обувь для сверхчистых помещений

Формула изобретения

1. ОБУВЬ ДЛЯ СВЕРХЧИСТЫХ ПОМЕЩЕНИЙ, содержащая тканевый верх, снабженный приспособлением для уплотнения верхнего края и области, соответствующей щиколотке стопы, и подошву, отличающаяся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных свойств, подошва и тканевый верх выполнены с возможностью отсоединения друг от друга, при этом нижний край тканевого верха загнут с образованием полости для размещения средства фиксации, а по периметру боковой поверхности подошвы образован паз для размещения нижнего края тканевого верха со средством фиксации, причем подошва снабжена средством для заземления.

2. Обувь по п.1, отличающаяся тем, что средство для заземления выполнено в виде многожильного тросика, концы которого распушены и размещены на ходовой поверхности подошвы.

3. Обувь по п.1, отличающаяся тем, что средство фиксации выполнено в виде шнурка.

4. Обувь по п.1, отличающаяся тем, что подошва имеет форму эллипса.

5. Обувь по п.1, отличающаяся тем, что, с целью повышения гибкости, на ходовой поверхности подошвы образована по крайней мере одна поперечная выемка, расположенная в месте сгиба подошвы при ходьбе.

6. Обувь по п.1, отличающаяся тем, что в носочной части тканевого верха полость разомкнута.

7. Обувь по п.1, отличающаяся тем, что, с целью предотвращения выхода нижнего края тканевого верха из паза подошвы во время эксплуатации, минимальная ширина h паза подошвы рассчитывается по формуле

h = 2s + d + l ,

где s - толщина ткани;

d - диаметр шнурка;

l - величина абсолютного сжатия подошвы под действием веса оператора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к обувной промышленности, а конкретнее к ее подотрасли, производящей обувь для персонала чистых производственных помещений (ЧПП). Изобретение может быть использовано в любой отрасли промышленности, где для обеспечения ультранизкой степени аэрозольной загрязненности атмосферы в технологических зонах используются ЧПП, а именно в электронной, медицинской, волоконно-оптической, авиакосмической, точной механической, пищевой, и других отраслях промышленности.

Принципиальное решение, которое предусматривает разборность обуви, т.е. отсоединение верха и подошвы, известно и используется для различных целей. Так, в первой работе описано соединение верха и подошвы с помощью застежки "молния" в прогулочных тапочках, во второй работе - на застежках "липучка" в ортопедической обуви, в третьей работе - на кpючках специальной обуви, в четвертой работе - с помощью пневматических трубок.

В электронной промышленности в настоящее время широко используются бахилы для персонала чистых комнат, состоящие из сшитых между собой тканевых голенищ и низа, причем бахилы имеют завязки в областях верхней кромки и щиколоточной. Бахилы, как правило, надеваются на производственные тапочки для обеспечения возможности хождения по решетчатому полу ЧПП. Хотя бахилы и удобны в носке (легки, гибки), но контакт с полом ЧПП приводит к загрязнению стоповой области бахил, что требует ежедневной стирки, которая быстро перестает давать очищающий эффект, поскольку пылевые частицы имеют свойство забиваться в поры ткани не только при носке, но и при стирке, технология которой предусматривает групповой метод загрузки бахил в стиральную машину, что способствует переносу пылевых частиц со стоповой области на голенища, загрязняя тем самым и верх обуви и приводя к снижению степени чистоты обуви в целом. В связи с этим в сверхчистых помещениях требуется постоянный контроль бахил на загрязненность и не только пылевыми частицами, но и материалами, применяющимися на технологических операциях, поскольку их проливы попадают на пол, а с него - на бахилы. Снижение степени чистоты обуви само по себе не дает возможности получения требуемых параметров микроклимата в ЧПП ввиду превращения бахил по вышеуказанным причинам в источник пылевых частиц, но также приводит и к преждевременному износу обуви в результате частой стирки, а носка производственных тапочек под бахилами является нерекомендуемой с гигиенической точки зрения и вносит дискомфорт в процессе труда, что влияет на качество продукции.

Наиболее близким по сущности и достигаемому результату к изобретению являются сапоги, использующиеся в настоящее время в ЧПП полупроводникового производства, состоящие из жестко скрепленных между собой тканевого верха, имеющего приспособления для уплотнения верхней кромки и щиколоточной области, и подошвы.

Недостатком прототипа является жесткое соединение верха и подошвы, приводящее к интенсивному загрязнению верха во время стирки, когда пылевые частицы и остатки технологических материалов переносятся с подошвы на тканевую часть сапог, снижая степень чистоты обуви в целом и делая невозможным ее применение в сверхчистых помещениях (классы 1, 10, 100 по стандарту США FS-209С), ввиду вполне вероятного превращения самой обуви в самостоятельный источник пылевых частиц, что приводит к загрязнению атмосферы ЧПП.

Целью изобретения является сохранение запыленности атмосферы сверхчистых помещений при носке обуви.

Предлагаемый путь достижения цели кроме основного положительного эффекта позволяет получить и дополнительные - увеличение срока службы обуви для сверхчистых помещений в результате количества стирок, стирка без подошв, сохраняющая структуру ткани и снижающая ее износ, позволяет сохранить физическое состояние обуви для последующей носки в ЧПП низких классов, когда по степени загрязненности она непригодна для использования в сверхчистых помещениях, возможность использования обуви по предлагаемому решению в качестве бахил (без подошв) расширяет область ее применения; перфорация, выполняемая на истираемой поверхности подошв, повышает удобство носки в результате уменьшения веса подошв и уменьшает интенсивность генерации пылевых частиц, образующихся во время ходьбы при трении подошвы о пол ЧПП; отдельная стирка верха обуви позволяет уменьшить количество ступеней стирки, что приводит к сокращению времени на стирку и, следовательно, времени подготовки обуви к повторному использованию, а также к экономии моющих средств.

Цель достигается в разборной обуви для сверхчистых помещений, состоящей из тканевого верха, имеющего приспособление для уплотнения верхней кромки и щиколоточной области, и подошвы, тем, что подошва и тканевый верх выполнены с возможностью открепления друг от друга, в месте их контакта тканевый верх имеет охватывающую его и образованную перегибом ткани полую юбку, имеющую приспособление для затяжки, а подошва имеет устройство для заземления и паз, выполненный по периметру ее боковой поверхности, причем заземляющее устройство выполнено в виде распушенного на истираемой поверхности подошвы многожильного тросика. Кроме того, приспособление для затяжки юбки выполнено в виде пропущенного сквозь нее шнурка, с целью обеспечения равномерности затягивания юбки она выполнена незамкнутой в носовой части тканевого верха, а подошва в плане имеет форму эллипса. Кроме того, с целью уменьшения усилия стягивания подошва на стираемой поверхности имеет по меньшей мере одну поперечную выемку, расположенную в месте сгиба подошвы при ходьбе. Кроме того, с целью предотвращения выскакивания затянутой юбки из паза подошвы при надавливании во время ходьбы минимальная ширина паза рассчитывается по формуле

h = 2s + d + l. где h - минимальная ширина паза подошвы;

s - толщина ткани юбки;

d - диаметр шнурка;

l - величина абсолютного сжатия подошвы под действием веса оператора.

Сущность изобретения состоит в том, что для достижения поставленной цели обувь для сверхчистых помещений выполняется разборной, что позволяет не только многократно на протяжении рабочего для менять подошвы - самый загрязненный элемент специальной технологической одежды операторов ЧПП, но и осуществить стирку верха отдельно от загрязненной подошвы, т.е. исключить влияние загрязнений, находящихся на подошвах, на загрязненность моющего раствора, а следовательно, и на итоговую чистоту ткани верха, что повлечет за собой снижение интенсивности генерации пылевых частиц в атмосферу ЧПП при последующей носке. Смена подошв, отдельная стирка верха обуви и подошв позволяет поддерживать необходимую степень чистоты обуви, исходя из допустимой степени запыленности атмосферы сверхчистых помещений.

Для соединения тканевого верха и подошвы на последней, на боковой ее поверхности выполнен паз, где при помощи устройства затяжки фиксируется юбка, имеющаяся на тканевом верхе.

Предполагается, что ткань верха отвечает всем требованиям, предъявляемым к материалам для пошива спецодежды персонала ЧПП высших классов. Для предотвращения образования электрических зарядов на обуви, наличие которых вызывает осаждение пылевых частиц на тканевую поверхность из атмосферы ЧПП, а затем последующую их генерацию в критических местах техпроцесса, приводящего к браку изделий, обувь оснащена заземляющим устройством, которое может быть выполнено в виде распушенного на истираемой поверхности подошвы многожильного тросика, пропущенного сквозь подошву. Подразумевается, что нити тросика обладают хорошими противоизносными и прочностными свойствами.

Устройство затяжки юбки выполнено в виде пропущенного сквозь нее шнурка, но оно может быть выполнено и в виде упругого бесконечного ремня с длиной, меньшей периметра паза подошвы, пропускаемого сквозь полость юбки.

Надежность герметизации внутреннего объема обуви по предлагаемому техническому решению зависит от равномерности затяжки юбки шнурком. Для обеспечения этой равномерности юбка начинается и кончается в носочной области обуви (удобство завязывания шнурка) с образованием промежутка, необходимого для приблизительного совмещения продольной оси шнурка при стягивании с линией паза подошвы, что дает возможность равномерно распределить складки по длине стяжки.

Улучшение прилегания юбки со шнурком к подошве, а следовательно, увеличение степени герметизации внутреннего объема обуви требует непрерывного по длине натяжения шнурка в поперечном направлении (перпендикулярно длине паза), чего добиваются приданием подошве эллипсной формы в плане, когда шнурок на большей части длины сопрягается с пазом подошвы по радиусу практически равной кривизны.

Для уменьшения усилия сгиба подошвы при ходьбе, что необходимо для предотвращения выскакивания шнурка из паза подошвы, она имеет по меньшей мере один поперечным паз, расположенный в месте сгиба. Число пазов устанавливается конструктивно, но существенно то, что с уменьшением площади контакта подошвы (с увеличением количества поперечных пазов) с полом уменьшается и интенсивность генерации пылевых частиц в атмосферу ЧПП при трении подошвы о пол при ходьбе, не ухудшается степень запыленности атмосферы сверхчистых помещений.

При ходьбе не исключено выскакивание юбки из-за паза подошвы, что приведет к залповому выбросу пылевых частиц в атмосферу ЧПП. Для предотвращения этого минимальная ширина паза не должна быть меньше величины h, рассчитываемой по формуле

h = 2 s + d + l, где h - ширина паза подошвы;

s - толщина ткани;

d - диаметр шнурка;

l - величина абсолютного сжатия подошвы под действием веса оператора, определяемая по закону Гука. В случае неучета величины абсолютного сжатия подошвы фиксация юбки шнурком в пазу будет ненадежна, поскольку имеется вероятность их выдавливания из паза при ходьбе.

Новизна заявляемого изобретения обуславливается наличием признаков, которые не имеются в прототипе. Это позволяет сделать заключение о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна".

В известных технических решениях использование вышеперечисленных отличительных признаков с целью придания конструкции свойств, обеспечивающих возможность ее использования в производственных помещениях сверхвысокой степени чистоты с сохранением заданных параметров запыленности атмосферы ЧПП, не обнаружено. Поэтому можно сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

На фиг.1 изображена разборная обувь для сверхчистых помещений; на фиг.2 - узел I на фиг.1, здесь h - ширина паза на торцевой поверхности подошвы; на фиг.3 - узел II на фиг.1, здесь l - высота подошвы, l - величина абсолютного сжатия подошвы; на фиг.4 - вид по стрелке А на фиг.1, здесь R радиус кривизны эллипса, а - длина подошвы, b - ширина подошвы.

Оптимальный вариант заявляемой обуви содержит тканевый верх1 (фиг.1) с уплотняющими приспособлениями верхней кромки и щиколоточной области и подошву 2, причем в области их касания тканевый верх 1 имеет полость 3 (фиг.2), образованную перегибом материала, сквозь которую пропущен шнурок 4. На торцевой поверхности подошвы 2 выполнен паз 5. В подошве имеется заземляющее устройство 6 (фиг.3), выполненное в виде распушенного тросика. На подошве, на ходовой ее поверхности имеются поперечные пазы 7 (фиг.4) - перфорация. В плане подошва имеет эллипсную форму с радиусом кривизны большей стороны R (фиг. 4). Для удобства завязывание шнурка осуществляется в носочной части обуви (фиг.1), причем полость 3 в этом месте не замкнута и образует промежуток 8.

Эксплуатация обуви осуществляется следующим образом.

Надев тканевый верх на ногу и уплотнив верхнюю кромку и щиколоточную область тканевого верха, оператор ставит опору на подошву 2, расправляет верх так, чтобы нижняя его кромка со шнурком 4 находилась на уровне паза 5 и затягивает шнурок 4, следя за равномерностью распределения складок верха. При манипуляциях со шнурком 4 необходимо предварительное его подтягивание осуществлять при совмещенных продольной оси шнурка 4 и линии расположения паза 5. В этом случае достигается наилучшая герметизация внутреннего объема обуви полости 3. Затянув шнурок 4, его завязывают на обычный узел, а петли и концы узла заправляют в полость 3, как показано на фиг.1, в носочной части обуви. После проверочного сгибания и разгибания стопы и визуального контроля плотности сопряжения юбка-паз приступает к работе в ЧПП.

При использовании вместо шнурка 4 упругого ремня действия оператора отличаются от вышеописанных только тем, что верх предварительно распределяют перед заправлением в паз 5.

Подошва была изготовлена из полиуретана ПУ-1 с модулем Юнга Е = 5 10⁶ Па. Для простоты принималось F = a b = 0,28 0,15 = = 4,2 10^-2 м² и Р = 8 10² Н. Высота подошвы составляла l = 3 10^-2 м. Подставляя эти числовые значения в выражение для l, получают

l = 3 10^-2 8 10² /(5 10⁶ 4,2 10^-2) = = 0,1 мм Cледовательно, высота паза при толщине ткани юбки s = 0,8 мм и диаметре шнурка d = 3 мм равна

h = 2 0,8 + 3,0 + 0,1 = 5,5 мм. Исходя из конструктивных соображений, эта минимальная высота паза была увеличена на 0,5 мм и окончательно составила h = 6 мм. При дальнейших исследованиях случаев выскакивания юбки из паза подошвы зарегистрировано не было.

Разборную обувь по заявляемому решению можно использовать и в качестве бахил (без подошв). Для этого необходимо завернуть юбку наверх и затянуть шнурком.

Определение величины абсолютного сжатия подошвы определяют по закону Гука из следующей зависимости:

l = lP/(EF), где l - высота подошвы (фиг.3);

Е - модуль Юнга материала подошвы;

Р - вес оператора.

F - площадь неистираемой поверхности подошвы.

Предварительная эксплуатация показала, что по сравнению с обувью, аналогичной по конструкции прототипу, т.е. с резиновыми подошвами прикрепленная к тканевому верху разборная обувь по предлагаемому решению на порядок чище. Другими словами, при носке после стирки интенсивность генерации пылевых частиц в атмосферу ЧПП с поверхности тканевого верха разборной обуви на порядок меньше, чем у прототипа, что подтверждается результатами исследований, представленными в таблице (материал тканевого верха - ткань "Лавинаст", прибор контроля запыленности воздуха - фотоэлектрический счетчик аэрозольных частиц типа ПК ГТА-02-003 2.603.003 ТУ).

Результаты исследований подтверждают возможность получения положительного эффекта, а именно сохранение степени запыленности ЧПП при использовании разборной обуви по предлагаемому решению, поскольку согласно стандарту FS-209С (США) к носке в ЧПП классе 100 допускается одежда с интенсивностью генерации пылевых частиц не более 3,5 частиц/л/мин.

Использование разборной обуви в сверхчистых помещениях вместе применяющихся сейчас бахил позволяет выполнить требования технологической экологии по параметрам запыленности атмосферы ЧПП новых поколений, что, например, в микроэлектронике позволяет повысить качество микросхем и выход годных изделий, снизить себестоимость единицы продукции, повысить культуру производства, а главное, достигнуть нового качественного уровня производства, при котором возможно станет производство СБИС с информативной емкостью 1 мБит и более.