复合结构防护靴的制作方法

1.本实用新型涉及防护用具技术领域，尤其涉及脚部防护技术领域，具体是指一种复合结构防护靴。


背景技术：

2.从人体生理学的角度出发，人的脚部及腿部分布着大量的骨骼、肌肉及神经，故靴子结构设计是否合理，会极大程度上影响行走时的体验，而对于一些具有防护性要求的靴子而言，其结构设计是否合理，极大程度上影响该靴子是否可以满足对脚部及腿部的防护功能。
3.以消防防护靴为例，为了有效对消防员腿部进行保护，这种防护靴不仅需要满足灭火救援时的阻燃需求，还需要满足防渗漏、防砸、耐穿刺等要求，基于这些要求现有技术中的消防靴一般采用橡胶或皮革等材料组成消防防护靴的靴面部及靴筒部，由于阻燃橡胶和皮革具有较好的阻燃、耐高温以及抗切割、防穿刺等机械防护性能，可以满足防护性能，但这两种材料质地较硬，单位重量较重，会对造成消防员造成较高的生理负担，也不利于行走过程中的腿脚部弯曲。
4.目前我国消防员在进行灭火救灾作业时，须穿着、佩带消防员灭火防护服装、空气呼吸器等防护装备，并且还需要携带消防水带、水枪等灭火装具。据统计，目前一名进行灭火作业的消防员身上的全部负重约为30kg。由于鞋底设置了防穿刺底板、而现有技术中这类防穿刺底板一般采用钢板制成，钢板制成的防穿刺底板屈挠性较差，不能伴随运动过程中跖趾部位发生的弯曲做出相应的形变，容易出现不跟脚的现象，对于消防员的作业效率会产生较大的不利影响，而消防员身上的这些负重将通过装有防穿刺底板的靴底反作用于腿脚部，对腿脚部产生相当于全套装备及个人体重总和2
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4倍的作用力。并且消防员经常需要在坚硬的地面进行剧烈运动，更是增加了其足部所受到冲击力。因此导致不少消防员经过长期作业后出现了关节损伤、胫骨痛等病状，也极容易导致消防员在行走过程中出现崴磨脚等其他脚部伤害。按照ga 6
‑
2004标准要求，每双消防员灭火防护靴的重量不应超过3.0kg，但消防员仍然普遍反映其重量过重，体力消耗较大。通过生物力学测试发现，如果鞋子增加重量100g，能量消耗将会提高1％；鞋的重量每增加200g，能量消耗应增加0.63j/min。而按照美国职业安全健康协会《消防员灭火防护靴重量与款式对于消防员的生理学影响》(physiological effects of boot weight and design on firefighters》)研究显示，消防员灭火防护靴的重量每增加1.0kg,就将导致消防员的肺通气量增加9％，摄氧量提高5～6％，心跳次数增加6％，这同样证实了消防员灭火防护靴的重量对于消防员作业过程中的体能消耗确实有较为重要的影响。
5.故急需一种防护性能好、重量轻的防护靴解决上述问题。


技术实现要素：

6.本实用新型提供了一种舒适度佳、性能好、能有效满足防护需求的复合结构防护
靴。
7.为了实现上述目的，本实用新型的复合结构防护靴具有如下构成：
8.该复合结构防护靴，其主要特点是，所述的防护靴包括靴子主体及靴底，所述的靴子主体设于所述的靴底上，所述的靴子主体的外层由柔性面料制成，所述的靴子主体中的靴面部的外侧包覆有定型保护层。
9.较佳地，所述的柔性面料为阻燃柔性面料，所述的靴子主体还包括设于所述的外层内侧的绝缘防水层及舒适层。
10.更佳地，所述的阻燃柔性面料由内侧粘贴聚四氟乙烯薄膜的芳纶梭织布构成；
11.所述的绝缘防水层由膨体聚四氟乙烯薄膜与芳香族聚酰胺电绝缘毡复合形成。
12.进一步地，所述的芳纶梭织布由包括对位芳纶纤维、间位芳纶纤维及防静电丝的面料构成。
13.较佳地，所述的靴子主体还包括内底部及靴筒部，所述的内底部位于所述的靴面部的底部，所述的靴筒部位于所述的靴面部的上方；
14.所述的靴子主体通过所述的内底部与所述的靴底相连接，所述的防护靴还包括防穿刺中底，所述的防穿刺中底设于所述的内底部与所述的靴底之间。
15.更佳地，所述的防穿刺中底由芳香族聚酰胺纤维毡构成。
16.较佳地，所述的定型保护层由第一阻燃橡胶构成，所述的靴底由第二阻燃橡胶构成，所述的定型保护层与所述的靴底为一体式结构或相互连接的分体式结构。
17.较佳地，所述的定型保护层由阻燃牛皮构成。
18.较佳地，所述的靴面部与所述的定型保护层之间还设有内包头，且所述的内包头位于所述的靴面部的鞋头部位；
19.所述的定型保护层外侧还设有外包头，且所述的外包头位于所述的定型保护层的鞋头部位。
20.更佳地，所述的内包头为玻纤包头，所述的外包头为橡胶包头。
21.较佳地，所述的防护靴还包括踝骨保护层，所述的踝骨保护层位于所述的靴子主体中的靴筒部的外侧踝骨部位。
22.较佳地，所述的防护靴还包括后跟稳定片，所述的后跟稳定片设于所述的靴子主体中的靴筒部的后跟部位。
23.本实用新型的复合结构防护靴包括靴子主体及靴底，所述的靴子主体设于所述的靴底上，所述的靴子主体的外层由柔性面料制成，所述的靴子主体中的靴面部的外侧包覆有定型保护层。通过这样的结构设计即可满足防护靴的防护特性，同时可保障防护靴穿着时的舒适度，避免靴筒部采用较硬的材料带来的不适感，同时由于定型保护层仅包覆在靴子主体中的靴面部的外侧，故其更为轻便，同时该复合结构防护靴还具备成本较低、适用范围广的特点。
附图说明
24.图1为复合结构防护靴的结构示意图。
25.图2为复合结构防护靴靴子主体的层次结构示意图。
26.图3为复合结构防护靴的剖面示意图。
27.附图标记
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靴子主体
[0029]
11
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阻燃柔性面料
[0030]
111
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芳纶梭织布
[0031]
112
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聚四氟乙烯薄膜
[0032]
12
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绝缘防水层
[0033]
121
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芳香族聚酰胺电绝缘毡
[0034]
122
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膨体聚四氟乙烯薄膜
[0035]
13
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舒适层
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靴底
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定型保护层
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外包头
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内包头
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踝骨保护层
[0041]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
防穿刺中底
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后跟稳定片
具体实施方式
[0043]
为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。
[0044]
以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0045]
在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。下面参考附图详细描述本实用新型的各实施方式。
[0046]
在该实施例中，复合结构防护靴包括靴子主体1及靴底2，所述的靴子主体1设于所述的靴底2上，所述的靴子主体1的外层由柔性面料制成，所述的靴子主体1中的靴面部的外侧包覆有定型保护层3，具体结构可参阅图1及图3所示，也就是该定型保护层3依次覆盖于靴子的鞋头部位、靴子的脚背部位及靴子的脚跟部位。
[0047]
该实施例中的复合结构防护靴结合人体结构特性以及防护需求，采用柔性面料制成靴子主体1中的外层，而在靴子主体1中的靴面部的外侧包覆有定型保护层3，这种结构设计可使得穿着该防护靴的人在行走时更为舒适，不会因为构成靴子主体1的材质过硬而给行走带来不适，使得脚部与腿部在行走过程中有较好地活动空间。同时考虑到防护靴的应用环境中，时常遇到外物会敲砸脚面的情况，而一般不会有外物对靴筒部进行敲砸，即虽然靴筒部也需要具备一定地防撕、防割等特性，但靴筒部的防撕、防切割、防砸要求并没有靴面部及靴底部的要求这么高，基于这一特点，本实用新型中在靴子主体1中的靴面部设置定型保护层3，以对穿戴者的脚面以及靴子主体1中的靴面部进行防护，并且定型保护层3的设置，可使得靴面位置有一个较为固定的轮廓，有效避免由于整个靴面过软而给行走带来不
便的问题，并有效延长靴子的使用寿命。不仅如此，由于靴子主体1的外层由柔性面料制成，而定型保护层3仅包覆于靴子主体1中的靴面部的外侧，这种结构与现有技术中的其它靴面及靴筒部的外层均采用同一较硬的材料(如橡胶、皮革等材料)制成的防护靴相比，在有效实现相同防护功能的基础上，更为轻便。
[0048]
该复合结构防护靴在制造过程中，靴子主体1可通过高温融化后的胶膜与靴底2及定型保护层3粘合，形成整靴。
[0049]
如图2所示，在该实施例中，所述的柔性面料为阻燃柔性面料11，所述的靴子主体1还包括设于所述的外层内侧的绝缘防水层12及舒适层13。
[0050]
在该实施例中，所述的阻燃柔性面料11由内侧粘贴聚四氟乙烯薄膜112(即ptfe膜)的芳纶梭织布111构成；
[0051]
所述的绝缘防水层12由膨体聚四氟乙烯薄膜122(即eptfe膜)与芳香族聚酰胺电绝缘毡121复合形成。
[0052]
在该实施例中，所述的芳纶梭织布111由包括对位芳纶纤维、间位芳纶纤维及防静电丝的面料构成，即该芳纶梭织布111可由对位芳纶纤维、间位芳纶纤维及防静电丝编织而成。
[0053]
该实施例中靴筒部采用内侧粘贴聚四氟乙烯薄膜112的芳纶梭织布111构成阻燃柔性面料11，芳纶梭织布具备较好的阻燃、耐高温以及抗切割、防穿刺等机械防护性能，同时与现有技术中制成防护靴外层的阻燃橡胶与皮革相比，芳纶梭织布为质地较柔软是一种柔性面料，同时芳纶梭织布较为轻薄、单位重量也较轻，这样的特性，使得采用芳纶梭织布制成的防护靴较现有技术中整体采用橡胶或皮革等材质制成的防护靴相比其重量会更轻、更利于穿着者行走过程中的腿脚部弯曲，降低防护靴对穿着者带来的生理负担，提高脚腿部防护性。而在该芳纶梭织布内侧粘贴聚四氟乙烯薄膜112可以有效提高防护靴的防污、抗油拒水性能。即采用该实施例中的由内侧粘贴聚四氟乙烯薄膜112的芳纶梭织布111构成的阻燃柔性面料11作为靴子主体1的外层，不仅实现耐260℃的耐高温性能和阻燃性能，具备较好的防穿刺、抗切割等机械防护性能，并且具有防污、易去污和抗油拒水等性能。该材料质地柔软轻便，大幅提高了整靴的穿着灵巧性和舒适性，有效对穿着者的小腿部进行保护。
[0054]
同时，为了使得该防护靴可在漏水的高电压环境下对人体进行保护，故在靴子主体1中还设有绝缘防水层12，该实施例中，由膨体聚四氟乙烯薄膜122与芳香族聚酰胺电绝缘毡121复合形成绝缘防水层12。在实际生产过程中为保证整靴安全防护性能及穿着舒适性，可采用热压复合技术将一种膨体聚四氟乙烯薄膜122(即新型eptfe防水透气膜)与芳香族聚酰胺电绝缘毡121材料进行多层复合，形成具备电绝缘防水透气特性的复合层，起到防止液体渗透、浸水电绝缘以及排出靴腔内湿热气体的功能。
[0055]
目前在各类需要具备防水功能性的服装上普遍采用ptfe、pu等防水透气材料，使其具有一定的防水渗入以及排除体表湿热气体的功能。其中普通ptfe防水透气膜是由聚四氟乙烯树脂经压延及双面拉伸制成，具有耐高温、电绝缘、抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的物理、化学性能优点，并且在表面上遍布数以亿计的毛细透气孔，其大小比水滴要小一万倍，比气体分子小约700倍，因此，在防水的同时，又具备了良好的透气性。但是，ptfe材料对于各种油脂分子具有相当强的亲和性，因此使用超过一定的限度后，人体皮肤表面分泌的油脂就会在膜上大量积聚，当积聚到一定程度时，这些油脂就会增加膜表面的张力，从而让水
滴从膜一侧穿透，造成渗透。为解决这一问题，大多数的ptfe膜是通过在膜朝向身体一侧涂覆聚氨酯层，将体表油脂阻挡在一侧，但同时也盖住了膜表面的所有微孔，严重降低了透气性。如果使用这种ptfe膜，将只有当靴腔内的湿度达到一定程度，水分才能被缓慢地吸收到聚氨酯层中，然后当靴腔内热量达到足够高时，过量的水分才能通过聚氨酯层传送到靴腔外，造成靴腔内的微气候长时间保持潮湿状态。这种“潮湿体系”效应将严重降低原有的舒适性功能，甚至可能在极端低温环境下造成足部冻伤。
[0056]
针对这种情况，本实用新型采用了一种具有“主动导湿”功能的膨体聚四氟乙烯薄膜(即eptfe防水透气膜)与芳香族聚酰胺电绝缘毡121复合实现防水绝缘功能。这种膨体聚四氟乙烯薄膜通过聚合体结构的不断变化实现薄膜毛孔始终保持敞开，确保靴腔内的湿气能够高效率地水平传导，帮助人体把排汗降低到最低的限度，使人体免温度过高的困扰，实现了最大程度的舒适性。通过测试，该材料的透湿率达到了20000g/m2
·
24h，普通聚氨酯层复合的ptfe薄膜为10000g/m2
·
24h，前者比后者更能明显提高靴腔内的防水透气舒适性。
[0057]
同时，本实用新型中采用芳香族聚酰胺电绝缘毡121(其为由芳香族聚酰胺材料织成的面料)来实现绝缘功能，绝缘防水层中所使用的芳香族聚酰胺电绝缘毡材料具有较高的机械强度、柔性和良好电气性能，而且可以在较高的温度下保持其特性。根据实验可知，这种芳香族聚酰胺电绝缘毡厚度超过0.18m时，节电强度基本都能达到33kv/mm，具有较高的抗高压电击穿性能。该种材料的介电常数随厚度增加不断增加，在测试频率为60hz时，厚度为0.61mm的芳香族聚酰胺电绝缘毡的介电常数可达到了3.7。经综合考量，本实施例中的复合结构防护靴使用了厚度为0.25mm的芳香族聚酰胺电绝缘毡与膨体聚四氟乙烯薄膜复合制成靴子主体1中的绝缘防水层。
[0058]
经过试验证明，温度对于这种芳香族聚酰胺电绝缘毡的介电常数和介电强度影响并不明显，这种特性使得该结构的复合结构防护靴非常适合作为需要在多种温度环境下穿着使用的消防员灭火防护靴使用。
[0059]
由于消防员灭火防护靴的使用场合可能存在大量液体，甚至可能需要涉水，因此湿度对于电绝缘毡的影响非常重要。通过试验发现，相对湿度对于该种材料的介电强度和介电常数影响较小，适应于消防实战作业环境下应用。由于消防员往往需要在积水较深的灭火救灾现场进行长时间作业，极容易发生渗水而为消防员发生触电事故埋下隐患，因此，在测试过程中将该复合结构防护靴浸入水中，保持水面距离靴筒口30mm的高度，采用gb 20991
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2007《个体防护装备鞋的测试方法》标准中5.13条规定的“湿法”检测的方式对该防护靴进行检测，测得其泄漏电流为0.07ma，经过5kv电压未出现击穿，可有效适用于消防作业时使用。当然，该复合结构防护靴除了可以在消防作业时使用外，还可以应用于其它类似环境下使用，实现防护功能。
[0060]
如图3所示，在该实施例中，所述的靴子主体1还包括内底部及靴筒部，所述的内底部位于所述的靴面部的底部，所述的靴筒部位于所述的靴面部的上方；
[0061]
所述的靴子主体1通过所述的内底部与所述的靴底2相连接，所述的防护靴还包括防穿刺中底7，所述的防穿刺中底7设于所述的内底部与所述的靴底2之间。
[0062]
在该实施例中，所述的防穿刺中底7由芳香族聚酰胺纤维毡构成，该实施例中，芳香族聚酰胺纤维毡的厚度大于等于5mm，可有效起到防穿刺的作用。由于该由芳香族聚酰胺制成的纤维毡不仅具备防穿刺、耐切割的特性，同时还十分柔软，故采用该芳香族聚酰胺纤
维毡制作复合结构防护靴的防穿刺中底7，不但可以使得防护靴具有与现有技术中设置不锈钢防穿刺中底7的防护靴相同的防穿刺性能，有效防止穿着者被尖锐物刺伤足部，并且具有很好的柔韧性，能够随步态作出适度形变，减少了穿着者穿着时为使靴底挠曲运动所需能量的消耗，更为跟脚，减轻以往穿着防护靴时沉重和疲劳的感觉，不仅如此，这种由芳香族聚酰胺纤维毡制成的防穿刺中底7与现有技术中采用钢板制成的防穿刺中底7相比，还可有效降低对足部的冲击力，更好地对穿着者的关节、胫骨等部位进行保护。
[0063]
在该实施例中，所述的定型保护层3由第一阻燃橡胶构成，所述的靴底由第二阻燃橡胶构成，所述的定型保护层与所述的靴底为一体式结构或相互连接的分体式结构。若所述的定型保护层与所述的靴底为相互连接的分体式结构，则二者可通过缝线连接或胶结等方式进行连接。
[0064]
在其它实施例中，所述的定型保护层也可由阻燃牛皮构成。
[0065]
在该实施例中，所述的靴面部与所述的定型保护层之间还设有内包头5，且所述的内包头5位于所述的靴面部的鞋头部位；
[0066]
所述的定型保护层外侧还设有外包头4，且所述的外包头4位于所述的定型保护层的鞋头部位；具体结构可参阅图3所示。
[0067]
在该实施例中，所述的内包头5为玻纤包头，所述的外包头4为橡胶包头。
[0068]
通过玻纤材料构成内包头5可有效实现防砸功能，对穿着者的脚趾部进行保护，而考虑到脚部活动过程中，鞋头部位时常会踢到东西，故鞋头部位较鞋子的其它部位而言更容易坏，而该实施例中的防护靴通过在鞋头位置设置橡胶构成的外包头4，实现对定型保护层进行保护，有效增加防护靴的使用寿命。
[0069]
该实施例中由于采用玻纤材料构成内包头5，与现有技术中采用不锈钢材料构成包头的防护靴相比，其质量更轻，可有效降低整鞋的重量。
[0070]
在该实施例中，所述的防护靴还包括踝骨保护层6，所述的踝骨保护层6位于所述的靴子主体1中的靴筒部的外侧踝骨部位。
[0071]
如图1所示该踝骨保护层6位于防护靴中靠近后跟部位置的左右两侧，有效控制脚跟部位在侧面方向的动作，可有效防止穿着者在复杂的作业环境中扭伤，对腿部及踝骨进行保护。
[0072]
该踝骨保护层6可与定型保护层一样采用阻燃橡胶构成，当采用阻燃橡胶构成该踝骨保护层6时，可将定型保护层、踝骨保护层与靴底采用一体成型的方式制成，当然若先分别制造定型保护层、踝骨保护层与靴底，而后再将这三者连接来制造防护靴也是可以的。
[0073]
如图3所示，所述的防护靴还包括后跟稳定片8，所述的后跟稳定片8设于所述的靴子主体中的靴筒部的后跟部位，以实现对穿着者的后跟部进行保护，需注意的是图3中仅为绘制出该后跟稳定片8的所处位置，才将其绘制出来，实际的后跟稳定片8处于图3中所绘制的位置，但并不在防护靴的最里层、与穿着者脚部贴合的位置，而可处于靴子主体中的外层及舒适层之间的位置。在其它实施例中该后跟稳定片8也可由橡胶构成，设于靴筒部的最外层，并与外包头、踝骨保护层、定型保护层及靴底形成一体式结构。
[0074]
由于消防员灭火防护靴的使用场合复杂，高温、火焰、各种液体都有可能存在，一旦消防员不能预先做好事故现场危险因素评估，这些因素都将产生严重的后果。因此，为了尽可能降低现场不可控危险因素对于消防员的伤害，提高消防员在事故现场作业的安全系
数，消防员灭火防护靴的材料及加工工艺极为重要。而上述实施例中的复合结构防护靴可有效实现耐高温、阻燃、防止液体浸入、绝缘等特性，有效满足防火救援需求，故上述实施例中的复合结构防护靴可作为消防防护靴使用。
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本实用新型的复合结构防护靴包括靴子主体及靴底，所述的靴子主体设于所述的靴底上，所述的靴子主体由柔性材料制成，所述的靴子主体中的靴面部的外侧包覆有定型保护层。通过这样的结构设计即可满足防护靴的防护特性，同时可保障防护靴穿着时的舒适度，避免靴筒部采用较硬的材料带来的不适感，同时由于定型保护层仅包覆在靴子主体中的靴面部的外侧，故其更为轻便，同时该复合结构防护靴还具备成本较低、适用范围广的特点。
[0076]
在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。