3 Гигиена обуви

2021-03-09 СтудИзба

Глава 2 Гигиена обуви

В климатических условиях России человек, работающий на открытой территории (строители, геологи, нефтяники, железнодорожники, лесозаготовители, горнорабочие, работники сельского хозяйства и другие), большую часть года подвергается воздействию холода, под которым понимается комплекс физических факторов (температура, влажность, скорость движения воздуха, радиационная температура), обусловливающих охлаждение организма (холодовой стресс) и необходимость применения соответствующих мер для снижения тепловых потерь (использование одежды, регламентация времени пребывания на холоде и другое) [4, 7, 9, 4].

Согласно имеющимся в зарубежной литературе данным, касающимся холодовых поражений, 73 % последних относились к кистям и стопам. Наибольшую проблему составляла проблема термического комфорта обуви (57 %) [27].

Общее охлаждение организма часто связано с охлаждением стоп, температура кожи которых обычно бывает самой низкой вследствие выраженной вазоконструкции. Локальное охлаждение стоп может также являться и причиной общего холодового дискомфорта [4].

Кисти и стопы имеют площадь поверхности, которая весьма велика по отношению к их объёму [36], что является одной из причин высокого уровня тепловой отдачи [29]. Тепловой баланс конечностей в большей степени зависит от поступления тепла с тёплой кровью из сердцевины тела. Кровообращение в конечностях находится под контролем терморегуляции и снижается на холоде при умеренной или низкой тепловой продукции [20, 29].

Дистальные отделы конечностей обладают низкой локальной тепловой продукцией по причине их малой мышечной массы и падения температуры тканей. Например, каждая стопа в условиях теплового комфорта генерирует приблизительно 2 Вт, а при температуре тканей ниже 10°С - 0,2 Вт. Количество тепла, поступающее с током крови к стопам, достигает 30 Вт в тёплых условиях или во время физической нагрузки, но может значительно снижаться (до 3 Вт) при воздействии холода. Каждая стопа при средней температуре 35°С содержит приблизительно 160 кДж тепла. При окружающей температуре 0°С, если температура тканей стоп падает до 5°С, содержание тепла в них уменьшается до 23 кДж [28, 33].

Одним из основных способов защиты работающих в условиях холода является применение зимней специальной одежды, которая рассматривается как комплекс предметов, защищающих человека от излишней тепловой отдачи в окружающую среду [4, 7, 15]. При этом важно должным образом защитить от охлаждения все участки тела с учётом уровня тепловой отдачи и температуры кожи, порога температурной чувствительности, так как охлаждение каждого участка влияет на тепловое состояние всего организма и его работоспособность.

Наиболее очевидным последствием воздействия холода при работах на открытой территории является охлаждение поверхностных и глубоких тканей тела человека и связанные с ним реакции в диапазоне от общих/или локальных дискомфортных тепловых ощущений до поражений различной степени: гипотермии, локальное холодное повреждение (отморожение, онемение, боль), функциональные изменения (острый кардиореспираторный эффект, ухудшение работоспособности и другое [2, 3, 8, 9, 18, 23, 25, 26, 30, 35].

Охлаждение стоп вызывает тормозные процессы в коре головного мозга, способствует изменению двигательной активности человека, нарушает его координацию, что может быть причиной травматизма [8, 19]. Физическая терморегуляция в области стоп выражена в большей степени по сравнению с другими частями тела, что выражается в большем снижении температуры кожи и теплового потока с их поверхности (до 40 %) [5, 12, 16]. При этом болевые ощущения, являющиеся причиной отказа от продолжения работы в охлаждающей среде и связанные со значительным спазмированием сосудов и снижением температуры кожи, могут иметь место при относительно небольшом дефиците тепла в организме, то есть температуру кожи стоп можно считать одним из критериальных показателей теплового состояния человека [6, 11, 21].

Рекомендуемые файлы

В отечественной и зарубежной литературе широко представлены данные о влиянии охлаждения стоп на тепловое состояние человека, переносимость им холодового воздействия, работоспособность, здоровье [4, 12, 18, 19, 22, 23, 25, 30, 31, 34, 35].

Хроническое охлаждение в процессе трудовой деятельности проявляется, прежде всего, в возникновении «холодовых» нейроваскулитов, ангиотрофоневрозов. Симптомами хронического поражения стоп являются снижение температуры их поверхности, нарушение тактильной чувствительности, трофические расстройства. Для хронического поражения стоп характерны сосудистые (ослабление или отсутствие пульса на периферических сосудах стоп) и неврологические расстройства (нарушение поверхностной чувствительности), трофические нарушения (гипергидроз, цианоз). При капилляроскопии кожи стоп обнаруживается начальная стадия облитерирующего эндартериита [14, 18, 23, 25, 26].

Особенно неблагоприятно сочетание местного охлаждения стоп с общим охлаждением организма.

Теоретические данные, касающиеся влияния на организм термического фактора, базируются на представлении о неоднородном реагировании всего тела на охлаждение, но при этом отмечается определённая взаимосвязь между общим тепловым состоянием и степенью охлаждения той или иной области тела. Даже при кратковременном воздействии холода в организме происходит перестройка регуляторных и гомеостатических систем, изменяется иммунный статус организма [1, 13].

Согласно анализу данных [11], полученных экспериментальным путём, состояние теплового комфорта обеспечивается при средней температуре стоп 30,4°С (33,5-25,7°С) и тепловом потоке 52-87 Вт/м2. При теплоотдаче со стоп в пределах 116-139 Вт/м2 имеет место полная компенсация тепловых потерь за счёт постоянного притока тёплой крови. При снижении температуры кожи стоп до 16,6°С (19,0-13,4) возможны сильные болевые ощущения; при температуре 13,4°С и ниже они являются преобладающими [11]. Величины температуры кожи стопы, соответствующие различным тепловым ощущениям в этой области тела человека, приведены в таблице 1.

Таблица 1

Средняя температура кожи в области стоп при различных тепловых ощущениях [11]

Тепловое ощущение                        Температура кожи стопы, °С

Комфорт                                30,4 (33,5-25,7)

Слегка прохладно                27,4 (29,0-25,7)

Прохладно                            25,7 (27,3-23,0)

Холодно                                21,4 (22,5-20,0)

Очень холодно                     16,6 (19,0-13,4)

Болевые ощущения              ниже 13,4

Появление у человека неприятных субъективных ощущений (холод, боль) обычно сигнализирует о том, что имеющая место температура стоп непереносима и что результатом охлаждения может быть отморожение вследствие длительного спазма сосудов.

Опасным для организма является потеря тепла без всяких продромальных признаков. Чаще всего это наблюдается при воздействии «субнормальной» температуры воздуха и при отсутствии сколько-нибудь существенного физического напряжения [12, 16, 25]. Наступающее сужение сосудов при действии слабого холодового раздражителя в первое время является защитной реакцией. Однако слабый холодовой раздражитель вызывает и слабое сужение сосудов. Если это длится непродолжительное время, то через более расширенные сосуды протекает больше крови, и поверхность тела лучше защищена от охлаждения. Если же состояние вазодилятации продолжается длительно, то она ведёт к большим потерям тепла. Местное действие охлаждения стоп сопровождается отражённой температурной реакцией на отдельных участках тела: понижением температуры кожи носа, пальцев рук, а также слизистой носа [16].

Л.Н. Грацианская [14] привела результаты наблюдений над 70 больными, причину заболеваний которых связала с воздействием относительно низких температур, которые не вызывая отморожения, приводили к развитию хронических поражений периферической нервной системы в виде вегетативных полиневропатий. Преобладающее большинство больных этой группы - рабочие сырьевых цехов мясокомбинатов, рыбоконсервных заводов и т.п.

Для холодовых поражений конечностей существуют различные причины:

- отсутствие пунктов обогрева вблизи мест проведения работ;

- отсутствие регламентированных перерывов в целях нормализации теплового и функционального состояния;

- несоответствие тепловой изоляции комплекта средств индивидуальной защиты (специальная одежда, обувь, рукавицы, головной убор) условиям трудовой деятельности (метеорологические условия, физическая активность, продолжительность непрерывного пребывания на холоде);

- неудовлетворительные условия для просушки одежды, обуви, рукавиц;

- несоблюдение режима работ на холода;

- алкогольное опьянение.

Длительное пребывание в мокрой или тесной обуви особенно опасно с позиций возникновения холодовых травм.

При работе на холоде единственным способом защиты стоп является обувь, тепловая изоляция которой должна соответствовать конкретным условиям трудовой деятельности. В то же время имеется сложность в создании средств защиты стоп с необходимой тепловой изоляцией как вследствие особенностей терморегуляторных реакций и условий теплового обмена, так и в результате затруднений в обеспечении эргономических требований к обуви.

В настоящее время фактически отсутствуют требования к средствам защиты стоп от охлаждения. При оценке тепловой изоляции специальной одежды практически не учитывается тепловая изоляция обуви. В результате этого проведение работ при пониженной температуре воздуха даже при соблюдении требований к тепловой изоляции специальной одежды может сопровождаться существенным напряжением реакций терморегуляции организма и быть причиной прекращения работ на холоде, как вследствие локального, так и общего охлаждения.

Полученные данные показывают, что изменение температуры кожи на различных участках стопы, обусловленное воздействием холода, неодинаково: наиболее выражено оно в области большого пальца, в меньшей степени - в области подошвы, что сопровождается различным снижением плотности теплового потока (соответственно 35 % и 29 %) и что следует учитывать при конструировании теплозащитной обуви.

Полученные данные указывают на индивидуальные различия в величинах температуры кожи и плотности теплового потока в области стоп, особенно в условиях теплового комфорта, составляющие соответственно 5°С и 46,6 %; в условиях охлаждения - 1,8°С и 30 % [1]. Индивидуальные различия терморегуляторных реакций в области стоп затрудняют корректную оценку их теплового режима, а также оценку обуви и прогнозирование её термоизоляции. С этих позиций важно было установить границы температуры кожи стопы, соответствующие различным тепловым ощущениям.

Согласно полученным данным (таблица 1), тепловому комфорту соответствует средняя температура кожи стопы в диапазоне от 33,5 до 25,7°С (средняя величина 30,4±0,6°С).

Именно на эту величину и следует ориентироваться при оценке обуви, предназначенной для обеспечения теплового комфорта в области стоп. Принимая во внимание сложность создания такой обуви применительно к использованию её в охлаждающей среде, определены также и значения температуры кожи, соответствующие различным тепловым ощущениям, что необходимо как для оценки обуви, так и для расчёта должной тепловой изоляции (таблица 1). Так, средняя температура кожи в области стоп, соответствующая тепловым ощущениям «прохладно» составляет 25,7°С, а тепловым ощущениям «холодно» - 21,4°С.

Ощущение холода возникает, когда температура кожи большого пальца становится ниже средней температуры стопы на 5°С. Первые признаки боли появляются, когда температура больших пальцев падает до 15°С [30-32]. Дальнейшее снижение сопровождается возникновением боли. При температуре 10°С болевые ощущения становятся невыносимыми. Если температура падает ниже 7°С появляется онемение и возрастает риск холодового повреждения.

Важными с позиций определения необходимой тепловой изоляции обуви являются данные относительно плотности теплового потока с поверхности стоп. С этой целью анализу были подвергнуты величины теплового потока, зарегистрированные на поверхности тела человека, находящегося в состоянии теплового комфорта, то есть в условиях, обеспечивающих тепловое равновесие и стабильность теплового потока. В таблице 2 приведено распределение теплового потока на поверхности тела человека, находящегося в состоянии относительного физического покоя и использующего различную одежду.

Таблица 2

Распределение теплового потока с поверхности тела человека, находящегося в состоянии теплового комфорта или допустимого охлаждения (n = 18) (Х + б + m)

Область тела

Плотность теплового потока (в %) по отношению к общему тепловому потоку (= 51 Вт/м2)

Поверхность участков тела, %

Лоб

13,30±1,90±0,45

8,86

Туловище

29,52±1,12±0,26

34,00

Плечо

12,29±0,63±0,15

13,40

Кисть

5,50±0,54±0,12

4,50

Бедро

17,79±0,62±0,15

20,30

Голень

13,30±0,24±0,56

12,50

Стопа

7,20±0,40±0,11

6,44

Представляется целесообразным при расчётах должного теплового потока с поверхности стоп ориентироваться на его распределение согласно изложенному в таблице 2 (7,2±0,4 %).

Имеющие место особенности терморегуляторных реакций в области стоп, влияние их охлаждения на тепловое состояние организма, невозможность компенсации тепловых потерь с поверхности стоп за счёт утепления остальной поверхности тела, выраженное влияние охлаждения стоп на переносимость холодового воздействия, продолжительность пребывания на холоде делает задачу разработки средств защиты стоп с должной тепловой изоляцией весьма важной, учитывая и технические сложности создания обуви с высокими теплозащитными свойствами.

Имеющиеся данные [4] иллюстрируют существенно меньшую эффективность утепления стоп за счёт увеличения толщины используемого утеплителя. При этом увеличение его толщины лишь в пределах ≤ 23 мм сопровождается увеличением тепловой изоляции. Ориентировочно связь величины теплоизоляции обуви с толщиной для условий относительно спокойного воздуха моделируется степенной функцией

Iт = К х gn,

где К - коэффициент, равный 0,208 для обуви,

g - средняя толщина в мм,

n - показатель степени, равный 0,418.

В связи с указанным, необходимо разработка целого ряда мероприятий, чтобы обеспечить создание обуви с должной термоизоляцией. При этом необходимо соблюдение режима работ на холоде, а также не исключается использование источников тепла в обуви для компенсации тепловых потерь.

Основным требованием к тепловой изоляции обуви является обеспечение таких тепловых потерь с поверхности стоп, которые не приводили бы к снижению температуры кожи до уровня, обусловливающего неприятные тепловые ощущения. Как уже было упомянуто выше, нижняя граница температуры кожи стоп, характеризующая умеренное охлаждение человека, выполняющего физическую работу, в частности, категории IIа-IIб (энергетические затраты 113-145 Вт/м2) составляет ~25,7°С. При данной температуре кожи человек оценивает локальные тепловые ощущения как «прохладно».

При оценке и прогнозировании тепловой изоляции обуви применительно к конкретным условиям эксплуатации, следует ориентироваться на величину теплового потока, составляющего 7,2 % от величины общего теплового потока с поверхности тела человека (таблица 2). При этом допускается некоторое общее и локальное охлаждение человека, при котором дефицит тепла в организме не превышает 52 Вт×ч/м2 [21].

Необходимая тепловая изоляция обуви достигается формированием соответствующего пакета материалов (верх, утеплитель, подкладка, подошва и другие) [10]. При этом эффект в достижении необходимой величины тепловой изоляции обуви зависит от теплофизических параметров материалов, образующих пакет; величины воздушных прослоек между отдельными материалами; а также воздушного слоя между поверхностью стопы и внутренней поверхностью обуви, величина и стабильность которого во многом зависит от корректного выбора размера обуви. В процессе эксплуатации тепловая изоляция обуви может снижаться в результате её увлажнения влагой, выделяемой стопой. Учитывая, что для изготовления специальной обуви, в целях защиты от внешнего воздействия различного вида влаги и загрязнений, используются влагонепроницаемые или с весьма низкой влагопроницаемостью материалы, необходимо её периодическое просушивание, в том числе и в течение рабочего дня. Больший эффект в этом случае достигается при наличии в обуви разъёмного утеплителя («вкладыши»).

Для прогнозирования должной тепловой изоляции обуви, необходимой для обеспечения защиты стоп от охлаждения, а также допустимого времени непрерывного использования обуви в тех или иных условиях труда разработана методика расчёта тепловой изоляции обуви [24], согласно которой можно определить должную тепловую изоляцию обуви применительно к конкретным условиям её использования (температура воздуха, скорость ветра, энергетические траты, продолжительность пребывания на холоде). В таблице 3 приведены значения должной тепловой изоляции обуви с учётом наиболее вероятной скорости ветра применительно к климатическим регионам (поясам), продолжительности пребывания на холоде, допускаемой степени охлаждения организма.


Таблица 3

Требования к тепловой изоляции обуви для различных климатических регионов

(энергетические траты 130 Вт/м2)

Климатический регион (пояс)

Должная тепловая изоляция обуви, °С×м2/Вт (с учётом поправки на охлаждающее действие ветра)

Продолжительность непрерывного пребывания на холоде, часов

1

2

3

4

1

2

3

4

Дефицит тепла в организме

= 29 Вт×ч/м2 (соответствующий тепловому ощущению «слегка прохладно»)

= 52 Вт×ч/м2 (соответствующий тепловому ощущению «прохладно»)

IА («особый»)

0,482

0,552

0,580

0,595

0,389

0,478

0,517

0,539

IБ (IV)

0,549

0,630

0,660

0,679

0,445

0,548

0,595

0,620

II (III)

0,380

0,436

0,455

0,467

0,303

0,373

0,404

0,421

III (II-I)

0,328

0,374

0,392

0,402

0,260

0,319

0,345

0,359


В таблице 4 представлены величины тепловой изоляции обуви, которая необходима для защиты от охлаждения стоп при различной температуре относительно спокойного воздуха.


Таблица 4

Требования к тепловой изоляции обуви в зависимости от температуры относительно спокойного воздуха, уровня энергетических трат и продолжительности непрерывного пребывания на холоде

Температура воздуха, °С

Должная тепловая изоляция обуви, °С×м2/Вт

Энергетические затраты 113 Вт/м2

Энергетические затраты 130 Вт/м2

Продолжительность непрерывного пребывания на холоде, часов

1

2

3

1

2

3

–5

0,211

0,263

0,288

0,193

0,236

0,256

–10

0,245

0,308

0,337

0,226

0,277

0,300

–15

0,282

0,353

0,387

0,258

0,317

0,344

–20

0,318

0,398

0,438

0,291

0,357

0,388

–25

0,354

0,444

0,489

0,324

0,399

0,433

–30

0,391

0,490

0,544

0,358

0,440

0,478

–35

0,427

0,540

0,593

0,391

0,482

0,524

–40

0,465

0,588

0,646

0,426

0,524

0,571

–45

0,502

0,637

0,700

0,463

0,568

0,618

–50

0,538

0,686

0,755

0,495

0,614

0,665

–55

0,576

0,736

0,810

0,529

0,655

0,712

–60

0,615

0,786

0,866

0,564

0,699

0,759


При ветре тепловая изоляция должна быть выше, исходя из её снижения, составляющего 2,5 % на каждый 1 м/с увеличения скорости ветра [10].

В температуре центральных и периферических участков тела человека могут отмечать значительные различия. Так, температура пальцев рук и ног может меняться от 45° до 1°С, при этом температура глубоких краёв тела остаётся постоянной. По мере снижения средней температуры тела человека в поверхностных его тканях уменьшается кровообращение, в результате чего температура падает. Под влиянием холода кровоток в ногах уменьшается; при температуре кожи ног 20°С он составляет лишь 5 % от кровотока, наблюдаемого при 45°С; соответственно количество тепла, доставляемого в этот участок, снижается в 6 раз. Температура кожи ног меняется в основном в соответствии с изменениями температурных условий окружающего пространства. Однако она зависит и от средней температуры тела. По мере падения температуры глубоких слоёв тела уменьшается кровоток в ногах. Снижение температуры ног в условиях холода усиливает относительно большая поверхности испарения и малая масса. Из-за особенностей терморегуляции ног они скорее охлаждаются, чем тело в целом.

Скорость потоотделения в области ног имеет большие индивидуальные различия. Существенно увеличивает потоотделение физическая нагрузка.

Подошвенные области ног потеют также при психическом напряжении. За 4 часа в условиях холода при температуре воздуха от –5 до –10°С у исследуемых при физической нагрузке выделялось 67,7 грамм пота (от 37,7 до 105,2 грамм) на каждой ноге, так как в покое при тепловом равновесии выделение пота за тот же период составило 15,8 грамм (то есть от 7,8 до 24,4 грамм). В течение дня выделяется 60 грамм, в течение двух дней - 100 грамм.

Тепловая изоляция обуви зависит в основном от теплового сопротивления влагопроницаемости и абсорбционной способности её материалов. Способность обуви поглощать выделяемую влагу очень важна в тепловом обмене ног, так как при конденсации влаги в материалах обуви генерируется дополнительно 41 Вт/г тепла. Соответственно испарение пота через отверстия в обуви или через её материалы приводит к тепловой отдаче, равной 41 Вт/г.

У исследуемых, работавших 8 часов с умеренной физической нагрузкой на сильном холоде в зимней одежде и резиновых сапогах с войлочной подкладкой, по нашим данным, в обуви накопилось от 2,8 до 32,9 грамм пота.

При оценке тепловых изоляционных свойств обуви мы исследовали как тепловые физические показатели материалов (тепловое сопротивление, влагопроницаемость, абсорбционную способность), из которых она состоит, так и тепловую изоляцию обуви в целом - в испытаниях на фантоме. Кроме того, измерялась температура кожи ног, определялись влагопотери с их поверхности и тепловое состояние исследуемого в микроклиматической камере и в полевых условиях.

Различия в тепловых изоляционных свойствах самих материалов невелики, особенно между типичными материалами, используемыми в качестве верхней обуви. Сами по себе они имеют низкие значения теплового сопротивления. Тепловая изоляция их существенно увеличивается при добавлении к ним войлочной подкладки. При этом повышается и способность абсорбировать влагу, что является благоприятным моментом в тепловом обмене ног.

Резиновые и кожаные материалы, используемые в качестве верха обуви, препятствуют испарению влаги.

Экстраполяция результатов испытания материалов показывает, что резиновая обувь (сапоги) с войлочной подкладкой обладает наибольшей тепловой изоляционной способностью. Она в 3 раза выше, чем у кожаных или резиновых сапог (без такой подкладки), а также у кожаных ботинок с голенищем, завязывающимся на шнурки. Влагопроницаемость и абсорбционная способность были чрезвычайно высокими у кожаной обуви. У резиновой обуви они были слишком низкими (применительно к восьмичасовому рабочему дню), если не учитывать возникающий при использовании обуви эффект поглощения влаги её материалами (таблица 5).

Таблица 5

Сравнительная характеристика величин тепловой изоляции обуви, рассчитанной по результатам исследования её материалов (1) и изделия в целом на манекене (2)

Вид обуви, участок ноги

Тепловая изоляция, °С×м2/Вт

Влагопроницаемость, г/8 часов

Способность абсорбировать влагу, г/8 часов

1

2

Резиновый сапог с войлочной подкладкой

голень

носок

подошва

средняя величина

0,149

0,149

0,191

0,153

0,140

0,140

0,186

0,140

0

0

0

0

16,4

16,4

14,0

35,0

Кожаный сапог

голень

носок

подошва

средняя величина

0,032

0,064

0,150

0,050

0,031

0,062

0,155

0,047

13,2

4,6

0

165,0

56,4

70,7

124,0

131,8

Резиновый сапог

голень

носок

подошва

средняя величина

0,032

0,044

0,086

0,048

0,031

0,047

0,093

0,062

0

0

0

0

5,9

5,9

2,9

11,7

Кожаный ботинок с зашнуровывающимся голенищем

голень

носок

подошва

средняя величина

0,032

0,064

0,155

0,047

0,031

0,062

0,109

0,047

13,2

4,6

0

134,5

56,1

74,4

4,3

57,1

Важными факторами, способствующими увеличению тепловой изоляции обуви, является толщина и эластичность изделия, содержащийся в нём объём воздуха, такие свойства материалов, как качество поверхности, обусловливающие коэффициент тепловой отдачи, а также площадь соприкосновения ноги с материалом покрытия обуви.

При работе зимой на открытом воздухе температура кожи на центральных участках тела остаётся стабильной, но температура кожи ног существенно снижается и человек, одетый в зимнюю одежду, без заметной гипотермии может получить холодовое повреждение ног.

Исследуемые, сидевшие при температуре воздуха –22°С в одежде в тепловой изоляцией 0,5°С×м2/Вт и тёплой зимней обуви (тепловой изоляция 0,35°С×м2/Вт), отказывались от участия в опыте через 2 часа 15 минут из-за боли в пальцах ног, вызванной холодом. К этому моменту температура кожи пальцев ног исследуемых снижалась до 11,9±0,6°С, хотя ректальная температура оставалась нормальной (37,2±0,6°С).

Исследуемые, одетые так же, но работавшие 8 часов со средней физической нагрузкой на ноги при температуре –35,5°С, не испытывали сильного дискомфорта. Температура кожи пальцев у них варьировала от 32° до 13°С, а температура глубоких слоёв тела не падала ниже нормы.

Разная выносливость к холоду сидевших и двигавшихся групп исследуемых показывает, насколько важна для обеспечения должного уровня температуры ног общая генерация тепла при работе человека.

При температуре от –20° до –36°С масса кожаного ботинка и резинового сапога с войлочной подкладкой увеличивалась лишь немного и почти в одинаковой мере независимо от продолжительности непрерывного использования (от 2 до 72 часов). При температуре 0±5°С увеличение массы кожаного сапога (через 2 часа) было в 3 раза больше, чем резинового сапога с войлочной подкладкой. Полученные результаты свидетельствуют о том, что большие различия во влагопроницаемости, выявленные в опытах по испытанию материалов, при практическом использовании обуви особой роли не играют. Также не имеет особого значения и различие в способности абсорбировать влагу.

Согласно результатам измерения температуры кожи ног и тепловым ощущениям исследуемых наилучшей для защиты от холода была резиновая обувь с войлочной подкладкой, затем кожаная обувь и резиновая обувь без подкладки.

Таким образом, различия в тепловой изоляции, выявленные путём испытания пакета материалов разных видов обуви, сохраняются и в исследованиях на манекене, что позволяет прогнозировать различия в тепловой изоляции обуви. По данным испытаний типичной финской зимней рабочей обуви с участием людей различия во влагонепроницаемости и абсорбционной способности материалов не влияют существенно на тепловые изоляционные свойства обуви (при накоплении влаги до 57 грамм).

При интенсивном охлаждении в обуви скапливается лишь небольшое количество пота. Однако полученные данные не позволяют ещё в полной мере оценить гигиеническую значимость влагопоглощающей способности обуви [14].

В настоящее время <на 1988 год> к кроссовой обуви относят спортивную обувь, предназначенную для тренировок, разминок, кросса. Эту обувь используют как спортсмены, так и население для активного отдыха и ежедневной носки. Ассортимент этой обуви включает модели, которые различаются конструктивными решениями, методами крепления, материалами верха и низа. В большинстве случаев кроссовая обувь представляет собой туфли на шнурках или с дополнительным креплением типа велькро, различными накладными деталями на заготовке верха, с подошвами из ПВХ или ПУ литьевого метода крепления. В качестве верха обуви используют натуральные кожи (в основном велюр), а также синтетические и искусственные материалы.

В данной работе гигиенической оценке подвергали кроссовую обувь одной конструкции литьевого метода крепления внутреннего формования (затяжная кромка пристрачивается к основной стельке на машине типа «Штробель», ФРГ). Заготовка верха этого вида обуви состоит из союзки и язычка, выполненных из отечественного триплированного материала (нейлон, дублированный поролоном и трикотажным полотном), накладных деталей (обсоюзки, задинки, подблочника), выполненных из отечественного синтетического велюра. Подошва изготовлена из пластиката на основе поливинилхлорида. Для вкладной стельки использована винилискожа-Тр стелечная пористая Нальчикского комбината искусственных кож.

Гигиеническую оценку обуви проводили лабораторным путём в климатической камере с фиксацией параметров внутриобувного пространства. Кроме того, были проведены опытная носка и анкетирование спортсменов.

Лабораторные исследования проводили в климатической камере типа КХС-2Б при температуре воздуха 15 и 25°С и относительной влажности 40 % и 50 % по методике, изложенной в работе [11]. Форма нагрузки - тренажёр «бегущая дорожка» (мини-тредбан для ускоренной ходьбы и бега). Вид локомоций - ускоренная ходьба в темпе 120 шагов в минуту (темп задавался метрономом) в течение 45 минут при средней длине шага 93 см; среднее расстояние, преодолеваемое в ходе тестирования, 4500 м; расчётная мощность нагрузки 490 Вт.

В испытании обуви участвовали 37 спортсменов-мужчин, специализирующихся в спортивных играх, имеющих квалификацию от первого разряда до мастера спорта СССР, занимающихся спортом в течение 5-16 лет. Средний рост испытуемых 182 см, средний вес - 84 кг. Все испытуемые были одеты в единую форму - майку и трусы легкоатлетические из натурального хлопка, на ногах - носки хлопчатобумажные.

В ходе исследования постоянно измеряли температуру кожи голени, температуру и влажность внутриобувного пространства между стопой и носком, носком и обувью. Фиксацию параметров осуществляли перед началом эксперимента в состоянии покоя через 5 минут после одевания обуви, затем каждые 5 минут во время выполнения физического упражнения и спустя 15 минут после окончания упражнения (в состоянии покоя).

В таблице 6 представлены результаты измерения параметров внутриобувного пространства в процессе испытания при различных температурных параметрах воздуха в камере.


Таблица 6

Параметры микроклимата внутриобувного пространства в условиях дозированной нагрузки

Время, минут

Температура кожи голени, °С

температура воздуха 25°С

влажность 50 %

Температура кожи голени, °С

температура воздуха 15°С

влажность 40 %

Температура системы, °С

Влажность системы, %

Температура системы, °С

Влажность системы, %

стопа-носок

носок-обувь

стопа-носок

носок-обувь

стопа-носок

носок-обувь

стопа-носок

носок-обувь

0

30

33

32

60

55

30

27,5

28,5

50

45

5

31

34,5

33

62

57

30

28,5

29

53

47

10

31,5

35

33

75

68

31

29

29,5

65

60

15

32

35,5

33

83

71

32

29,5

30

73

70

20

32,5

36

33,5

89

80

32

30

30,5

78

74

25

32,5

36

33,5

91

85

32

30

30,5

80

77

30

32,5

36

33,5

92

87

32

33

30,5

82

79

35

33

36

33,5

92,5

87,5

32

33

30,5

83

80

40

33

36

33,5

92,5

87,5

32

33

30,5

84

80

45

33

36

33,5

92,5

87,5

32

33

30,5

85

80

Через 15 минут после снятия нагрузки

31,5

33,5

32

92

82

30

30,5

28,5

85

80

Испытания проводили при параметрах в камере


Для сравнения те же испытуемые параллельно выполняли тестирующие физические упражнения без обуви босиком и в хлопчатобумажных носках при температуре воздуха 25°С и относительной влажности 50 %.

В результате исследований установлено, что при беге в обуви температура кожи голени на 1-1,5°С выше, чем при беге босиком или в носках. Изменение параметров кожи голени и стопы в условиях нагрузки происходит следующим образом: в первые 15-20 минут наблюдается рост температуры, затем её стабилизация на новом, более высоком уровне. После 15-минутного отдыха температура кожи голени и стопы снижается до своего начального значения, лишь иногда превышая его на 1-1,5°С.

Характер изменения температуры систем «стопа-носок» и «носок-обувь» идентичен характеру изменения температуры стопы, при этом температура в системе «стопа-носок» выше температуры в системе «носок-обувь» на 1,5-2°С.

Влажность поверхности стопы не изменяется в течение первых 3-5 минут испытаний, затем происходит её резкое увеличение и примерно на 30-35 минут стабилизируется на уровне 97-98 %. Изменение влажности в обуви аналогично изменению температуры: влажность в системе «стопа-носок» выше влажности в системе «носок-обувь» на 5-10 %. Параметры окружающего воздуха значительно влияют на микроклимат внутриобувного пространства (таблица 6).

Распределение пота по поверхности стопы крайне неравномерно, поэтому представило интерес исследование интенсивности потовыделения на отдельных участках стопы спортсмена.

Для проведения эксперимента на стопе с учётом анатомических особенностей её строения и конструктивных характеристик обуви были выделены следующие зоны: 1 - носочная часть (область пальцев) до сечения 0,73 Дст (на обуви совпадающая с границей шнуровки); 2 - область подъёма, сечение 0,73-0,42Дст - до верхнего края язычка; 3 - пяточная часть; 4 - тыльная поверхность стопы. В соответствии с этими зонами были изготовлены гигроскопические тампоны, фиксируемые на стопе спортсмена. В результате эксперимента установлено, что в условиях физической активности интенсивность потовыделения стопы спортсмена-бегуна при выполнении им средней нагрузки в нормальных условиях окружающей среды (температура 22°С, влажность 50 %) в обуви описанной конструкции составляет 20-25 мг/(см2×ч) в области пальцев, 10-12 мг/(см2×ч) в области подъёма, 15-20 мг/(см2×ч) на плантарной поверхности.

Опытную носку обуви проводили (март-ноябрь 1986 года) в естественных условиях занятий физическими упражнениями на различных спортивных сооружениях с грунтовыми и специальными покрытиями спортивных площадок, древесными и синтетическими покрытиями стадионов и спортивных залов. Режим эксплуатации составлял 3-4 раза в неделю по 2,5-4 часа занятий умеренной интенсивности (бег, спортивные игры). При температуре воздуха ниже 5°С носчики использовали шерстяные носки, во всех остальных случаях - хлопчатобумажные.

При занятиях в помещении и на открытом воздухе при температуре выше 10°С все носчики отметили дискомфортные ощущения тепла и влаги в обуви в области пальцев и подъёма (под язычком); 54 % спортсменов считали неудовлетворительной влажно-тепловой режим внутриобувного пространства следствием его недостаточной вентиляции и низкой способности систем обувных материалов отводить от стопы излишки тепла и влаги. Различий между ощущениями при выполнении спортсменами тренировочных упражнений и во время соревнований отмечено не было, однако установлено, что после снятия нагрузки дискомфортные ощущения проявляются заметнее.

Случаев раздражения кожи стопы в ходе опытной носки не наблюдалось.

При эксплуатации обуви в условиях повышенной влажности (мокрое покрытие, дождь, снег) носчики указали на её низкие водозащитные свойства, отметив, однако, достаточно быстрое высыхание исследуемых образцов.

Подавляющее большинство спортсменов признали степень облегания стопы обувью нормальной, лишь 18 % носчиков высказали пожелания увеличить ширину обуви в носочно-пучковой части. Претензий спортсменов к жёсткости обуви в целом или к её отдельным элементам не было.

Все спортсмены первоначально отмечали повышенную массу образцов по сравнению с аналогичными на полиуретановой подошве, но при опросе в ходе опытной носки таких замечаний не встречалось. Внешний вид обуви носчикам понравился, и в конце опытной носки был отмечен в целом достаточно высокий уровень её эксплуатационных свойств.

Кроме опытной носки была проведена экспертная оценка кроссовой обуви. В качестве экспертов выступали слушатели факультета повышения квалификации ГЦОЛИФК. Среди них были преподаватели физической культуры учебных заведений, тренеры, руководящие работники в области спорта, имеющие стаж практической тренерско-преподавательской работы не менее пяти лет. Всего в опросе участвовали 38 экспертов.

При сравнении оцениваемой модели обуви с верхом из отечественных материалов (искусственный велюр и синтетический триплированный материал) с имеющимися отечественными и зарубежными эталонами экспертами было отмечено, что данная обувь в целом характеризуется следующими свойствами:

- соответствует современным требованиям;

- может использоваться в массовом физкультурном движении и в процессе подготовки спортсменов высокой квалификации;

- обладает достаточно высоким уровнем потребительских свойств как товар массового спроса;

- удовлетворяет специфическим спортивным требованиям в соответствии со своим функциональным назначением.

На основе анализа результатов лабораторных испытаний, опытной носки и экспертной оценки было предложено организации-разработчику внести следующие изменения в конструкцию кроссовой обуви:

- для улучшения влажно-теплового режима внутри обуви целесообразно предусмотреть вентиляционные отверстия в геленочной части выше грани следа, перфорацию на язычке, применять для деталей верха закрывающих передний отдел стопы, материалы разреженных структур (типа сетки), для вкладной стельки - материал повышенной гигроскопичности, представляющий собой ткань с нанесённым сложным полимерным покрытием;

- для предотвращения преждевременного разрушения материала предусмотреть укрепление отверстий под шнуровку блочками, петлями и т.п. [13].

Все знают, что обувь должна быть гигиеничной и комфортной. Но производители, стремясь удешевить продукцию, подчас не уделяют достойного внимания данным требованиям. Это привело к тому, что 50 % населения страдают от грибковых заболеваний, а у 85 % имеются деформации стоп. Конечно, «виновата» не только обувь, но её роль - главная.

Пока для изготовления основных деталей обуви применялась натуральная кожа, обладающая высокими гигиеническими свойствами благодаря своему уникальному составу и неповторимой структуре, вопрос о комфортности и гигиеничности не был столь острым. Рост потребности в обуви во всём мире и дефицит кожевенного сырья форсировали создание и использование искусственных и синтетических материалов. Важно отметить: применение заменителей кожи для деталей низа не привело к заметному ухудшению комфортности обуви, поскольку в большинстве её видов нет непосредственного контакта между стопой и подошвой, а находящиеся между ними детали не дают синтетическим материалам в полной мере проявить низкие гигиенические свойства. Дискомфорт вызывает использование кожзама для деталей верха, хотя современная синтетика на порядок выше по качеству той, что производилась 30-40 лет назад.

Обувь защищает стопу от слишком больших потерь тепла и вредных климатических воздействий, низкой и высокой температур, радиации, дождя, снега, пыли, грязи, микроорганизмов, укусов насекомых и животных, обеспечивает стопе приятный микроклимат - в этом её основная гигиеническая задача. Кроме того, считается, что человек одновременно живёт в трёх климатах: холодном (внешняя среда), умеренная (помещения) и тропическом (внутриобувное пространство). Всё это заставляет подходить к материалам для изготовления обуви дифференцировано.

К любым видам обуви предъявляются следующие гигиенические требования:

- теплозащитные свойства, воздухо- и паропроницаемость должны регулироваться в соответствии с деятельностью человека и условиями внешней среды;

- внутренние детали должны быть гигроскопичными и легко высыхать, не препятствуя выделению влаги кожей человека;

- обязательны мягкость, лёгкость, гибкость с оправданной жёсткостью в определённых зонах;

- обувь должна легко надеваться и сниматься, не стеснять движений и кровообращения;

- не должна вызывать механических повреждений: травм, ссадин, потёртостей, вывихов;

- должна обладать химической стабильностью в процессе изготовления и эксплуатации, не оказывать токсичных воздействия на кожу и органы;

- область низкой степенью электризуемости.

Получается, что комфортность и гигиеничность обуви наряду с такими показателями, как масса, гибкость и другие должны оцениваться по отсутствию механических повреждений стопы, токсичного воздействия, кожных и грибковых заболеваний.

Однако чёткой системы оценки гигиенических свойств как обуви в целом, так и материалов для её деталей до сих пор не существует. Вместе с тем можно выделить две группы критериев. К первой относятся те, что не зависят от свойств материалов верха или зависят от них в малой степени. Это внутренние размеры, форма, гибкость, масса обуви. Ко второй - показатели, связанные не только с конструкцией, но и свойствами материала верха: тепло- и влагозащита, паро- и воздухопроницаемость, пароёмкость, электризуемость, санитарно-токсикологические свойства.

Как уже отмечалось, сегодня для большинства населения характерна деформация стоп, вызванная неправильно изготовленной или подобранной обувью. Нарушения её комфортности, проявляющиеся в изменении влаготемпературного баланса между стопой и внутренним пространством могут привести к серьёзным патологическим изменениям стопы и всего организма в целом. Нерациональная форма модели, сильное сжатие стопы или давление на один и тот же её участок, чрезмерное потоотделение - все эти факторы могут стать причиной серьёзных проблем. Например, патологических изменений формы стопы или удаления из организма хлорида натрия. Последнее приводит к снижению артериального давления крови, что, в свою очередь, вызывает повышенную усталость ног.

Ещё одна проблема - появление и развитие различных микробов и грибков. Повышенная температура и влажность внутри обуви вместе с компонентами пота (соль, мочевина, мочевая кислота, белки, витамины и другое) - идеальная среда для их размножения, что приводит к различным кожным заболеваниям, прежде всего микозам. Кроме того, повышение температуры и влажности во внутриобувном пространстве ведёт к увеличению объёма стопы и, следовательно, к её повышенному сжатию.

Одна из важнейших функций обуви - создание теплового комфорта. Для сохранения постоянной температуры система стопа-обувь должна находиться в термостабильном состоянии и обеспечивать тепловой баланс за счёт процессов, направленных на образование тепла в организме и его выведение. Эти условия может обеспечить только обувь с высокими гигиеническими свойствами.

Таким образом, для создания нормальных условий функционирования стопы (и всего организма в целом) необходимо, чтобы она находилась в среде, имеющей определённые температуру и относительную влажность. В большинстве случаев относительная влажность во внутриобувном пространстве составляет 60-75 % и только при интенсивной физической нагрузке и температуре наружного воздуха не менее 30°С может увеличиться до 90-95 %. Повышенное выделение влаги не происходит, если верх обуви отличается хорошей паропроницаемостью.

Испарение влаги обусловлено разницей между парциальным давлением паров жидкости в коже человека и в воздухе. Установлено, что с поверхности герметически закрытой стопы, находящейся в покое, в за 1 час выделяется 0,5-1,6 г влаги, при умеренной нагрузке - 1,8-3,2 г, при значительной - 6-12 г. В состоянии покоя и при нормальной температуре влага выделяется в виде пара, а при интенсивной работе - в форме капель жидкости.

О процессе удаления пота из обуви существуют различные гипотезы. Некоторые специалисты считают, что выделяемая влага первоначально сорбируется носком (чулком), затем - внутренними стенками обуви (подкладкой и стелькой) через прослойки воздуха, после чего перемещается внутрь материалов и выводится в окружающую среду. Кроме того, часть влаги удаляется через отверстия и зазоры в обуви.

По другой гипотезе переход влаги от носков (чулок) к внутренним стенкам обуви происходит главным образом вследствие их тесного контакта и лишь в малой степени через воздушное пространство, их разделяющее. В связи с этим материал для верха обуви с удовлетворительными гигиеническими свойствами должен обладать способностью сорбировать влагу при тесном соприкосновении с поверхностью носка. Эта способность обеспечивается, с одной стороны, пористой структурой материала, а с другой - гидрофильностью. Данную гипотезу подтверждает то, что намокание вкладной стельки тем больше, чем она плотнее прилегает к плантарной поверхности стопы. Именно поэтому больше намокают пяточная и пучково-носочная части стельки.

При интенсивном выделении пота поверхность обуви покрывается белыми пятнами - налётами соли, которая входит в его состав. Выход соли на поверхность обуви возможен только вследствие миграции пота в виде капель, но не его испарения с этой поверхности. Поэтому можно предположить, что при оценке гигиенических свойств обуви решающее значение имеет влагоёмкость.

В качестве эксперимента была проведена опытная носка обуви с верхом из натуральной кожи и различных синтетических материалов до наступления дискомфортного состояния, которое оценивали по ощущению холода или избыточного тепла. После чего обувь снимали и вводили в неё зонд, позволяющий измерить температуру и относительную влажность во внутриобувном пространстве. В результате было установлено, что комфортные условия сохраняются при относительной влажности внутри обуви не более 90 % и температуре 21-25°С. Этот вывод справедлив для обуви с верхом из синтетических кож только в течение 1,5-2 часов, а с верхом из натуральной кожи - 5 часов. При этом паропроницаемость синтетики и натуральной кожи была одинаковой. Следовательно, коэффициент сорбции натурального материала почти в 3 раза выше, чем у синтетического. На основании данного эксперимента было установлено, что температуру во внутриобувном пространстве определяет паропроницаемость, а способность сорбировать влагу влияет на относительную влажность. Поэтому при создании комфортной обуви необходимо учитывать оба эти показателя.

Внутри обуви есть несколько зон, особенно сильно влияющих на комфорт и гигиену. Первая - это область непосредственного контакта плантарной поверхности стопы со стелькой, вторая - тыльной части стопы с жёстким задником и подноском.

В первой зоне под действием массы тела увлажнённый носок плотно прижимается к стельке. Влага из него диффундирует, и если  материал подошвы непроницаем (к примеру, резина), пот накапливается в стельке и деталях, находящихся под ней, например в простилке. Для создания здорового микроклимата в данной области требуется обеспечить максимальную влагоёмкость при минимальном времени влагоотдачи. Это значит, что обувь за ночь должна успеть высохнуть до начальной влажности.

Во второй зоне увлажнённый чулок (носок) прижимается к союзке менее плотно. В этом случае возможна сквозная диффузия влаги через подкладку и наружные детали с её последующим испарением. Для создания хорошего микроклимата здесь должна быть обеспечена максимальная скорость миграции влаги через союзку, так как возможность её накопления в данном случае ограничивается небольшой толщиной подкладки и наружных деталей верха.

В третьей зоне происходит непосредственный контакт обуви и чулка (носка). Так как система, состоящая из подкладки, задника и наружной детали верха непроницаема, то влага аккумулируется только в подкладке, причём в небольшом количестве.

В носочной части также происходит небольшое накопление влаги. Поэтому и конструировать её нужно с использованием гигроскопичных материалов.

Таким образом, во всех частях обуви за исключением союзки наблюдается не вывод пота, а его накопление. Сушка происходит в естественных условиях, в снятом состоянии.

Выделяемая стопой влага распределяется следующим образом: 50 % аккумулируется обувью, около 40 % выходит через зазоры между верхом и низом и только 10-15 % - через материалы за счёт паропроницаемости. Следовательно, большая часть накапливаемой влаги поглощается стелькой, материал которой должен быть особенно влагоёмким.

Конструкция современной обуви такова, что 42 % площади её верха не участвует в процессе выведения влаги из внутриобувного пространства. Он происходит практически только в союзке. А постоянное увлажнение и накопление в структуре кожи сухих компонентов пота ускоряют износ и разрушение деталей обуви. Кроме того, достаточно часто на союзку наклеивают межподкладку с применением каучукового клея, который существенно снижает её способность к поглощению и пропусканию влаги.

Также при проектировании обуви нужно учитывать, что применение водонепроницаемых материалов для жёстких задников и подносков снижает её гигиенические свойства. Необходимо иметь в виду, что все внутренние прослойки должны аккумулировать влагу, и тогда обувь даже с верхом из искусственных и синтетических материалов с не самыми высокими значениями паропроницаемости и пароёмкости будет иметь вполне приемлемые гигиенические свойства. Особенно важна роль подкладки, которая всегда должна оставаться сухой и обладать минимальным коэффициентом трения по отношению к стопе.

При оценке гигиенических свойств обуви нельзя забывать о необходимости её защиты от влаги. Намокаемость во многом зависит от свойств материалов подошвы и наружных деталей верха, в меньшей степени - от конструкции. Из наружных деталей с водой чаще всего соприкасается подошва. Поэтому и общая намокаемость обуви в первую очередь определяется свойствами материалов низа. В настоящее время в повседневных моделях чаще всего применяются синтетические материалы, обладающие гидрофобными свойствами. По сравнению с низом верх большинства типов обуви в меньшей степени соприкасается с водой. Благодаря этому, а также конфигурации верха, способствующей скатыванию с него воды, и наличию на его поверхности изолирующей отделочной плёнки он впитывает относительно небольшое количество влаги. Её проникание внутрь обуви возможна двумя путями: сквозь материалы и через зазоры между деталями (или сквозные отверстия в швах верха). В первом случае скорость проникания зависит от свойств материалов, их смачиваемости, толщины, размеров и количества пор, набухаемости волокон. Во втором - нужно учитывать, что наиболее промокаема обувь ниточного метода крепления, в гораздо меньшей степени - литьевого, клеевого и метода горячей вулканизации. Поэтому для повышения водостойкости ниточных швов рекомендуется применять гидрофобизаторы.

При эксплуатации обуви из искусственных материалов повышенное выделение пота обусловлено не только их теплопроводными свойствами, но и влиянием на стопу статического электричества.

При трении стопы о стельку и подошвы об опору на всех поверхностях образуются и накапливаются заряды статического электричества. Величина и знак заряда зависят от химической природы и влажности материалов, а также от интенсивности их взаимодействия. При трении обуви об пол могут возникнуть заряды величиной до 3000 в/см при санитарной норме - 200 в/см. А при ношении одежды и обуви, наэлектризованных до заряда более 200 в/см, у людей нарушается деятельность различных органов.

У изделий из натуральной кожи и текстиля электризация невысока благодаря наличию в них влаги и быстрому стеканию зарядов. Кроме того, такие материалы заряжаются положительно, а кожа человека отрицательно.

Также электризацию вызывает накопление на поверхности изделия пыли и бактерий, большинство из которых имеет отрицательный заряд (поэтому положительно заряженные поверхности их притягивают). Очевидно: в обуви нужно использовать экранизирующие материалы, а также обеспечивающие стекание зарядов статического электричества с отрицательным знаком. Кроме того, конструкция должна способствовать уменьшению амплитуды движения и трения стопы о стельку и подкладку и предусматривать применение материалов с гладкой поверхностью.

Технология производства обуви и применяемые материалы (в первую очередь - с нестабильными санитарно-гигиеническими характеристиками) могут в ряде случаев привести к выделению вредных веществ. К таким относятся поливинилхлорид, полистирол, пенополиуретан, материалы на основе латексов, поливинилового спирта. Миграция химических веществ в окружающую среду крайне опасна в носке, особенно в условиях жаркого климата. Под влиянием высоких температур воздуха, почвы, интенсивной солнечной радиации усиливается процесс деструкции и старения с выделением значительного количества токсичных веществ. Например, из полихлоропренового клея может выделяться хлоропрен, из синтетических кож - диметилформамид, из резин - стирол, тиурам, хлористый водород. Исследования выявили, что поливинилхлоридные, бутадиенстирольные, пенополиуретановые материалы обладают выраженным кожераздирающим действием, приводящим к дерматитам, а также могут повлиять на состав крови и функции внутренних органов: печени, селезёнки, почек и другого.

Особую опасность для здоровья человека представляют азокрасители, используемые при производстве кож и других материалов. Эти вещества имеют в своём составе одну или несколько групп —N=N—, у которых под действием химических соединений или ферментов живого организма разрушаются двойные связи между атомами азота с последующим образованием аминов, относящихся к канцерогенам. В связи с этим в большинстве цивилизованных государств применение таких красителей запрещено. Но в отдельных странах, прежде всего Юго-Восточной Азии, они продолжают использоваться.

Также на химическую стабильность полимерных материалов отрицательно влияют бактерии и грибки, которые практически всегда присутствуют во внутриобувном пространстве. Сами полимеры достаточно устойчивы к действию микроорганизмов, но этого нельзя сказать о веществах, в них содержащихся. Это, прежде всего, относится к пластификаторам и стабилизаторам.

Справедливости ради следует отметить, что некоторые виды натуральных кож тоже не безупречны с этой точки зрения. Особенно имеющие высокое содержание несвязавшегося хрома, который может вымываться из кожи и быть причиной раковых заболеваний. Но, конечно, искусственные заменители и синтетика куда более опасны.

Для предотвращения токсичного воздействия новых материалов необходимо проводить оценку санитарными организациями их гигиенических параметров, осуществлять строгий контроль соответствия химической стабильности исходных веществ требованиям стандартов, а также совершенствовать технологии за счёт автоматизации, позволяющей исключить контакт с веществами, вызывающими кожные заболевания и другое. Особой токсичностью отличаются: диметилформамид, бутандиол, хлоропрен, стирол. Причём количество этих веществ зависит от контактирующей среды. К сожалению, до сих пор не установлены предельно допустимые концентрации этих веществ во внутриобувном пространстве.

В комплексе гигиенических показателей, которыми должна обладать обувь, очень важна защита от холода. При проектировании обуви для различных климатических условий эксплуатации необходимо рассчитывать показатели теплозащитных свойств, при которых обеспечивалось бы нормальное состояние стопы в течение определённого промежутка времени. Исследование процесса охлаждения стопы в различных условиях показывает: изменение её температуры зависит от физической активности человека и времени его пребывания в конкретных условиях, температуры окружающей среды, теплозащитных свойств обуви. Большое влияние на последние оказывают параметры внутренних деталей и вкладных стелек.

Путём подбора материалов для верха и низа можно создать обувь с различными теплозащитными свойствами. Например, высоким тепловым сопротивлением обладают конструкции, включающие детали из пористых материалов, заполненных воздухом и обладающих низкой теплопроводностью. При увлажнении обуви, то есть заполнении пор и воздушных прослоек между материалами водой, теплозащитные свойства сильно снижаются. В результате эксперимента было установлено, что при поглощении ботинком 50-60 г влаги из воздуха, насыщенного водяными парами, тепловое сопротивление падает примерно на 35 %. Ещё больше оно снижается при намокании обуви в воде. Таким образом для повышения теплозащитных свойств обуви необходимо, чтобы её поверхность была гидрофобной.

На тепловое сопротивление обуви оказывает влияние и скорость передвижения окружающего воздуха, при увеличении которой до 4,8 м/сек оно снижается на 33-39 % от величины, которую обувь имела при спокойном состоянии, а коэффициент теплоотдачи возрастает в 4-6 раз. В ряде случаев этот показатель можно значительно повысить за счёт внутреннего утепления. Наиболее высокими параметрами обладают вкладные стельки из фетра и войлока, хорошо проявляют себя детали из пористых полимерных материалов (их ассортимент в последнее время значительно расширился).

Основным показателем, характеризующим гигиенические свойства материалов верха обуви, считается паропроницаемость. Наряду с ней оценивают паро- и сорбционную ёмкость, влагоотдачу. Более объективную картину даёт применение комплекса показателей, куда помимо вышеперечисленных входят также соотношение скоростей процессов влагопоглощения и влагоотдачи, степень влажности изначальной стороны образца, намокаемость, воздухопроницаемость и теплопроводность.

Опираясь на многочисленные исследования и опыт применения различных материалов в обувной промышленности, Центральный научно-исследовательский институт кожевенно-обувной промышленности (ЦНИИКП) разработал ориентировочные минимальные требования к основным гигиеническим показателям (таблица 7).

Таблица 7

Показатель

Материал для верха обуви

Материал для подкладки

Паропроницаемость, мг/см2×ч

6

5

Пароёмкость, %

10-14

15

Гигроскопичность, %

6

10

Влагоотдача, %

6

10

Воздухопроницаемость, мл/см2×ч

7200

7200

Необходимость их создания вызвана появлением новых искусственных и синтетических материалов для верха обуви и подкладки, при разработке которых не в полной мере учитывались гигиенические требования. Аналогичные количественные характеристики для обуви, эксплуатируемой в особо влажных, холодных, тёплых и химически вредных условиях, ещё только предстоит разработать. С одной стороны, они дадут толчок к созданию новых материалов, с другой - будут гарантировать комфортность.

Есть проблемы с законодательной базой: в ГОСТе 4.12-81 «Обувь. Номенклатура показателей» предусмотрены 3 их группы: функциональные, эргономические и эстетические. Из 10 общих показателей качества только 2 - эргономические: масса и жёсткость. А все гигиенические при оценке качества обуви практически не используются. Кроме того, в этом стандарте отсутствуют показатели безопасности и безвредности, так же как и экологические.

Однако говорить о том, что современных методик оценки гигиены и комфорта не существует, тоже неправомерно. Например, в венгерском институте кожи, искусственной кожи и обуви недавно была создана установка для контроля микроклимата обуви. Она состоит из климатической камеры с температурой 20°С и относительной влажностью воздуха 65 %, в которую помещается исследуемый образец. Сюда же вставляется пакет с дистиллированной водой. При нагревании до 32°С, что соответствует температуре стопы, вода начинает испаряться - таким образом моделируется потовыделение. Одновременно с помощью электрической измерительной головки, находящейся в носочной части, оцениваются параметры микроклимата во внутриобувном пространстве. Кроме равновесного содержания влаги на таком приборе можно определить количество воды, испаряющийся через материал верха, и поглощение влаги в сопоставлении с кондиционированной обувью.

На таких же принципах основаны методы определения теплозащитных свойств обуви. Наиболее эффективным на практике оказался метод Л.В. Кедрова, действующий по принципу бикалориметра. На созданной учёным установке бикалориметром выступает сама обувь, в которую помещается резиновый баллон, заполненный нагретой водой. Устанавливая скорость охлаждения воды, рассчитывают суммарное тепловое сопротивление и обуви, и отдельных слоёв её конструкции. Эти испытания можно упростить, если вместо баллона с водой применять охотничью дробь, которая занимает практически весь внутренний объём обуви, а её высокая теплопроводность обеспечивает необходимую однородность температурного поля.

Более популярны исследования гигиенических свойств в процессе эксплуатации обуви. Часто используют методы, связанные с теплообменными процессами, при которых фиксируется температура в различных точках стопы и на различных участках человеческого тела, а также субъективные ощущения носчиков. Одно из главных достоинств этого метода - то, что используемые для измерения температуры термоэлементы имеют небольшие размеры и легко размещаются в обуви и на теле человека. Но есть и серьёзные недостатки. В частности - проведение испытаний в статических условиях, что не соответствует реальным условиям носки. Поэтому необходима разработка таких методик, которые будут оценивать свойства в динамике. Ведь с увеличением физической нагрузки у потребителей возрастают потовыделение и соответственно относительная влажность во внутриобувном пространстве. Но одновременно увеличивается вентиляция и значение влажности падает.

Таким образом, для создания правильных методик оценки гигиенических свойств необходимы:

- унификация параметров и условий испытаний при оценке отдельных свойств, входящих в комплекс гигиенических;

- разработка методов оценки в динамических условиях;

- определение значимости отдельных показателей в комплексе гигиенических свойств для установления их рационального минимума.

То, что комфортность обуви зависит от конструкции и технологии изготовления, очевидно. Тем не менее, следует дифференцировать влияние элементов конструкции и технологических параметров на показатели комфортности, чтобы установить возможные пути её повышения за счёт проектирования и выбора технологических режимов производства.

Конструктивные элементы и методы крепления низа во многом определяют такие свойства обуви, как гибкость, жёсткость и масса. Следствие недостаточной гибкости и большой массы - повышение энергетических затрат организма в процессе носки, то есть снижение комфортности. Они же являются причиной возникновения потёртостей, ссадин, мозолей. Неудачная конструкция низа обуви может спровоцировать попадание влаги извне во внутриобувное пространство, а также стать причиной переохлаждения или перегрева стопы.

Конструктивные элементы верха обуви и способы сборки заготовки тоже влияют на комфортность, определяя такие параметры, как температура стопы и влажность во внутриобувном пространстве. С конструкцией верха тесно связаны формоустойчивость, приформовываемость, распорная жёсткость, давление, оказываемое обувью на стопу, а также травмы кожного покрова. Несомненно и влияние на комфортность способа формования заготовки верха и фиксации формы обуви.

Обувь разного назначения должна обладать различным сопротивлением деформациям, определяющим её силовое взаимодействие со стопой. Повседневная должна хорошо приформовываться к стопе, иметь небольшое сопротивление изгибу и жёсткость. А некоторые типы специальной обуви - иметь конструкцию, предохраняющую стопу от травм и обеспечивающую достаточную жёсткость. Последняя подразделяется на жёсткость и изгиб, распорную и опорную.

Жёсткость на изгиб характеризует сопротивление обуви изгибаниям. Она проявляется при ходьбе и беге и представляет собой величину активных сил давления тыльной части стопы на верх обуви. Этот показатель зависит от жёсткости материалов, входящих в конструкцию низа и верха обуви, и способа их скрепления. Особенно большое влияние на него оказывает жёсткость стельки. Увеличение её толщины с 3 до 4,5 мм приводит к повышению жёсткости обуви примерно на 50 % (при повышении толщины подошвы с 4,5 до 6 мм сопротивление изгибу растёт только на 8 %). Можно снизить этот показатель за счёт использования клеевого крепления, при котором применяются стельки меньшей толщины и жёсткости, отсутствуют дополнительные швы и т.д.

Распорная жёсткость характеризует сопротивление поперечных сечений обуви изменению её формы в области плюсно-фалангового сочленения. Она проявляется и в статических, и в динамических условиях, свидетельствуя о способности верха растягиваться при носке, то есть приформовываться к стопе. В различных видах обуви распорная жёсткость должна быть разной. При её значительном снижении обувь быстро потеряет свою форму, а при резком увеличении - способность приформовываться. Распорная жёсткость регулируется в определённых пределах с помощью подкладки и межподкладки, которые повышают формоустойчивость.

"Речь и язык" - тут тоже много полезного для Вас.

От опорной жёсткости зависит сопротивление обуви изменению её формы при контакте обуви с опорной поверхностью. В основном она зависит от свойств материала низа, прежде всего от твёрдости стельки, простилки и подошвы.

В заключение нужно остановиться на таком параметре обуви, как её вес. Строгих требований к нему не существует, но всегда необходимо стремиться, чтобы повседневная обувь была более лёгкой. Это достигается как конструктивно, например уменьшением количества деталей, так и снижением толщины материалов и выбором определённых методов креплений.

Вес определяют взвешиванием каждой полупары с точностью до 0,1 г. В отдельных странах применяют также показатель относительного веса, являющийся отношением массы в граммах к размеру обуви. Например, полупара мужских летних туфель весит 250 г, а юфтевый сапог на резиновой подошве - 1200 г. Вес полупары полуботинок на монолитной резиновой подошве доходит до 900 г, на кожаной - 680 г. Необходимо отметить, что вес одного и того же типоразмера в партии колеблется, что обусловлено погрешностями, допускаемыми при производстве обуви, в основном в толщине деталей.

В наибольшей степени вес обуви зависит от деталей низа. У подошв он составляет 15-40 %, каблуков - 8-30 %, стелек - 12-20 %, деталей верха полуботинок - 15-30 %, сапог - до 40 % от общего веса.

Уменьшить его можно за счёт применения тонких материалов с высокой износостойкостью, бесподкладочной конструкции и других способов. Наибольшим весом обладает обувь гвоздевого метода крепления за счёт использования утолщённых стелек и металлических крепителей. Значительно меньшим - обувь клеевого метода крепления, рантовая занимает промежуточное положение. Также стоит отметить, что в процессе эксплуатации вес обуви практически не изменяется [12].

Свежие статьи
Популярно сейчас