Về điều kiện thử nghiệm, tất cả các phương pháp nghiên cứu tính vệ sinh của giày có thể phân chia thành 2 nhúm: nhúm tiến hành trong điều kiện thí nghiệm trên các thiết bị chuyên dùng mô phỏng quá trình tác động của bàn chân với giày, và nhóm tiến hành trong các điều kiện con người sử dụng giày.
Các phương pháp nghiên cứu trong phòng thí nghiệm với việc sử dụng các thiết bị mô phỏng được sử dụng rộng rãi để nghiên cứu tính giữ nhiệt và tính trao đổi ẩm của giày. Trong các thiết bị này, giày được đặt trong buồng nhiệt lượng mô phỏng môi trường bên ngoài, còn bên trong giày người ta đưa không khí nóng và ẩm vào (đôi khi đưa theo chu kỳ như khi sử dụng giày) mô phỏng vùng vi khí hậu bên trong giày. Trong giày có đặt các cảm biến để đo nhiệt độ và độ ẩm không khí sau các khoảng thời gian xác định. Như vậy có thể xác định được độ truyền ẩm của mũ giày và khả năng hút ẩm của nó. Ưu điểm là có thể tạo nên điều kiện khí hậu sử dụng khác nhau và có thể thí nghiệm lặp lại, nhưng phương pháp nghiên cứu tính vệ sinh của giày trên các thiết bị chuyên dùng không được sử dụng rộng rãi do không thể tái tạo được toàn bộ quá trình tác động phức tạp giữa bàn chân – giày – môi trường bên ngoài.
Bàn chân cũng như một số phần khác của cơ thể xuất hiện các phản ứng phức tạp khi chịu tác động từ các điều kiện bên ngoài: nhiệt độ, độ ẩm, áp suất không khí xung quanh, áp suất cơ học của giày, các tính chất của vật liệu, do vậy người ta thường sử dụng phưong pháp nghiên cứu tính vệ sinh của giày trong quá trình sử
dụng giày.
Tính vệ sinh của giày được đánh giá theo tính vệ sinh của các vật liệu giày. Nhà nghiên cứu I. Lorant (Tiệp khắc) đã đánh giá tính vệ sinh của vật liệu theo độ thông hơi và độ hút ẩm đã khẳng định: vật liệu đảm bảo yêu cầu vệ sinh cần có độ thông hơi không dưới 4,5 mg/cm2.h và độ hút ẩm 30-35% [8].
A. Blazei đặc trưng tính vệ sinh của của vật liệu giày theo 3 tính chất: độ thông hơi, độ hút ẩm và độ dẫn nhiệt. Còn A.N. Braclavxki thì lại đặc trưng theo: độ thông hơi, độ thẩm thấu mao dẫn và độ nhả ẩm. B.A. Kracnov thì tăng lên đến 4 tính chất: độ thông hơi, độ hút ẩm, độ nhả ẩm và độ hút nước.
Tuy nhiên nếu như chỉ đánh giá các vật liệu ở trạng thái riêng rẽ thì chưa phản ánh đỳng cỏc tớnh vệ sinh của chúng trong hệ vật liệu mũ giày và đế giày. Vì khi đú, cỏc chỉ số tính chất vệ sinh – vật lý sẽ bị ảnh hưởng bởi cấu trúc và phương pháp ráp nối các vật liệu với nhau trong hệ. Do vậy, ngoài việc xác định các tính chất vệ sinh – vật lý của từng vật liệu, thì việc xác định các chỉ số này của các hệ vật liệu có tính đến phương pháp liên kết các lớp vật liệu trong hệ, như vậy mới cho các thông số sát thực hơn về tính vệ sinh của giày dép.
Để có thể phản ánh chính xác nhất tính vệ sinh của giày dép thỡ cỏc hệ vật liệu mô phỏng cần được thí nghiệm trong điều kiện tương tự như sử dụng các hệ vật liệu trên giày: thời gian thí nghiệm tương đương với thời gian mang giày, có sự chênh lệch ỏp suỏt giữa hai bề mặt hệ vật liệu, các hệ hút ẩm, hút nước từ một mặt – mặt tiếp xúc với bít tất ẩm hoặc với bàn chân v.v.
1.2.4.1. Tính toán các tính chất vệ sinh vật lý của hệ vật liệu giày
Phần mũ giày và phần lót đế là các cấu trúc nhiều lớp, do vậy cần nghiờn cỳu không chỉ các tính chất vật lý của từng lớp vật liệu giày mà cả các hệ của chúng.
Trên thực tế chưa có phương pháp nào cho phép sử dụng các tính chất vệ sinh – vật lý của từng lớp vật liệu để xác định các tính chất tương ứng của các hệ mà trong đó các vật liệu được liên kết với nhau bằng các phương pháp khác nhau. Trong đa số các trường hợp, việc giải quyết lý thuyết bài toán này không thể hiện được quá trình vật lý ẩm, hơi ẩm, nhiệt đi qua cấu trúc phức tạp của giả da, qua các hệ vật liệu có lớp lót, lớp tăng cường và các lớp màng keo. Do vậy M.N.Ivanov [12] đã sử dụng phương pháp lý thuyết – thực nghiệm để giải bài toán này.
Ông đã tiến hành thiết lập 120 phương án hệ vật liệu mô phỏng tối đa cấu trúc mũ giày và xác định các tính chất của chúng theo các phương pháp được sử dụng
để xác định các tính chất tương ứng của từng vật liệu, có tính đến công nghệ liên kết các lớp trong hệ và các yếu tố khác. Kết quả nghiên cứu cho thấy:
− Độ thông hơi của hệ vật liệu nên xét theo lớp vật liệu có độ thông hơi nhỏ nhất (tương tự như độ thông khí) và có thể tính theo công thức đơn giản sau:
Ph = (1- a1a2)Pmin, trong đó:
a1 – Hệ số phụ thuộc vào số lượng lớp n trong hệ, với: n =2 → a1 = 0,05 n =3 → a1 = 0,07 a2 – Hệ số phụ thuộc vào phương pháp liên kết các lớp, với:
Khụng dán keo: a2 = 1
Có màng keo quột khụng kớn: a2 = 3
Có màng keo quột kớn: a2 = 5
Pmin – Độ thông hơi của vật liệu có độ thông hơi nhỏ nhất trong hệ (mg/cm2.h).
− Độ hút ẩm của hệ Wh , (%): Wh = (0,84 a2 + a1)(Wng + Wl) n =2 → a1 = 0 n =3 → a1 = 0 Khụng dán keo: a2 = 1 Có màng keo quột khụng kớn: a2 = 0,95 Có màng keo quột kớn: a2 = 0,7
Wmg, Wl – độ hút ẩm tương ứng của lớp ngoài và lớp lót hệ vật liệu mũ giày (%)
− Độ hút nước của hệ, Hh , (%): Hh = (0,79 a2 + a1)(Hng + Hl) n =2 → a1 = 0 n =3 → a1 = 0,08 Khụng dán keo: a2 = 1 Có màng keo quột khụng kớn: a2 = 0,86 Có màng keo quột kớn: a2 = 0,7
Wmg, Wl – độ hút nước tương ứng của lớp ngoài và lớp lót hệ vật liệu mũ giày (%).
1.2.4.2. Đánh giá tính vệ sinh của giày theo chỉ số vệ sinh tổ hợp
Một số nhà nghiên cứu khác như A.A. Avilov, L.P. Morozova cho rằng các tính chất vệ sinh của vật liệu giày được đặc trưng bởi các chỉ số tổ hợp, trong đó bao gồm độ thông hơi, độ hút ẩm, và độ hút nước.
Chỉ số tổ hợp – chỉ số không có thứ nguyên tổng hợp toàn bộ các tính chất cụ thể có thể đánh giá toàn bộ tập hợp các tính chất của sản phẩm hoặc vật liệu, có nghĩa là chất lượng của chúng, hoặc cỏc nhúm tính chất riêng (ví dụ, tính tiện nghi, tính thẩm mỹ,…). Có thể phân chia thành các phương pháp phân tích đồ thị và phương pháp phân tích số liệu.
Đỏnh giá lượng hóa tính vệ sinh của vật liệu giày bằng cách dựng “cỏc tam giác vệ sinh” đã được chứng minh trong nghiên cứu của A.Blazen (Tiệp Khắc). Theo các nhà nghiên cứu này, tính vệ sinh của vật liệu được đặc trưng bởi chỉ số vệ sinh tổ hợp, nú chớnh là tỷ số tính bằng phần trăm của diện tích các tam giác được dựng theo 3 chỉ số tính chất vật lý (độ thẩm thấu hơi X1, độ hút ẩm X2, độ dẫn nhiệt X3) của vật liệu và vật liệu đối chứng – mẫu chuẩn. Khi đó mỗi chỉ số tính chất của vật liệu đối chứng X1-0, X2-0, X3-0 được lấy quy ước là bằng 1, còn của vật liệu cần đánh giá – tính theo tỷ phần tương ứng. Để dựng tam giác theo phương pháp này người ta đặt các chỉ số tương đối của các thông số: X1` = X1/X1-0; X2` = X2/X2-0; X3` = X3/X3-0 lên các trục X, Y, Z theo tỷ lệ tương ứng. Sau đó dựng các tam giác và xác định diện tích của chúng và tính chỉ số vệ sinh tổ hợp.
Chỉ số vệ sinh tổ hợp như là diện tích của tam giác tính bằng phần trăm, trong trường hợp này có thể tính như sau: K = 1/3(X1'X2` + X1`X3` + X2`X3`).100.
Trong dó X1`, X2`, X3` – các chỉ số tương đối của độ thông hơi, độ hút ẩm và độ dẫn nhiệt của vật liệu cần đánh giá theo tỷ phần của các chỉ số tương ứng của vật liệu đối chứng.
Một dạng khác của phương pháp phân tích đồ thị là phương pháp hình tứ giác đã được M.N. Ivanov sử dụng. Về nguyên tắc phương pháp này khụng khỏc phương pháp của A. Blazea. Phương pháp hình tứ giác cho phép tính đến 4 tính chất vật lý cụ thể (ví dụ: độ thẩm thấu hơi X1, nhiệt trở X2, độ hút ẩm X3, độ hút nước X4), nó cho phép xác định chỉ số vệ sinh tổ hợp dễ dàng hơn vì diện tích của hình tứ giác được xác định dễ dàng bởi các đường chéo của chúng.
Đặt các giá trị của 4 tính chất nói trên tính theo tỷ phần với các chỉ số tương ứng của vật liệu đối chứng lờn cỏc trục X và Y, sau đó dựng các hình tứ giác, xác định các diện tích của chúng và tính chỉ số vệ sinh tổ hợp.
Sử dụng phương pháp này có thể tính chỉ số vệ sinh tổ hợp (tính bằng phần trăm) theo công thức: K = ẳ(X1` + X3`)(X2` + X4`).100.
Trong đó X1`, X2`, X3`, X4` – các chỉ số tương đối của độ thẩm thấu hơi, nhiệt trở, độ hút ẩm, độ hút nước của vật liệu thí nghiệm tính theo tỷ phần của các chỉ số tương ứng của vật liệu đối chứng.
Một trong những ưu điểm chính của phương pháp phân tích đồ thị đánh giá tổ hợp là tính trực quan của chúng, còn nhược điểm của chúng là giới hạn số lượng các chỉ số tính chất, chưa tính đến mức độ quan trọng của các tính chất.
Phương pháp phân tích số liệu
Các phương pháp phân tích số liệu để tính toán các chỉ số vệ sinh tổ hợp phần nào khắc phục được các nhược điểm trờn. Chỳng cho phép tính toán cho số lượng không hạn chế các chỉ số tính chất, cũng như mức độ quan trọng của từng chỉ số nhờ sử dụng các hệ số. Các chỉ số tổ hợp trong các trường hợp này được tính bằng phương pháp lấy trung bình.
K = ∑ = α n 1 i i i X , Trong đó Xi – chỉ số tương đối của tính chất i, (%),
αi – hệ số quan trọng của chỉ số Xi, n – số lượng chỉ số (tính chất).
Cần chú ý một điều, các chỉ số vệ sinh tổ hợp xác định theo phương pháp phân tích số liệu có thể tính cho giày sử dụng vào cỏc mựa thời tiết khác nhau, khi đó cần phải sử dụng các chỉ số tính chất thích hợp và thay đổi hệ số quan trọng của chúng. Mức độ quan trọng của các tính chất được xác định theo phương pháp phân tích ý kiến của các chuyên gia. B.A. Kracnov và Iu.M. Gvozev [7]. Sau khi lấy ý kiến phân loại của 30 chuyên gia cao cấp về 15 tính chất vật lý của vật liệu giày, với mức độ tin cậy 95% đã xác định được các hệ số mức độ quan trọng αi của 5 chỉ số vệ sinh – vật lý quan trọng nhất của vật liệu là: độ thông hơi, độ hút ẩm, độ nhả ẩm, độ hút nước, độ thải nước.
Bảng 1.2 Mức độ quan trọng của các tính chất vật lý vật liệu giày
Tính chất αi - mùa khô Tính chất αi - mùa mưa
Độ thông hơi 0,35 Độ thông hơi 0,35
Độ hút ẩm 0,3 Độ thải nước 0,3
Độ hút nước 0,2 Độ nhả ẩm 0,2
Độ nhả ẩm 0,1 Độ hút nước 0,1
1.2.4.3. Đánh giá tính vệ sinh của giày theo sự trao đổi ẩm
Việc đánh giá tính vệ sinh của giày trên cơ sở tính chỉ số vệ sinh tổ hợp tuy đơn giản nhưng chưa có tính thực tiễn cao, bởi vì khi sử dụng chỉ số này người ta chưa chú ý đến mối liên hệ của các tính chất vật lý của các vật liệu, hệ vật liệu với sinh lý bàn chân, với các điều kiện sử dụng giày khác nhau.
Tớnh vệ sinh của giày có thể được đánh giá bằng phương pháp dựa trên cơ sở phân tích tính cân bằng của quá trình thoát ẩm của bàn chân – sự hút ẩm của mũ giày. Sự cân bằng này cần đảm bảo tính tiện nghi cho người sử dụng giày trong toàn bộ quá trình sử dụng giày [10].
Mc = Mmg + Mlđ + Mkh (1) với: Mc – lượng ẩm (mồ hôi) thoát ra từ bàn chân,
Mmg, Mlđ – lượng ẩm được hấp thụ bởi mũ giày và hệ vật liệu lót đế, Mkh – lượng ẩm đưa ra ngoài qua các khe hở giữa cổ giày và giày.
Theo tác giả của phương pháp này [10], lượng ẩm thoát ra từ bàn chõn được phõn bố như sau: 15% được lót đế thấm hút; 15% đưa ra ngoài qua khe hở giữa bàn chõn và cổ giày; 70 % được mũ giày hấp thụ và đưa ra ngoài.
Lượng mồ hôi bàn chân tiết ra được mũ giày hấp thụ và tiếp theo khuyếch tán từng phần qua các lớp vật liệu và đưa ra bên ngoài, có nghĩa là trong trường hợp này diễn ra hai quá trình: hút ẩm (ngậm ẩm) bởi các lớp mũ giày và thải ẩm vào môi trường xung quanh qua mũ giày (thông hơi).
Như vậy phương trình cân bằng ẩm có dạng như sau:
0,7M = Sm(APmg + BNmg), (2)
trong đó: Sm – diện tích bề mặt bàn chân tiếp xúc với mũ giày, cm2, Pmg - độ thẩm thấu hơi của hệ vật liệu mũ giày, mg/cm2.h, Nmg – độ ngậm ẩm (hút ẩm) của hệ vật liệu mũ giày, mg/cm2.h.
A, B – các hệ số tính đến sự thay đổi thẩm thấu hơi và độ ngậm ẩm của mũ giày và lót đế do hiệu ứng “pittong” và sự chênh lệch nhiệt độ bên trong và bên ngoài giày so với các giá trị xác định trong điều kiện thí nghiệm bình thường.
Theo số liệu của V. Fiser [8], khi sử dụng giày, do có sự chênh lệch nhiệt độ bàn chân và môi trường xung quanh và hiệu ứng “pittong” mà độ thẩm thấu hơi của da, vải tăng lên 7-12 lần, của giả da tăng 2,5-4 lần; độ hút ẩm tăng 2,5-4 lần đối với tất cả các vật liệu so với các chỉ số độ thẩm thấu hơi và độ hút ẩm xác định theo các
phương pháp tiêu chuẩn (trong điều kiện tĩnh, đẳng nhiệt). Như vậy, với các giá trị nhỏ nhất của các hệ số A, B phương trình cân bằng ẩm được viết như sau [10]:
Đối với giày có mũ, lót làm từ da thuộc, vải:
0,7M = Sm(7Pmg + 2,5Nmg) (3)
Đối với giày có mũ, lót làm từ giả da:
0,7 M = Sm(2,5Pmg + 2,5Nmg). (4)
Như vậy có thể đánh giá tính vệ sinh của giày ở các mức độ khác nhau bằng các phương pháp: thử nghiệm trên các thiết bị mô phỏng; đánh giá trực tiếp trong quá trình sử dụng giày; đánh giá thông qua các tính chất vệ sinh của vật liệu và các hệ vật liệu giày có xét đến đặc điểm liên kết các vật liệu trong hệ; đánh giá thông qua phương pháp phõn tích đồ thị hoặc phõn tích số liệu và đánh giá thông qua sự trao đổi ẩm của các loại giày riêng biệt.
1.3. Yêu cầu vệ sinh đối với giày sử dụng trong điều kiện khí hậu Việt Nam 1.4.1. Đặc điểm khí hậu, môi trường Việt Nam:
Do hình dạng, địa hình và vị trí địa lý nằm dọc theo rìa đất liền phía Đông Nam Châu Á, Việt Nam có rất nhiều chế độ khí hậu khác nhau. Khí hậu Việt Nam thay đổi theo mùa và theo vùng từ thấp lên cao, từ Bắc vào Nam và từ Đông sang Tây.
Lãnh thổ Việt Nam chịu sự chi phối mạnh mẽ của gió mùa Châu Á, quanh năm có nhiệt độ cao và độ ẩm lớn.
Khí hậu Việt Nam có thể được chia ra làm hai đới khí hậu lớn:
Miền Bắc (từ đèo Hải Vân trở ra) là khí hậu nhiệt đới gió mùa, với 4 mùa rõ rệt (Xuõn – Hạ – Thu – Đông), chịu ảnh hưởng của gió mùa Đông Bắc và gió mùa Đông Nam, nờn cú mùa đông lạnh. Miền Nam (từ đèo Hải Vân trở vào) do ít chịu ảnh hưởng của gió mùa lạnh nên khí hậu nhiệt đới khá điều hòa, nóng quanh năm