автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.06, диссертация на тему:Применение нетрадиционных обувных утеплителей для разработки теплозащитной обуви

V3 -m а о

ШСКОВСКЩ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ТШШОГИЧЕСКШ ИНСТИТУТ JIHKOi! ПР0ЕШПШ0С1И

На правах рукописи ЛЮБИЧ Галина Павловка

применение нетрадиционно: обуиних угеплитедял для разработки теплозащитной обуви

Специальность 05.19.06 - Технология обувных а кокевенно-галантерайных изделий

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой»степе ни кандидата технических наук

Москва - I9S0

^" /

у * ^ ' ' / /

Работа выполнена на кафедре "Технология изделий из коки" Московского ордена Трудового Красного Знамени технологического института легкой прошидвнности.

Научпь:,"; руководитель

Консультант

Оуццксльннз опионентн

- кандидат технических наук, доцент ФОМИНА Т.Т.

- кандидат технических наук ЕР ИНК И. 10.

- доктор технических наук, профессор JIABOFOKCOJJ А. Я.,

кандидат мздицпнских наук СТЕЖКОВ A.B.

Ведущее предприятие - Всесоюзны;! научно-исследовательский

п конструкторско-технологический инста-- тут по спортивным изделиям^ЗИСТЛ).

Защита состоится "¿И."ЭЭДстЗ^Кц^990 г> вч. на заседа-н.:я спецпалызироьанного Совета з Московском ордена Трудового Крг.сного Знаке!!!! технологического института легкой дрошшленностл по адресу: 11312?, Москва, ул. Осипенко, 33.

С диссертацией могно ознакомиться в- библиотеке института.

Автореферат разослан "46" V *дор г>

Учзш.!:"[ секретарь Специализированного Совета Д.0!33.32.02,

кандидат технических наук, ß-?—.

доцопт ' -fir/n ГРШШ З.В.

<

;.....'Актуальность. В слязл о интвнс1Г>.вкацаеЯ производитель!!!';;

...сил л!расширенном шсятабол работ прошвлвшшх объектов в р;шо~

■ ¡7.'.-,'•■А 5

на^-Сйбнри, Дальнего Востока л др., хгршстерацуадахся суровы.п кллкатлческлш условиями, большое значение приобретает создание рациональной обуви, прелназначенной для эксплуатации в условиях попиташшх тешюратур.

Одним из наараалонаЗ созершэнет¿ю«ашя теплозащитной об/вл является расширенно ассортимента обузтх катерналол, поиск нз-традициошшх обувных материалов л систем их рационального сочетания, обеспечииаа'цих внеокай уровень гигиеничности л тэг.лоза-щлтжх слоиста обувл.

Актуальность поиска, исследований-к применения нетрадиционных обувных м-¿'ириалов вызвана необходимость» разработал оптимальной конструкции л технологии производства комфортной теплозащитной обуал.

Изготовление комфортной теплозащатной обу^п ыонет бить осуществлено только на основе научного проектирования, предусматривающего целый ряд факторов, тиках как толлозоо состояние человека, тепло^-лзаческде с^ойст^а обушшх материалов, условия окружающей среды.

Долы» настоящей работы ялляется исследование слойств нетрадиционных обу^штх утеплителей для установления а^окгшко-сп! их лрзконзная для разработки конструкции л технологии кзго-толлеиля верха теплозащитной- обуш, обесг.ечлза.оцей тепловой комфорт в процессе носкл.

Для достижения носга.Л'ошюм челл бкди определены следуэ-циэ задачи исследования:

флзико-гигис-нлчаскле исследования и оценка сорбционни;:. оаойстз л прошщаошетл пакетов г/.атерпалов, лзготовденпих на

основе нетрадиционных обуиных утеплителей ; .

- доследование тешюйизпчасках свойств пакетов материалов на основе нетрадиционных обушых утешителей в широком диапазоне отражательных температур, соответствующих условиям эксплуатации ;

- исследование влияния потоавдёлений. на топлофизаческие свойства пакетов материалов аа основе нетрадиционных обувных -утешителей ;

- исследование твркотопогрэфик стопы и голени методом визуализации топдсаых полой для определения распределения толщин пакетов материалов по температурным зонам стопы и голени; _

- разработка математической модели теплопереноса в-системе "стопа, голень -.теплозащитная обувь - окрукащая среда" -для расчета толщин пакетов материалов на основе нэтрадиционных обулгшх утеплителей с учетом теплового состояния человека, тапло'Т-:здческих свойств пакетов материалов и условий эксплуата' ц;щ.

- Определецле оптимальней конструкции верха .теплозащит- ' ной обуви, обзспечкващей носчику тепловой комфорт с учетом особенностей нетрадиционных обушшх утеплителей (изменение ■поперечного сечения пакетов материалов при иа.чабе в процессе

изготовления обуап) ;

- разработка технологии производства верха теплозащитной обут с учетом специфики нетрадиционных обувншс утеплителей;

- физиолого-гигиеническая оценка разработанной теплозащитной обуви Е'кликатичоской какеро и в натурных услоаиях.

Методы исследований. Для оценки физико-гигиенических сьоиста пакетов материалов на основе нетрадиционных обувных

о.

утеплителей лсаользоваиц ставдартнко 1»тоди. Тепдо^аздчоокле •

свойства I акетов определялась методом мгновенного источника тепла лрд нестационарном тепловой ромике на установке и по методике 1ГО5Ш. Исследо исШ'.'Л ТО рмОТОНОГра':, 'Ли стопы У голе ни л оценка комфортно ст.; обузл проьодлллсь из специально разработанной установке с пракшюкцем тепловизора У/1—ЗОТл на базе 1К Ш СССР- йлзлолого-гагконкчоск-ю зсслодо^шш проводллдсь по общепринятой методике в кладт^ческой камере, зютлрузщей условия эксплуатации обузн. При обработке экспериментилышх данных применялась методы иэтедатяческой статистики с испольэозанпеи 3,4! "Роботрон 1715".

Достоверность полученных результатов теоретических п экспериментальных исследований' подтверждена результатами аепкта-нап теплозащитной обуви, изготовленной с применением нетрадиционных обувных утеплителей, в реальных условиях эксплуатации.

Научная чо^азна. Научная новизна работы заключается1 в следующем:

«

- впервые проведены фзэико-гигиегические исследования пакетов материалов на основе но традиционных обувных утеплителей (пуха, пухо-пероиой композиции, ваты чесаной тонко- л полугрубошерстно а) с целью определения их пригодности для производства теплозащитной обузл ; установлен!! температурное зависимости теплофззячоских свойств иссладуемюс пакетов (в широком диапазоне отрицательных температур) ; установлено влияние потовыделений на тепло^изаческне свойства исследуемых пакетов материалов ;

- разработана математическая модель таплолереноса в системе "стопа, голень - обузь - окружающая среда" с учетом теплового состояния человека, теплоп-пзических свойств пакетов обувных материалов а условии эксплуатации ; предложена формула

для расчета толщин вцделенннх областей обуви для создания конструкции теплозащитной обуви, ■ обеспечивающей носчику тепл'о-бол ком'юрт; '

- разработан экспресс-метод оценки коытортиостп обуви,пред-локона экспериментальная установка дм оценки комфортности обувн.

Пр к тчче с к с. я з на чи го с ть работы заключается в следующем:

- на основании проведенных экспериментальных ж теоретических исследовании определена оптимальная конструкция верха теплозащитной обуви, обеспечивающей носчику тепловой когорт;

- разработан« технология производства верха теплозащитной обуви с учетом специфики нетрадиционных обувных утешителей ;

- разработана методика оценки комфортности обуви посредством визуализации тепловых полай,, позволяющая оперативно определять комфортность любого вида обуви.

Аппробпцля работа. Материалы по теме диссертации докладывались, обсуг'дсллсь и получила положительную оценку на Всесоюзной научно-технической конференции "Совершенствование методов моделирования ц конструирования обуви, изготавливаемой по йцдюдцуальши заказа« населения" (ШТИБО, г. Шахты, 1938 г.), на Всесоюзной1 конференции молодых учешх и специалистов "Разработка новых технологических процессов, оборудования и материалов для текстильной и легкой промышленности" (МТИ, г. Москва, 1989 г.), на научно-техническом семинаре "Основные направления технического поровооруквння предприятий легкой промышленное;1 "(¡дат, 1990).

1'.!!;!.цьз1Г'о результатов исследований. Конструкция верха обуви на основе нвтродщаошшх обувшее утеплителей и технология ее изготовления вподропн в Московском городском производственном объединении "Груд".

Ожидаемый экономический эффект от ваадренля теплозащитной обуви на основе пухо-порового утеплителя и ваты'чесаной полугрубошерстной составит соответственна 34580 руб. и 30040 руб. на 1000 пар обуви.

Методические указания по оценке комфортности обувл рекомендованы к знедрекзя институтом Блофизаян Минздрава СССР.

Публикации. Ео гош диссертационной работа опубликовано G печатных работ.

Структура и объем раооп-i. Диссертационная работа состоит из введения, четырех юки, заключения а лр:ио;:онпя, содержит 'I5G страниц машинописно' > текста, 35 таблиц, 34 рисунка, список, литературных источников включает 102 наикецо.чапия.

СОДЬРШШ РАБОТЫ

Во вавлг>!чщ- обоснован;: актуальность теш диссертационной работ;;, cío л-jлированн цель а задачи исследований-

В порвоЛ главе отмечается актуальность проблеш выбора материалов и систе1<: их рационального сочетания для производства теплозацитной обуви, о беспечи жоцпх высокие гигиенические сцой-стаа а требуецпо твялозадиту.

На основа анализа свойств материалов, применяющихся в настоящее вреьи для производства теплозащитно:! обугл, обосновывается необходимость поиска нетрадиционных обувных ¡материалов с целью оптитазации свойств пакетов «¿атврпалов при холодовгх воздействиях.

Анализ имеющихся в литературе данных о свойствах пухо-nenoBoií к о г;'позиции показал необходимость проведения исследований и оценки <1 изако-гигаотчвеюх свойств пакетов материалов, ooc'ía;i.vemu.:x на основе нетрвдиционннх обувн.-х утеплителе:; с целью усуа.чозлогшя шТс ективпоста их прямковаг. для произведет-

ва теплозащитной обуви.

Отмечается, что особенностью проектирования теплозащитной обуви на основе нетрадиционных обувных утеплителей является !!е только изь.ечзнне дланЕ детален при наполнении их утеплителем, но и изменение площади поперечного сечения при их изгибе, что лоо&содлко учитывать на стадии проектирования обуви.

Во чторо'/г глаье обоснован зкбор объектов нсследова;шй, прзцставлаь» результаты исследовании Физико-гЕгшническпх слоиста систем материалов на основе нетрадиционных обувних утеплителей.

Объектами; исследования являются иакети материале., сос-таллсглсле по схе;,.с верх + угеллктевь -:• подкладка.

3 качество теплозащитного слоя были использованы следующие нетрадл'длоннпе обулиле утеплители:

1. пух ;

2. пухо-пьрохзая коьоюзлцня;

3. вата чесаная тошсолюрстная (ГОСТ 11993-76) ;

4. вата чесаная полугрубошерстная (ГОСТ 6308-71).

Для исследования сорбцаонаых свойств а проницаемости

с..стек г.атериалов на основе нетрадиционных обувшх утеплителей' применялись стаодартнкс г.етодн.

Соответствие показателей физико-гигиенических свойств (гигроскопичности, наропро^лцаег.ости, воздухопроницаемости и др.) пссладуем'Х систем материалов предъялляемш к обуваык материалам требованиям позволяет утверждать о высоком уровне гвгао.. чиости нсследуошх систок, что подтверждает возможность их применения для производства теплозащитной обуви.

Результаты эксаернкентальшго измерения значений теплопроводности нетрадицлошшх обувнг'х утеплителей прл различие;': оОг»окноЯ г-ассз $ показали, что на ¡¡ко шада значение тепло-

проводностл А нетрсдацлошшх обувных утеплителей наблюдается при величине объемной массы <S , равной 8 кг/г.!3 ; изменение . объемной массы утеплителя в больирт (до 10 кг/г.:3)' или кеныцуэ сторонн (до 3 кг/м3) визмзает уиеличениз теплопроводности и, том самим, ухудшение теплозащитных свойств. Зависимость теплопроводности } нетрадиционных обузннх утеплителей от объемной масск ci показана на рис. I.

Телло^изпчоскии анализ, лроведзяакй на основе результатов исследовании тепло- и температуропроводности, теплового сопротивления и удельной теплоемкости систем материалов показал следующее. При нормально;! температуре теплолрозодность систем материалов'составила 0,039; 0,026; 0,045 и 0,043 Вт/(м.°С), соответственно на основе пухового (I) л пухо-порового (2) утеплителем, зачн чесаной тонко- (3) а подугрубоперетной (4) ;

тепловое сопротивление S систем материалов - 0,43G; 0,518 ; 0,435 ; 0,451 iA°C/3t, соответствеляо утеплителей 1-4 ; температуропроводность а - 5,7.10"*® 5,2.Ю~°; 6,8.10"® ;

Л О

6,3.10 ° if/c, соответственно для утеплителей 1-4;

удельная теплоемкость с - 0.980.I03 ; 0,989.Ю3 ; 0,345-Ю3 ; 0,у?5.Ю3 Jü'/(í-t.°C) соответственно для утеплителей 1-4.

Исследи.,..: л теяло.Тсгзачесшх свойств (ТОО) систем материале а на оспоьо нетрзддцлошл-х обуинмх утегмиитолои проводились а илрог.оь; даипазога отрматель:и'х тэкгорегур, соотвегс7^уяц::х условия!.; эксплуатация теплозащитной обув л.

Постепенное снимание темдературн от 0°С до ~В0°С приводит к "31 .оааю-п всех телло^изичосиих показателей исследуемпх слотом. Ток, по ними иле температур;; до ~30°С приводит к росту теплопроводности до 0,063; 0,061 ; 0,067; 0,005 Йт/'(м.°С) соответственно для систем на осаозо утеплителей 1-4.

J, Вг/(м-°0

4 S g iD

от объемной мпссы& м/н

3 4 5 6

Р:ю. I. съз .с.::.»сть тондопролояшхяа À

спетом. гятот..:ми>в на основа нотрадпцпонккх ойувикх утзп; :иаль!ч I - пуха Г 2 - пухо-пзрово:'; композиции; 3 - ваты тзкколорстпоЧ ; 4 - вргк полугруйогюрсгкой.

D.OSO Д. в.-J(h-°Ù>

a,ci¡s

ПЧ£0

&

R,h '"а/ь-х

» Т

спстеми матврдглог

о.чса

—

С.X а .с OL в il CL jn а. ß с

i

спстэш материалов

пз!.-л«оигл толлояуоводаосгд (А) и теалогого оопуотнз-уогн.т (С) («да к:yepi'/.jjor:, чгч*лгпти.'лл иа основа кзградн-ц.ихш'.г. уусплотвлой (1-4 ) •

• 1'оиал; б - лосл.о'увлах.'непкя; с

а - ЯР увл

поело сушки.

э.

Обработка результатов ассяодоланзИ ТСС проводилась с использованием ЭШ "Роботрон-1?15". В результате шглиноД обработки эмпирического числового материала лолучгш тошзрцтуринв зависимости тояло^нзических показателе:'! вида ^ - O-x'-f &Х-* с.

Установлено, что теплопроводность J исследуек-:х слсте:,; в интервале тег.п.ратур 0 -70°С но провказет допустим;* для топлоизоляцлошшх материалов границ (0,059 13т/(г,.°С)); Rсоставляет 0,U2Gi- 0,518 î.-,2.°C/3t, что обеспечивает требуеп!й уровень теплозащитах свойств и подтверждает возког.ность их использования для производства теплозащитной обуви, прздназначешой дач гке-плуатации нри тагиературо окру:л:х;с;1 среды 0*~?0°С.

.Исследовано влиян.;е потоотделений на ТСС лсслэдусг-чх систем. Схематично /худне::-е ТСС нсслсдусы:;: с.стек на ос.ноае пухового, духо-лзрового j а'^лллтзлой, вагв чесаной" топго- и лолугууоо-¡дарстноП показано на д,:игра»лв (рис. 2).

Анализ результатов лсслодованi.'ï показал, что действие потоотделений па исследуемте сист.» вызинаот увеличение их теплопроводности j на 10,2,3 - 20,0;.' и яедзшю теплового сопротивления R на 7,8; - 15,2;.

С цель" проверки восстановления толлозацлтккх свойств не след у шлих слета!.: после удаления зяага из объема утеплителя били нроведеги исследовали TQC сйстек 1.:стсрлалоз после С-часо-2о:-: естественной суыкл. 13 результате исследований установлено, что естественная су ¡яка обуви позволяс? иоссч'авовнгь теплозащитно свойства обуви практ'Л'ески полностью, расхогдошш показателей TvC лсследуегл'Х систем в зеоздуаио-сузом состоянии ц под дл/ст.асн: потоотделений; но пре л:ша:зт 4,5;?.

Трдтья умна пссз.ти.ег.а категжтическог.у нододлроваплэ процесс.з сеп-озгропоса в chctci.'.q "стопа, голоаь - тош;0о.н;дтн::я

ю,

обувь - огругл'.ащая среда" на основе и с следов а ни-;: тер;пз топографии стопы и голена шгодок звзу&лазацаа тепловых полей с целью расчета толирин заготовка иерха обуви на аиделеннгх зонах стопы а голе г:;.

Исследования тер^отопограсии стопы и голзни проводились бзскоятакгкш методом визуализации тзплоынс полей с еспользоз?.-ияоъ: тепловизора 1Д-30ТВ, принцип действия которого основан на регистрации! теплоипх поле;; объектов по их инфракрасно^ иэду-че аито.

Исследования тер1.;ограю.: внутренней, шрукноЗ, ткльной а -плг.нтарнои поверхностей стопи и голоии (рис. 3) показали неоднородность температурного поля,' вследствие чего бклл вкдалены следующие тег/дер:туркко области стоги: и голени (рис. 4):

1. Носочная (идя пальцевая) ;

2. область егг.ба стопы ; • •

3. область внутреннего свода;

4. область наружного свода ;

5. область внутренней лодыги;:;

6. область наружной лоднпки ;

7. пяточная ;

8. область голени.

Тешорахуршо аихврзали указанных областей, изкереняые с покощьл- цифрового устройства тепловизора Ж-£.ЗТВ, продотавлень! в тс блице I.

ВшзЛвшшо посредством визуализации тепложх полей темпе-ратурмдз области необходимо учитывать при проектировании комфортно.: теплозащитно:! обуаи путем варьирования тодщякн утеплители.

< 4 Í^'V., ^

4 j у-/

a. Гермограмма внутренней поверхности' ноги

t

•

/Г' V

} I ^ '

Ï V

i 'V

ч=—Л <3

б. Терпогра^ла наружной поверхности ноги

Рис. 4. Температурные области стопы и голени.

Таблица I

Термотопографии стопи а голени

■->•, : Область изменения пдГ температуры „ Интервал изменения ; температу-: ры ,°с '.Среднее : значение ¡температуры, : °С

I Область пальцев 26,4^-26,8 26,62

2. Область сгиба стопы ■ 28,5+0 28,5

3. Область внутреннего свода ' 27,8-28,2 28,02

4. Область паруглшго свода 27,3-28,0 27,88

5. Область внутрзнкея додала 27,8-28,2 28,0

6. Область нарумноц лодоаж.1 28,1^0 28,1

7. Пяточная область 27,2-27,8 27 ,5

8. Область голени 28,6-29,2 23,8

Для определения толщин заготовка ворха обузд па выделен-¡йс областях стопи л голеш била разработана матоиатаческая одель теплопороноса в система "стопа, голонь - теплозащитная бувь - окруиипцая среда".

При разработке математической модели теплонсрсноса уронено теплового баланса <1) составлялось на основе урзикзн..й, кведешшх а работах И.З. Гривиной я JT.H. Расторгуевой, но с четом коцлуктлвного теплопероноса не только мемду слоями ядр^-ыицн - кома, но я меаду игдеяеннилл посредством визуализации епловых пол ;й областями стопы л голени. Уразпзнла (2) и (3) читываот температурную зависимость ТОО нсследуемнх систем на снове пухо-перового.утеплителя л зати чесаной полугрубошерстной

оотвэтстзенно: • Г г

Q.C.VM = 2- ( Kin (Тли-Ti<0>-cLi*('lo-TiKj- Kiw. ("r^K-Ti&«.**)-

, - S* i ( ТЧ^-Т^о*)) UoS

/ " (I)

= 2,A3.IQ~\2 - 1,05.Ю"4Тв.+0,035 ; (2) -

Чили/le« = 3,37.I0_6TB3 - 5,II.IO_5Tb + 0,037 ; (3)

це Й=¥ч - тепловой поток от стопы и голени через тепле защитную обувь в окрумаиявую среду, Зт ; К¿н , К-;«. - коэв'йпцпонты тешмпорздачи слоев тела (мши; л коми соответственно), Вт/°С ; d-i*. -- коэффициент теплообмена крова со слоем когл ,Вт/°С ; Tin , Tin - температура слоя мышц и слоя коми: соответственно, °С ;

То _ температура кровл,°С ;

1гн.о5~ температура энутреннол поверхности обуви, °С;

- площадь a0aei»CH0CKJ контакта шгду сшшш областями

п

обуяй (кожи) , м ; & - толщина ко;."л, м ;

J к - коэффициент теплопроводности ко;гл, Вт/(м.°С) ;

- ^c^op'i'^ypa п.-aoil области коми, °С ;

- теплообмен ко:::и со средой испаренном, Вт ; Тпог - температура и. -ной обяастз наружной поверхности

обуви ,°С ;

}о5 - коэффициент гоплэдроводкоотн пакетов обувнкх материалов, Вг/(м.°С) ; cL - коо'.К'ицпонт теплоотдачи конвекцией и излучением,

вт/(:.!2.°с) ; Sos -площадь поверхности обуьи, ьГ; Т& - tüutiBратура окруетоцей среды ,°С ;

- толщина пакета обув'шх материалов п.-ной области, к. Исходя из систем!; уразненай (I), (2), (3) было получено

уравнение длк расчзта толщин .¡вделанных областей пакета обуи-нгх материалов:

- ± о* (Ъм-luy-cli* (To~Tiu.y\¿iu.

SQZ + oi ( TnoS-Tbiy, . ■ H)

iíp:: модал>рс.;анлн процесса тсилоавропоса в система "стола, голень - товлозогйтаая обувь - оцруияда,«$ среда" за исходное тепловое состолп.е человеке бпло принято состояние теплового ком:орта. Таким образом, по iT-opry.no (4) производится расчет рациош'Дьпого сочетания толщин пакета обузьгх материалов з;;го-tobí;:í ворча обув.:, которое обеспечивает носчику топдо >oSí когорт с учел'ом гфпвиодогии «км, тепло;';ивичоекпх o^oScíj систем мг/мм/млов и усяов.;:" о::, ума ере;; к. Схема распределена; утплигеля j;o7;-'.rif.нм ¡м_рлс. 5.

дБ.

Программа для расчета толщин сЯ, гннолнона на язике "Еойсик" с лспользозакет; ЭоМ "Роботрон-1?'15". Проверка объективности полученных дан:шх о величинах толщин пакета обуи'л.ix материалов, рациональное сочетание которых обзспечи^аот носчику тепловой комфорт в соответствии с математической модельп тепло-переноса, производилась лугом ишалзния адекватности результатов математического моделирования и результатов, полученных при исследовании теплового состояния испытателя и теплозащитной обузи в климатической камере ТЕВК-17.

Результаты исследований, проаедашшх в климатической камере ТЕЙК-17, позволяя'; оценить тепловое состояние испытателя как "комфортное", что подтверг:'дает адекватность теплового состояния, прогнозируемого на осеювз математического моделирования, комфортному тепловому состоянии.

Кроме того, на основе проведанных исследозаннй термотопографии стопы, и голе да разработан экспресс-метод оценки комфортности обуви, предложена экспериментальная установка для оце'ии комфортности обуви посредством визуализации теплоькх полей исследуемых объектов. Квтодаческяе указашш по оценке кои-орт-ности обучи рекомендонаш к внедрении институтом'Биофизики КЗ СССР.

Четвертая глаза посвящена решения задач, саязан;щх с установлением особенностей конструиро заиия и разработкой технологии производства ворха теплозащитной обузи с учетом специфики но традиционных обувных утеплителей, а такго оизиолого-гигпенпческой оценке разработанной теплозащитной обуви и клнма-тпческой камере и в натурных условиях.

В данной главе представлена конструктланая характеристика разработанной теплозащитной обуви. Эскиз модели пршодзи на рис. 6.

I - носочная зона; 2 - зона подъока, лодгак, ornöa стояч ; 3 .- пяточная зона ; 4 - зона голени.

Рпс. 6. Эскиз теплозацлщюл обуви па основе ветрадшпоыкх обусшх утеплителе;;.

При изготовлении теплозащитно;: обуви с ирга.» но илек котра-дацаош&тс обувнкх утеплителей набявдсотся пзг.ензние толщина плоских деталей, состоящих аз систем ютсраслов, что необходимо учитывать на стадии конструирования обуви с цвльк» сохранения зоданнкх тепло?.лзаческах свойств систем катерналов- В связи с этшл предложена (¡орцула для расчета толщи ни плоского пакета катзрналов: . , „ . '

о' ^«г^+ХсРО

Су ю ~ -------------- г /с\

г

где 2. - обхватннк признак стопы а голени, к; с5п - толщина изогнутого пакета материалов, м.

Рессчлтаннне токаи образов значения толщин Л плоского пакета обузнкх материалов явг изтея исход нала дакнкни при конструировании кеыТ.ортной теплозащитной обуви.

С уде ток прпмз нения нетрадиционных обувных утеплителей -разработана технология производства верха теплозащитной обуви, включающая перечень и технологические процессы по выполнена» операций. .

. В заключительном разделе главн приведены результаты йизао-лого-гагяеничзских исследований и оценки соответствия разработанной теплозащитнол обуви на основе нетрадиционных обувных утеплителей предъявлявши физлолого-гигаеническим требованиям.

Исследования и оценка фпзнолого-гпгленичоских свойств теп-лозацлтной обуви проводились по общепринятой методике в соответствии с критериями, разработанными в Института Биск'лзпка "Минздрава СССР и в Института общей п когвунальной гигиены им. Л.Н. Сысика ЛЫЦ СССР.

¿изиолого-гигиеначескиз исследования проводились при температуре -40°С в клшлатнческой какере Ш1-С-17.

Объективно установлена дчнакика теплового состояния иенн-

тателя в теплозащитной обуви в процесса экспер;;:,.опта (показана на рис. 7). Д:ик,;,ш:й геыпературы внутриооу. кого пространства показана на рис. 8.

Результат;; нсследоаанни показали снижение в допустимых продал;;-: тсч/лературк ко:а: сгоиг и гоши испытателя, позгаекле то.vnopa туры №:■:: на 40-50-и п.нуте испытания оы:запо с у^слячс-пдеи ifMSHOüKOk нг.грузки (подьск на ступеньку, интенсивная ходьбе

Субъективные ощьчзвал испытателя оценивались баллаш "О" и "-I", то есть ки; cocto;.u:bi "коглТорт" и прохладно". Появление обгони:': "холодно", "очень холодно", а такье непереноеииж болол'х сдуцо нпГ: ;:е наблюдалось.

С долью подтверждения результатов лабораторных исследова-шЗ была проведена опытная лоска теплозащитной обув.,, изготовленной на основа 1Ю традиционных обулн'Х утеплителей. •

Опытная HOCi:a о буш выполнялась участника:,:.; трансарктического дивного гернхода "СССР - Северный подаос - Канада" под оу:;оводст»ок Д. Л. Шпаро. Выбор в отнх гтцдях трансарктической экспедиции обусловлан ри.отк ыерехода и xupur.vopcK работ, выяол клоыых ее участника;,1:!. Продолыгталькооть оысыедлцпи (опытной нос;:-;) систа,и:ла 4 кэсяца (февраль - ка2 1933 г.).

]{о:,лл<л:т!? обуви были изгото^ла¡ш по обиаЕоа.но ларзяготю-алыыны.стсico': экспедиции "Па_,<аалы:ин-й5", ярО-луыьгаеД "ССлодоаа-шя в холодааых ./словшх „псэкогорья.

Леш;тан в; проводились тик/о член; :.::: Советского фонда г,:.;ра. Эксплуатация коишхаа обуви проходила в следующих к:::и..а-тичсских условиях: то:.пораву;>а ъоздуха -10 ~ -45°С, плавность воздуха приделах СО;,, глубоки.: екзиг!, копров.

.-хаштвтеляс.л иты.очош высокая тепло Jaл.лта ойууц, uswtoj-хекпоЛ ыа основе нотрэдлцуошзх ооуыи'х yreiauscaeít, os ыадый вое, ызядактпость а походных условиях (легко сворачивается а

36 35 34 33

32

30 29 26 27

И

1 / к

/ 3

\ N /

\

N 2

—>-

0 5 40 45 2 0 25 3 0 35 40 45 50 55 60

1 - 3 |_поной_

1 \

V 5

т

1

1

0 5 10

[хмьао 1 поц Ой | [_

45 20 25 30 б

поной

5 40 45 50 55 БО

I - I

| уогьйд 1 пекоа j

Рас. 7. Диисл.'дка ташератури коки: ■

.. I - стопи ; 2 - голе из ; 3 - груда пспитателя з толлозац.лгнол ооузп

а'спухо-пзровым утепдатэлеч; й> с утопллтзлзк ^ата чосаягя полугрубокорстная.

Чч

\

\

—V 3

\ '

i

2

35 '33

Д-f 29 27 25 25 2< Í9 П ¡b

ß 5 10 Hb 20 25 30 55 40 hb 50 55 &0

I покой_ ]ходьДй j покои I

Рис. 8. Динагллка температуры иПутрлобувного (1,2 и пододе::шого Х'о) простракс i'aa

1 - для обуза с пухо-пероагл,, уупюит&ж

2 - для обуал с утешителем вата чесаная п олугру бо ш ер с г пая.

стро восстанавливает свой первоначальный объем). На основании бъективних ощущений носчиков обувь получила высокую оценку, пзнана пригодной для эксплуатации в условиях понкганнгх тем-ратур. Отзывы испытателей продставлонн в приложении диссерта-OHiioíi работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ современного состояния проблем проектирования плозащитной обуви показал необходимость поиска нетрадяцион-х обувных материалов и систем их рационального сочзтания с льэ улучшения ее качества вследствие неудовлетворительных ойств материалов из натуральных волокон при пондменних темпе-турах, а такте ^следствие ¿ксокой стоимости и дефицитности здиционно применяемых утеплителей.

2. Анализ свойств пуха и пера водоплаващей птицы --высокие плозащптлй свойства, объемность, способность к самостоятель-му восстановлению объема после снятия нагрузки, высокая гиги-нчность - доказал необходимость проведения исследований а енки физико-гигиенических свойств пакетов обувных материалов, ставленных на основе нетрадиционных обувных утеплителей с

лью'у становления эффективности их применения для разработки плозащитной обуви.

3. Приведенные исследования сорбцаонных свойств и прони-эмости пакетов обувных материалов, составленных на основе ие-адиционных обувши утеплителей (пуха, пу-хо-перовои композиции, га чесаной тонко- п полугрубошерстнои /ГОСТ II998-V6 и

ЗТ 6308-71 соответственно/) показали их соответствие требо-нлям, предъявляемым к материалам, предназначенным для эксплуа-дии при пониженных температурах.

4. Для объективной оценки теплозащитной способности обула

исследования толломлзлчэоких свойств (теплопроводности, теше-рагуродровздносх'л, теплового сопротивления л удельной теплоемкости) проводились в широком диапазоне температур 20°С ; 0°С -80°С соотиетствуг^ии условиям оксплуатацил. Установлен. вид томпера-турЕли: зависимостей топлойизлческнх свойств. Проведешше исследования показал"], что указашше системы материалов при отрица-тельшх температурах (до -70°С) ямелт теплопроводность /| менее 0,059 лт/(м.°С) я тепловое сопротивление на менее 0,326 и2.°С/Вт, что подтверждает возможность их применения в качестве пакетов материалов заготовки ^ерха теплозащитной обуви.

5. Установлена зависимость теплопроводности } от объемной массы & утеплителя. Минимальное значение теплопроводности

6. Установлено, что потоотделение стопы и голени человека шззмвает увеличение теплопроводности на 20/5, 17,9;.', 13,6^ а 10,2/ ц падчняе теплового сопротивления на 15,2'/, 13,5/, 10,2',' и 7,0;.. соответственно для систем материалов на основе пухового, лухо-перозого утеплителей, затк чесаной тонко- и полугрубоиорст-иоИ.

Установлено, что суика и нормальных условиях (в течение 6 час) практически полностью воестанааливает теплозащлтнне сионства обуви ; расхождения показателем теплофЕзлческих.свойств ¡¡сслодусмшс систем материалов поело сушкк в до носка составляет 0 * 4,5/.

7. йсследозаиия тэркотопограйии стопы I; голени посредством визуализации теплоаих полей локазглл неоднородность их теплового поля, чеМ1 обусловлено деление поверхности стопы л голени на 8 областей с определении!.; температурил,: интервалом.

8. Для расчета и прогнозирования теплоизоляции обувл разработана штоматачоская коде-ль тошходераноса в система "стопа, голень - обувь - окружающая среда", учитывающая тепловое состояние человека, тешгофазяческаз свойства обуви л переменные условия окружающей средн.

На основе математической модели теплопероноса в сис-тош "стопа, голень - обувь - окружающая среда" выведена йоркула для расчета толщин заготовки верха обувй, которая позволяет создать конструкцию обуви, обеспечавааиутэ носчику тепловой кок-форт.

9. Анализ существующих в настоящее время катодов оценки комфортности обувл показал необходимость разработки менэе трудоемких, более точных и оперативных не традиционных котодов для оценки комфортности любого вада обуаи.

10. Представлена установка для оценка комфортности обува посредством визуализации тепловых полей, которая включает следующее оборудование: для аштацил климатических условий зксплуа-тацаа - климатическая камера ТЕВК - I? , аэродинамическая труба ; для-ик&гапаи динамических условий эксплуатации - "беговая дорожка", велотренакэр, ступеньки;для визуализации тепловых полей стопа'а голена в исследуемой обуви а определения "температуры поверхности обуви - тепловизор И5~302В.

11. Разработан экспресс-метод я методика оценки комЗ[юртао-ста обуви, рекомендованная ИБ Ш СССР-к внедрена?!.

12. На базе матемагяческой модели теплоперенооа разработана методика конструирования верха теплозащитной обуви с учетом особенностей нетрадиционных обувных утеплителей (изшноние площади поперечного сечения пакета обувных катераалов при изгиба).

13. Разработана технология производства верха теплозащитной обуви с учетом специфики нетрадиционных обувных утеплителей.

14. йизполого-гнгиенпческио исследования в климат .таской камере ТБЗК-1? позволяет оценить тепловое состояние испытателя в разработанной обуви на основе нетрадиционных обувных утеплителей (пухо-перовой композиции, ваты чесаной полугрубошерстной) как "комфорт" а "прохладно", появления ощущений "холодно" и болевых непереносимых ощущоняй не наблюдалось.

15. На основе разработанной конструкции верха теплозащитной обуви я технологии ее производства была изготовлена опытная партия обуви с примано¡шем пухо-поуового ухоплптеля л ваты чесаной полугрубошорстной для эксплуатации в условиях Крайнего Севера и высокогорья.'

Ожидаемый экономический эффект от внедрения методики проек тирования теплозащитно,! обуви на основе пухо-перового утсялател ц ваты чесаной полугруоошерстной составит соответственно 24580 руб. и 30040 руб. на 1000-пар обуви.

Список опубликованных автором работ по теме диссертации:

1. Бринк У.Ю., Сошна Т.Т., Любич Г.11. Особенности проектирования и изготовления обуви с пухо-перовнм наполнителем //Совершенствование методов моделирования и конструирования обу ви, изготавливаемой до инд-шздуальным заказам населения. Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической' конференции. -Шах ты, 1988. - с. 90-91 .

2. Косарева Н.дЗ., Любич Г.II., Фомина Т.Т., Хлхаров А.П. Исследование теплозащитных свойств нетрадиционных обувных материалов и систем на их основе. - Ы., ЩБЛЯЭИНегпром, I? 2872-л.п. от 07.89.

3. Любич Г.П., Фомина Т.Т. Проблемы проектярованля теплозащитной обуви. //Разработка нозых технологических процессов, оборудования и материалов для текстильной и легкой промшлекадета: Сб. науч. трудоз КТИ - И., 1989. - с. 147-148.

4. Любич Г.П., Фомина Т.Т. О расширении ассортимента материалов для утепленной обуви. - Кокевенно-обувная промышленность, 1990, Л 4, - с. 45-46.

5. Любич Г.П., Фомина 'Г.Т. Исследования илагообмвнннх свойств систем. - Кокове нно-обуанан промышленность, 1990, й 5, - с. 23-24.

6. Любич Г.П., <5окина Г.Т. Оценка теплового состояния человека а теплозащитной обуви. - Комевепно-обуяная промышленность. - 1990, Г'. 5". - с. 21-23.

Ротапринт МТТШДП. Заказ Л.490. Тираж -ЮОэкз.