ВОДОНЕПРОНИЦАЕМЫЙ И ВОЗДУХОПРОНИЦАЕМЫЙ БОТИНОК
WATERPROOF AND BREATHABLE BOOT

Настоящее изобретение относится к водонепроницаемому и воздухопроницаемому ботинку.
В настоящее время известно, что ботинок, для того чтобы он был удобным, в дополнение к анатомическим свойствам посадки, должен обеспечивать правильный обмен тепла и водяного пара между микроклиматом внутри ботинка и внешним микроклиматом, что совпадает со способностью рассеивания наружу водяного пара, который образуется из-за потоотделения стопы.
Частью ноги, которая обычно в наибольшей степени потеет, является ступня. Пот пропитывает внутреннее пространство ботинка, и большая его часть конденсируется, застаиваясь на стельке.
Известны ботинки, в которых проблема внутреннего потоотделения решена посредством использования перфорированной эластомерной подошвы, к которой герметически прикреплена мембрана, проницаемая для водяного пара и непроницаемая для воды, таким образом, чтобы ею были покрыты сквозные отверстия в подошве.
Однако для обеспечения хорошего теплообмена между внутренним и внешним микроклиматом, проницаемость для водяного пара и непроницаемость для воды должны быть обеспечены не только в области подошвы, но по существу во всем ботинке.
Обмен тепла и водяного пара не должен ухудшать непроницаемость ботинка по отношению к внешней влажности и воде, или наоборот. Однако воздухопроницаемые ботинки традиционно являются такими, в которых использованы натуральные материалы, например, натуральная кожа или эквивалентные материалы, которые, однако, во время дождя легко поглощают воду, которая может также проникать через строчные швы, использованные для сборки.
По этой причине водонепроницаемые ботинки были широко доступны для приобретения на рынке в течение некоторого времени, в которых внешний материал верха был соединен с подкладкой, которая была ламинирована с водонепроницаемой и воздухопроницаемой мембраной.
Водонепроницаемые и воздухопроницаемые мембраны, которые обычно используют в этих ботинках, являются, например, такого типа, который описан в некоторых патентах, зарегистрированных на имя W. L. Gore или на имя компании BHA Technologies.
Они составлены из тонких пленок, изготовленных из экспандированного политетрафторэтилена (э-ПТФЭ), имеющие толщину, которая обычно колеблется от 15 мкм до 70 мкм, и являются водонепроницаемыми и воздухопроницаемыми.
Их микроструктура характеризуется наличием плотных областей, известных как узелки, которые соединены вытянутыми нитевидными волокнами, известными как «фибриллы».
Так как на рынке одежды и обуви требуются мягкие и удобные изделия, то ощущается потребность в том, чтобы наличие мембраны не ухудшало эти их характеристики.
По этой причине использование тонких мембран, подлежащих ламинированию с поддерживающими и/или эстетическими отделочными материалами, например, тканями или натуральной кожей, стало широко распространяться для получения ламинированных материалов, обладающих такими характеристиками, как: гибкость, легкая сгибаемость, мягкость, скользящая поверхность, сжимаемость и растяжимость, и малая поверхностная плотность.
Однако в действительности из-за их уменьшенной толщины, эти мембраны обладают ограниченной механической прочностью. В частности, мембраны толщиной, попадающей в упомянутый выше диапазон, обладают сопротивлением проникновению, составляющим менее 5 Н, где выражение «сопротивление проникновению» понимают как характеристику, определенную посредством измерения, выполняемого согласно методике, представленной в стандарте ISO 20344-2004, в главе 5.8.2 под названием «Определение сопротивления проникновению подошвы», относящемся к безопасной обуви.
Кроме того, такие мембраны также обладают пределом прочности на разрыв, составляющим менее 5 Н, где выражение «предел прочности на разрыв» понимают как характеристику, определяемую посредством измерения, выполняемого согласно методике, представленной в стандарте EN 13571:2001; и пределом прочности при растяжении, составляющим менее 15 МПа, где выражение «предел прочности при растяжении» понимают как характеристику, определяемую посредством измерения, выполняемого согласно методике, представленной в стандарте EN 12803:2000.
Фактически, величина сопротивления ламинированного материала складывается в основном из характеристик структурного слоя ткани или натуральной кожи, с которым соединена мембрана.
Под выражением «структурный слой» понимают слой, который может выдерживать нагрузки, вызываемые прокалыванием, растяжением и надрывом, и деформациям изгиба и растяжения, вызываемым внешними нагрузками, прикладываемыми к верху ботинка во время использования.
При производстве обуви с водонепроницаемой и воздухопроницаемой мембраной также особенно ощущается потребность в обеспечении эффективной герметизации областей соединения между стелькой, мембраной, наружным слоем верха и подошвой, для исключения даже малейшего проникновения воды снаружи.
В настоящее время известно, что даже если сборная деталь верха содержит водонепроницаемую и воздухопроницаемую мембрану, проложенную между наружным слоем и внутренней подкладкой, то имеет место по существу полное отсутствие водонепроницаемости, так как наружный слой верха и внутренняя подкладка обычно изготовлены не из водонепроницаемого материала, и вода может свободно проникать и перемещаться благодаря капиллярному эффекту в упомянутых слоях.
Кроме того, из-за такого наложения слоев неизбежно имеет место существенное уменьшение первоначальной паропроницаемости как отдельно внешнего материала верха, так и отдельно мембраны.
Сейчас известны некоторые решения, касающиеся этих недостатков.
Среди них, одно решение, раскрытое в документе USRE34890, которое заключается в использовании подкладки, составленной из ткани, соединенной с водонепроницаемой и воздухопроницаемой мембраной, которая выполнена в виде носка таким образом, чтобы им была полностью охвачена нога.
Посредством подкладки, встроенной таким образом, предотвращают проникновение воды внутрь ботинка, и в то же самое время обеспечивают возможность проникновения пара наружу.
Также, согласно тому же раскрытому решению, стелька приложена к низу подкладки, выполненной в виде носка, а края детали наружного слоя верха подвернуты и пришиты по ее периметру.
Подкладка, выполненная в виде носка, содержит отверстие для введения ноги и изготовлена посредством соединения двух боковых частей и нижней части, где части соединены строчными швами типа «зигзаг» и/или «штробель», которые герметизируют посредством водонепроницаемой клейкой ленты.
Затем собирают подошву посредством адгезионного связывания или при помощи непосредственного формования под давлением к верху.
Это решение не лишено недостатков, которые имеют место в основном из-за сложности процесса изготовления.
При обеспечении подкладки, выполненной в виде носка, требуется уделять значительное внимание выкраиванию модели, для обеспечения того, чтобы мембрана не нарушалась во время сборки; очень точное сшивание деталей, для исключения пространств или выступов, которые препятствовали бы герметизации; и использование специальных машин для герметизации строчных швов.
Кроме того, также при изготовлении подкладки, выполненной в виде носка, сложно достигать ее точной формы посредством строчных швов, а не посредством затяжки, в обоих случаях из-за сложности подготовки различных деталей, которые должны быть вырезаны и сшиты вместе с высокой точностью, и из-за сложности достижения правильного натяжения между внешним материалом верха и подкладкой таким образом, чтобы не образовывались складки. Фактически, в действительности, так как затяжку не используют во время сшивания подкладки, упомянутая подкладка обладает тенденцией сморщиваться во время предварительной сборки верха.
Кроме того, ботинок, изготовленный таким образом, не является таким, в котором полностью исключены недостатки, описанные выше, так как допускается возможность проникновения воды в него через наружный материал верха, ведущее к удерживанию воды между водонепроницаемой подкладкой и внутренней поверхностью верха. Застаивание жидкости вызывает неприятное ощущение сырости и последующее увеличение веса ботинка, неизбежное уменьшение удобства для пользователя. Кроме того, в этих случаях может требоваться значительное время для сушки ботинка.
Другим предложенным решением является решение, раскрытое в документе EP0275644, согласно которому верх, выполненный в виде носка и охватывающий ногу пользователя, сформирован из водонепроницаемой и воздухопроницаемой ткани и прикреплен, с вставлением металлической сетки или другого пористого слоя защитного материала, к подошве, обеспеченной отверстиями, проницаемыми для воздуха. Из этого описания следует, что верх выполнен исключительно из водонепроницаемой и воздухопроницаемой тонкой пленки, изготовленной из э-ПТФЭ.
Тонкая пленка обладает такими характеристиками, что, без соединения с адекватными слоями ткани или натуральной кожи, она не может быть использована в качестве структурного слоя верха обуви.
Вместо этого, верх, изготовленный из ламинированного материала, составленного из тонкой пленки, связанной с внутренними структурными материалами для поддержания и наружными эстетическими отделочными материалами, например, тканью или натуральной кожей, может обладать теми же недостатками, указанными в отношении решения, предложенного в документе USRE34890.
Другим решением является решение, раскрытое в документе EP2298100, зарегистрированном на имя того же Заявителя, в котором раскрыт воздухопроницаемый ботинок с подошвой, стойкой к проникновению и прорыву по меньшей мере в такой же степени, как и ранее известные перфорированные подошвы, и в то же время по меньшей мере в такой же степени эффективно водонепроницаемой, но обеспечивающей большую паропроницаемость. Этот ботинок содержит сборную деталь верха, которая охватывает вводимую область ноги, и связана в подошвенной области с подошвой, содержащей по меньшей мере одну воздухопроницаемую или перфорированную часть. Сборная деталь верха содержит конструкционную вставку, которая предпочтительно сконструирована как стелька, с водонепроницаемой частью, которая герметически соединена водонепроницаемым образом с перфорированной подошвой таким образом, чтобы препятствовать проникновению жидкости к области введения ноги. Водонепроницаемая часть состоит, по меньшей мере частично, из водонепроницаемого и воздухопроницаемого функционального элемента, который содержит монолитную листоподобную структуру, изготовленную из полимерного материала, являющегося непроницаемым для воды в жидкой фазе и проницаемым для водяного пара. По меньшей мере одна функциональная часть функционального элемента имеет такую толщину, при которой обеспечивается ее сопротивление проникновению, составляющее более приблизительно 10 Н, оцениваемое согласно методике, представленной в главе 5.8.2 стандарта ISO 20344-2004. Описанный функциональный элемент способен противостоять толчкам и проникновению со стороны инородных объектов, которые могли бы проникать через отверстия в подошве, и способен поддерживать ногу пользователя таким образом, чтобы было ограничено образование полостей в области введения ноги в отверстиях в подошве.
Однако даже это решение не способно устранить все недостатки, описанные выше, и оно также является конструктивно сложным.
Целью настоящего изобретения является создание полностью водонепроницаемого и воздухопроницаемого ботинка, в котором исключены недостатки, описанные выше, известной в настоящее время водонепроницаемой и воздухопроницаемой обуви, препятствующего проникновению воды в область введения ноги и являющегося также конструктивно более простым.
В объеме данной задачи, объектом настоящего изобретения является создание ботинка, который являлся бы полностью водонепроницаемым и воздухопроницаемым, способным рассеивать большие количества водяного пара, чем известная в настоящее время водонепроницаемая и воздухопроницаемая обувь.
Другим объектом настоящего изобретения является создание ботинка, который являлся бы полностью и долговременно водонепроницаемым и воздухопроницаемым как через как в области его верха, так и в области его подошвы, и в такой же степени эффективным в области соединения его частей.
Дополнительной задачей настоящего изобретения является создание воздухопроницаемого ботинка, который был бы легче, чем известная в настоящее время воздухопроницаемая обувь, и был бы в такой же степени прочным.
Другим объектом настоящего изобретения является создание ботинка, который, являясь полностью водонепроницаемым и воздухопроницаемым, являлся бы удобным в использовании и мог бы быть изготовленным при относительно низкой стоимости.
Эта задача, а также эти и другие объекты, которые станут более очевидными после ознакомления с данным описанием, может быть достигнута посредством создания водонепроницаемого и воздухопроницаемого ботинка, содержащего: сборную деталь верха, которая охватывает область введения ноги, и связана, в ее подошвенной области, с подошвой, где упомянутый ботинок отличается тем, что:
- упомянутая сборная деталь верха содержит: первую часть, сконструированную подобно верху; и вторую часть, по существу являющуюся конструкционной вставкой, сконструированной как сборная стелька для упомянутой первой части, и проходит по меньшей мере в переднем отделе расположения стопы;
- упомянутая первая часть содержит по меньшей мере одну водонепроницаемую часть, которая состоит, по меньшей мере частично, из водонепроницаемого и воздухопроницаемого функционального элемента, содержащего: монолитную листоподобную структуру, изготовленную из полимерного материала, непроницаемого для воды и проницаемого для водяного пара, составляющую для упомянутой первой части структурный слой верха упомянутого водонепроницаемого и воздухопроницаемого ботинка; где по меньшей мере одна функциональная часть упомянутого функционального элемента имеет такую толщину, чтобы придавать ей сопротивление проникновению, составляющее более приблизительно 10 Н, оцениваемое согласно методике, представленной в главе 5.8.2 стандарта ISO 20344-2004.
Дополнительные характеристики и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными после ознакомления с предпочтительными, но не исключительными, вариантами осуществления водонепроницаемого и воздухопроницаемого ботинка согласно настоящему изобретению, проиллюстрированными не ограничивающими объем изобретения примерами, представленными на прилагаемых чертежах, на которых изображено:
на фиг. 1 - вид водонепроницаемого и воздухопроницаемого ботинка согласно настоящему изобретению;
на фиг. 2 и 3 - виды поперечного сечения двух вариантов водонепроницаемого и воздухопроницаемого ботинка согласно настоящему изобретению;
на фиг. 4 и 5 показаны соответственно вид снизу и вид в перспективе сборной детали верха;
на фиг. 6, 7 и 8 - соответственно схематические виды в разрезе вариантов подошвы водонепроницаемого и воздухопроницаемого ботинка согласно настоящему изобретению.
Следует отметить, что если во время процесса патентования будет обнаружено что-то, уже являющееся известным, то следует понимать, что ранее раскрытый объект не подлежит патентованию и является объектом заявления об отказе его патентования.
На чертежах водонепроницаемый и воздухопроницаемый ботинок согласно настоящему изобретению обозначен, в общем, позицией номер 10, где он содержит сборную деталь 11 верха, которая охватывает область A введения ноги, показанную на фиг. 2 и 3.
Сборная деталь 11 верха связана, в ее подошвенной области, с подошвой 12, которая предпочтительно содержит по меньшей мере одну воздухопроницаемую или перфорированную часть 13.
Согласно настоящему изобретению, водонепроницаемый и воздухопроницаемый ботинок 10 обладает особенным сочетанием характеристик, описанных ниже.
Сборная деталь 11 верха содержит первую часть 14, сконструированную подобно верху, и вторую часть 15, по существу являющуюся конструкционной вставкой, сконструированной как сборная стелька для первой части 14, которая проходит по меньшей мере в область переднего отдела стопы, как показано в примере на фиг. 4.
Первая часть 14 и вторая часть 15 содержат по меньшей мере одну водонепроницаемую часть, состоящую, по меньшей мере частично, из водонепроницаемого и воздухопроницаемого функционального элемента, имеющего монолитную листоподобную структуру, изготовленную из полимерного материала, непроницаемого для воды и проницаемого для водяного пара; где по меньшей мере одна функциональная часть функционального элемента, имеет такую толщину, чтобы придавать ей сопротивление проникновению, составляющее более приблизительно 10 Н, оцениваемое согласно методике, представленной в главе 5.8.2 стандарта ISO 20344-2004. Функциональный элемент составляет для первой части 14 структурный слой верха водонепроницаемого и воздухопроницаемого ботинка 10.
Функциональной частью функционального элемента второй части 15 покрыта воздухопроницаемая или перфорированная часть 13 подошвы 12.
Две части герметизированы водонепроницаемым образом, чтобы препятствовать проникновению жидкости в область A введения ноги и чтобы составлять совершенно водонепроницаемую и воздухопроницаемую сборную деталь верха.
Методика испытаний, представленная в главе 5.8.2 стандарта ISO 20344-2004, заключается в обеспечении образца материала, подлежащего испытаниям и подверганию его прокалыванию стержнем диаметром 4,50 мм ± 0,05 мм, с усеченным кончиком и с указанными формой и пропорциями. Кончик стержня обладает минимальной твердостью, составляющей 60 единиц по шкале «C» Роквелла (HRC). Скорость проникновения стержня установлена на значении 10 мм/мин ± 3 мм/мин до тех пор, пока кончик не проколет полностью образец. Максимальную измеренную величину силы, выраженную в Ньютонах (Н), полученную в результате испытаний на прокалывание материала, записывают. Испытания осуществляют на четырех образцах, и наименьшую из четырех записанных величин принимают за величину сопротивления прокалыванию испытываемого материала.
Выражение «листоподобный», упомянутое ранее, понимают как характеристику структуры, которая имеет один размер, который значительно меньше в сравнении с другими двумя размерами; такой размер является толщиной этой структуры, которая, в любом случае, согласно тому, что обычно понимается для отличия листа от слоя или мембраны, остается значительной.
Однако не следует понимать, что эта характеристика формы сама по себе ухудшает способность вставки к сгибанию или ее гибкости.
В частности, толщина функциональной части функционального элемента составляет по существу от 0,1 мм до 3,0 мм и предпочтительно является постоянной.
Преимущественно монолитная структура является слоеной и связанной, содержащей множество функциональных слоев, изготовленных из полимерного материала, которые являются непроницаемыми для воды в жидком состоянии и проницаемыми для водяного пара.
Кроме того, функциональный элемент обычно содержит по меньшей мере один вспомогательный слой, проницаемый для водяного пара и проложенный между функциональными слоями.
В частности, вспомогательные слои обычно изготавливают из материала, структурированного в волокна в соответствии с конфигурацией похожей на ткань или похожей на нетканый материал.
Такой полимерный материал предпочтительно выбирают из экспандированного политетрафторэтилена (э-ПТФЭ), полиуретана (ПУ), полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП), полиэфира и т.п.
Более конкретно: функциональный элемент, изготовленный из э-ПТФЭ, может быть получен, например, посредством процесса изготовления, состоящего из следующих этапов:
- этапа экструзии в виде пасты;
- этапа образования слоев;
- этапа растягивания;
- этапа спекания.
В альтернативном процессе этап образования слоев осуществляют до или после этапа растягивания, в зависимости от процесса, в котором используют соединение множества функциональных слоев, являющихся непроницаемыми для воды в жидкой фазе и проницаемыми для водяного пара.
Этап растягивания заключается в вытягивании ленты, изготовленной из политетрафторэтилена (PTFE), по меньшей мере в продольном направлении.
При этом при растягивании увеличивается пористость материала, дополнительно повышая его прочность и ориентацию фибрилл в направлении вытягивания.
После продольного растягивания, лента может быть увеличена также в поперечном направлении, при поддержании ее температуры, например, в диапазоне от 40°C до 100°C, для дополнительного увеличения ее пористости.
При толщинах в диапазоне от 0,1 мм до 3,0 мм функциональному элементу придается износостойкость, составляющая более приблизительно 51200 циклов, определяемая согласно методике, представленной в стандарте EN13520.
Согласно этому стандарту, под износостойкостью понимают сопротивление поверхности, представляемой образцом верха, подкладки или стельки, трению абразивным материалом, оцениваемую на машине Martindale.
Образец материала, подлежащий испытанию, подвергают трению относительно стандартного абразивного материала при воздействии постоянного давления.
Относительное движение между абразивным материалом и образцом представляет собой сложный циклический рисунок (фигуру Лиссажу), при котором производится трение во всех направлениях посредством использования шестнадцати эллиптических движений (циклов) держателя образца.
Испытание прерывают после выполнения предварительно установленного количества циклов и оценивают износ испытываемого образца.
Абразивным материалом является смешанная ткань с равной прочностью по основе и утку, спряденная по гребенной системе прядения, с минимальной поверхностной плотностью 195 г/м² ± 5 г/м².
Образец имеет круглую форму с такой поверхностью, чтобы его можно было надежно удерживать в приспособленных держателях, оставляя открытую, круглую, плоскую часть поверхности площадью 645 мм² ± 5 мм².
Испытания осуществляют, используя четыре образца, и по окончании испытаний на истирание записывают значения пилинга и обесцвечивания, классифицируя их согласно одному из следующих описаний: они отсутствуют, проявлены очень слабо, слабо, умеренно, сильно, истирание почти полное или в образце проделано отверстие.
Кроме того, по меньшей мере одна функциональная часть функционального элемента обладает пределом прочности при растяжении, составляющим более приблизительно 20 МПа, оцениваемым согласно методике, представленной в стандарте EN12803:2000.
2
Согласно этому стандарту требуется по меньшей мере три образца, которые соответствующим образом отбирают и кондиционируют, а затем вставляют в зажимы экстензометра (предпочтительно обеспеченного графическим записывающим устройством для записи натяжения и деформации), скорость разрыва между которыми является постоянной и равной 100 мм/мин ± 10 мм/мин. Окончательный предел прочности при растяжении, выраженный в МПа, получают посредством вычисления среднего значения (для использованных образцов) отношения между силой, записанной при разрыве (в ньютонах), и площадью (в мм) самого узкого поперечного сечения образца.
Как уже было упомянуто, функциональный элемент является водонепроницаемым и воздухопроницаемым. Выражение «водонепроницаемый и воздухопроницаемый» обычно следует понимать как характеристику материала, являющегося непроницаемым для воды в жидкой фазе, где это свойство сочетается с проницаемостью для водяного пара.
В частности, непроницаемость для воды имеет место из-за отсутствия точек перехода, когда материал подвергают давлению, составляющему по меньшей мере 1 бар, выдерживаемому в течение по меньшей мере 30 секунд.
Более конкретно: водонепроницаемость оценивают как сопротивление образца проникновению воды под давлением согласно методикам, описанным в стандарте EN1734.
Согласно этой методике образец материала фиксируют таким образом, чтобы была закрыта емкость, снабженная впуском для воды под давлением. Емкость заполняют водой таким образом, чтобы лицевая поверхность образца материала, обращенная в контейнер, подвергалась воздействию гидростатического давления, составляющего 1 бар. Это условие поддерживают в течение 30 секунд.
Образец зажимают между отверстием емкости и крепежным кольцом, где оба компонента снабжены герметизирующими уплотнениями, изготовленными из силиконовой резины.
Повышение давления обеспечивают посредством нагнетания в емкость воды, подаваемой из резервуара, посредством подачи потока сжатого воздуха. Этот поток воздуха регулируют с помощью клапана с манометром, который показывает достигнутое давление.
Затем рассматривают лицевую поверхность образца, которая обращена наружу относительно емкости.
Отсутствие точек перехода в виде капель с диаметром, составляющим от 1,0 мм до 1,5 мм, на такой поверхности, указывает на водонепроницаемость образца.
Если необходимо, для исключения деформации образца, то поверх образца фиксируют решетку, которая имеет квадратные ячейки со стороной не более 30 мм, изготовленную из синтетического материала и полученную из нитевидных волокон с диаметром, составляющим от 1,0 мм до 1,2 мм.
2
Функциональный элемент обычно обладает проницаемостью водяного пара, которая по меньшей мере равна 9 мг/смч. Под выражением «проницаемость водяного пара» понимают количество пара, которое проходит через материал благодаря градиенту парциального давления.
В стандарте ISO 20344-2004, в главе 6.6, «Определение проницаемости водяного пара», относящейся к безопасной обуви, описана методика испытаний, заключающаяся в закреплении образца материала, подвергаемого испытаниям, таким образом, чтобы им было закрыто отверстие сосуда, содержащего определенное количество твердого влагопоглотителя, т.е. силикагеля.
Сосуд подвергают воздействию интенсивного потока воздуха в кондиционированной атмосфере.
Сосуд вращают так, чтобы встряхивать влагопоглотитель и оптимизировать его осушающее воздействие на воздух, содержащийся в сосуде.
Сосуд взвешивают до и после периода испытаний для определения массы влаги, прошедшей через материал и поглощенной твердым влагопоглотителем.
2
Затем вычисляют проницаемость для водяного пара, выраженную в миллиграммах на квадратный сантиметр в час [мг/см/ч], учитывая массу измеренной влаги, площадь отверстия сосуда и продолжительность испытаний.
По меньшей мере одна функциональная часть функционального элемента обычно обладает дополнительно сопротивлением разрыву, по меньшей мере равному 10 Н, определяемому согласно методике, представленной в стандарте EN13571:2001. Под сопротивлением разрыву понимают среднее значение силы, требующейся для распространения разрыва в образце, которую измеряют с помощью регулируемого динамометра, поперечной балочкой которого воздействуют на образец с постоянной скоростью, составляющей 100 мм/мин. Испытаниям подвергают шесть образцов рассматриваемого материала, три из которых содержат надрез, параллельный продольному направлению, также известному как CAL и определяемому как направление экструзии материала; и три из которых содержат надрез в поперечном направлении, также известном как PAL, перпендикулярном продольному направлению.
Образец, имеющий характерную форму, подобную штанам, располагают в плоском состоянии между зажимами динамометра таким образом, чтобы надрез был перпендикулярен направлению растяжения, и подвергают растяжению до разрыва образца.
Величину силы растяжения относительно перемещения записывают и представляют в виде графика.
Сопротивление разрыву, выраженное в Ньютонах, вычисляют как среднее арифметическое двух средних арифметических значений TSCAL и TSPAL, соответственно, сил растяжения, записанных в результате CAL и PAL испытаний.
На фиг. 2 и 3 показаны поперечные сечения в области переднего отдела стопы водонепроницаемого и воздухопроницаемого ботинка 10 согласно настоящему изобретению.
На двух чертежах показано два возможных варианта осуществления водонепроницаемого и воздухопроницаемого ботинка 10, где верх второго отличается наличием верхней подкладки 16.
В первом случае (см. фиг. 2), где представлено предпочтительное решение, верх обеспечен исключительно слоем первой части 14, которая полностью составлена из водонепроницаемого и воздухопроницаемого функционального элемента. Таким образом, функциональный элемент составляет верх ботинка 10.
Во втором случае (см. фиг. 3) воздухопроницаемая верхняя подкладка 16 соединена с первой частью 14, сконструированной  подобно верху, и расположена таким образом, чтобы она выстилала первую часть 14 внутри области A введения ноги, образуя сборную деталь 17 верха водонепроницаемого и воздухопроницаемого ботинка 10.
Верхняя подкладка 16 благоприятным образом связана с первой частью 14 посредством точечного приклеивания и/или посредством строчных швов таким образом, чтобы не были существенно ухудшены ее водонепроницаемость и воздухопроницаемость.
В обоих решениях нижний край 14a первой части 14 составляет край детали, подвернутый снизу второй части 15, согласно конструкции, известной как «затяжка AGO», необязательно исключающая предварительную обработку для сохранения функционального элемента первой части 14.
В частности, во втором случае, как совершенно очевидно, нижний край 14a выступает от нижнего клапана 16a верхней подкладки 16, образуя край детали.
Согласно требованиям первая часть 14 может быть обеспечена армирующей сеткой, предпочтительно изготовленной из нейлона, которой может быть покрыта ее лицевая поверхность, обращенная к области A введения ноги, и первая часть 14 вместе с сеткой составляют одну деталь, скрепленную посредством точечного приклеивания.
Первая часть 14 может дополнительно содержать наружную сетку, составляющую наружный слой верха, тогда как структурный элемент верха остается водонепроницаемым и воздухопроницаемым функциональным элементом.
Функциональный элемент обладает таким сопротивлением разрыву, при котором первая часть 14 обладает адекватной прочностью строчных швов 18, которыми соединены различные части, составляющие верх ботинка, например, союзку, язычок и берцы, полученные посредством вырубки из листа или рулона функционального элемента.
Строчным швам 18 обычно придают водонепроницаемость со стороны, обращенной к области A введения ноги, посредством термоклейкой водонепроницаемой ленты, которую, во время сборки первой части 14, подвергают нагреву и прижимают, приклеивая к функциональному элементу, и герметизируют ею строчный шов.
В качестве альтернативы, строчным швам 18 может быть с успехом придана водонепроницаемость с наружной стороны ботинка с помощью вставок, изготовленных из материала, непроницаемого для воды, посредством высокочастотной сварки или посредством герметизации адгезионным связыванием.
Согласно альтернативной версии, в частях верха, которым уже придана водонепроницаемость, можно исключить использование функционального элемента, обеспечивая, однако, водонепроницаемую герметизацию между функциональным элементом и водонепроницаемыми материалами, например, посредством наложения внахлест приблизительно на 5÷10 мм и герметизации двух частей, или использования строчного шва, которому придана водонепроницаемость посредством ленты, непроницаемой для воды.
На фиг. 4 и 5 показан пример сборной детали 11 верха согласно настоящему изобретению соответственно вид снизу, на котором четко показана также вторая часть 15, где нижние края 14a первой части 14 подвернуты и приклеены к переднему отделу стопы, и показаны строчные швы 18, в частности, строчный шов 18, которым соединены два нижних края 14a, которые подвернуты и пришиты снизу и по периметру относительно подошвы.
Для усиления носочной части ботинка на верх может быть наложен подносок, изготовленный из водонепроницаемого материала, например, посредством точечного приклеивания, особенно если такой материал является воздухопроницаемым или перфорированным, чтобы обеспечить его паропроницаемость.
Если подносок состоит из вставки, подлежащей наложению с наружной стороны верха, то нет необходимости в использовании части функционального элемента в наложении на такой водонепроницаемый подносок, пока водонепроницаемая герметизация обеспечена, например, посредством наложения внахлест приблизительно на 5÷10 мм и герметизации за счет связывания с адгезивом двух материалов или строчным швом с обеспечением его водонепроницаемости посредством ленты, непроницаемой для воды.
Как альтернатива, мысок может быть выполнен при помощи литья пластикового материала на опору, составленную из функционального элемента, необязательно до ее формования для обеспечения верха.
Если подносок применяют внутри верха, то наличие водонепроницаемого и воздухопроницаемого функционального элемента в подноске необходимо.
Аналогичным образом можно наложить тыльный задник.
Первая часть 14 может также быть окрашена посредством введения красящих материалов во время экструзии в виде пасты функционального элемента, или она может быть декорирована посредством наложения декоративных элементов, изготовленных из полимерного материала, выбираемого предпочтительно из полиуретана, поливинилхлорида или подобного материала. Декоративные элементы обычно присоединяют к функциональному элементу посредством высокочастотной сварки или посредством трафаретной печати, или посредством адгезионного связывания. Как альтернатива, они могут быть отлиты в пластиковый материал непосредственно на функциональном элементе необязательно до его формования, чтобы составлять верх.
Вторую часть 15, т.е. конструкционную вставку, сконструированную как сборная стелька, также предпочтительно полностью составлена из функционального элемента. Таким образом, в данном случае также водонепроницаемая часть совпадает в полной мере со второй частью 15, выполненной посредством вырубки из листового или рулонного водонепроницаемого и воздухопроницаемого функционального элемента.
Необязательно вторая часть 15 может быть с успехом усилена в области подошвы, около подошвенной дуги и в пяточной области, с помощью супинатора, изготовленного из материала, выбираемого из натуральной кожи, пластикового материала и металла, для обеспечения большей поддержки и сопротивления скручиванию ботинка.
В альтернативном решении вторая часть 15, сконструированная как сборная стелька, содержит: по меньшей мере одну водонепроницаемую и воздухопроницаемую часть, составленную, по меньшей мере частично, из функционального элемента; и по меньшей мере одной другой водонепроницаемой части, изготовленной из материала, выбираемого из полиуретана или полиэтилена, или поливинилхлорида, или подобного материала. Вторая часть 15 может быть усилена в области подошвенной дуги и в пяточной области с помощью супинатора, изготовленного из материала, выбираемого из натуральной кожи, пластикового материала и металла. Согласно данному решению функциональный элемент водонепроницаемой части составляет часть второй части 15 в области переднего отдела стопы и присоединен к остальной части посредством водонепроницаемой герметизации адгезионным связыванием или при помощи герметизированных строчных швов.
В любом случае, благодаря сопротивлению разрыву функционального элемента, с помощью второй части также можно обеспечивать адекватную герметизацию строчных швов.
В другом и предпочтительном решении вторую часть 15 присоединяют к воздухопроницаемому или перфорированному армирующему слою 19, изготовленному из перфорированного, жесткого, полимерного материала или фетра, или ткани, которым покрыта лицевая поверхность второй части 15, обращенная к области A введения ноги, как показано на чертежах в поперечном сечении. Воздухопроницаемый или перфорированный армирующий слой 19 присоединен посредством точечного приклеивания или высокочастотного процесса, или совместного литья, ко второй части 15 таким образом, чтобы не ухудшались ее воздухопроницаемость и формование с ней сборную деталь 20 низа.
Кроме того, вторая часть 15 также благоприятным образом обеспечена сеткой 21, которая также отчетливо видна на чертежах в поперечном сечении, и которой покрыта ее лицевая поверхность, обращенная к подошве 12 таким образом, чтобы была образована вместе с ней и с воздухопроницаемым или перфорированным армирующим слоем 19 сборная деталь 20 низа.
Согласно возможной сборке первой части 14 со второй частью 15, первая, которая сконструирована подобно верху, может быть присоединена по периметру к последней, которая сконструирована как сборная стелька, нижним краем 14a. Такой край фактически подвернут и приклеен таким образом, чтобы обеспечивалась герметизация согласно конструкции, известной как «затяжка AGO», под периметрическим краем второй части 15 таким образом, чтобы был образован водонепроницаемый и воздухопроницаемый сборная деталь 11 верха, которая охватывает область A введения ноги, к которому присоединяют подошву 12 посредством адгезионного связывания или путем непосредственного формования под давлением на верх.
Герметизированное соединение первой части 14 и второй части 15 в области края детали, обеспечивают посредством использования адгезива полиуретанового типа.
Следственно для дополнительного упрочнения края детали, составленной из нижнего края 14a первой части 14, в области соединения первой части 14 и второй части 15, водонепроницаемый армирующий элемент может быть наложен непосредственно на нее , например, предпочтительно эластичная, водонепроницаемая, термоклейкая лента (не показана), изготовленная из синтетического материала.
Как альтернатива, первая часть 14 может быть связана в ее конце посредством строчного шва, предпочтительно «штробельного» типа, с периметрическим краем второй части 15, сконструированной как сборная стелька.
Благодаря прочности на разрыв функционального элемента, посредством первой части 14 и второй части 15 может быть обеспечена адекватная герметизация строчных швов на их соответствующих краях.
Строчный шов «штробельного» типа с успехом герметизируют посредством использования водонепроницаемой термоклейкой ленты, которую при применении подвергают нагреванию и прижиму, приклеивая к частям строчных швов, чтобы был образован водонепроницаемый и воздухопроницаемый сборная деталь верха, которая охватывает область A введения ноги, к которому присоединяют подошву 12 посредством адгезионного связывания или путем непосредственного формования под давлением на верх.
Как альтернатива, герметизация сборной детали 11 верха может быть осуществлена посредством использования адгезивов и герметиков, например, силиконовых и полиуретановых адгезивов, пленок, изготовленных из тугоплавкого термопластичного адгезива или тугоплавких герметиков.
Согласно другому возможному варианту осуществления сборная деталь 11 верха, показанная на фиг. 4, нижний край 14a первой части 14, в области переднего отдела стопы, присоединяют по периметру герметично ко второй части 15. В частности, в области переднего отдела стопы нижний край 14a подворачивают и приклеивают таким образом, чтобы была обеспечена герметизация, по меньшей мере преимущественно согласно конструкции, известной как «затяжка AGO», под периметрическим краем второй части 15.
Герметичное соединение двух частей осуществляют посредством применения адгезива, предпочтительно из термопластика на основе полиуретана или на основе неопрена, или другого эквивалентного типа.
Остальную часть нижнего края 14a, относящуюся к центральной и задней нижней части стопы, сшивают в виде трубки строчным швом 18 в нижней и задней частях.
Строчный шов 18 с успехом герметизируют посредством использования водонепроницаемой термоклейкой ленты, которую при сборке подвергают нагреванию и прижиму, приклеивая ко второй части 15 для герметизации ею строчного шва 18. Таким образом формируют водонепроницаемую и воздухопроницаемую сборную деталь верха, которая охватывает область A введения ноги, к которой присоединяют подошву 12 посредством адгезионного связывания или путем непосредственного формования под давлением  к верху.
На фиг. 6, 7 и 8 показаны три варианта подошвы 12, 112 и 212 водонепроницаемого и воздухопроницаемого ботинка 10 согласно настоящему изобретению, связанной со сборной деталью 11 верха, которая показана здесь схематически.
Согласно первому варианту, подошва 12, того же типа, который показан на предыдущих чертежах, выполненная в виде цельного полимерного материала, предпочтительно вулканизированной резины или термопластичного материала, или полиуретана, или этиленвинилацетета (ЭВА), и из воздухопроницаемой или перфорированной части 13, обычно содержит отверстия 13a, которые проходят сквозь толщину подошвы 12. Как альтернатива, такие отверстия могут состоять из множества сквозных отверстий.
В вариантах, показанных на фиг. 7 и 8, подошва содержит верхнюю часть и нижнюю часть.
Этот тип описан только с целью упрощения со ссылкой на фиг. 7.
Как показано на фиг. 7, подошва 112 благоприятным образом содержит верхнюю часть 112a, для соединения со сборной деталью 11 верха, и нижнюю часть 112b, обеспеченную ходовой частью, где обе части изготовлены из полимерного материала.
В частности, нижнюю часть 112b предпочтительно изготавливают из вулканизированной резины или термопластичного материала, или из полиуретана, тогда как верхнюю часть 112a предпочтительно изготавливают из этиленвинилацетата или экспандированного полиуретана.
Подошва 12, даже если она выполнена из множества частей, ее присоединяют к сборной детали 11 верха, например, посредством адгезионного связывания вдоль полосы, расположенной по периметру второй части 15 и нижнего края 14a первой части 14. Так как сборная деталь 11 верха является полностью водонепроницаемым и воздухопроницаемым, то нет необходимости в водонепроницаемом герметичном присоединении подошвы 12.
Если функциональный элемент составляет только часть второй части 15, а воздухопроницаемая или перфорированная часть 13 имеет протяженность, которая ограничена только соответствующими разграниченными участками подошвы 12, то последнюю присоединяют к сборной детали 11 верха герметиком ко второй части 15, с успехом обеспеченной по меньшей мере по периметру функционального элемента, в воздухопроницаемой или перфорированной части 13. Остальные части второй части 15 являются водонепроницаемыми, но не воздухопроницаемыми.
Как альтернатива, подошва 12 может быть обеспечена посредством непосредственного формования под давлением  на сборной детали 11 верха, в виде одной части или по меньшей мере в виде верхней части подошвы.
Во втором варианте осуществления подошвы 112, она обеспечена большими сквозными отверстиями 113 и наглядно содержит элемент 22 для поддержания второй части 15 таким образом, чтобы отличить ее полости в области сквозных отверстий 113a.
Поддерживающий элемент 22 по существу проложен между второй частью 15 и воздухопроницаемой или перфорированной частью 113 подошвы 112. Он является воздухопроницаемым или перфорированным, и изготовлен из материала, стойкого к гидролизу, предпочтительно выбираемого из сетки из нейлонового волокна, сетки из волокна, изготовленного из металла, фетра или подобного материала.
В случае непосредственного формования под давлением подошвы 112 или по меньшей мере верхней части 112a на сборной детали 11 верха, поддерживающий элемент 22 успешно прикрепляют посредством адгезива по меньшей мере по периметру на вторую часть 15 до формования под давлением полимерного материала, составляющего подошву 112. Как альтернатива, поддерживающий элемент 22 может быть введен внутрь пресс-формы для формования подошвы, чтобы ее присоединение к сборной детали 11 верха осуществлялось исключительно посредством адгезии формуемого под давлением полимерного материала, без использования адгезива.
Третий вариант подошвы 212, показанный на фиг. 8, содержит воздухопроницаемый или диффузно перфорированный наполнитель 23, располагаемый снизу функционального элемента второй части 15.
В этом случае также подошва 212 состоит из верхней части 212a и нижней части 212b.
Наполнитель 23 по существу составляет часть верхней части 212a и приспособлен к предотвращению возможности повреждения формуемым под давлением полимерным материалом, составляющим подошву 212, второй части 15 и, таким образом, функционального элемента.
Предпочтительно использовать наполнитель 23, изготовленный  из полиэфирного фетра. Если наполнитель изготовлен из воздухонепроницаемого материала, например, микропористой резины или этиленвинилацетата, которые обычно используют для обеспечения удобства и большей упругости в сравнении с фетром, то этот воздухонепроницаемый материал перфорируют и, таким образом, появляется возможность получения, между нижней частью 212b и наполнителем 23, барьерного элемента, являющегося относительно тонким, который благоприятным образом изготавливен из воздухопроницаемого фетра или сетки, и который приспособлен к предотвращению проникновения и застаивания внутри проемов в наполнителе 23 какой-либо грязи или других веществ, впитавшихся во время использования ботинка.
Действие водонепроницаемого и воздухопроницаемого ботинка согласно настоящему изобретению очевидно из приведенного выше описания и прилагаемых иллюстраций.
В частности, очевидно, что при использовании водонепроницаемого и воздухопроницаемого ботинка могут быть исключены недостатки известных ботинок, так как в полной мере обеспечена водонепроницаемость сборной детали 11 верха во всех ее частях и даже в областях их соединений, благодаря чему предотвращается проникновение воды из внешней среды, но при этом не возникают препятствия проникновению пара и, в действительности, увеличивается рассеивание водяного пара благодаря наличию большей поверхности для обмена с внешней средой.
Водонепроницаемый и воздухопроницаемый ботинок 10 фактически способен обеспечить правильный обмен тепла и водяного пара между внутренним микроклиматом и внешним микроклиматом как через подошву, так и через верх без ухудшения при этом его водонепроницаемости и сопротивления разрыву.
Кроме того, водонепроницаемый и воздухопроницаемый ботинок 10 согласно настоящему изобретению является относительно легким, особенно в сравнении с ботинками, верх которых составлен из ряда наложенных друг на друга слоев, так как настоящее изобретение может быть осуществлено посредством использования одного верхнего слоя, составленного из функционального элемента.
Малый вес и простота конструкции ботинка не ухудшают его выносливость, которая не определяется наличием поддерживающего слоя, наложенного ламинированием на функциональный элемент, что часто имеет место в обуви известного типа, но со специфическими характеристиками функционального элемента, используемого здесь.
Фактически продемонстрировано, что данный тип функционального элемента, характеризуемого указанной выше конкретной толщиной, обладает показателями сопротивления проникновению, износостойкости, предела прочности при растяжении, предела прочности на разрыв, водонепроницаемостью и проницаемостью для водяного пара, которые делают его особенно пригодным для обеспечения водонепроницаемости и воздухопроницаемости ботинок, которые являются выносливыми как во время сборки ботинка, выдерживающего нагрузки, которым его подвергают во время затяжки, так и во время эксплуатации таких ботинок.
Величины предела прочности при растяжении, достигаемые функциональным элементом, которые являются высокими в сравнении с величинами, полученными с тонкими пленками, которые использовали ранее в данной области техники, делают их пригодными для составления структурного слоя верха. Под термином «структурный» понимают способность выдерживания нагрузки, возникающие при растяжении и разрыве, имеющие место во время обработки и сборки верха (например, при выполнении операции сборки края 14a под второй частью 15, которую следует осуществлять на машине, известной как машина для затяжки носочной части, или вручную с использованием соответствующих инструментов для растяжения края 14a и затягивания его под периметрический край). Благодаря высокому пределу прочности при растяжении и пределу прочности на разрыв функционального элемента, первая часть 14 обладает адекватной стойкостью к нагрузке, создаваемой сборочными зажимами.
Ботинок, помимо того, что он является удобным в использовании благодаря его полной водонепроницаемости и воздухопроницаемости, а также благодаря его малому весу, может быть изготовлен при относительно низкой его стоимости.
Следует отметить, что некоторые преимущества достигаются также благодаря использованию описанных вариантов подошв.
В случае использования подошвы 112, обеспеченной поддерживающим элементом 22, ботинок может быть сделан даже более легким посредством увеличения размера сквозных отверстий 113a и уменьшения, таким образом, массы полимерного материала, из которого состоит подошва. Поддерживающий элемент 22 фактически обычно располагают около сквозных отверстий 113a для противостояния, во время использования ботинка, полой второй части 15 в области сквозных отверстий 113a.
Наполнитель 23 подошвы 212 пригоден для препятствования возможности повреждения формуемым под давлением полимерным материалом, составляющим подошву, функционального элемента второй части 15, подавляющего его воздухопроницаемость.
Кроме того, использование наполнителя позволяет удерживать  функциональный элемент на расстоянии от ходовой части подошвы, чтобы предохранить его от воздействия каких-либо заостренных инородных объектов, которые могут повреждать его посредством захода в подошву через сквозные отверстия, а также обеспечивает возможность выхода молекул водяного пара, образующихся в результате потения <ноги>, через всю поверхность, а не только через сквозные отверстия в подошве.
Обычно использование наполнителя особенно благоприятно в подошвах значительной толщины, так как этим обеспечивается возможность уменьшения глубины каналов, посредством которых обеспечиваются пустоты или сквозные отверстия, проходящие сквозь нижнюю часть подошвы, препятствуя тому, чтобы в таких каналах удерживались инородные объекты, которые могут заходить в них.
Кроме того, содержание глубины таких каналов обеспечивает возможность ограничения высоты стержней, выступающих из пресс-формы подошвы и пригодных для формования пустот в ней. При этом формованную подошву легче извлекать из пресс-формы, и стержни подвергаются меньшим нагрузкам с меньшим последующим риском их поломки.
Другое преимущество заключается в том, что, благодаря использованию наполнителя, обеспечивается возможность получения ботинка, который, в целом, даже легче, так как такой наполнитель имеет меньший вес, чем полимерный материал части подошвы, которым он замещен.
На практике установлено, что благодаря применению настоящего изобретения достигается поставленная цель и решаются поставленные задачи, приводя к созданию ботинка, обладающего более эффективными водонепроницаемостью и воздухопроницаемостью в сравнении с известными в настоящее время ботинками, который обладает этими характеристиками по существу по всей его структуре и который, в то же время, легче и более простой, но при этом остается таким же прочным.
Настоящее изобретение, сформулированное таким образом, восприимчиво к ряду модификаций и изменений, все из которых подпадают под объем действия прилагаемой формулы изобретения; все детали могут быть дополнительно заменены другими, технически эквивалентными элементами.
На практике используемые материалы, пока они совместимы с конкретным использованием, а также набор форм и размеров, могут быть любыми согласно требованиям и состоянию уровня техники.
Сущность Итальянской заявки на изобретение № 102015000041242 (UB2015A002773), на приоритет которой притязает данная заявка, включена в данное описание посредством ссылки.
Там, где за описанием технических признаков, упомянутых в любом пункте формулы изобретения, следуют ссылочные позиции, эти ссылочные позиции включены с единственной целью, заключающейся в стремлении обеспечения большей понятности пунктов формулы изобретения и, соответственно, такие ссылочные позиции не обладают каким-либо ограничительным действием на интерпретацию каждого элемента, идентифицированного, в качестве примера, такими ссылочными позициями.