Київський національний університет технологій та дизайну Кафедра ергономіки

Київський національний університет технологій та дизайну Кафедра ергономіки і проектування одягу Удосконалення процесу проектування багатошарового спеціального одягу для захисту від високих температур Спеціальність 8. 091801 – швейні вироби Виконала ст. гр. Мг. Шк-06 Кирик Л. С. Науковий керівник: доц. Полька Т. О. Київ 2011

Предмет дослідження – удосконалення процесу проектування багатошарового спеціального одягу для захисту від високих температур Об’єкт дослідження – процес проектування спеціального захисного одягу для захисту від високих температур 2 Мета – вдосконалення існуючих видів одягу для захисту від високих температур на основі досліджень теплофізичних властивостей багатошарових пакетів матеріалів 1. Аналіз умов експлуатації, існуючих видів СОЗВТ та матеріалів для його виготовлення 2. Аналіз сучасних вітчизняних і зарубіжних зразків матеріалів для спецодягу 3. Визначення вимог до матеріалів спеціального одягу для захисту від високих температур З А В Д А Н Н Я 4. Розробка рекомендацій щодо раціонального складу пакету матеріалів спеціального одягу для захисту від високих температур 5. Визначення теплофізичних властивостей пакетів матеріалів спеціального одягу для захисту від високих температур 6. Визначення теплофізичних властивостей ізоляційного матеріалу для спеціального одягу для захисту від високих температур

Характеристика ассортименту та НШЧ виробничого середовища СОЗВТ у відповідності до видів діяльності 3

НШЧ виробничого середовища та склад багатошарового пакета матеріалів спеціального захисного одягу а б а - Схема багатошарового пакета матеріалів спеціального захисного одягу пожежників: 1 - зовнішній термостійкий шар, 2 - водотривкий шар, 3 - теплоізоляційний шар, 4 - внутрішній підкладний шар. б- Схема багатошарового пакета матеріалів спеціального захисного одягу працівників гарячого цеху: 1 - зовнішній термостійкий шар, 2 - теплоізоляційний шар, 3 - внутрішній підкладний шар. в - Схема багатошарового пакета матеріалів спеціального захисного одягу в зварювальників: 1 - зовнішній термостійкий шар, 2 - теплоізоляційний шар, 3 - внутрішній підкладний шар. 4

Варіанти компонування шарів матеріалів спеціального одягу 5 для захисту від високих температур

Дослідження утеплювачів компанії Slimtex – СУЧАСНИЙ ТОНКИЙ УТЕПЛЮВАЧ, СТВОРЕНИЙ ІЗ ЗАСТОСУВАННЯМ НАДТОНКОГО ВОЛОКНА При виробництві утеплювача slimtex застосовуються надтонкі поліефірні і поліпропіленові волокна, що дає можливість утримувати більше повітря усередині матеріалу навіть при мінімальному об'ємі. Використання надтонких волокон дозволило створити матеріал в 10 разів тонший, ніж існуючі аналоги, забезпечивши при цьому велику міру теплозахисту утеплювача. Рівномірне заповнення утеплювача slimtex волокном забезпечує охайний зовнішній вигляд виробу і стабільні показники теплозахисту. Технологічні переваги: üматеріал не тягнеться при розкрої; üпрактично не мнеться, добре зберігає первинну форму; ü не усаджується; üпрактично відсутня міграція волокон; ü рівномірне заповнення полотна волокном забезпечує акуратний зовнішній вигляд виробу; üможливе укладання в декілька шарів (при необхідності); Ергономічні переваги: üвисокі теплоізоляційні властивості; üмала товщина; üтехнологічність в процесі подальшого використання як утеплювач; üдобре вентилюється; üне вбирає вологу; 6

Дослідження товщини та маси матеріалів та пакетів 7 Рисунок 1 - Схема спеціального вимірювального пристрою для визначення товщини текстильних матеріалів: Визначення товщини зразків здійснюється на спеціальному вимірювальному пристрої під навантаженням 490 Па (5 г/см 2). Зразок укладається на нерухому плиту, на нього накладається пластина з дюралію товщиною 55, 32 мкм. З дюралевою пластиною з'єднаний провід, другий кінець якого приєднаний до електричної лампочки напругою 12 В. Обидва проводи через понижуючий трансформатор підключаються до електромережі. На консолі закріплений мікрометричний гвинт. Обертанням гвинт підводиться до пластини й у момент торкання запалюється лампочка і знімаються показання на шкалі мікрометра. Товщина зразка визначається з виразу: h = hм - hо, де hм - показання мікрометра, hо – товщина пластини. Визначення щільності (об'ємної ваги) здійснюється на зразках діаметром 160 мм (0, 16 м). Площа зразка складає 20096 мм 2 ( 0, 02 м 2). За допомогою спеціального пристрою для вимірювання маси зразків виконалось зважування зразків пакету матеріалів з максимальною точністю до 0, 01 г, що дає можливість визначити вагу найлегших матеріалів.

Дослідження коефіцієнта теплопровідності та термічного опору пакету матеріалів спеціального одягу для захисту від високих температур 8 . Основними технічними параметрами приладу є: максимальний нагрів сердечника – 100 ºС; температура нагріву матеріалів – 3060 ºС; перепад температури матеріалу і води – 20 -30 ºС; максимальна швидкість протікання води – 0, 5 м/хв. Діаметр проби матеріалу – 150 -160 мм; товщина проби 5 -20 мм; кількість проб – 2 один. Робочі органи приладу встановлені на товщину матеріалів, виміряну під тиском 490 Па. Темп охолодження визначається за даними графіка: Рисунок 1 - Зовнішній вигляд приладу для визначення теплофізичних властивостей матеріалів та пакетів матеріалів: 1 – альфаблок, 2 – кільце регулювання товщини пакету; 3 – корпус; 4 - ізоляція сердечника, 5 – диференційна термопара; 6 – дослідний зразок; 7 – нагрівальний елемент; 8 – сердечник; 9 – автотрансформатор; 10 – ПК; 11 – аналого-цифровий перетворювач Коефіцієнт теплопровідності і величину термічного опору R розраховують на підставі показань знятого з бікалориметра регулярного режиму ПБ-63 конструкції А. Ф. Бегункової. Бікалориметр ПБ-63 (рис. 1) складається з плоского сердечника з вмонтованим всередину нагрівальним елементом з ніхрому потужністю 120 Вт. Два альфаблоки охолоджуються проточною водою, яка подається через термостат. Охолодження сердечника виміряється диференціальними термопарами типу ХК, гарячий спай якої, що вмонтований в сердечник, а холодний – в альфаблок. Диференціальні термопари підключені доаналого-цифрового перетворювача. Бікалориметр підключають до електричної мережі через автотрансформатор де m – темп охолодження, c-1; ln N 1 - ордината точки 1 на графіку, яка відповідає показанню, знятому на t 1 хвилині досліду; ln N 2 - ордината точки 2 на графіку , яка відповідає показанню, знятому на t 2 хвилині досліду; t 1, t 2 – відповідні значення часу. t 1 = 3 хв. t 2 = 13 хв. Тепловий опір зразка розраховується по формулі: де Φ – фактор приладу, що залежить від розмірів та матеріалу приладу, постійна для даного приладу Φ = 14, 1· 10 3 Дж/(м 2 С); f – фактор розсіювання теплового потоку, який є функцією товщини зразка f = 0, 9; А – константа приладу, що визначає втрати тепла через його бічну поверхню: А= 1, 15· 10 -4 с-1. Коефіцієнт теплопровідності визначається з виразу:

Результати дослідження багатошарових пакетів матеріалів спеціального одягу для захисту від високих температур 9

Результати дослідження теплофізичних характеристик ізоляційного матеріалу а б Рисунок 1 – Порівняльна характеристика показників ізоляційних матеріалів: а – визначення термічного опору ; б - визначення коефіцієнту теплопровідності 10

Результати дослідження теплофізичних характеристик синтепону а б Рисунок 1 – Порівняльна характеристика показників ізоляційних матеріалів: а – визначення термічного опору ; б - визначення коефіцієнту теплопровідності 11

12 Коефіцієнт теплопровідності λ, Вт/(м· о. С) Результати дослідження теплофізичних характеристик багатошарових пакетів матеріалів 0. 025 0. 02 0. 015 1 2 0. 01 0. 005 0 Термічний опір R, (м 2· о. С)/Вт 1 2 3 4 5 6 а) 7 8 9 10 0. 6 0. 5 0. 4 1 0. 3 2 0. 1 0 1 2 3 4 5 б) 6 7 8 Рисунок 1 – Порівняльна характеристика показників багатошарових пакетів: а) – визначення коефіцієнту теплопровідності; б) – визначення термічного опору 9 10

Раціональний склад багатошарових пакетів матеріалів спеціального одягу для захисту від високих температур (ЗОП ЗП) 13

Раціональний склад багатошарових пакетів матеріалів спеціального одягу для захисту від високих температур (ЗОП СП) 14

Раціональний склад багатошарових пакетів матеріалів спеціального одягу для захисту від високих температур для працівників гарячих цехів та зварювальників 15

Висновки 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 16 Аналіз діяльності працівників в умовах дії високих температур дозволив визначити комплекс НШЧ виробничого середовища при експлуатації СОЗВТ. Встановлено, що видовим асортиментом СОЗВТ є комплект, що складається з куртки та напівкомбінезона, а принципом створення - пасивний спосіб захисту, який реалізується за рахунок використання багатошарового пакету різноманітних за призначенням та властивостями матеріалів. Раціональним при цьому визначений пакет, що складається з зовнішнього термостійкого, водотривкого, теплоізоляційного та внутрішнього підкладного шарів для захисного одягу пожежника. Для працівників гарячих цехів та зварювальників визнано раціональний склад пакету, що складається з термостійкого, теплоізоляційного та внутрішнього підкладного шарів. Розроблено технічні вимоги до СОЗВТ та матеріалів для його виготовлення. З метою систематизації широкого асортименту існуючих термостійких матеріалів для одягу різноманітного сировинного складу та способів отримання, запропоновано загальну класифікацію основних видів термостійких матеріалів Здійснено вибір матеріалів багатошарових пакетів та сформовано 20 пакетів для СОЗВТ на основі проведеного аналізу та рекомендацій, щодо принципів створення та застосування матеріалів. Виконали удосконалення класифікації матеріалів термостійкого, водотривкого та ізоляційного шарів спеціального одягу для захисту від високих температур; Визначено теплофізичні властивості пакетів матеріалів та ізоляційного матеріалу спеціального одягу для захисту від високих температур; Встановлено, що пакет до складу якого входить тканина спеціальна термостійка (ТСТ) з волокон НОМЕКС (зовнішній термостійкий шар), матеріал мембранного типу ГОРЕ-ТЕКС (водотривкий шар), теплоізоляційний нетканий утеплювач Slimtex (теплоізоляційний шар) та тканина бавовняно-поліефірна (підкладний шар) відповідає вимогам та забезпечує необхідний рівень якості СОЗВТ.

8. Запропоновано раціональні пакети матеріалів для спеціального одягу працівників пожежнорятувальних підрозділів загального призначення, який складається з парусини напівльняної з вогнетривким просочуванням, утеплювача Slimtex -250/b та бавовняної підкладки. 9. Розроблено раціональні пакети матеріалів спеціального захисного одягу для працівників пожежно-рятувальних підрозділів загального призначення , який що мають в своєму складі три варіанти: бавовну з вогнетривким просочуванням ПРОБАН, ПІРОВАТЕКС, водотривкий матеріал з покриттям САВІОР FRC, утеплювач Slimtex S-250/b, S-200/b , S-150/b та бавовняний підкладковий матеріал, що комбінуються між собою. 10. Запропоновано раціональний склад пакетів матеріалів для захисного одягу працівників пожежно-рятувальних підрозділів спеціального призначення, який має у своєму складі компонування між собою: антистатичний вогнестійкий матеріал НОМЕКС, ламінований термостійкий матеріал НОМЕКС з водотривкою мембраною, термостійка тканина НОМЕКС Delta T, водотривка мембрана ГОРЕ-ТЕКС 21 g fire liner, утеплювач Slimtex S-250/b та бавовняний підкладковий матеріал. 11. Розроблено та запропоновано раціональний пакет матеріалів спеціального захисного одягу для працівників гарячих цехів, що складається з парусини напівльняної з вогнетривким просочуванням, утеплювача Slimtex S-100/b двох шарів та бавовняної підкладки. 12. Розроблено раціональні пакети матеріалів спеціального захисного одягу для зварювальників, що складається з парусини напівльняної з вогнетривким просочуванням, бавовни з вогнетривким просочуванням ПРОБАН, ПІРОВАТЕКС, вогнестійкого антистатичного матеріалу ТЕКАСЕЙФ XA-9001, утеплювачів Slimtex S -250/b, S-200/b, S-150/b та бавовняної підкладки. 17