8.3. Теплозахисні властивості взуття

У комплексі гігієнічних властивостей взуття важливе значення мають теплозахисні якості, оскільки дослідження впливу низьких температур на організм людини показали, що травматичної дії холоду зазнають перш за все нижні кінцівки. Найбільш детально теплозахисні властивості взуття вивчені Л.В. Кедровим.

В результаті обміну речовин в організмі людини утворюється значна кількість енергії, яка клітинами повністю не використовується. Надлишок енергії (біля 6,3 кДж в день у стані спокою або 12,6 кДж – при роботі), перетворений в теплоту, повинен бути видалений з тіла. Збереження цієї енергії в організмі підвищило б температуру тіла до 42 °С. Температура тіла і шкіри регулюється головним чином кровообігом. При зниженій внутрішній температурі в результаті дії терморегуляторів звужуються судини і кровопостачання окремих ділянок тіла обмежується. Це оберігає організм від перегрівання. При великій кількості тепла кровоносні судини розширюються, кровообіг підсилюється, збільшуючи віддачу водяної пари, і тіло людини охолоджується.

Під теплозахисними властивостями взуття розуміють його здатність перешкоджати надмірній віддачі теплоти від стопи до зовнішнього середовища. Теплозахисні властивості матеріалів та взуття в цілому визначаються опором проходженню теплоти (тепловим опором). Тепловий опір Р елементарного шару матеріалу знаходять із співвідношення:

Але оскільки взуття являє собою систему матеріалів, то його повний сумарний тепловий опір Р'сум, м2∙ °С/Вт, може бути вираже­ний сумою теплових опорів всіх елементарних шарів і прошарків повітря, які входять у систему взуття, і віддачею теплоти від зовнішньої поверхні взуття до навколишнього середовища. 

Зовнішній поверхневий опір характеризується коефіцієнтом тепловіддачі , Вт/(м2∙К), який залежить від стану зовнішньої поверхні матеріалу (шорсткості, кольору тощо), форми взуття і особливо стану зовнішнього середовища (швидкості руху повітря, характеру опору тощо).

При проектуванні взуття для різних кліматичних зон необхідно розрахувати показники його теплозахисних властивостей, при яких забезпечувався б нормальний тепловий стан стопи протягом певного часу. Дослідження процесу охолодження стопи і теплового стану людини в різних умовах навколишнього середовища показують, що зміна температури шкіри стопи залежить від фізичної активності людини, температури повітря, теплозахисних властивостей взуття і часу перебування людини в конкретних умовах.

Лебедєва Л.Д. встановила аналітичний зв’язок між зміною температури шкіри стопи людини, що характеризує її тепловий стан, і показниками теплозахисних властивостей взуття, метеорологіч­ними умовами і терміном перебування людини в цих умовах.

Шкіра стопи може охолоджуватись до температури 23-25 °С. Подальше зниження температури призводить до простудних захворювань.

Сумарний тепловий опір можна визначити розрахунковим та експериментальним шляхами. Та слід зазначити, що обидва ці способи досить складні і неточні. У першому випадку необхідно мати повні довідкові дані про теплопровідні властивості матеріалів, що входять у систему деталей верху і низу взуття, а в другому – спеціальні пристрої і прилади для визначення сумарної передачі тепла в лабораторних умовах.

Розрахунок теплозахисних властивостей взуття можна спростити, використовуючи спеціальні номограми.

Великий вплив на теплозахисні властивості взуття справляють теплозахисні властивості деталей підкладки та вкладних устілок. Високий тепловий опір мають конструкції взуття з деталями з пористих матеріалів. Таким чином, шляхом підбору матеріалів для верху та низу можна створити взуття з різними теплозахисними властивостями.

Великий вплив на тепловий опір справляє швидкість руху повітря. При швидкості вітру до 4,8 м/с тепловий опір знижується на 33-39 % від сумарного, при цьому коефіцієнт тепловіддачі збільшу­ється в 4-6 разів.

При зволоженні взуття його теплозахисні властивості суттєво знижуються особливо при намоканні взуття. Тому для підвищення теплозахисних властивостей взуття потрібно, щоб його поверхня була гідрофобною, а волога, виділена стопою, швидко видалялась із взуття.

Особливе значення при оцінюванні теплозахисних власти­востей взуття мають процеси терморегуляції та теплообміну при використанні штучних та синтетичних матеріалів. Синтетичні шкіри краще проводять тепло, ніж натуральні, завдяки швидкій конденсації води в капілярах. Тому стопа у такому взутті при низьких температурах швидко замерзає, а при високих – перегрі­вається.

Таким чином, при конструюванні взуття з різних матеріалів дуже важливо знати їх теплозахисні властивості. Вміле їх поєднання в конструкції дасть змогу обмежити або повністю усунути можливе порушення теплового стану людського організму.