Wykaz Projektów
Streszczenie

Opracowanie metody badania komfortu użytkowania obuwia ochronnego z wykorzystaniem modelu sztucznej stopy

Kierownik projektu: dr inż. Emilia Irzmańska

Streszczenie projektu:

 

Projekt V.B.11: Opracowanie metody badania komfortu użytkowania obuwia ochronnego z wykorzystaniem modelu sztucznej stopy

Okres realizacji:

1.01.2011 − 31.12.2013

Zadanie/etap 2.:

Walidacja metody badania komfortu użytkowania obuwia ochronnego
z wykorzystaniem modelu sztucznej stopy oraz opracowanie i weryfikacja kryteriów oceny obuwia ochronnego o optymalnych właściwościach biofizycznych. Publikacja

Główny wykonawca:

dr inż. Emilia Irzmańska – Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Ochron Osobistych

 

Celem projektu było opracowanie metody badania komfortu użytkowania obuwia ochronnego
z wykorzystaniem modelu sztucznej stopy.

Opracowano termiczny model stopy do badań symulujących wydzielanie ciepła i potu podczas użytkowania obuwia ochronnego. Zakres prac obejmował sformułowanie założeń do metody badania komfortu użytkowania obuwia ochronnego, zaprojektowanie i budowę stanowiska w ramach umowy nr NO/ZP-12012 pomiędzy CIOP-PIB a firmą ATT Electro, opracowanie dokumentacji technicznej zbudowanego stanowiska oraz opisu związanego z kontrolą jakości badań.

Zbudowany symulator ma możliwość wydzielania wilgoci w 7 segmentach oraz wydzielania ciepła w 9 niezależnych strefach izotermicznych. Opracowane stanowisko umożliwia odtworzenie zjawiska wymiany powietrza pomiędzy obuwiem a otoczeniem (wentylacja powietrza) oraz procesu związanego z użytkowaniem rzeczywistym obuwia (określony nacisk i ruch), a także ocenę mikroklimatu (temperatury i wilgotności względnej) w przestrzeni pomiędzy stopą a obuwiem. Nowością zbudowanego modelu, w stosunku do istniejących rozwiązań na świecie, jest wysokość symulatora umożliwiająca badanie 5 wersji konstrukcyjnych obuwia ochronnego (wysokość do kolana), możliwość badania mikroklimatu w obuwiu oraz niestandardowy system pocenia poprzez emitery wilgoci zapewniające wydzielanie wody w sposób zbliżony do gruczołów potowych człowieka.

Przeprowadzono badania sprawdzające poprawne działanie stanowiska. Bo badań wytypowano dwa rodzaje obuwia ochronnego, bezpiecznego, z podnoskami różniącymi się pod względem materiałowym (podnoski metalowe oraz kompozytowe). Na zbudowanym stanowisku przeprowadzono badania w zakresie pomiarów mikroklimatu (temperatury i wilgotności względnej) dla włączonej/wyłączonej funkcji ruchu oraz utraty izolacyjności dla włączonej/wyłączonej funkcji pocenia. Wyznaczone w odniesieniu do wyników badań odchylenia standardowe i współczynniki zmienności potwierdziły mały rozrzut wyników pomiarów, a wartości względnych błędów przypadkowych wartości średniej (przy P=0,95) świadczą o dobrej dokładności pomiarów.

Metodę badania komfortu użytkowania obuwia ochronnego z wykorzystaniem opracowanego termicznego modelu sztucznej stopy poddano walidacji. Opracowano i zweryfikowano kryteria oceny obuwia ochronnego. Podstawą do realizacji ww. prac było wykonanie badań eksperymentalnych dla 10 rodzajów obuwia ochronnego, różniącego się pod względem typu konstrukcji (obuwie z niską cholewką, trzewik, but do połowy łydki, do kolana, z cholewką powyżej kolana), klasyfikacji (obuwie skórzane i całogumowe), rodzaju elementów ochronnych (podnoski stalowe lub polimerowe). Badania uwzględniały ocenę zmian wilgotności względnej i temperatury oraz właściwości izolacyjnych całego obuwia i podeszwy w symulowanych warunkach statycznych oraz dynamicznych, przy różnych szybkościach wydzielania potu. Dla otrzymanych wyników badań wykonano analizę statystyczną wariancji (ANOVA), której celem było potwierdzenie, czy występują istotne statystycznie różnice pomiędzy izolacyjnością cieplną obuwia i podeszwy, mikroklimatem w obuwiu, przyrostem masy skarpet i obuwia a rodzajem konstrukcji obuwia, materiału oraz elementów ochronnych. Wykonana analiza potwierdziła istotny wpływ konstrukcji, rodzaju materiału oraz elementu ochronnego na komfort użytkowania obuwia ochronnego w warunkach statycznych i dynamicznych.

 Na podstawie wniosków z badań opracowano kryteria oceny komfortu użytkowania obuwia. Kryteria pozwalają na kwantyfikację komfortu termicznego oraz komfortu/dyskomfortu temperaturowo-wilgotnościowego w obuwiu, dla różnych poziomów pocenia wynikających z aktywności fizycznej użytkowników obuwia. Komfort termiczny obuwia i podeszwy jest wyznaczany na podstawie poziomów skuteczności zdefiniowanych w projekcie normy dotyczącej badania izolacyjności obuwia ochronnego na termicznym modelu stopy. Komfort temperaturowo-wilgotnościowy jest określany za pomocą wyznaczonych wskaźników: WdT (temperatura) i WdH (wilgotność), opisujących stopień dyskomfortu wg skali: niski dyskomfort / umiarkowany dyskomfort / maksymalny dyskomfort oraz za pomocą zoptymalizowanego wskaźnika Wod (temperatura i wilgotność), opisującego stopień komfortu wg skali: dyskomfort / stan umiarkowany / komfort.

Dla opracowanej metody badania komfortu użytkowania obuwia ochronnego na termicznym modelu stopy, wykonano walidację wewnątrzlaboratoryjną oraz międzylaboratoryjną z Finnish Institute of Occupational Health (Finlandia). Na podstawie otrzymanych parametrów walidacyjnych (poprawność, precyzja i niepewność pomiarów) potwierdzono, że otrzymane wyniki są akceptowalne i metoda jest właściwa do zamierzonego zastosowania. Potwierdzona także została biegłość uczestników porównań międzylaboratoryjnych w zakresie wyznaczania izolacyjności cieplnej obuwia ochronnego
z wykorzystaniem termicznego modelu stopy. Opracowane kryteria oceny komfortu użytkowania obuwia zostały pozytywnie zaopiniowane przez producentów obuwia na podstawie badań ankietowych.

 

 

Projekt V.B.11.Wpływ zróżnicowanej szybkości wydzielania potu na izolacyjność cieplną różnych typów obuwia ochronnego (badanie na termicznym modelu stopy)

 

Przygotowano ulotkę informacyjną na temat nowej metody i kryteriów oceny, która została zweryfikowana i pozytywnie zaopiniowana przez producentów obuwia poprzez badania ankietowe. Opracowano procedurę badania komfortu użytkowania obuwia z wykorzystaniem termicznego modelu stopy i przygotowano ją do wdrożenia do systemu zarządzania jakością w laboratorium badawczym CIOP-PIB.

Wyniki pracy opublikowano w 4 czasopismach recenzowanych, 3 popularnonaukowych oraz zaprezentowano na 2 naukowych konferencjach krajowych.

 

 

Podsumowanie

W projekcie opracowano metodę badania komfortu użytkowania obuwia ochronnego z wykorzystaniem termicznego modelu sztucznej stopy.

Opracowane urządzenie (w ramach współpracy pomiędzy CIOP-PIB, a firmą ATT Electro) posiada możliwość symulowanego wydzielania wilgoci w siedmiu segmentach oraz wydzielania ciepła w dziewięciu niezależnych strefach izotermicznych.Termiczny model może być stosowany do pomiarów mikroklimatu (wilgotności i temperatury wewnątrz obuwia) oraz izolacyjności cieplnej obuwia ochronnego. Nowością, w stosunku do istniejących rozwiązań na świecie, jest wysokość symulatora umożliwiająca badanie pięciu wersji konstrukcyjnych obuwia ochronnego (od A do E) oraz możliwość badania mikroklimatu w obuwiu poprzez zastosowanie niestandardowego systemu pocenia zapewniającego wydzielanie wody w sposób zbliżony do gruczołów potowych człowieka.

Na podstawie wyników badań, opracowano kryteria oceny komfortu użytkowania obuwia, które pozwalają na kwantyfikację komfortu termicznego w obuwiu, dla różnych poziomów pocenia wynikających z aktywności fizycznej użytkowników obuwia.

Opracowana metoda jest przydatna dla przedsiębiorców i jednostek naukowo-badawczych w zakresie projektowania i modelowania obuwia (ochronnego, sportowego i rekreacyjnego) oraz tekstylnych materiałów obuwiowych (skarpety, wkładki oraz wkłady ocieplające).

Wyniki pracy opublikowano w 4 czasopismach recenzowanych, 3 popularnonaukowych, 1 rozdziale monografii naukowej oraz zaprezentowano na 2 naukowych konferencjach krajowych.



Jednostka: Pracownia Ochron Rąk i Nóg

Okres realizacji: 01.01.2012 – 31.12.2013