Морфологические особенности

Деталі низу взуття в процесі його носіння зазнають значно більших впливів, ніж деталі верху. Під час ходьби існує три основні фази тертя підошви об опору: опора п’ятки на поверхню (гальмування), перекатування через плюсневий відділ стопи; відрив (відштовхування) передньої частини стопи (пальців) від опорної поверхні. Тертя підошви об опорну поверхню непостійне і залежить від виду матеріалу, стану опорної поверхні, маси тіла, швидкості руху тощо. В кожній фазі кроку навантаження стопи на опорну поверхню змінюється (рис.3.1).

Так, в перший момент дотику взуття до опори невелика поверхня площі набійки, поставленої під кутом (рис.3.2), і питомий тиск 2•10⁴ Па сприяють швидкому стиранню набійки і вимагають частої її заміни. Чим менша площа набійки, тим з більшою швидкістю вона зношується. Тому набійки на тонкі високі каблуки необхідно виготовляти із зносостійких матеріалів (наприклад, пластмаси чи металу).

В звичайних конструкціях взуття значну роботу виконує підошва. Вона працює на стирання і повторне згинання. В залежності від конструкції і фізико-механічних властивостей матеріалів взуття, зокрема, товщини і жорсткості радіус згину підошви складає від 4 до 8 см. Відносне видовження на поверхні шкіряної підошви при згинанні взуття сягає 16%, в гумових підошвах на окремих ділянках – до 25%.

В більшості конструкцій взуття низ складається з окремих деталей (устілка, простилка, підошва), скріплених між собою, тому, чим більша товщина цих деталей, особливо устілки, тим більших зусиль необхідно докласти, щоб її зігнути. При згинанні скріплених деталей низу (системи) підошва в основному розтягується, а устілка стискається в поперечному напрямку. Якщо у взутті відсутня устілка, то стискуються внутрішні шари підошви.

Питомий тиск в зовнішньому шарі підошви різний і залежить від будови передньої частини стопи і ходи людини. В окремих випадках питомий тиск сягає 10⁶ Па і більше. Зазвичай він складає (4-7)•10⁵ Па в передній частині підошви і біля 2•10⁵ Па – в пучковій. Чим більший питомий тиск, тим інтенсивніший знос деталей. Завдяки нерівності ходової поверхні шкіряної підошви площа контакту її з опорою [при навантаженні (5-6)•10⁶ Па] складає біля 2-3% площі дотику до опори і фактичний питомий тиск сягає 2•10⁴ Па. При цьому температура на підошві раптово підвищується до 80-100 ⁰С, що сприяє швидкому її стиранню.

Природно, що найбільш інтенсивно стираються місця зосередженого тиску в результаті тертя низу об опорну поверхню. Тертя ковзання підошви може мати місце тільки в тому випадку, коли горизонтальна складова зусилля, яке розвиває і передає людина на опорну поверхню в процесі руху, більша сили тертя.

Оскільки горизонтальна складова зусилля досягає максимуму на початку і в кінці періоду опори, то в такі моменти найбільш ймовірне сковзання взуття по опорній поверхні (при малому коефіцієнті тертя), що і призводить до швидкого зносу низу взуття в носковій і п’ятковій частинах. Крім цього, на інтенсивність зносу підошви в носковій частині впливає динамічне навантаження, яке при ходьбі складає 75-158% від статичного навантаження, а при бігові – 132-160%.

При нормальній ходьбі найчастіше спостерігається тертя качання, яке виникає при перекаті стопи (в інтервалах часу між моментами відриву п’яткової і носкової частин від опори). В цьому випадку також стирається підошва в результаті вертикального вдавлювання твердих частинок ґрунту в матеріал, який має порівняно з матеріалом ґрунту, значно меншу твердість. Вдавлювання також супроводжується підвищенням температури, руйнуванням міжмолекулярних зв’язків і незначними розривами поверхневого шару матеріалу, що призводить до зносу низу взуття.

Топографія зносу підошви (за Черниковим М.М.) залежить від характеру розподілу тиску стопи на опорну поверхню. Найбільший знос спостерігається під плюснофаланговими зчленуваннями і першим пальцем стопи (рис.3.3). Під час носіння взуття опорні ділянки стопи тиснуть на устілку і через неї на простилку, ніби вдавлюючи підошву в опору (рис.3.4), що призводить до місцевого стирання. На устілці утворюється рельєф (ложе для стопи). Створенню рельєфу сприяє ущільнення матеріалу і зволоження устілки потом.

Швидкість зносу деталей залежить від фізико-механічних властивостей матеріалів, способу дублення, категорії носіїв, характеру ґрунту, пори року, метеорологічних умов і догляду за взуттям. Наприклад, листоноша в 2,5 рази швидше зношує взуття, ніж інші категорії носіїв.

На швидкість зносу підошви впливають також амортизаційні властивості низу (Петруніна М.М.), тобто властивість матеріалу поглинати частину навантаження. Роль амортизатора при цьому полягає не тільки в поглинанні частини навантаження, але і в розосередженні його по площі підошви. Тому застосування таких деталей як простилка, підложка, платформа, а також деталей низу відповідної товщини, може підвищити строк експлуатації взуття.

Устілка зазнає такого ж стиснення і повторного згину в пучковій частині, як і підошва. Спостерігається також стирання на ділянці плюснофалангового зчленування в результаті руху стопи по устілці. На знос устілки впливає піт, який виділяє стопа. Картонні устілки піддаються розшаруванню і зкачуванню. Якщо устілка і простилка мають малу твердість і велику пластичність, то нове взуття швидко приформовується до стопи, тобто на устілці утворюється ложе. Утворення ложа сприяє більш рівномірному розподілу навантаження (збільшується площа опори), знімає неприємні відчуття, а також збільшує строк експлуатації взуття. Якщо ж устілка відносно жорстка, то приформовування здійснюється повільно, а тиск стопи залишається зосередженим на невеликій ділянці, що призводить до натирання плантарної поверхні стопи і відчуття печії.

Шкіряна устілка, піддаючись гігротермічному впливу і дії поту, втрачає еластичність, міцність і чорніє (згоряє) на протязі двох місяців.

Простилка працює на повторний згин і стиснення. Вона повинна бути досить м’якою, пластичною на початку носіння, пружною після приформування для амортизації і здатною витримувати повторні згинання.

Велике значення для розосередження навантаження і швидкості зносу підошви мають властивості матеріалу платформи, яка знаходиться між устілкою і підошвою.

Геленок виконує у взутті роль ресори і сприймає досить велике навантаження, що передається йому стопою. Його роблять з деревини, пластмаси, металу та інших подібних матеріалів. Геленок виконує дуже складну роботу, зазнаючи змінних деформацій в різних стадіях руху людини. Тому в ньому виникають позитивні і негативні згинаючі моменти. При ходьбі в геленку виникає напруження в 2-2,5 рази більше, ніж при стоянні. Найбільш небезпечним є переріз геленка, який розташований на краю каблука. Саме в цьому перерізі ламається геленок у взутті на високому каблуці. Взуття з поламаним геленком носити практично неможливо.

Контрольні запитання.

1. Які деталі взуття відносять до відповідальних і менш відповідальних?
2. Яку роботу виконують зовнішні деталі верху і як вони зношуються?
3. Яку роботу виконують внутрішні і проміжні деталі верху і як вони зношуються?
4. Яку роботу виконує підошва і набійка і як вони зношуються?
5. Що впливає на знос устілки?
6. Як впливає наявність і матеріал проміжних деталей низу на швидкість стирання підошви?
7. Яку роботу виконує геленок?

Література.

1. Конструирование изделий из кожи / Ю.П. Зыбин и др. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. – с. 102-112
2. Основы рационального конструирования колодок и обуви / пер. с польск. / Э. Холева, З. Кашуба, Б. Козловский, Р. Луба. – М:. Легкая и пищевая промышленность, 1981. – с. 236-241

Морфологические особенности

Кроме перечисленных физических свойств рудных минералов для диагностики большое значение иногда имеют кристалломорфные особенности рудных минералов. Под кристалломорфными особенностями минерала понимаются форма минеральных индивидов и их внутреннее строение. При диагностике минерала внимательно наблюдают форму, внутреннее строение его зерен, твердые включения в них и границы срастания с другими минералами.

Внутреннее строение иногда имеет важное значение для диагностики, в том числе двойниковое строение, зональность, спайность, структуры распада твердых растворов.

Двойниковое строение в некоторых минералах является важным признаком для диагностики. Двойники роста, давления и др. характерны для: антимонита – Sb₂S₃, станина – CuFeSnS₄, ильменита – FeTiO₃, гематита – Fe₂O₃, сильванита – AgAuTe₄, пирротина – Fe_1-xS. Двойниковое строение у анизотропных минералов определяется, как правило, в скрещенных николях по анизотропии, у изотропных минералов – травлением реактивами или по форме срастания.

Зональное строение характерно для смальтина – (Co,Ni)As_3-x, герсдорфита – NiAsS, кобальтина – CoAsS, касситерита – SnO₂, бравоита – пирита – (Ni,Fe,Co)S₂.

Совершенная спайность характерна для галенита – PbS, пентландита – (Fe,Ni)₉S₈ и др. Она проявляется в закономерной трещиноватости (одной, двух или трех направлений), треугольниках или четырехугольниках выкрошивания.

Продукты распада твердых растворов характерны для сфалерита – ZnS, пирротина – Fe_1-xS, галенита – PbS, титаномагнетита, хромшпинелидов, халькопирита – CuFeS₂, ильменита – FeTiO₃. Распределение продуктов распада твердых растворов в минерале-хозяине контролируется его кристаллохимической структурой.

Форма кристаллов и минеральных зерен некоторых минералов очень типична и может быть использована при диагностике. Представление об объемной полной кристаллической форме минерала может быть составлено при наблюдении ряда сечений кристалла в полированных шлифах. Так, кубы могут дать в сечении прямоугольники, равносторонние или прямоугольные треугольники, октаэдры – ромбы, параллелограммы, квадраты и т. д.

Минеральные индивиды правильной кристаллической формы называются идиоморфными. В виде хорошо образованных кристаллов и метакристаллов отлагаются рудные минералы с большой силой кристаллизационного роста и высокой твердостью.

Кристаллы и метакристаллы по форме сечений подразделяются на изометричные и удлиненные. Изометричные сечения имеют более или менее одинаковые измерения во всех направлениях в плоскости шлифа. Длина удлиненных кристаллов в несколько раз больше ширины. Изометричные формы сечений характерны для пирита – FeS, магнетита – FeFe₂O₄, хромита – (Fe,Mg)(Cr,Al,Ti)₂O₄, и других минералов. Удлиненными формами обладают все призматические, столбчатые, шестоватые, таблитчатые и игольчатые кристаллы. Например, призматические формы характерны для антимонита – Sb₂S₃, вольфрамита – (Fe,Mn)WO₄ и др.; таблитчатые или пластинчатые – для молибденита-MoS₂, гематита –Fe₂O₃, кубанита – CuFe₂S₃ и др.; игольчатые – для рутила –.TiO₂, джемсонита – 4PbSFeS3Sb₂S₃, гетита – Fe₂O₃ и др.

Кроме идиоморфных кристаллов в сечении шлифа встречаются зерна аллотриоморфных форм. Аллотриоморфными называются зерна неправильной формы. Они характерны для минералов с низкой кристаллизационной способностью, например для сфалерита – ZnS, халькопирита – CuFeS₂, пирротина – Fe_1-xS и др.

Для ряда минералов характерна колломорфная форма выделений: сферическая, почковидная и фестончатая; такие формы часто наблюдаются у гетита – Fe₂O₃, настурана – UO₂, марказита – FeS₂, пирита – FeS₃, минералов никеля и кобальта, а также в окисленных рудах и осадочных месторождениях.

Часто контуры зерен минерала несут информацию о воздействии на них других минералов. Пилообразные контуры свидетельствуют, как правило, о реакционном взаимодействии минералов. Разнообразны признаки блочного выщелачивания и замещения. Большую информацию несут трещины в минералах, в которых обычно отлагаются поздние фазы и происходят процессы растворения.

Кислотостойкость – выше упоминалось о наборах стандартных реактивов, но некоторые минералы легко поддаются окислению при хранении аншлифов на воздухе, чем обращают на себя внимание. Такими минералами являются: борнит – Cu₅FeS₄, талнахит – CuFeS₂, мышьяк самородный – As, халькопирит – CuFeS₂, моноклинный пирротин – Fe₇S₈ и др. На этих минералах легко образуются пленки окисления на поверхности, поэтому их необходимо тщательно зачищать перед изучением под микроскопом, а с другой стороны быстрое окисление выдает их присутствие опытному минералогу.