такая же обувь без стельки — 20—25 Н.

При одностороннем изгибе низа, состоящего из основной стельки и подошвы, стелька работает на сжатие, в то же время подошва — на растяжение. Сопротивление сжатию, например, жесткой кожи, почти в 10 раз превышает ее сопротивление растяжению. Соответственно, повышение гибкости конструкции низа обуви можно достичь применением тонкой и нежесткой стельки или исключением из конструкции этой детали.

Повышение условного модуля упругости стелечной кожи с 51,3 до 74МПа (толщина стельки 3—3,3 мм) увеличивает нагрузку при изгибании на угол 25° мужских полуботинок рантового метода крепления с 38 до 52 Н, т.е. на 36,8%, а увеличение толщины стелечной кожи с 3 до 3,2—3,5 мм и до 4—4,5 мм (при толщине кожаной подошвы 4,5 мм) вызывает рост нагрузки при изгибании на угол 25° с 38 соответственно до 44 и 58 Н, т.е. на 15,8 и 52,6%*.

Свойства подошвенных материалов оказывают меньшее влияние на гибкость, чем свойства стелечных. Так, повышение условного модуля упругости подошвенной кожи толщиной 4,5 мм с 62,5 до 95,2 МПа увеличивает нагрузки при изгибании на угол 25° мужских полуботинок рантового метода крепления с 44 до 53 Н, т.е. на 17,7%, а повышение толщины подошвы с 4,5 мм до 5—5,3 и 5,5— 6,0 мм вызывает рост нагрузки с 44 соответственно до 45 и 48 Н, т.е. на 2,3 и 9,1%.

Повышение гибкости стельки возможно использованием ее надсечки, рифления или перфорирования в области пучков. На гибкость обуви также влияет наличие или отсутствие подложки, платформы, простилки и свойства материалов, из которых они изготовлены. Использование в обуви строчечно-клеевого метода крепления платформ из жесткого стелечного картона приводит к резкому снижению гибкости обуви и сводит на нет все конструктивные преимущества данного метода крепления. [2]

Жесткость на изгиб изменяется в процессе носки: снижается на 20—30% в первые дни носки, происходит приформовывание стельки и подошвы к стопе человека. Усилия изгибания на угол 25° ношеной обуви составляют примерно 40—60% от первоначального усилия[2].

С увеличением размера обуви удлиняется рычаг изгиба и снижается соответственно изгибающая нагрузка. Соответственно на гибкость обуви влияет и ее размер.

Распорная жесткость проявляется при стоянии и движении человека и связана с силами давления тыльной и боковой поверхности стопы на верх обуви и определяется усилиями, необходимыми для изменения формы обуви, и характеризует упругопластические свойства ее верха.

Другими словами, распорная жесткость — способность верха обуви растягиваться при носке обуви, следовательно, приформо-вываться к стопе вследствие изменения размеров и формы верха обуви.

Однако слабое сопротивление верха обуви распорным усилиям может привести к потере ее формы. В то же время значительное сопротивление верха обуви вследствие использования жестких материалов не позволит приформовать верх обуви к стопе, что в свою очередь может привести к болезненным или травмирующим воздействиям обуви на стопу.

Таким образом, с одной стороны, распорная жесткость обеспечивает сохранность формы обуви в процессе ее эксплуатации, а с другой — ухудшает комфортность обуви и вызывает затруднения в подборе носчиком впорной обуви.

Исследования деформации союзки обуви с верхом из текстильных материалов позволили ученым сделать вывод, что с увеличением жесткости материалов уменьшается поперечная деформация союзки при эксплуатации обуви; повышение жесткости верха обуви до определенного предела дает возможность увеличения ее формоустойчивости при сохранении удобства в носке.

Распорная жесткость отличается у обуви с верхом из кожи в зависимости от вида и назначения обуви. Женские модельные туфли на высоком и среднем каблуках, обувь для детей младшего возраста и для пожилых людей должны иметь нежесткий, эластичный верх, а юфтевая обувь и большинство видов специальной обуви из кож [4] хромового дубления имеет повышенную жесткость для обеспечения формоустойчивости верха обуви.

Для характеристики распорной жесткости обуви используется показатель стойкости, определяемый методом кольца. Испытание стойкости союзки заключается в определении прогиба союзки (И, мм) под действием силы (2Н) в течение 15 с последовательно в трех точках союзки: с наружной стороны, в середине и с внутренней стороны.

На распорную жесткость влияет наличие в конструкции верха обуви, помимо наружных деталей верха, внутренних (деталей подкладки) и промежуточных деталей (межподкладки, подноска и задника).

Подкладка и межподкладка увеличивают стойкость обуви. Чем плотнее подкладка и межподкладка, т.е. чем больше их поверхностная плотность, тем больше стойкость союзки. Например, стойкость союзки из опойка толщиной 0,9 мм без подкладки будет в 2,5 раза меньше, чем стойкость союзки из юфти толщиной 2,2 мм.

Для обеспечения формоустойчивости верха обуви ГОСТом 9135—2004 и ГОСТом 21463—87 установлены нормы жесткости носка и задника: деформация носка и задника при определенных условиях испытания не должна превышать соответственно 2,5 и 2,8—3,0 мм.

Опорная жесткость зависит от свойств материалов низа обуви.

Опорная жесткость обуви, Д0, может быть определена отношением нагрузки Р на внутреннюю поверхность материалов низа при ходьбе к абсолютной деформации сжатия АА (А — исходная толщина системы материалов низа):

В табл. 3.9 показано изменение жесткости системы материалов от свойств, ее составляющих.

На общую деформацию сжатия есж в основном влияет материал простилки. Исследования деформации сжатия на системах материалов с простил кой из ткани показали, что при тех же нагрузках деформация сжатия увеличивается вдвое и, соответственно, уменьшается опорная жесткость по сравнению с системами, включающими простилку из простилочного картона или кожевенной пыли.

Изменение жесткости системы материалов от свойств, ее составляющих1

Система материалов

Абсолютная

деформация

сжатия,

АА, мм

Деформация

сжатия,

сж.%

Опорная

жесткость,

До,

Н/(м х 103)

Подошва — кожа, про-стилка — кожевенная пыль

1,15

11,80

56,00

Подошва — кожа, про-стилка — простилочный картон

0,86

9,30

74,00

Подошва — пористая резина марки В, простилка — простилочный картон

2,10

18,00

30,50

Опорная жесткость как показатель качества обуви особое значение имеет для формирующейся и развивающейся детской стопы, так как снижение опорной жесткости способствует правильному формированию стопы и сохранению ее работоспособности.

Для создания рациональной обуви необходимо, чтобы давление стопы, создаваемой головками плюсневых костей и большим пальцем на детали низа обуви, выравнивалось. Это достигается подбором материалов с соответствующими свойствами, позволяющими приформовывать поверхность стельки к поверхности стопы.

Амортизационная способность низа не только ослабляет ударные воздействия и рассредоточивает давление (улучшает эргономику обуви), но и повышает ее износостойкость.

Амортизационные свойства и опорная жесткость зависят главным образом от мягкости и толщины стелечных, простилочных и подошвенных материалов. Использование современных полимерных материалов для деталей низа позволяет варьировать эти свойства в заданных пределах.

Фрикционные свойства обуви характеризуют способность подошвы противостоять скольжению, которое оказывает влияние на утомляемость при ходьбе. Недостаточное сцепление низа обуви с опорной поверхностью может привести к падению человека и получению травм. [5]

Островитянов Э.М., Иванов Б.Я. Технология обуви: сборка заготовок, формовочные, пошивочные и отделочные процессы. М.: Гизлегпром, 1956. С. 56.

Фрикционные свойства оцениваются коэффициентом трения — отношением силы трения к силе скольжения. Материал и наличие рифления подошвы, материал набойки и опорной поверхности каблука, вид грунта влияют на фрикционные свойства обуви. Так, фрикционные свойства обуви заметно снижаются при ее эксплуатации по глинистой, снежной и ледяной поверхности, линолеуму и т.п. Пригодность определенных материалов подошвы с точки зрения безопасности передвижения человека может быть оценена с помощью табл. 3.10.

Таблица ЗЛО

Оценка фрикционных свойств подошвенных материалов с точки зрения характеристики безопасности состояний человека

Коэффициент трения

Характеристика состояния человека

0,8-0,9 и более

Безопасное

0,7

В основном безопасное

0,6

Переходное

0,5

П рос кал ьзы ва н ие

0,4

Скольжение

Гигиенические свойства

Гигиенические свойства изделия обеспечивают комфортные микроклиматические условия для тела человека, стопы в одежде и обуви.

Гигиенические свойства одежды и обуви заключаются в обеспечении необходимого микроклимата пододежного и внутриобувного пространства (температура, влажность, газовый состав, паро-, воздухопроницаемость, токсичность, загрязняемость). Пододежный микроклимат представляет собой тонкую прослойку воздуха, располагающуюся непосредственно над поверхностью кожи (у взрослого человека составляет около 20—30 л).

Как отмечалось при рассмотрении теплозащитных свойств, комфортные для человека параметры пододежного микроклимата при температуре окружающей среды 18—22°С:

  • • температура 28,0—34,5°С;
  • • относительная влажность 40—60%;
  • • содержание углекислоты 0,04—1,5%.

Параметры внутриобувного микроклимата:

  • • температура 21,0—33,0°С;
  • • влажность 60—73%;
  • • содержание углекислого газа (С02) — 0,8%.

Влажность в пододежном и во внутриобувном пространстве во многом определяется способностью одежды и обуви поглощать выделяемую телом человека влагу и выводить ее наружу, т.е. влагообменными свойствами. Если поглощение влаги ограничено, то в пододежном и во внутриобувном пространстве создается среда повышенной влажности, появляется ощущение сырости и наступает дискомфорт. На влагообменные свойства влияют свойства материалов и конструкция изделия.

Содержание углекислого газа и температура в пододежном и во внутриобувном пространстве зависят от воздухопроницаемости материала и конструкции, т.е. их способности пропускать воздух под влиянием перепада давления. Поверхностный слой зимней и осенней обуви должен иметь низкую воздухопроницаемость в целях защиты от холодного воздуха. Летняя обувь должна обладать максимальной вентилируемостью, т.е. большой воздухопроницаемостью.

Влагообменные свойства характеризуют способность одежды и обуви поглощать выделяемую телом человека влагу, выводить ее наружу или отводить в слой материала, не соприкасающегося с кожей, и определяются следующими показателями: паропрони-цаемостью (способностью изделия выводить испарения потовыделения тела человека (пар) наружу); влагоемкостью (способностью изделия поглощать влагу); способностью материала сорбировать влагу; испаряемостью (способностью материала отдавать влагу путем испарения).

Паропроницаемость изделия во многом определяется способностью материала деталей конструкции пропускать водяные пары как изнутри, так и снаружи. Паропроницаемость материала зависит от толщины и пористости материала и обеспечивает сохранение нормального теплообмена и выделение газообразных продуктов жизнедеятельности. Различают абсолютную и относительную паропроницаемость.

Абсолютная паропроницаемость — количество водяных паров (мг), проходящих в течение 1 ч через 2 см2 ткани при температуре 20°С и относительной влажности 60%.

Относительная паропроницаемость — процентное отношение количества водяных паров, прошедших через ткань, к количеству воды, испарившейся из открытого сосуда. Для различных тканей этот показатель колеблется в пределах 15—60%.

Удаление влаги через одежду осуществляется путем диффузии водяных паров, испарения с поверхности увлажненной одежды или испарения конденсата пота из слоев этой одежды. Наиболее предпочтительным способом удаления влаги с тела является диффузия водяных паров, так как увлажнение ткани ухудшает ее гигиенические свойства (снижается воздухопроницаемость, повышается теплопроводность, уменьшается пористость).

Испаряемость особенно важно учитывать при проектировании спортивной одежды для условий высокой температуры воздуха. В комфортных условиях 20—25% образующегося в организме тепла удаляется испарением пота. При повышении теплопродукции эта доля увеличивается и может достигнуть 100%. Паропроницаемость осуществляется удалением паров через отверстия в материалах, сорбцией и десорбцией пара волокнами ткани и вентиляцией пододежного воздуха, причем вентиляция считается более важным процессом для удаления паров воды, чем пассивный процесс диффузии.

Например, шерсть теряет воду медленнее, чем хлопчатобумажная ткань, следовательно, в меньшей степени охлаждает тело.

Влагоемкость изделий определяется способностью материала впитывать и удерживать влагу. При намокании одежды увеличивается ее теплопроводность. Теплопроводность смоченных шерстяных тканей возрастает в 1,6—2,2 раза, а хлопчатобумажных в 3—4 раза, поэтому влажная одежда в большей степени охлаждает тело. Намокшая ткань становится менее воздухопроницаемой. Например, у трикотажа при намокании воздухопроницаемость уменьшается на 30%.

С сорбционной способностью изделия тесно связана гигроскопичность материала.

Гигроскопичность — свойство тканей адсорбировать на своей поверхности пары из окружающего воздуха, соответственно, поглощать пот и влагу, что важно при обеспечении нормального теплообмена человека.

Высокая гигроскопичность материалов позволяет поглощать испаряющийся пот с поверхности кожи при сохранении теплозащитных свойств. Количество гигроскопичной влаги, поглощаемой одеждой из воздуха, может достигать 10% массы одежды, но у тканей различного волокнистого состава гигроскопичность разная. Самой высокой гигроскопичностью обладают шерстяные ткани. Хорошую гигроскопичность имеют и трикотажные изделия из натуральных волокон. Большинство синтетических материалов негигроскопичны.

Для тканей, применяемых при изготовлении бельевых, рубашечно-платьевых изделий, простынь, полотенец, важна капиллярность — способность впитывать капельно-жидкую влагу. Наиболее высокая капиллярность у хлопковых и льняных тканей (110— 120 мм/ч и более).

Воздухопроницаемость изделия обеспечивает поддержание теплового баланса с окружающей средой и удаление из пододежного пространства и внутриобувного пространства углекислоты, влаги и кожных выделений. При недостаточной вентиляции ухудшаются самочувствие и работоспособность.

Воздухопроницаемость одежды и обуви во многом зависит и определяется воздухопроницаемостью[6] материалов, из которых она изготовлена.

Швейные материалы обычно обладают воздухопроницаемостью 3,5—500 дм32с. Наиболее рациональной для пальтовых материалов является воздухопроницаемость до 5 дм32с. В условиях неподвижного воздуха тепловое сопротивление одежды пропорционально толщине материалов, а в условиях воздушного потока оно зависит также от воздухопроницаемости составляющих материалов и пакета в целом. Например, при одной толщине пакета теплозащитные свойства падают на 10% при скорости воздушного потока в 2 м/с, на 20—35% при скорости ветра 8 м/с по сравнению с неподвижным воздухом. При малых скоростях ветра (2—2,5 м/с) допустимая воздухопроницаемость покровных материалов до 40 дм32с, а при скорости свыше 2,5 м/с — до 7—10 дм32с.

Воздухопроницаемость многослойных пакетов одежды можно рассчитывать с точностью до 10% по формуле

1 1 +

В, В-

+ . . . +

В

где В — воздухопроницаемость пакета, дм32с; Вь В2,..., Вп воздухопроницаемость каждого слоя в отдельности, дм32с.

Определение показателей воздухопроницаемости, гигроскопических свойств осуществляется согласно ГОСТу 12088—77 и ГОСТу 3816—81. Допустимый уровень воздухопроницаемости для изделий первого слоя не менее: купальные изделия — 200—400; спортивные изделия — 200—300; белье, головные уборы, чулочно-носочные изделия, костюмы купальные, постельные принадлежности и т.д. — 150—300 дм32с.

Гигроскопичность изделий должна составлять для купальных изделий — не менее 210; спортивных изделий и других изделий первого слоя (белье, головные уборы, чулочно-носочные изделия, костюмы купальные, постельные принадлежности и т.д.) — не менее 6-18%.

Установление воздухопроницаемости и гигроскопичности предусмотрено только для изделий первого слоя.

Изделия из пористых и толстых шерстяных, суконных, трикотажных материалов обладают хорошей воздухопроницаемостью, изделия из плотных тканей, тканей из синтетических волокон — низкой.

Воздухопроницаемость определяет:

  • • вентиляцию пододежного пространства. Вентиляция позволяет удалять водяные пары и газообразные продукты жизнедеятельности организма человека, выделяемые кожей. Особое значение вентиляции пододежного пространства имеет для изделий, эксплуатируемых в условиях высокой температуры окружающего воздуха, когда основное количество избыточного тепла теряется с потом;
  • • конвекционную отдачу тепла с поверхности тела человека. Нагретый воздух пододежного пространства вытесняется более холодным воздухом окружающей среды, который затем нагревается телом, и цикл повторяется;
  • • теплозащитные свойства. Потеря тепла с поверхности тела человека, прикрытой материалом с высокой воздухопроницаемостью тем больше, чем ниже температура окружающего воздуха и выше его скорость движения. Поэтому к специальной одежде таких категорий носчиков, как военнослужащих, мотогонщиков, сотрудников патрульно-постовой службы и т.п. предъявляются не только высокие требования к тепло-, но и ветрозащитным свойствам;
  • • влагозащитные свойства. Чем больше воздухопроницаемость, тем менее выражены у ткани влагозащитные свойства. Влагообменные свойства обуви определяются как степенью открытости конструкций обуви, так и свойствами применяемых материалов. Часть влаги, выделяемой стопой, удаляется через отверстия и зазоры в заготовке, другая часть сорбируется внутренней поверхностью обуви (подкладкой и стелькой) и диффундирует через толщину материалов верха и испаряется с внешней стороны.

Неудовлетворительные влагообменные свойства обуви приводят к скоплению влаги, выделяемой стопой, на внутренних деталях, при этом в летнее время стопа перегревается, а зимой — переохлаждается.

Наиболее благоприятные условия для удаления влаги, выделяемой стопой, создают открытые, ремешковые конструкции обуви, наличие на отдельных деталях просечек, перфорации или плетения, так как влага выводится непосредственно в окружающую воздушную среду, минуя стенки обуви. Данный процесс также сопровождается удалением углекислого газа, выделяемого тканями стопы.

В закрытых конструкциях обуви на удаление влаги из внутрио-бувного пространства влияют толщина стенок верха, наличие изолирующих прослоек, кожаной подложки. Удаление влаги через низ обуви, как правило, затруднено, что связано с наличием изолирующих прослоек.

Применение для внутренних деталей обуви текстильных материалов с различной степенью гигроскопичности позволяет отводить влагу, выделяемую стопой, в промежуточные слои, что используется при производстве герметично закрытой обуви. Для таких конструкций обуви важным показателем является скорость влагоотдачи.

Наиболее важными аспектами в обеспечении гигиенических свойств одежды и обуви является выбор материалов для изготовления изделия и выбор конструктивного решения модели, так как гигиенические свойства предусматривают обеспечение оптимальных параметров микроклимата между телом человека и изделием. Выбор материалов для изготовления обусловливается предполагаемыми условиями эксплуатации изделия: температурой внешней среды, скоростью движения воздуха, влажностью, солнечной радиацией и пр.

  • [1] МТИЛП — Московский технологический институт легкой промышленности.
  • [2] Хоменкова Н.Г. Определение жесткости обуви // Сборник ЦНИКП. 1957. Вып. 27. С. 66-75.
  • [3] Хоменкова Н.Г. Определение жесткости обуви // Сборник ЦНИКП. 1957. Вып. 27. С. 66-75.
  • [4] Любич М.Г. Обувное материаловедение: учебник. М.: Легкая индустрия, 1970. С. 23.
  • [5] Молебная Л.И., Фарниева О.В., Мирошников Е.А. Опорная жесткость школьной обуви с простилками из различных материалов // Известия вузов. Технология легкой промышленности. 1978. № 4. С. 53—56.
  • [6] Воздухопроницаемость ткани характеризуется количеством воздуха, проходящего при определенном давлении (стандартное давление 49 Па на 5 мм водного столба) за единицу времени через единицу поверхности.
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>