авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |

«ИЗ ФОНДОВ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОЙ БИБЛИОТЕКИ Бокова, Светлана Владимировна Особенности проектирования влагозащитной ...»

-- [ Страница 2 ] --

Для определения согласованности экспертных оценок по данным ранговых оце нок экспертов рассчитывают коэффициент согласия (конкордации) W по формуле:

1014, 1014, (1.11) = 0,936 = 12 где S - средняя сумма рангов для всех характеристик, равная = 0,5т • (и + 1) = 0,5 • 8 • (б +1) = S = -Y,Sj Если имеет случай одинаковых оценок разных характеристик свойств отдель ными экспертами, то при расчете коэффициента конкордации учитывают значение Ti, которое определяется по формуле:

(1.12) где U—число фупп оценок с одинаковым рангом;

ti— число оценок с одинаковым рангом в каждой такой фуппе.

Для оценки значимости коэффициента согласия находят критерий Пирсона % = ^ W-m-(n-l) = 0,936-8-(6-1) = 37,44, который сопоставляют с табличньм значением крите рия 5^^^ при степени свободы S=n-1= 6-1= 5 (табл. 1.5).

Т а б л и ц а 1. Число степеней свободы S Вероятность 1 2 3 '4 5 6 7 23, 0,01 6,6 9,2 21,7 24, 13,3 15,1 16,8 18,5 20, 11, Ф 0,05 3,8 6,0 16,9 18,3 19, 7,8 9,5 11,1 12,6 15, 14, Табличноезначение критерия Пирсона5^таб= 11,1 при 5%-м уровне значимости.

Так как %\аб Z^pac (11,1 37,44) гипотеза о наличии согласия мнения специалистов оказалась состоятельной при высоком значении коэффициента конкордации W = 0,936. Так как величина W отличается от единицы, можно V считать, что исследователи неодинаково ранжируют факторы. Средняя диа грамма рангов для рассмотренных факторов представлена на рис. 1.23.

- л X 45 42 1 1— =г чО 0 S t 1 20 14. по 1 5 9. °- О 1 2 4 3 5 Показатели СВОЙСТВ (факторы) Рис. 1.23 - Средняя априорная диаграмма рангов (психологический эксперимент) Из диаграммы видно, что но степени влияния факторы расположились следующем образом: Х], Х2, Х4, Хз, Xs, х^. При ранжировании свойств на первом месте - показатели защитных свойств (коэффициент 0,32), на втором - гигиени ческие (коэффициент 0,28), показатели антропометрические и психофизиологи ческие на третьем и четвертом месте. Самые низкие ранги экспертами установ лены для эстетических и технико-экономических свойств.

Проведенная работа по построению иерархической структуры схемы каче ства, выбора базовых показателей позволила провести оценку качества приме няемой влагозащитной спецодежды на предприятиях автомойки и наметить пути совершенствования процесса проектирования влагозащитной спецодежды.

Выводы 1. При вьшолнении автомоечных работ на организм человека воздействуют ВПФ, обусловленные действием окружающей среды и ВПФ связанные с техпро цессом предприятия. В производственных условиях автомойки негативные воз действия обусловлены еще и элементами техносферы (автомобиль, моечное обо рудование, сооружения и т.п.) и действиями человека.

2. Микроклимат производственных помещений автомойки характеризуется высоким градиентом температуры по вертикали.

3. Больщинство трудовых операций на автомойке проходит в условиях зна чительных колебаний температуры воздуха от -2^ до +15°С, причем температура в боксах на 5-10^С выше температуры наружного воздуха.

4. В холодный период года влажность воздуха находится в пределах от 80 до 100%, что значительно выше данных наблюдаемых в теплый период на автомойке.

5. Влажность B03iZiyxa влияег на количество испаряюшейся с пола влаги: при 80% от носительной влажности исп^яегся влаги 192 г/ч, при 90% - исп^яется 96 г/ч, а при 100% относительной влажности влага со смоченной поверхности пола не испфяегся.

6. При понижении температуры воздуха помещения до температуры точки росы, происходит вьшадение конденсата массой от 10 до 270 г. В результате конденсации влаги из воздуха, ткани одежды становятся увлажненными и более теплопроводными, поэтому определили зоны наибольшего намокания спецоде жды от воды и влажности при мойке автомобиля.

7. При пониженной температуре и высокой влажности существенную роль играет движение воздуха, представляющее собой неблагоприятный фактор, поскольку это способствует переохлаждению организма автомойщика. В результате исследования определили топографию воздушных потоков наблюдаемых на автомойке.

8. Определили факторы, которые влияют па показатель влажности воздуха в производственных условиях: температура воздуха в помещении, топография воздушных потоков, количества находящихся в данном помещении людей, испа рения с окружающих поверхностей, характера технологического процесса и вида применяемого оборудования, а также эффективности вентиляции и температуры наружного воздуха.

9. В результате исследования определили, что источниками дополнительного поступления влаги являются испарения с открытой поверхности емкости (слив ной ямы с водосливом), со смоченных поверхностей полов и стен, от корпуса ав томобиля, через не плотности моечного оборудования и коммуникаций.

10. В результате исследований топографии воздействия ВПФ выявлено, что спецодежда, используемая работниками автомойки, больше всего подвергается II намоканию от воды и повышенной влажности воздуха в помещении (48 % от обш;

ей площади костюма), загрязнению (15,2 %), и воздействию других вредных производственных факторов (в среднем по 6 %).

11. В процессе эксплуатации мембранные и водоупорные ткани теряют свои свойства вследствии износа и загрязнения, поэтому необходимо определить какР1м образом влиякуг загрязнения и износ на изменение защщных свойств материалов.

12. Характер зон намокания и загрязнений позволяет подобрать рацио нальные материалы, которые обеспечат защитную функцию спецодежды.

13. Разработали структуру качества влагозащитной спецодежды, характе • ризующеися 30 характеристиками на 3-м уровне. В результате анализа струк туры качества (используя экспертный метод) установили, что на первом мес те - показатели защитных свойств (коэффициент весомости 0,32), на втором - гигиенические (коэффициент 0,28), показатели антропометрические и пси хофизиологические на третьем и четвертом месте.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВЛЛГОЗЛЩИТИОЙ СПЕЦОДЕЖДЫ ДЛЯ УСЛОВИЙ ПРЕБЫВАНИЯ В ПОМЕЩЕНИЯХ С БОЛЬНЫМ ГРАДИЕНТОМ ТЕМПЕРАТУР ПО ВЕРТИКАЛИ Одной из важнейших функций влагозащитной спецодежды является создание у человека комфортньк теплоошущений в условиях повышенной влажности воздуха и низкой температуры, т.е. нормального состояьшя, которое поддерживается при определенном соотношении процессов теплообразования и теплоотдачи. Для человеческого организма, регулируюш;

его свой теплообмен, большое значение имеют физические особенности воздуха производственной среды: высокий градиент изменения температуры внутри помещения (бокса) и относительной влажности воздуха, а также целый комплекс ВПФ (см. гл.1). От тепловлажностных условий производственной среды напрямую зависит работоспособность человека.

Поэтому целью данной работы является разработка влагозащитного комплекта спецодежды для работы в условиях градиента температуры по вертикали и повьш1енной влажности воздуха в помещениях автомойки, обеспечивающий надежную защиту человека от промокания и поддерживающий оптимальные параметры микроклимата пододежного пространства.

Настоящий раздел посвящен исследованию влияния повьш1енной влажности воздуха на теплообмен организма человека и миIqюклимaт пододежного пространства, а также теоретическим аспектам проектирования влагозапщгаой спецодежды.

2.1 Теплообмен организма человека в тепловлажностных условиях производственной среды автомойки Организм человека можно представить как уникальную систему, рациональное взаимодействие составляющих которой обеспечивает ее бесперебойное функционирование» [62].

Система взаимодействия компонентов организма человека в условиях окружающей среды представлена на рис. 2.1.

Сердечно-сосудистая система Пнщевщутельная система Мочеполовая система Система дыхаиия Нервная система 'Мышцы, печень.

экзотермические процессы V кровь, лимфа.

{ Биологические яошкостп с рШворениымн в ией продуктами жшнедеятельиоста клеток 1слизнстая поверхность легких (повсрхиостъ альвеол), кожи Рис. 2.1 - Система взаимодействия компонентов организма человека в условиях окружающей среды Движение теплового потока осуществляется следующим образом: тепловая энергия (теплота) от участков (генераторов тепла), посредством теплоносителя рассеивается в окружающее пространство через поверхности - охладители, которые непосредственно с ним соприкасаются. К таким поверхностям относится кожа и слизистая поверхность леггих [7,63].

Анализ данной системы (рис. 2.1) позволяет выделить особую роль такой составляющей, как мышцы, они поставляют 40% теплоты в активном рабочем состоянии и являются главным источником тешюпродукцрш. Второй по значимости источник теплопродукции - печень (образуется 30% теплоты). Далее источниками теплопродукции являются: скелетные мышцы и центральная нервная система (20%), теплота образуется при работе органов дыхания и кровообращения (10%).

Определенная доля в поддержании теплового баланса, безусловно, принадлежит физиологической терморегуляции. Она нозволяет сохранять температуру внутренних органов постоянной, близкой к 36,5 С.

С целью сохранения температурного гомеостаза (постоянной температуры тела) организм человека должен находиться в термостабильном состоянии. Для хфактеристики этого состояния, при котором отмечается равенство между теплообразованием и теплоотдачей, вводится понятие «тепловой баланс» [7].

Тепловой баланс в общем, виде может быть описан уравнением:

(2.1) itm.« " ' ' iCm.H ~ iinad "*" Ъ^конв "*" ^Сконд "*" iJucn.d "^ iiucn.dba '^ ^исп.п """ ^дых.и — где 6w и " теплопродукция человека, Вт;

0„„ - внешняя тепловая нагрузка (солнечная радиация), Вт;

Qp^^ -потери тепла радиацией, 5m;

Q^g^g - потери тепла конвекцией, Вт;

IK H " потери тепла кондукцией, Вт;

^Od Qucn д ~ потери тепла испарением диффузионной влаги с поверхности кожи, Вт;

Qucn.dba " потери тепла испарением с верхних дыхательных путей, Вт;

Qmn.n • потери тепла испарением вьщеляемого пота, Вт;

Qdbix.H ' потери тепла вследствие нагревания вдыхаемого воздуха, Вт;

Qmc ~ дефицит или накопление тепла в организме, Вт.

Обе части равенства, характеризующие тепловой баланс (теплообразование и теплоотдача), являются переменными, зависящими как от физиологических, так и от физических параметров. Поэтол^ необходимо провести анализ элементов тфморегуляции организма человека в заданных условиях производственной среды автомойки.

Тепловое состояние организма человека в значительной мере зависит от количества вырабатываемого тепла - теплопродукции, поэтому при проектировании влагозащитной спецодежды для заданных условий необходимо знать её величину.

Для определения теплопродукции автомойщика, вьшолняющего физичесь^^ю работу, необходимо знать его общие энергозатраты термический коэффициент Q^^, полезного действия ri и основной обмен Q^, т.е. б т л = ^э ш "" ^7' (5эm~Qo)' Данные энергозатрат человека вьшолняющего автомоечные работы, приведены в первой главе (пункт 1.1), основной обмен у здорового человека колеблется в зависимости от возраста и пола, данные которого приведены в [67,68].

Таким образом, можно посчитать количество тепла (Qmr), вырабатываемого человеком при ведении автомоечных работ для заданных тепловлажностных условий внешней среды, и построить график зависимости Qm.n от величины энергозатрат автомойшдка при различных условиях его деятельности (см. рис. 2.2).

Уравнение линейной зависимости, представленное на рис. 2.2, описывает экспериментальные данные энергозатрат автомойщика Коэффициент корреляции близок к единице, следовательно, линейная зависимость достаточно хорошо описывает экспериментальные данные.

у =0,8806х +8, 250 • ш R- = 0, 5 200 -j 150 О 50 100 150 200 Оэ-т, Рис. 2.2—Зависимость теплопродукции от величины энергозатрат автомойпщка Из анализа полученных результатов можно сделать вьюод, что в условиях покоя {Qm.n = 58,1 - 69,7 Вт) практически вся энергия, образуемая при обмене веп1,еств, вьщеляется в виде тепла. При мьш1ечной деятельности (Q^n = 116,2 209,3 Вт) некоторая часть ее расходуется в виде механической работы, и в этом случае теплопродукция несколько ниже обш51х энергозатрат организма автомойпщка (с учетом величины коэффициента полезного действия этих затрат).

Чем интенсивнее и напряженнее эта работа, тем больше продуцируется тепла и тем больше поступает его во внешнюю среду для достижения теплового равновесия. Процессы жизнедеятельности человека сопровождаются как непрерывным теплообразованием, так и отдачей тепла в окружающую среду.

Гфи низкой температуре внешней среды и высокой влажности теплоотдача увеличивается. Это обьясняется тем, что теплоемкость водяных паров (0,460) вьш1е теплоемкости воздуха (0,137), вследствие чего на нагревание холодного сырого воздуха расходуется больше тепла. В результате конденсации влаги из воздуха ткани одежды и кожа становится увлажненными и более теплопроводными (теплопроводность воды в 28 раз больше теплопроводности воздуха), поэтол^ сырой воздух более холодный и вьвывает ошуш,ение зябкости. Отрицательное действие высокой влажности про$шляется обьршо при температурах, близких к 0°С. При сильных морозах влажность бывает меньше, воздух под одеждой, согреваясь теплотой тела, становится крайне сухим, и потеря тепла уменьшается [11].

Увеличение влажности в наружном воздухе вьвывает усиленную о т д а ^ тепла с поверхности тела посредстюм тешюпроюдности, излучения и отчасти испарения влаги [65]. Потери тепла теплопроводностью (кондукцией), при плотном прилегании одежды, происходит в соответствии с законом Фурье и определяется по фор\^ле [67]:

где Q^oHd " количестю тепла, Вт, прошедшего через стенки с площадью S, м^ в течение времени т;

Л, - коэффициент теплопроводности пакета материалов одежды, Вт / (м '^С);

tj — температура внутренней стороны пакета материалов одеждь^ ^С;

t2—температура наружной (холодной) стороны пакета материалов, ^С;

д— толщина пакета материалов одежды, м;

S— площадь поверхности тела, соприкасающейся с твердым предметом, м.

Согласно данным, представленным во второй главе в помещениях (боксах) автомойки наблюдается передвижение воздуха из-за периодически открываемых и неплотно закрываемых ворот, вследствие больших скоростей холодные струи воздуха проходят значительные расстояния без достаточного разбавления теплым воздухом бокса автомойки, обдувая рабочих и создавая резкие колебания температур. В данных условиях передача тепла с поверхности тела и одежды человека дви^^тцемуся около него возду?^ осуществляется конвекцией.

Количество тепла, отдаваемое организмом человека конвекцией {Q^^^g) в единицу времени, может бьпь определено (на основе закона Ньютона) по форг^ле [67]:

иконе - ^конв ' ^Vod ~ h )' (2.3) где а^д^д - коэффициент теплоотдачи конвекцией;

Bm/fM^-^C);

(при нормальных параметрах микроклимата Ок=4,06 Bm/(j\^-'^C) [70Р;

S - поверхность тела, участвующая в конвекгивном теплообмене, л/;

tod - температура поверхности одежды, "С;

4 - температура воздуха, "С.

Передача теплоты конвекцией тем больше, чем ниже температура окружающей среды и чем выше скорость движения воздуха [70]. Заметное влияние оказывает и относительная влажность воздуха ф, так как коэффициент теплопроводности воздуха является функцией атмосферного давления и влагосодержания воздуха.

Значительная часть теплоюй энергии с поверхности тела в условиях повышенной Епажносш и низкой температуры отдается в 01фужающую среду излечением [65].

Количество тепла, теряемого единицей поверхности тела (одежды) в единицу времени путем излучения {Q^ ), подсчитывают по формуле:

(2.4) где а^ -коэффициентизлучения,Лт/(Я^-''Р;

S^ - излучающая поверхность тела человека, м^;

^т И Ков -температуратела И окружающих поверхностей, " с Лучистый поток при теплообмене излучением тем больше, чем ниже температура окружающих человек?, поверхностей [66].

Известно, что человек теряет влагу с поверхности тела пугем диффузии водяньк паров (неощутимая перспирация) и путем активного потоотделения.

Теплоотдача испарением влаги с кожи и дыхательных путей человека, находящегося в покое в условиях теплового комфорта, составляет от 23 до 27% [67].

При этом 1/3 общих теплопотерь тепла испарением влаги приходится на дыхательные пути, а 2/3 - на поверхность кожи.

В существующей литературе [15, 68] отмечается, что количество пота выделяемого организмом человека в состоянии отдыха, составляет 50±10 г/ч.

У лиц оценивающих свои тештоощущения как прохладно, они составляют 42±10 г/ч. Потоотделение во многом определяется уровнем физической активности человека и метеорологическими условиями.

Максимально возможная величина теплопотерь при испарении пота r, Вт определена по уравнению:

(2.5) = 10,2 (р,ас.. -Ра)(0,5+^), где рнас. к - максимально возможное насыщение водяного пара нри температуре кожи человека, мм. рт. ст., (1 мм рт. ст. = 133,3 Па);

/?д—давление водяного пара в воздухе, мм. рт. ст.;

V- скорость движения ветра, м /с.

Потери тепла путем испарения диффузионной влаги с поверхности кожи Вт, определены по уравнению:

(2.6) где 4г—температура кожи, ^С;

Ра—парциальное давление пара в окружающем воздухе. Па;

S— площадь поверхности тела раздетого человека, м'^.

Влагопотери вследствие испарения диффузионной влаги принято считать относительно постоянными (30-60 г/ч). Несколько колеблются они лишь в зависимости от кровоснабжения кожи [67].

В результате анализа литературных источников [9,71] установлено, что количество теплоты, отдаваемой в оьфужающий воздух с поверхности тела при исп^эении пота, зависит не только от температуры воздуха и интенсивности работы, вьшолняемой человеком, но и от скорости О1фужающего воздуха и его относительной влажности.

Исходя, из изложенного вьппе была поставлена задача, исследовать влияние температуры и относительной влажности воздуха на величину влагопотерь тепла путем диффузии водяных паров и путем активного потоотделения поверхности кожи человека при ведении автомоечных работ.

Планирование эксперимента связано с изучением зависимости 1фигериев оптимизации (yi = Quoin И У2 = Qmnd) ОТ величины управляющих п^аметров (xi — температура воздуха, °С;

Хг — относительная влажность воздуха, %) поэто\^ после постанови! задачи общий вид модели объеюа исследований можно записать в виде:

(2.7) # где у — величина которая контролируется в процессе экспфимента (функция отклика);

Xi, Х2- факторы, которые решено варьировать при проведении эксперимента.

После реализации эксперимента функцию отклика представим в виде уравнения множественной регрессии линейного вида и проверим адекватность данной модели:

Построение уравнения множественной регрессии линейного вида связано с проведением полного факторного эксперимента (ПФЭ), в котором реализуются все возможные комбинации рассматриваемых уровней факторов. Для оценки параметров уравнения множественной регрессии применяли метод наименьших квадратов (МНК) [72,73].

Экспериментальные данные испареиия пота Quaui с поверхиости тела человека, Вт при температуре кожи человека 4 = 30°С, соответствующей тешюошущениям «прохладно» представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 — Экспериментальные величины испарения пота Quam с поверхности тела человека, Вт (при температуре кожи 4=ЗО^С, S = 1, Хг (относительная влажность воздуха, %) (температура 70 воздуха, °С) 0 37,39 53, 48, 42, 34, 5 49, 39,98 44, 10 31ДЗ 44, 36,00 40, 29Д 12 37,79 41, 33, 14 27,45 35,01 39, 31, После обработки экспериментальных данных nojty4mm коэффициенты корреляции Rxiy = -0,5815 и Ихгу = 0,8054. Видно, что коэффициенты корреляции между независимыми переменными и величиной Quain достаточно велики, следовательно температура воздуха и относительная влажность воздуха оказывают значительное влияние на величину испарения пота.

Корреляционная матрица для независимых переменных имеет вид:

1,0000 0,0000^ 0,0000 1,0000 J' Так как коэффициент корреляции между независимыми переменными равен нулю, то влияние независимых переменных друг на друга незначительны в линейном смысле. Следовательно, ни одру из переменных нельзя исключить из модели.

В итоге получили уравнение регрессии:

у^ = 6,74 - 0,84x1 + 0,46x2 (2.9) Для х^акгерисгаки относительной силы влияния xi и хг яа. у рассчитаем средние коэффициенты эластичности по форл^ле [72]:

3w.. = 6. - ^ : (2.10) У_ = -0,1731 % ;

Эух2 = 0,9997%.

С увеличением температуры воздуха xi на 1% от ее среднего уровня испарение пота с поверхности тела человека у снижается на 0,17% от своего среднего уровня;

при повышении относительной влажности воздуха Хг на 1% от ее среднего уровня испарение пота с поверхности тела человека у возрастает на 0,99% от своего среднего уровня. Очевидно, что сила влияния относительной влажности воздуха хг на испарения пота с поверхности тела человека оказалась большей, чем сила влияния температуры воздуха xi.

Изменим условия проведения эксперимента — при тешюошущениях человека «тепло», температура кожи человека составляет t^ = 34^С, следовательно изменятся экспериментальные данные по определению испарения пота Qucnn с поверхности тела человека, Вт (таблица 2.2).

Таблица 22 - Экспериментальные величины испарения пота Q^cnn с повфхности тела человека, Вт (при температуре кожи t^=34^С, S = 1,85 ^ Хг (относительная влажность воздуха, %) (температура 70 воздуха, ^С) 0 50,52 69, 55,49 62, 47, 5 65, 52,51 59, 10 44,35 48,53 54,49 60Д 12 52,11 57, 46, 14 40,58 44,16 55Д После обработки экспериментальных данных получили коэффициенты корреляции R xiy = -0,5120 и Яхгу = 0,8530, видно, что коэффициенты корреляции между независимыми переменными и величиной Qucnn достаточно велики, следовательно температура воздуха и относительная влажность воздуха оказывают значительное влияние на величину испарения пота. Корреляционная матрица для независимых переменных имеет вид:

'1,0000 0,0000^ 0,0000 1,0000 J' Так как коэффициент корреляции между независимыми переменными равен нулю, то влияние независимых переменных друг на друга незначительны в линейном смысле. Следовательно, ни одну из переменных нельзя исключить из модели.

В итоге получили уравнение регрессии:

У1 = 13,36 - 0,84x1 + 0,55x2 (2.11) Для характеристики относительной силы влияния Xi и Хг иау рассчитаем средние коэффициенты эластичности по формуле (2.10):

Эд^! = - 0, 1 2 6 1 % ;

Эух2 = 0,8759%.

С увеличением температуры воздуха xi на 1% от ее среднего уровня испарение пота с поверхности тела человека у снижается на 0,13% от своего среднего уровня;

при повышении относительной влажности воздуха Хг на 1% от ее среднего уровня испарение пота с поверхности тела человека у возрастает на 0,88% от своего среднего уровня. Очевидно, что сила влияния относительной влажности воздуха Хг на испарения пота с поверхности тела человека оказалась большей, чем сила влияния температуры воздуха х\.

Величины коэффициенто!: регрессии показывают, что наибольшее влияние на параметр оптимизации Qucnn из рассматриваемых факторов оказывает влажность воздуха. Положительные знаки при коэффициентах регрессии свидетельств5^ют о том, что увеличение значения данного фактора приводит к повышению теплопотерь испарением нота. Анализ влияния факторов на показатель теплопотерь испарением пота проводился при помощи построения поверхности отклика, которая строилась с использованием пакета прикладных программ Maple VRelease 4. На рис. 2.3 представлена взаимосвязь между основными факторами, влияющими на теплопотери испарения пота.

C 60 Q Рисунок 2.3 - Взаимосвязь основных факторов, влияющих на теплопотери испарения пота а) при tK = 34°С;

б) при U = ЗО^С Экснериментальные данные испарения диффузионной влаги поверхности тела человека, Вт при температуре кожи человека 4 = ЗО^ соответствующей теплоощущениям «прохладно» представлены в таблице 2. Таблица 2.3 - Экспериментальные величины испарения диффузионной влаги новфхности тела человека, Вт (при температуре кожи 4=30°С, S = 1, X, Хг (относительная влажность воздуха, %) (температура 70 80 90 воздуха, °С) 0 20, 22,046 21,669 21, 5 19, 20,992 20, 20, 10 17, 18, 19,712 19, 12 17,378 16, 18,960 18, 14 15, 18,282 16, 17, После обработки экспериментальных данных получили коэффициенты корреляции R Xiy = -0,8733 и Ихзу = -0,4558, видно, что коэффициенты корреляции между независимыми переменными и величиной Qi^nd достаточно велики, следовательно температура воздуха и относительная влажность воздуха оказывают значительное влияние на величину испарения диффузионной влаги. Корреляционная матрица для независимьк переменных имеет вид:

1,0000 0,0000^ 0,0000 1,0000 J* Так как коэффициент корреляции между независимыми переменными равен нулю, то влияние независимых переменных друг на друга незначительны в линейном смысле. Следовательно, ни одну из переменных нельзя исключить из модели.

В итоге получили уравнение регрессии:

У2 = 27,13 - 0,32x1 - 0,065x2 (2.12) Для характеристики относительной силы влияния xi и Хг на у рассчитаем средние коэффициенты эластичности по формуле (2.10):

= -0,1339%;

Эух2 = - 0, 2 9 1 4 %.

Эщ С увеличением температуры воздуха Xi на 1% от ее среднего уровня испарение диффузионной влаги с поверхности тела человека у снижается на 0,13% от своего среднего уровня;

при повышении относительной влажности воздуха Х2 на 1% от ее среднего уровня испарение диффузионной влаги с поверхности тела человека у снижается на 0,29% от своего среднего уровня.

Очевидно, что сила влияния относительной влажности воздуха хг на испарения диффузионной влаги с поверхности тела человека оказалась большей, чем сила влияния температуры воздуха Xi.

Экспериментальные данные по определению испарения диффузионной влаги Оагд С поверхности тела человека, Вт при теплоошунхениях человеьса «тепло»

(температура кожи человека составляет 4=34^С) представлены в таблице 2.4.

Таблица 2.4 - Экспериментальные величины исг^рения диффузионной втюги поверхности тела человека, Вт (при температуре кожи 4=34^С, S = 1, X, Х2 (относительная влажность воздуха, %) (температура 70 90 воздуха, ^С) 0 27,843 26, 27,466 27, 5 26,789 25,810 25, 26, 10 25,509 24,831 24,078 23, 12 24,756 22, 24,003 23, 14 24,078 22, 23,175 21, После обработки экспериментальных данных получили коэффициенты корреляции Rxiy = -0,8733 и Rx^y = -0,4557, видно, что коэффициенты корреляции между независимыми переменными и величиной Quaid достаточно велики, следовательно температура воздуха и относительная влажность воздуха оказывают значительное влияние на величину испарения диффузионной влаги.

В итоге получили уравнение регрессии:

У2 = 32,92 - 0,32x1 - 0,065X2 (2.13) Для характеристики относительной силы влияния xi и Хг nay рассчитаем средние коэффициенты эластичности по формуле (2.10):

Эух^ = - 0, 1 0 2 6 % ;

Эух2 = - 0, 2 2 3 3 %.

С увеличением температуры воздуха Xi на 1% от ее среднего уровня испарение диффузионной влаги с поверхности тела человека у снижается на 0,10% от своего среднего уровня;

при повышении относительной влажности воздуха хг на 1% от ее среднего уровня испарение диффузионной влаги с поверхности тела человека у снижается на 0Д2% от своего среднего уровня. Очевидно, что сила влияния относительной влажности воздуха Хт на испарения диффузионной влаги с поверхности тела человека оказалась большей, чем сила влияния температуры воздуха Хь Величины коэффициентов регрессии показывают, что наибольшее влияние на параметр оптимизации Qucnd из рассматриваемых факторов оказывает температура воздуха. Отрицательные знаки при коэффициентах регрессии свидетельствуют о том, что увеличение значения данного фактора приводит к понижению теплопотерь испарением диффузионной влаги. На рис. 2.3 представлена взаимосвязь между основными факторами, влияющими на теплопотери испарения диффузионной влаги.

и S О 100 Рисунок 2.4 - Взаимосвязь основных факторов, влияющих на теплопотери испарения диффузионной влаги а) при tK = 34°С;

б) при U = ЗО'^С В результате проведения эксперимента установили, что исследуемая функция влагопотерь тепла путем диффузии водяных паров по мере понижения температуры воздуха увеличивается и при повышении влажности воздуха уменьшается. При физической работе влагопотери путем испарения пота по мере понижения температуры воздуха и повышении влажности воздуха увеличиваются, что наглядно представлено на рис.2.3 и 2.4, и на фафиках в приложениях Р и С.

На завьш1енные показатели потоотделения, при высокой влажности воздуха, оказывает влияние структура влагозашщных тканей, а именно, низкий показатель воздухопроБощаемости из-за наличия водоотталкивающей пропитки и отделки ткани.

Принимая энергозатраты автомойщика равными 172 - 232 Вт можно, используя приближенный подход, по усредненным показателям определить влагопотери человека по рис. 2 5. Тогда влагопотери человека при ведении автомоечных работ составляют 100-140 г/ч.

^ ^, a 1J § I i i 1Б « I 58 174 290 406 522 638 iwr 116 232 348 464 580 696 ^ Энергозатраты, Вт Рис. 2.5—Зависимость влагопотерь человека от интенсивности физической деятельности в условиях теплового комфорта (площадь поверхности тела человека S = 1,8 м^) [68] Если принять продолжительность работы (мойки одного автомобиля) автомойщика 0,6 ч, энергозатраты соответствуют 232Вт, то за этот промезкугок времени кожей рабочего вьщелитоя 0,6 х 140 г/ч = 84 г влаги. В состоянии покоя влага вьщелится в количестве 25,2 г, а при выполнении легкой физической работы мойки автомобиля (М = 197Вт) влага выделится в количестве 75 — 78 г влаги.

Iv^i проанализировали элементы терморегуляции организма ангомойпщка в условиях повышенной влажности и низкой темперагуры. На основе щюведеннош анализа установлено, что уравнение теплового баланса (2.1) необходимо скоррекпфовап, с учеюм особенностей физиологии человека гфи ведении ангомоечных работ. Таким образом, уравнение теплового ^ланса можно представить в следующем виде:

пов (2.14) — ' "• где Q"°^^ - потери тепла кондукцией путем контакта с твердыми предметами (корг^с автомобиля и моечное оборудование), 5w;

Q^ -потери тепла излучением, 5/и.

Если рассматривать правую cropoi^ уравнения, то следует агметшъ, что потери тепла из1^чением и конвекцией в заданньк условиях составляют значительную долю теплорегуляторной способности человека. Температура поверхности ограждений 01фужающих человека, которая ниже темпqэaIypы поверхности тела, а также наличие высокого градиента температуры и з - з а подвижности воздуха, все это приюдит к необходимости создавать конструкцию специальной влагозащитной одежды человека замк1^тх)го типа, где движение влажного воздуха незначительно.

При проектировании влагозащитной спецодежды для работников автомойки необходимо учитывать потери тепла при испарении диффузионной влаги с поверхности кожи и теплопотери при И с п а н и и пота, изменяющиеся от давления водяных паров в воздухе, окружающем челове!^ т.е. от относительной влажности воздуха, а также от вида влагозащитньк материалов. Для обеспечения оптимальных показателей мшфоклимата необходимо учитывать физико-химические свойства влагозащитных материалов и материалов, входящих в пакет спецодежды.

Дгта улучшения теплового состояния рабочих автомойки рекомендуется увеличить теплоизоляцию голени и бедра. Для уточнения толщины теплоизоляционного слоя и его перераспределения необходимо провести расчет толщины пакета одежды с учетом коэффициента эффективности утепления, изменяющегося от градиента температур.

2.2 Особенности расчета толщины пакета одежды для условий пребывания в помещениях с большим градиентом температуры по вертикали Существующие методики расчета оптимального распределения теплозащитного слоя одежды по участкам тела [65, 68, 74] предназначены для условий открытого пространства, в приземном слое которого можно считать, что температура воздуха на уровне шлени и груди одинаковы.

Однако при проведении автомоечных работ в закрытых помещениях с периодически открываемыми и неплотно закрываемыми воротами и при повышенной влажности воздуха возникают ярко выраженные перепады температур.

Учет этих условий необходим для проектирования специальной одежды для автомойщиков. Исходя из этого, можно предположить, что и тепловая защита различных частей тела человека для условий с неравномерной температурой по высоте должна быть неодинаковой, т.е. коэффициенты эффективности утепления нижних конечностей будут изменяться. Факт малой эффективности утепления голени необходимо учитывать как при конструировании подобного вида изделий, так и при выборе дополнительных предметов одежды для защиты от охлаждения данной части тела в заданных условиях.

В связи с этим мы предлагаем киой щтъ утепления различных частей тела путем теоретически обоснованного перераспределения теплоизоляционного слоя, рассчитанного с учетом коэффициентов эффективности утепления, которые по данным [65,75,76] рассчитывались для условий с равномерной температурой.

Для открьпого пространства с равномерной температурой суммарное тепловое сопротивление определяется по формуле:

г /г\ f /-\ св.тк в » (2.15) ^сумм = ч где Rcymi- суммарное тепловое сопротивление одежды, (м^*"суВт;

t сатк—средневзвешенная температура кожи, ^С;

q—плотность потока тепла с тела человека, Вт / м^;

4 - температура воздуха, ^С.

Среднюю толщину пакета одежды можно определить по формуле:

(2.16) ^ср=Кке'^сумм^ где Я экв—эквивалентный коэффициент теплопроводности пакета, Вт / (м-^С), Scp—средняя толщина пакета, м..

Толщина пакета одежды на участках тела определяется с учетом коэффициента эффективности утепления, к^фф, в частности для голени:

гол эфф.гол ср эфф.гол экв сумм' где (5го,-толщина пакета в районе голени, м;

'^эфф.гол -коэффициентэффективности утепления голени.

Соответственно R^^^ = к^фф^^^ • R^^, где R^ - термосопротивление пакета в районе голени, при равномерной температуре среды по вертикали.

• Если считать, что температура воздуха в районе голени значительно меньше, чем на уровне груди, то необходимо, чтобы термосопротивление пакета материалов в районе голени соответствовало термосопротивлению пакета материалов при равномерной температуре воздуха по вертикали, т.е.

пД гол к.гол в.гол о ' гол где / к.гол - температура кожи голени. С;

t в.гол — температура воздуха в районе голени, ^С;

1^гол — термосопротивление пакета материалов в районе голени при температуре воздуха более низкой, чем в районе груди (т.е. при градиепте температур по вертикали).

При этом необходимо найти толщину пакета, которая обеспечит в районе голени равенство В^гт - ^гол ^ t -t t -it -At) Представим R^^^ = -^^^ '-^^ = -^^^—^ (2.18) '-, Ч Q где /it = te- tasca " разность TeMnepaiyp воздуха между уровнем фуди и уровнем голени, °С.

В результате преобразования формула (3.12) принимает вид:

рД i^ гол к.гол в f/ - ' • ^гол — ~л V ^жв Ч Ч Отсюда находим ^^^^ по формуле:

5^л _ ;

;

к гол-к ^^ - Я 7 ^^ q q q {Z.zv) где J^^ - толщина пакета одежды в области голени при вертикальном градиенте температур.

Далее в результате преобразований можно определить выражение коэффициента эффективности утепления для голени {К^ффгол) при вертикальном градиенте температур.

оД гол эффгол С" 1^*^1у * ср ср л At At D •^эфф.гол • _ ' 'в 4"-cvMM ^cв.mк Таким образом можно рассчитать коэффициент эффективности утепления в зависимости от фадиента температур при заданных средневзвешенной температуре кожи (tcarmc) и температуре воздуха в районе груди.

Например: при te = 10 ^С и tce.mK~ 32,63 для комфортного состояния человека, можно построить график зависимости К^фф^^л -orzl/^ (см. рис. 2.6).

10 Д1,С Рис. 2.6 - Зависимость коэффициента эффективности утепления голени от фадиента температур С увеличением градиента температуры по вертикали коэффициент эффективности утепления голени увеличивается на величину пропорциональную разности температур воздуха в районе фуди и голени.

По методике [68] с учетом заданных условий (t св.тк = 32,63*^0, tg — Ю^С, ^ = 70 Вт / м^) было определено суммарное тепловое сопротивление одежды, RcyMM~ 0,438 (N^*°C)/BT. ДаЕшым тепловым сощхливлением будет обладать комплект влагозащитной спецодежды, средневзвешенная толпщна материалов которого составит 8,25 мм (см. табл.44 в [68]). Используя данные о рациональном распределении утеплителя, представпенные в табл. 28 из [68, с.58], определили велриршы коэффициента эффективности утепления различных частей тела, представленные на рис. 2.7, а По представленной вьппе методике и формуле:

0.11) ''в Рассчитаем коэффициенты эффективности утепления частей тела в условиях фадиента температуры (при At=8°С на уровне голени).

^эфф.головы ~ ^эфф.головы "^ ~ 7~ ~ 0,Ь0 + —• = 0,4;

(2.23) — '•св.тк ~ *в JZ,OJ '"" ^^ — = 1,26 + = 1,3;

(2.24) 32,63-10 ^^ -t, ^эфф.руки = ^эфф.руки + —- = 1,13+ = 1Д;

(2.25) ^свтк ''в JZ,OJ У ^в ^эфф.бедро = ^эфф.бедро + " — - = 1,31 + = 1,43;

(2.26) / св.тк ^в JZ,OJ ^эфф.голень ~ ^эфф.голеиь "^ ~ ~~ ~ ^,^4 + Г" = Ь-'О;

(2.27) ^св.тк~^в JZ,OJ — Z ^эфф.стопа ~ ^эфф.стопа "*" ~ ~ = 0,о J + 7 = 1,11;

(2.28) '•св.тк ~^в J Z, O J — Для проверки правильности расчета, коэффициентов эффективности утепления частей тела, ввели нормировку по средневзвешенной толщине пакета одежды в соответствии с формулой из [75]:

l = ^i;

'^3^^/-^, (2.29) где S- площадь тела человека, V ;

1^эфф i- коэффициент эффективности утепления i- той части тела;

Si- площадь i- той части тела, V.

Для расчетов приняты следующде данные: площадь тела человека S=l,85 м, площадь 1- той части тела рассчитана с учетом площади участка (%) из [68], и составляет для головы - 0,16 м^, туловища- 0,629 V, руки- 0,33 м^, бедра- 037 м^, голени - ОДЗ м^ и стопы - 0,119 V. Подставляем эти данные в формулу (2.29).

^ X [(0,4 X 0,16) + (1,3 X 0,629) + (1,1 X 0,33) + ^2.30) + (1,4 X 0,37) + (1,5 X 0,23) + (1,1 х 0,119)] = 1, Из этих данных следует, что условие нормировки не выполняется, и толщина пакета одежды рационально не распределяется по участкам тела человека, для этого необходимо скорректировать величины коэффициентов эффективности утепления некоторых частей тела человека. Изменяем, коэффрщиенты эффективности утепления головы и туловища, так как это обеспечит минимум потока тепла с повфхносш модели тела человека при ограничении объема теплоизолирующего материала при увеличенной температуре воздзуха на уровне фуди.

Проверим правильность корректировки расчета, коэффициентов эффективности утепления частей тела, введением нормировки по средневзвешенной толщине пакета одежды в соответствии с формулой (2.29).

4 X [(0,3 X 0,16) + (1,0 X 0,629) + (1,1 X 0,33) + 1, + (1,4 X 0,37) + (1,5 X 0,23) + (1,1 x 0,119)] = 1, Из этих результатов следует, что использование коэффициентов эффективности утепления при расчете пакета влагозащитной спецодежды не приведет к увеличению его массы и превышению его ограничения.

Коэффициенты эффективности утепления частей тела автомойщика в условиях фадиента температуры по высоте, с учетом нормировки по средневзвешенной толпцше пакета спецодежды представлены на рис. 2.7, б.

Кэфф = 0, = 1, ti = 10Х Кэфф = 1, Кэфф= 1, б) Рис. 2.7 - Коэффициенты эффективности утепления влагозагцитной спецодеждьг для условий эксплуатации ее:

а) в открытом пространстве;

б) в условиях градиента темнерагуры по высоте Толщина различных участков влагозащитной снецодежды для аягомошциков, с учетом данных рис. 2.7, б рассчитывается следующим образом:

Sготов=0,3X 8 Д5 мм=2,47 мм 5 белра= 1,4х 8Д5 ММ= 11,55 мм 5 тутов = 1,0х 8Д5 мм = 8Д5 мм 5гажш= 1 j5 X 8 Д5 мм = 12,37 мм = 1,1x8,25 мм = 9,07 мм 8 сгот= 1Д X 8Д5 мм = 9,07 мм На основании этих данных необходимо носгроить конструкцию легал влагозащитной снецодежды для автомойщиков. При этом необходимо учесть следующий факт. В результате расчета получены абсолютные величины толщины накета снецодежды, то есть такие, которые включают в себя белье, одежду, возможные воздушные прослойки и собственно пакет.

С учетом толщщы поддеваемой одежды (под курткой: хлопчатобумажное трикотажное белье - 6 = 0,86 мм, хлончатобумажная сорочка — 6 = 0,76 мм, полушерстяной свитер — 5 = 2,5мм;

н под брюками или по;

^комбш1езоном: х/б трикотажный костюм - 5 =1,9 мм, резиновые сапоги - 5 =2 мм, с меховым носком =1,6 мм) толщина костюма на различных участках должна быть следующей, мм:

5гшов=2,47-0=2,47мм 6 бепра= 11,55 - 2,76 = 8,79 мм 5тулов=8,25-4,12=4,13 мм 5 гшаш = 1237 - 3,84 = 8,53 мм =9,07 - 4,12=4,95 мм 5 стопа=9,07 - 3,6 = 5,47 мм При толщине основного материала 1,0 мм и подкладки 0,5 мм толпщна утепляющей прокладки на разньк участках должна быть следующей, мм:

5гшов=2,47-1,5 = 0, 5тудав=4,13 -1,5=2,63 мм 5гашш=8,53-1,5 = 7,03 мм 5 сют=5,47 -1,5 = 3,97 мм 5 руки=4,95-1,5=3,45 мм В качестве утеплителя во влагозащитных костюмах для автомойщика в области туловища и плеч рекомендуется использовать синтетический утеплитель, имеющего толщину слоя 0,3 см. В области бедра и голени — один слой утеплителя толщиной 1, см, а в области головы можно капюшон проектировать без утеплителя.

Для улучшения теплового состояния автомойщиков, теплоизоляцию стоп рекомендуется обеспечивать в соответствии с [77,78].

Выводы 1. В результате изучения элементов терморегуляции организма человека в тепловлажностных условиях производстве1шой среды автомойки получили уравнение теплового баланса.

2. Установлены величины потери тепла при испарении диффузио1шой влаги с поверхности кожи человека и теплопотери при исп^зении пота, изменяющиеся от давления водяных паров в воздухе и температуры окружающего воздуха на автомойке.

3. В результате проведения экспфимента установили, что исследуемая функция влашпотерь тепла путем диффузии водяных паров по мере понижения температуры воздуха увеличивается и при повышении влажности воздуха уменьшается. Гфи физической работе влагопотери путем испарения пота по мере понижения температуры воздуха и повьш1ении влажности воздуха увеличиваются.

4. Разработана методика расчета толщины пакета одежды для условий пребывания в помещениях с большим градиентом температуры по вертикали. В результате исследования установили, что с увеличением градиента температуры по вертикали коэффициент эффеьстивности утепления нижних конечностей увеличивается на величину пропорциональную разности температур воздуха в районе груди и голени.

5. Получшт величины коэффициентов эффективности утепления частей тела человека, вьшолняющего работу в тепловлажностных условиях автомойки, 6. Рассчитали количество слоев утеплителя и его расположение по участкам тела человека с учетом коэффициентов эффективности утепления.

3 ИССЛЕДОВАНИЯ ВОДОУПОРНЫХ И иовЕРхиосшых свойств ВЛАГОЗАЩИТНЫХ ТКАНЕЙ Для защиты человека от повышенной влажности и обильной воды использу ется водоупорная (водонепроницаемая) одежда. В процессе эксплуатации, который связан со сложным характером зафязнений и воздействий различных ВПФ, качест во спецодежды узц'дшается, т.е. спецодежда со временем теряет свои первоначаль ные свойства (см. «топографию воздействия ВПФ» в главе 1), поэтому важно со хранить запщтные свойства спецодежды в процессе эксплуатации.

При изменении свойств спецодежды возможен переход ткани из водоупор ной (водонепроницаемой) в водоотталкивающую, и наоборот, вследствие разруше ния водоотталкивающего по1фытия и лицевой стороны ткани. Некоторые авторы отмечают разницу между водонепроницаемостью и водоотталкиваемостью годелий [79, С.218-223]. Так, например, под водонепроницаемостью понимают сопротивле ние проникновению воды при наличии гидростатического давления, а под водоот талкиваемостью — сопротивляемость смачиванию от дождевьк капель.

Увлажнение материалов пакета одежды может происходить под влиянием повы шенной влажности воздуха, прямых контактов с водой, при усилении потения, а также вследствие конденсации влаги в слоях пакета гфи шменении температуры.

Знание основных закономерностей взаимодействия воды с текстильными ма териалами имеет большое теоретическое и практическое значение при проектиро вании специальной влагозашдтной одежды и выборе материалов. Поэтому настоя шдй раздел посвящен исследованию водоупорных и поверхностных свойств совре менных влагозащитных материалов, а также исследованию опорной поверхности тканей (структуры переплетений, вида волокон) и различных видов водоотталки вающих отделок с помошью световой микроскопии влагозащитных тканей.

3.1 Анализ современных высокотехнологичных материалов, исполь зуемых для изготовления влагозащитной одежды Ассортршент материалов, используемых для рвготовления специальной влаго защитной одежды, достаточно разнообразен. На основе изучения и анализа юдоупорных и водоотталкивающих материалов разработали классификацию, которая представлена на рис. 3.1.

I Материалы предназначенные для изготовления влагозащитной одежды| Синте опчато- Льняные тические мплексные Плащевые |Смесовые Натуральная и Пленочные Материалы бум эжные ткани искусственная с покрытием материалы материалы материалы ткани 'ткани по структуре!

I могут был. I BEi I нетканые I |маттериалы| 1прнмвняжзг плеики| I РДЯ изготовления IPS I в качестве основного j [материала г Рис. 3.1 - Классификация водоупорных и водоотталкиваюпщх тканей Используются в материалах модифицированные химические ниш и волокна, раз личных фак1ур,сфук1ур,О1делоки5^дожес1венно-колорисшческихрещений [80,81].

Анализ различных типов конструкций влагозапщгньк костюмов и материалов показал, что для защиты от кратковременного воздействия воды в конструкции могут использоваться матфиалы, обладающие водоупорными свойствами (парусина льняная техническая суровая с водоупорной пропиткой, артш^л 11144 [82] и брезент, арт.

11252 (СКПВ) с водоупорной пропиткой, плотностью 570 г/м^ [33]). К этой фуппе так же относятся ткани, обработанные специальными пропиточными растворами (хлопча тобумажные ткани с водоупорной пропиткой [83]). Для защиты от длительного воз действия воды и растворов поверхностно активных веществ используются материалы с резиновым шш пленочным П01фытием, а также ткзии со специальными водоупор ными пропитками и покрьпиями [22,24,68,84,85].

В последнее время получили щирокое распространение, так называемые, мем бранные (WJL.Gore &Associates Innovation) ткани [32,86 - 89].

Пористая мембрана — это сложная струюура, юготовленная из гидрофобного по лимера — политетрафторэтилена. Мембрана используется при изготовлении швейных из делий, которые не промокают, не продуваются ветром и при этом, отлично дыпгат [87].

Свои свойства мембрана со?фаняет в широком диапазоне температур и даже при воздействии различных химикатов, но мембрана теряет свои свойства при юздей ствии соленой воды, а при большой влажности воздуха и низких температурах поры мембраны забиваются льдом [86].

Проведя анализ материалов ведуших фирм по сайтам сети Р1нтернет [34, 86], можно отметить перечень материалов — серии NYLON.

Материалы серии NYLON популярны, входят в плаш,евую группу, широко используется в производстве верхней одежды, надежно зашдшают от дождя и вет ра. NYLON обладает множеством преимуществ: долго сохраняет форму и первона чальный внешний вид изделия, легко чистится, устойчив к трению и многократным изгибам, быстро сохнет и обладает свойствами хорошего воздухообмена.

В мире уже давно пои^чили признание новые синтетические и искусственные впа гозашщные материалы с повышенными факторами зашщы [35], лучшими технологиче скими и потребительскими свойствами, данные которых приведены в приложении R Для изготовления влагозашщной одежды интерес представляет двухслойный мате риал Tacte[ Aquator (100% Полюсгер), который быстро переносит Bjraiy с В1^треннего слоя на внешний, где она быстро испфяется. Тело остается сухим и не переохлаждается [88].

Максимальный комфорт в самых суровых климатических условиях и водо непроницаемые и влагоиспаряемые характеристики обеспечивает полиамидный материал, имеющий микропористое покрытие «Trinitech», состоящее из субмик роскопических пор, переплетенных в сотовой структуре [34].

Полиамидные и полиэфирные материалы, отличающиеся различной структурой плетения волокон и' имеющие с внутренней стороны покрьттие Q.B ТЕХ имеют отличные характеристики водоотталкивания и водонепроницае мости, влагоиспаряемости и воздухообмена (влагоиспаряемость материала - г/м^/24 ч., сопротивление давлению водяного столба - 2000 мм. водяного столба).

К современным высокотехнологичным материалам для влагозащитной одежды относятся мультикомнозиционные материалы ш. основе микро волокна с различными ви дами плетений (например, материаль! NEW MICRO OXFORD NC, MICRO OXFORr MICRO DOBBY), Текстильные материалы из таких волокон имеют множество воздушных "камф" с мельчайшими норами, которые способствуют терморегуляции. Эти материалы зашщцают от ветра и обладают водооггалкиваюшями и водонепроницаемыми свойства ми. Они функциональны, имеют превосходный внешний вид и приятны на ошупь [88].

Современные водоотгалкиваюшде полиамидные материалы группы TASLAN, имеюш^1е с внутренней стороны пористъ1е покрытия, отличаются различной структу рой плетения волокон, обрабатываются различными технологиями [34,86]. Например, ткань «TASLAN B-RIPSTOP WATERPROOF» характеризуется полиамидными пле тениями типа RIPSTOP, в которьк используется технология, когда более толстые и прочные волокна образуют к^кас в виде клетки, который включен в плетение более тонких юлокон. Эта технология позволяет улучшить характеристики материала на разрыв и растяжение, в то же время не утяжеляя его. Ткань TASLAN DOBBY WATERPROOF, имеюшая с вг^пгренней стороны пористое покрытие, характеризует ся полиэфирными плетениями TOLY DOBBY, в которых используется технология сложного структурного плетения, которая делает материал прочным, но мягким.


Такие материалы быстро сохнут и обладают хорошими воздухо - пропускными способностями, прочные, устойчивые к трению и многократному изгибу.

Материалы группы OXFORD - мультикомпозиционные материалы на ос нове микро волокна с различными видами плетений. Текстильные материалы из таких волокон имеют множество воздушных "камер" с мельчайшими порами, которые способствуют терморегуляции. Эти материалы защишают от ветра и обладают водоотталкиваюшими и водонепроницаемыми свойствами. Они функциональны, имеют превосходный внешний вид и приятны на ошупь.

В работе [90] сообшается о том, что производителями зарубежных фирм создана водонепроницаемая ткань, обладаюшая также стойкостью к за грязнению. Эти свойства придаются ткани путем обработки её составом, со держащим 5-20% по массе фторсодержаших препаратов. После обработки на ткань наносят, по меньшей мере, один слой полимерной пленки.

Фирма W.L. Gore GMBH (Германия) создала функциональный текстильный материал Gore-Tex Hi Lite Fabric, который в течении длительного времени сохраняет яркость О1фаски у сигаальной и атмосфероустойчивой защитной одежды. Он обладает снециальным заполнением, при котором каждая полиэфирная нить ткани полностью обволакивающийся смесью полимеров. Таким образом, обеспечивается протиюдей ствие глубокому прониканию частичек грязи, а загрязнения можно легче удалить. Этот материал также обладает высокими гигиеническими свойствами, хорошей водостой костью и короткой гфодолжительносгью восстанавливающей сушки [91].

В результате анализа условий производственной деятельности работников авто сервиса, вьщелена очень важная проблема, которая состоит в следующем: на отдель ных участках конструкции, где изделие подвержено истирающим нагрузкам и меха ническим повреждениям (область налокотников и наколенников), возникают «про блемные» зоны. Для защиты этих зон необходимо использовать усилительные наклад ки [52,92]. Но, кроме того, возникает необходимость использования жестких материа лов (например, парусина полульняная арт. 11239 и арт. 11258) и к тому же они должны быть прочными на истирание и раздирание.

В результате исследований и разработок в [93] течение многих лет в области тек стильной технологии была создана ткань FLEXOTHANE^ с превосходной эластичностью и сопротивлением разрьшу. Благодаря уникальной композищш, техьшческие свойства FLEXOTHANE^ обеспечивают одежде: водонепроницаемость, ветронепроницаемость, комфорт, 150% эластичность, бесщумность, гибкость, способность дьппать, высоьсую прочность на разрьш, возможность стирать в стиральной мащине, гигиеничность, лег кость по весу, экологичность [93].

Одно из наиболее пфспекгивных направлений в производстве тканей для спец одежды — производство тканей из смеси различных волокон, позволяющие придать ма териалу специфические свойства [94]. Сегодня наиболее распроспфанены два способа производства смесовых тканей, такие как смешивание нитей разного вида в ткани и смеши вание волокон разного вида в пряже [94]. Мат^фиалы, вьфаботанные по второго способу, обладают хорошими гигиеническими показателями и механическими хфакгерисшками.

Благодаря водоотталкивающей отделке ткань защищает человека от попадания воды на к о ^, и приобретгает свойство не смачиваться водой, она паропроницаема (пропускает пары пота), но задерживает влагу снаружи [94].

Для изготовления швейных водозащщных изделий (курток, плащей и т.п.) ши роко применяются комплексные (дублированные) материалы. Различают комплекс ные материалы одно- и двусторонние [95].

Исследователями в работе [96] предложен одежный материал, состоящий из трех слоев, который может бьпь ис11ользован для гоготовления плащей и другой ана логичной одежды, непроницаемой для воды, но пропускающей водщйю пфы.

Для изготовления плащей, накидок, курток, фартуков и т.п. широко используются пленочные материалы, в основном применяют поливинилхлорвдные и полиэталеновые пленки [95, 97]. Материалы с поливинилхлорвдным по1фьгшем, как швесшо, обладают высокой сгоикосгью к воздействию воды в различных условиях и поэтому их исполь^тот для изготовления всевозможной зашщной одежды ог атмосферной и громыншенной влаги.

В работе [24] указывается, что по сравнению с прорезиненными тканями тка ни с поливинилхлоридным покрьгшем имеют большие преимущества. Они обла дают значительным сопротивлением истиранию, устойчивостью к маслам и хими ческим реактивам, прочностью на изгиб, имеют гладкую не прилипающую поверх ность, обладают драпируемостью и при низкой температуре медленно стареют.

Материал с покрьггием прочнее по физико - механическим показателям ос новного материала. Кроме того, покрьггие защищает основной материал от влаги, плесени, механических повреждений, истирания и т.п. Поэтому одежда из мате риалов с покрьгшем очень прочна в носке [24].

В определенных сферах деятельности челове!^ приходится продолжительное время находиться в условиях низких температур окружающего воздуха помимо воз действия повышенной влажности. Й этом случае для сохранения теплового комфорта влагозашщная одежда изготавливается с различными ввдами утеплителей.

Материалом, обеспечивающим теплозащитные свойства одежды, является утепляющая прокладка. Она предназначается главным образом для создания в одеж де относительно неподвижного слоя воздуха, который, как известно, является плохим проводником тепла Материалы для теплоизоляционных прокладок должны обладать определенной толщиной, малой массой, стабильностью толщины в процессе эксплуата ции, а также высокой упругостью при сжатии, малой теплопроводностью и влагопро водностью, достаточной для выведения из пододежного пространства влаги [98,99].

В настоящее время в качестве утепляющей специальной одежды используются следующие виды утеплителей: микроволокна (холлофайбер, холлэфиле, холлофан, микролофт, тинсулейт, файбертек, синтепон, кваллофил), ячеистые заполнители из по ролона, натуральный пух отечественного и зарубежного производства, щерстяной и х/б ватин, комбинированные смеси микроволокон с ityxoM и др [75,98,100 —105].

Самым существенным недостатком утепляющих органических материа лов, имеющих клеточную стрзастуру, является способность впитывать влагу из воздуха [106]. Исключение составляет теплоизоляционный материал Тинсу лейт™. Волокна Тинсулейта™ практически не впитывают влагу, его абсорбция менее 1%, он сохраняет тепло даже при намокании [99, 106].

В соответствии с [102] надежную защиту от холода и ветра даже в самых суровых климатических условиях обеспечивает нетканый изолирующий ком бинированный утеплитель "УНИК".

Данный утеплитель поддерживает необходимый термобаланс организма человека, обеспечивает тепло и комфорт в условиях, когда необходимо подолгу находиться на улице, не имея возможности высуишть одежду и обогреться.

На этом разнообразие теплоизоляционных материалов, применяемьк в качестве утеплителей, далеко не офаничиваются. Так по данным [105] создан новый утепли тель — синтетический пух, юготонленный из обьемной легкой мшдюволокнистой по лиэфирной массы, пропитанной силиконовьм маслом. В отличие от натурального пу ха, новый утеплитель имеет Jty4nme эксплуатационные свойства. После стирки синте тический пух не скатывается, не сминается и хорощо со5фаняет теплозащщные свой ства, не является питательной средой для различных насекомых, значительно дещевле.

В результате анализа ассортимента влагозащитных тканей установили, что су ществующие материалы имеют многообразные свойства. В рекламных материалах фирм представлены данные, которые невозможно сравнить с другими фирмами изготовителями. Бурный рост текстильной промышленности подчас определя ет отставание сравнительных характеристик материалов, представленных на рынке. Нами практически не найдены сравнительные исследования изменения свойств материалов в зависимости от времени и характера эксплуатации. Ха рактерные для автомойки загрязнения естественно будут влиять на защитные свойства материалов, поэтому необходимо провести исследования водозащит ных и поверхностных свойств влагозащитных тканей.

3.2 Виды пропиток и отделок материалов используемых для произ водства влагозащитной одежды Для защиты рабочих, подвергающихся постоянному воздействию воды и влаги, необходимо применять спецодежду из ткани, обладающей водонепрони цаемыми или водоотталкивающими свойствами.

Данные, имеющееся в литературе, свидетельствуют о том, что в текстильном отделочном производстве для придания тканям водоотгалкиваюпдах свойств исполь зуют различные технологии обработки тканей: нанесение или пропитывание поверх ностей водоотгалкивающими (или водоупорными) отделками и пропитками.

Общрм требованием, предьявляемым к тканям с юдоопалкивающей ощельюй, не заш1симо от их волокнистош состава и ассоргшменга изделий является наличие высокого и устойчивого эффекта юдоупорносш при одновременном сохранении высокой гигиенич ности, износостойкости, формоустойчивости и красивого внешнего вида [107].

В связи с этим при выработке тканей используют различные виды волокон и их сочетания, а для заключительной водоотталкивающей отделки разработан широ кий ассортимент отделочных ггреп^)атов[22, 24, 84, 85, 108]. Водоотталкивающие или водоупорные отделки бывают воздухопро1шцаемыми и юздухонепроницаемые.

Воз;

пухопроницаемую гцпрофоб1^«) ощел1су гцюводяг таким образом, чтобы вода не могла гфонша^ть к гидрофильным волокнам, а троницаемосгь воодуха (и дфугих газов) частично или полностыо со?д)анялась. Э ш матфиалы отвечают всем требованиям гигиены и вполне пригодны для изготовления одежды, так как попадаюпще ю время дождя капли воды быстро стекают по отделанной поверхности. Однако, эффект отделки является лишь относительным, и при сильном продопжштагьном дожде ткани все-таки промокают [26].


Водонепроницае\^ю отдеш^ получают плащевые ткани. С этой целью их по крывают пленкой резины или синтетических смол, но при этом они становятся возду хонепроницаемыми, что отрицательно сказывается на их гигиеничности [26,84].

Водоупорную отделку получают xлoпчaтoбзпvIaжныe ткани пальтового и плащевого назначения, а также некоторые льняные ткани. Ткани, получивщие водоупорную отделку, приобретают способность не смачиваться и сохраняют при этом возд'хопроницаемость [84]. Такую отделку ткани могут получить об работкой следующими веществами: хромоланом, препаратом 246, кремний ор ганическими полимерами [83] и алюминиевыми мылами.

Готовые материалы (хлопчатобумажные и хлопкольняные ткани) также можно обрабатывать гидрофобизирующим составом на основе персистола Е в соответствии с технологической линией производства [62].

С физической точки зрения все частицы материала, обработанные персисто лом Е, обволакиваются тончайщей водоотталкивающей пленкой парафина. Вследст вие этого пористые ткани, оставаясь паро- и воздухопроницаемыми, оказываются не проницаемыми для юды при сравнительно высоких гидростатических давлениях [109]. Давление, при котором вода начинает просачиваться в гидрофобизированные материалы, (водоупорность), определяется в основном величиной диаметра пор. Виды гидрофобширующих веществ для водоотталкивающей отделки хлопчатобумажных текстильных материалов, преил^щества и недостатки их использования, а также этапы и режимы технологического процесса подробно рассмотрены в работе [26].

В последние годы появились новые материалы с гидрофобной отделкой на основе пленочных покрьттий с высоким уровнем защиты от воды и в то же время воздухопроницаемые, благодаря субмикроскопическим порам [26]. Например, новый пленкоподобный материал Gore-Tex фирмы «W.Z/ Gore and Associates (UK) Ltd» [110], созданный на базе вспененного политетрафторэтилена или теф лона с высокой пористостью. Аналогичные ткани выпускает фирма «Nike» [111].

Дгш повышения юдоупорности тканей и нетканых матфиалов, используемьк для плащей и верхней одежды, применяются различные пропитки: тфорезинивание тканей и водонепроницаемая пропитка полймершующимися маслами (олифованные ткани), жирами, воском, битумами и различными синтетическими смолами [98]. Эти пропит ки создают на поверхности материала сплошную плеш^^, которая сообщает ему пол ную водоупорность, так как поры ткани шш нетканого материала оказываются закры тым водонепроницаемым слоем. Недостатком этих пропиток является создание непро ницаемости и для воздуха При гоготовлении одежды го этих материалов должны бьпъ предусмотрены вентиляционные отгверстия (на спинкегоделия,под рукавами и т^ц.).

К друго1У^ виду пропитки относится обработка тканей п^зафшювыми и пфафино - стефиновыми эмульсиями, мылами, обработка веланом и веланоподобными гфодукга ми. Все эти пропитки держаться на ткани недостаточно прочно, так как при сшрке они часю частично переходят в раствор. Такие пропитки могут бьпъ удалены с поверхности ткани трением (щт стирке), а также длительным действием факторов свешпогоды [22].

Водоогталкиваюшие пропитки не предохраняют ткань от загнивания, по этому сначала ткань обрабатывают растворами, сообщающими ей водоотталки ваюнще свойства, а затем растворами солей меди и хрома, образующими со единения, придающие ткани противогнилостные свойства [22].

Учеными Академии Наук 1Ситая разработана юдо- и жиро отталкиваюшэя огг делка текстильньк материалов из хлопка, шелка и шерсти с использованием нанотехно логии. Благодаря, этой отделки на поверхности материала вшникают утолщения разме ром менее 100 нм, которые абсорбируют из воздуха молекулы, образующие защитный слой от воды и масла Исследователи считают, что изготовленная из обработанных та ким образом текстильных материалов одежда не так быстро загржняется и нуждается в стирке. Кроме того, эта технология зашщцает годелия го шерсти от усадки, а го шелка— от вьщветания. В ближайшее время эта технология позволит регистрировать колебания температуры, влажность, обл^чегше и даже колебания температуры тела [112].

Одним из лидеров по производству пропиток на сегодняшний день являет ся компания «Дюпон» [ И З ], которая предложила обрабатывать ткани из поли амидньгх сверхтошсих мононитей тефлоном. Это придает им повышенную стой кость к загрязнению и влаге, сохраняя проницаемость для воздуха.

В качестве тидрофобгоирующей пропитки авторами [114] предлагается использовать композиционный препарат, содержащий в качестве основного компонента силиконовый преп^жт, а также композицию жирных кислот, эх^льгатор и воду.

Авторы статьи [31] для придания тканям водоотталкивающих свойств пред лагают использовать следующие виды пропиток:

- пропитка Scotchgard (ЗМ Innovation), которая формирует прочный невиди мый слой вокруг каждого волокна ткани. Капли воды или масла не впитываются и могут быть легко удалены салфеткой. Пропитка стойкая, не теряет своих свойств после стирки и химчистки, а глажение после стирки улучшает отталкивающий эффект. Scotchgard Protection не влияет на способность ткани дышать.

- пропитки PU (пол1^ретановая пропитка) и PVC (поливинилхлоридная) применя ются для изготовления одежды, зашщцающей от постоянного воздействия воды (одежда рыбаков, гидромониюрщиков и рабочих других профессий). Е^и пропитывании тканей этими пропитками, последние лишаются основных гигиенических свойств (воздухопро ницаемости и гигроскопичности) вследствие заполнения всех пор волокна и ткани про питочными веществами. Время пребывания в такой одежде должно быть ограничено.

Для восстановления водооттальшвающих свойств "недышапщх" материалов импортной фирмой NIKWAX разработано средство AQUEOUS TEXNIK [115].

Данное средство предназначено для одежды и снаряжения, покрытого полиурета ном, неопреном или ПВХ (1^ртки, рюкзаки, тканевая обувь, палатки, накидки, га маши, сумки для аппаратуры). Пропитка придает материалам водоотталкиваю щую способность и даже восстанавливает утраченную, пропитка может наносить ся даже на влажные материалы (палатки, рюкзаки, парусина).

Фирма «Baxenden» разработала пленку, которая отличается высокими водоот талкивающими свойствами и воздухопроницаемостью, ветрозащитными свойствами [114]. Пленка может наноситься как на внутреннюю, так и наружную стороны мате риала, используемого для производства ветро- и теплозащитной одежды.

Интерес представляет водоотталкивающий препарат «Протектор» предназна ченный для защиты изделий из кожи и текстиля от воды, фязи и масляных загрязне ний [116]. Водо- и жироотталкивающие свойства «Протектора» основаны на снижении поверхностной энергии обработанного материала до значения существенно меньщего.

чем поверхностная энергия воды или масла, после чего эти вещества уже не сма чивают волокна ткани и не могут впитаться в неё.

Провели анализ водоупорных пропиток, обеспечивающих различную сте пень зашщы от воды и влаги материала, используемого для производства влагоза щитной спецодежды. Однако в целом недостаточно изучены вопросы их пригодно сти в зависимости от срока эксплуатации. Для уточнения необходимо провести экс перименты по изучению влияния повьппенной влажности воздуха, а также различ ных источников загрязнения на качество водоотгалкивающего покрытия.

3.3 Исследование и анализ водозащитной способности материалов для влагозащитной снецодежды В настоящее ^эемя применяемые меюды оценки юдозащишьк свойств ткани раз личаются по ряду щзизшков [71,117,118], основными из когорыхявляюггся следующее:

- состояние воды, при котором осуществляется влагоперенос (парооб разное, капельно - жидкое, смешанное);

движущая сила виагопереноса (разность парциальных давлений, разносгь темпера тур по спроронам испьпуемогэ образца, скорость и угол движения воздуха над образцом);

- характер рабочего тела (испаряющей поверхности - поверхность воды, «потеющая» пористая пластина и др.).

Водопроницаемость характеризует способность одежньк материалов про пускать воду при определенном давлении [61,119].

Водопроницаемость оценивается коэффициентом водопроницаемости Вн, дм^/(м^'с), который показывает количество воды V, дм^, прошедщей через единицу площади образца S, м^, в единицу времени т, с, при определенном давлении:

(3.1) Для оценки водозащитных свойств одежных материалов чаще всего исполь зуют характеристику, обратную водопроницаемости - водоупорность.

Водоупорность — это сопротивление одежных материалов проникновению че рез них воды. Этот показатель обычно харакгеризуется наименьшим давлением.

При котором вода начинает проникать через материал [98, 119].

Определение водоупорности ткани производится на специальных приборах - пенетрометре, кошеле, а также дождевальной установке [117, 120]. Оригиналь ные, не стандартизированные методики и средства измерений влагопроводных свойств тканей подробно рассмотрены в работе [121].

Основываясь, на имеюыцссся в литературе данньк о влагопроводньк свойст вах материалов, и принимая во внимание существующие виды материалов, нами было проведено несколько серий экспериментов с целью исследования влияния со става сырья материалов, и наличие водоотталкиваюпрк пропиток на уровень водо непроницаемости материала, а также изменение влагопроводных свойств тканей под воздействием вредных факторов производственной среды.

Для гроведения эксперимента был рассмотрен и изучен широкий агекгр выг^скае мых отечественной и з^5убежной щюмыпшенноспью материалов (см. г^зиложшие Ц), гриме ия&лык при изготовлении бьпоюй и произюдсгаенной юдозашщной одежды, а также для снфяжения, вьфабопанныхрашыми способами и имеюшихразличный состав и cipyKiypy.

Для исследований водозашщных свойств выбрали образцы тканей девяга вфиан тов, используемые для производства спецодежды га. гфедприяпш ООО «БВН РТнжини риш» города Новочеркасска. Все виды тканей выработаны с водоотталкивающей овделкой.

Для определения водоупорности тканей применяли прибор — пенетрометр.

Метод исследований полностью соответствовал стандартной методике [122].

Образцы тканей размером 112,8 ±03 мм закреплялись лицевой стороной вниз кольцеобразным захватным хо\^том на измерительной головке (диафрагме), в которую постепенно из сосуда (юдяного бака) подается вода. При появлении на повфхности об разца первых трех капель воды испьпшшя преьфашали и с помошщ манометрической трубки измеряли высоту водяного столба, характеризующую водоупорность [122].

Данные по водоупорности тканей, обработанных различными водонепрони цаемыми отделками, приведена на рис. 3.2,1^ту1ерация точек соответствует вариантам тканей в приведенных условньк обозначениях. За результат испытания образца при нимали среднее арифметическое из результатов испьпшшя пяти 1фужков по каждому виду ткани, подсчитанное с точностью до десятьк долей.

о Условные обозначения:

QQ 1 - (№20)ткань "Турист С-104" \ 600 2- (№3) ткань'Таслан 190Т" a.

3-(№17)ткань" Silver" CD 4 - (№2) ткань "Таслан 185 PU О (№5) и „Таслан visibil" :

О о 5 - (№8) ткань "Таслан F/D" о 300 6 - (№12)ткань "Таслан hi-Pore" о:

7 - (№10) ткань "Taffeta Cive 230Т" ш 8- (№9) ткань "Taffeta Ristop N-210T" о о Ш 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 j;

Время промокания Т, мин •• Рис. 3.2 - Водоупорность тканей для влагозапщтной спецодежды Из анализа данных рис. 3.2 следует, что наилучшим показателем водоупорности обладают ткани нод J^o4, так как при почти одинакоюм давлении (720 мм. вод. ст), они вьщфжали 12 мин, а образец ткани Хо8 - только 7 мин, т.е. приблгоительно в два раза меньше при давлении 800 мм. вод. ci.

Наибольшим давлением при проведении эксперимента обладала ткань Taf feta Ristop - N-190T, имеюш,ая в своей структуре полотняное переплетение харак теризуюпщеся гладкой однородной поверхностью с равномерной толпщной нитей по основе и утку, с изнаночной стороны ткани нанесено резиновое покрытие. Од нако при разнице в парциальном давлении, за счет открытых связей специальных химических соединений эта пленка выводит молекулы водяного нара (рис. 3.3).

б) а) Рис. 3.3— Световая микроскопия влагозащитной ткани Taffeta Ristop—N-190Т:

а) Опорная поверхность;

б) Водоотталкивающее покрытие на изнаночной стороне ткани.

Ткани группы Taslan также имели высокие показатели водоупорности, например, ткани Taslan 185 PU и Taslan Visibil имеют ворсистую поверхность репсового переплетения образующегося путем усиления (удлинения) основ ных и уточных перекрытий полотняного переплетения (рис.3.4,а). По основе нити имеют извитую структуру, по утку гладкую, а с внутренней стороны ткань имеет пористое покрытие (рис.3.4,6).

L Рис. 3.4 - Световая микроскопия влагозащитной ткани Taslan 185 PU:

а) Опорная поверхность;

б) Водоотталкивающее покрытие на изнаночной стороне ткани.

Интерес представляет ткаьъ Taslan F/D в которой тонкие (гладкие) нити изгибаются вокруг толстых (извитых) и закрывают их. Вследствие этого тол стые нити остаются внутри ткани, а тонкие на её поверхности. С изнаночной стороны ткань с водоотталкивающей пропиткой (рис.3.5).

а) б) Рис. 3.5 - Световая микроскопия влагозащщной ткани Taslan F/D:

а) Опорная поверхность;

б) Водоотталкивающее покрытие на изнаночной стороне ткани.

Пизким показателем водоупорности обладали ткань Silver (рис. 3.6) и ткань Taslan на hi-pore, имеющие с изнаночной стороны серебристое покры тие обволакивающее каждое волокно нити.

а) б) Рис. 3.6 - Световая микроскопия влагозащитной ткани Silver:

а) Опорная поверхность;

б) Водоотталкивающее покрьпие на изнаночной стороне ткани В состав исследуемых тканей входили полиамидные волокна, для которых ха рактфна невысокая гигроскопичность, т.к. при относительной влажности воздуха 65% эти волокна поглощают 3,5 - 4% влаги [124]. Полиамидные волокна обладают комплексом важных свойств (высокой устойчивостью к истиранию и изгибу, проч ностью на разрыв, эластичностью и устойчивостью к многократным деформациям), что позволяет широко использовать их для изготовления специальной одежды.

Таким образом в результате испытания девяти образцов влагозащит ных тканей получена выборка малого объема (п - 9), состоящая из « - значе ний х,, хз,..., х „ (600, 620, 540, 725, 720, 280, 570, 715, 800) исследуемого по казателя - водоупорности, мм вод. ст., являющейся случайной величиной, которая подчиняется нормальному закону распределения.

Проведем статистическую обработку этих данных. В первую очередь проверим, не содержит ли выборка наблюдений, которые от прочих отлича ются настолько, что возникает предположение о грубой ошибке. Сомнитель ными в данном случае являются Хз = 280 и Х = 800.

д Огбросрш Хз, находим среднеарифметическое:

- 600 + 620 + 540 + 725 + 720 + 570 + 715 + 800 ^^, ^^ jc = = 661, Для проверки сомнительного значения выборки определим отношение (3.2) I расч R * л где X - сомнительное значение;

х - ближайшее к нему значение, и сравниваем с qR =2,431.

Если q расч '^ ^й J то с вероятностью 0,95 проверяемое значение можно исключить из дальнейших расчетов.

х* = 280;

х = 540;

i? = 800 - 280 = 520;

= 0,5;

qR = 0, Я расч = ^ Поскольку qpac4^qR,T^ значение JC=280 следует исключить из выборки.

Проверим второе сомнительное значение.

х* = 800;

х = 725;

i? = 800 - 540 = 260;

800- = 0,29;

qo = 0, Так как q расч ^л ? то знс'чение JC = 800 не будет резко выделяться из остальных, и оснований для его исключения нет. Определим среднеквадра тическое отклонение по формуле (при « = 8 имеем: KR = 0,35 и / ? = 0,29):

/ (3.3) S = KR-R, Где R = Хтах - Xmin " размах варьирования;

KR — коэффициент, значения которого выбирают из таблицы по ма тематической статистике в соответствии со значением п\ 5" = 0,35-260 = 91.

Точность выборочной средней X характеризуется доверительным интервалом Так как tRR = 0Д9х 260 = 75,4, то х колеблется в пределах от 661,25 - 75,4 до 661,25 + 75,4, т.е. от 585,9 до 736,7. В таком случае можно утверждать, что с довери тельной вероятностью ^ (равной 0,95) диапазон практически возможных значений ошибки, возникающей при замене математического ожидания исследуемого пока зателя выборочной средней х, будет + IRK Следовательно, ошибка выборочной средней m-=tDR = 0Д9х260 = 75,4.

Для сравнительной оценки разброса при различных значениях х приме няется коэффициент вариации V, рассчитываемый по формуле, % К = = 100 = — ^ 1 0 0 = 13,76% JC 661, В результате исследования установили, что водоупорность материалов, используемых для производства спецодежды, зависит от вида пропиток, каче ства водоотталкивающей отделки, и воздухопроницаемости (таблица 3,1).

Таблица 3,1 — Характеристика исследуемых влагозащитных тканей Наименование № Х^)акгерисгака Характеристика Состав (цвет) Цена ткани п/п переплетения пропитки пропитки м^ Водоотталкивающее 1 Турист С-104 Полотняное пленочное 45- покрьпие Водоотталкивающее 2 Taslan 190 Т Полотняное P/Dewspo, milky $1. покрьпие Репсовое Водоотталкивающая (удлинение основных и 3 Silver серебристое 81- уточных пере1фьпий), отделка новерхность гладкая Полотняное Taslan 185 PU Водоотталкивающая тонкая пленка с 4U 4 (ниш основы и утка различ отделка visibil микропорами ной линейной плагаосш) Полотняное Водоотталкивающая Taslan F/D (шли основы и утка различ- W/R PU Milky 45- пропитка ной линейной плоп :'осш) Полотняное Водоотталкивающая (гладкое с просветами меж 6 Taslan (hi-pore) серебристое 45, ду волокнами, перекрыгае пропитка маленькне) Ренсовое Taffeta Cive Водоотталкивающее Удлинение основных и Полиуретановое покрытие 230T Заочных переьфыгий), покрьттие поверхность гладкая Полотняное (гладкое с просветами меж- Водоотталкивающее Ristop210T Milky 32- ду волокнами, пере1фыгае по1фьпие маленькие Пологшяное Taffeta ristop (гладкое с просветами меж- Водоотталкивающее 9 резиновое N-190T ду волокнами, перекрыше по1фьш1е маленькие Для проектирования специальной влагозащитной одежды необходимо исполь зовать ткань Taffeta Ristop -N-190T и ткани фуппы Taslan обладающие высокими водоупорными свойствами, без учета динамики загрязнения.

Поскольку ткань №9 (рис.3.2) Taffeta Ristop - N-190T в начальной ста дии эксплуатации демонстрирует очень высокую водоупорность и низкую паропроницаемость, которые в процессе эксплуатации уменьшаются, необ ходимо в конструкции спецодежды предусмотреть вентиляционные отверстия.

Ткани обладают определенными физико — гигиеническими свойствами (сорбционные и влагопроводные), но в процессе работы ткань взаимодейст вует с внешней средой и ее свойства изменяются. Поэтому необходимо про вести исследования поведения смачиваемой жидкости на поверхности ткани.

3.4 Исследование поверхностных свойств современных влагозащитных тканещ рекомендуемых для производства влагозащитной спеирдемсды Поверхностные свойства волокон и тканей играют важную роль при их взаимодействии с окружающей средой. От них зависят процессы поверхно стной сорбции низкомолекулярных веществ, характеристики смачиваемости жидкостями и ряд других свойств [125].

Основываясь на имеюпщхся в литературе данных о капиллярных свойствах материалов, следует выделить, что смачивание происходит в результате взаимо действия на фанице трех фаз: твердого тела, жидкости и газа (рис. 3.7).

Рис. 3.7 - Смачивание и растекание жидкости Линия, ограничивающая поверхность соприкосновения капли с твер дым телом, называется периметром смачивания [126].

Мерой смачивания является равновесный 1фаевой угол в - угол между каса тельной, проведенной к поверхности капли ш любой точки периметра смачивания, и твердой поверхностью. Он измеряется со стороны жидкости. Краевой угол характеризует степень наклона поверхности жидкости к смоченной части повфхности твердого тела.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.