防刺鞋的整体结构设计与性能表征

摘要

防刺鞋用于保护腿部和脚部免受尖锐物刺伤，尤其在建筑、林业、铁路、矿山、消防和特殊军事领域显得极为重要。现有防刺鞋基本构造为鞋底复合金属增强防刺性能，但鞋子笨重和坚硬导致穿着舒适性差和易疲劳。本课题采用高性能纤维替代金属材料制备防刺鞋，旨在实现质轻、柔软和穿着舒适、灵活的防刺鞋，为防刺鞋的防刺性能提高和轻质舒适化提供依据。
　　本文选取质轻、高强的超高分子量聚乙烯纤维纱线制备机织物，采用改进HD026D织物强力仪实施准静态刺割测试，探讨其防刺机理，主要研究工作包括:
　　(1)研究织物密度、组织结构、刺割角度和涂层液对单层织物防刺性能的影响，明晰防刺机理。
　　(2)实施多层复合条件下复合织物的防刺性能研究，分析不同组织复合、角度配置复合、密度配合、组织交叉层、织物复合层数、防刺层的位置对复合织物防刺性能的影响，为鞋子结构设计提供实验依据。
　　(3)根据鞋子设计原理，综合考虑鞋面和鞋底的成形性和舒适性能，对基本性能进行测试与分析，为鞋子制备提供可行性方案。
　　通过上述研究工作，得出如下结论:
　　(1)随着织物密度增加，纱线经向拔脱力增加。织物刺割强力与织物密度紧密相关，织物密度越小，刺割曲线斜率越小，因此提高织物的刺割强力的方法可优选增加织物密度。在其他参数相同条件下，紧密组织防刺性能好。
　　(2)织物密度、组织不同，在不同角度刺割时刺割力值的变化趋势不同。不同组织的位置放置先后顺序的优劣为:斜纹＞缎纹＞平纹。不同角度复合的防刺织物，平行排列时的织物刺割强力利用系数最大;0°与45°交叉叠合时，刺割曲线斜率最大;在刺割位移较小时选用此种角度复合方式可有效提高复合织物的防刺割作用。
　　(3)不同密度织物排列方式不同，刺割强力有差异，但差异不大。织物先后放置比织物交叉放置有较好的防刺性能，刺割过程曲线近似直线上升，波动较小。随着织物层数增加，复合织物刺割强力近似线性增加，刺割深度增加，刺割曲线波动变小，趋向直线上升，织物的强力利用系数先减小后增加。复合织物的防刺层位置对防刺性能有影响，防刺层在下的刺割强度最大，防刺层在上的刺割强力最小。
　　(4)基于织物的剪切性能、弯曲性能、强力、缝合褶皱和组织结构等因素，探讨防刺鞋成型的综合效果。将织物进行0°复合叠加制成鞋面，有利于较好的三维成形性;将多层织物进行叠加缝合制成鞋底;在鞋面和鞋底的相同位置用符号标记，连接时将鞋底和鞋面相同位置处对应接合，将鞋底和鞋面采用胶合连接，制成防刺性能和舒适性能兼顾的防刺鞋。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 防刺鞋的研究现状

1．2 防刺材料的研究现状

1．3 纺织防刺材料的研究现状

1．4 防刺性能的测试方法及机理研究

1．5 制鞋的基本知识

1．6 本课题研究的目的、内容及意义

2 实验测试系统介绍及织物制备

2．1 实验测试系统介绍

2．2 纱线与织物结构设计

2．3 本章小结

3 织物的防刺性能研究

3．1 超高分子量聚乙烯织物的基本性能研究

3．2 单层织物防刺性能的影响因素分析

3．3 复合面料的防刺性能研究

3．4 本章小结

4 防刺鞋的整体成型制备

4．1 织物的剪切成形性研究

4．2 织物的弯曲和摩擦性能研究

4．3 鞋面织物的缝合褶皱性

4．4 织物的透气性能测试

4．5 织物的沾水性能

4．6 防刺鞋的制备

4．7 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

论文发表情况