CC BY
1
УДК 613.632:613.6331:677.494.745.32
Н. А. Троицкая
ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА УСЛОВИЙ ТРУДА В ПРОИЗВОДСТВЕ УГЛЕРОДНЫХ волокон НА ОСНОВЕ ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛА
Свердловский НИИ гигиены труда и профзаболеваний
В отечественной и зарубежной литературе имеются единичные работы, посвященные изучению условий труда в производстве углеродных волокон и их биологического действия на организм. Авторы [1,2] отмечают относительно низкие концентрации пыли при получении углеродных волокон. При среднем содержании пыли в воздухе помещений 0,4 мг/м3 у рабочих не выяв-Т лено патологических изменений в легких с помощью клинико-рентгенологических и спирометрических исследований [2]. При концентрации пыли на участках температурной обработки 0,7—4,3 мг/м3 и на участках сортировки 1,5— 38,8 мг/м3 у работающих со стажем до 5 лет обнаружены ринофарингиты и поражения глаз у большинства обследованных и дерматиты в 23 % случаев [1].
Наиболее распространенным способом получения углеродных волокон является пиролиз__пол?ь мерных.„волокон до их превращения в углёрод-ные.
Для производства высокопрочных углеродных волокон используют три вида сырья: вискозный корд, полиакрилонитрильное волокно и нефтяной пек.
Нами изучены условия труда и состояние здоровья работающих на участках получения углеродных волокон на основе полиакрилонитрила (ПАН) на двух заводах страны (№ 1 и 2). ф Технологический процесс получения углеродных волокон ПАН на заводе № 1 состоит из трех этапов: окисления, карбонизации, графитации; на заводе № 2 представлены две стадии окисления и карбонизации. Производство углеродных материалов на этих заводах различается аппаратурным оформлением, технологическим режимом, а кроме того, имеются различия в объемно-планировочных решениях производственных помещений.
Процесс окисления на заводе № 1 осуществляется в температурных камерах (термостатах), куда краном загружаются два вставленных один в другой барабана с намотанным волокном. На заводе № 2 нитроновую тесьму окисляют в многопроходных электропечах, работающих под разряжением.
В печь тесьма подается с катушек через вальцы, пройдя ряд температурных зон печи, и снова через вальцы поступает на приемные катушки. При окислении волокно становится нерастворимым в реагентах, вступающих в реакцию с ПАН, в нем увеличивается содержание кислорода,
уменьшается количество азота, водорода и углерода. При этом волокно меняет свой цвет от белого до черного. В период окисления происходит присоединение кислорода к полимеру, образование межмолекулярных связей и ненасыщенных циклизованных структур.
При карбонизации катушки с окисленным волокном закрепляются в шпулярнике, после чего волокно пропускается через гребенку, печь карбонизации, жидкостный затвор, печь поверхностной обработки и, наконец, наматывается на приемную катушку. Одновременно на линии могут подвергаться термообработке несколько десятков жгутов. Газы, отходящие от печей, поступают в систему дожигания. На заводе № 2 окисленное волокно может подвергаться предварительной карбонизации при более низкой температуре, на некоторых линиях происходит аппретирование уже карбонизованного волокна.
Технологическая вентиляция от печей совмещена с санитарной, удаляемые вредные газы нейтрализуются в отделении газоочистки.
При карбонизации выделяется большое количество летучих вешеств, главным образом аммиак, синильная кислота, акрилонитрил, углекис-
Таблица 1
Запыленность воздуха на заводах
Концентрация пыли. м г/м3
завод № 1 завод ДГ? 2
Производственные
отАелы к со ГС • « К К к сс Сч • та К Оч з:
= А = о 1 * к 5 о = 3 = о 3 1С с; а
у ? 1 о. У 7. 7.
Окисление волокна:
между печами
(отметка 0,0 м) 0,6 1,7 1,1 0,3 1,1 0,5
между печами
отметка 0,6 м) 0,5 1,1 0,7 0,3 0,7 0,4
при перемотке 0,6 2,0 1,6
волокна — — —
смена бобин 1,0 3,3 2,3 — — —
Карбонизация и гра-
фитация волокна:
у отдающих ка-
тушек 0,5 1,4 0,9 0,3 0,8 0,5
у печей графи-
тации и карбо-
низации 0,5 1,4 0,9 0,2 0,6 0,4
у принимающих
катушек 0,5 1,1 0,8 0,2 0,7 0,4
Испытание волокна
на разрыв 5,8 8,8 7,5 2,7 5,9 4,6
♦
Углеродные волокна на основе ПАН. а — ув. 300, б — ув. 3000.
лый газ и др. Идет активный процесс образования графитоподобных плоскостей, на каждые 10—20 атомов углерода приходится 1 остаточный атом азота.
На стадии графитации происходит обогащение волокна углеродом до 99,9 %, сопровождающееся отщеплением остаточного азота в виде аммиака.
Пыль углеродных волокон выделяется в воздушную среду при намотке и размотке волокна с катушек, их переноске, при прохождении ленты через вальцы и гребенки, при ликвидации обрывов нити и снятии нагара со стенок оборудования. Интенсивное загрязнение воздуха происходит также при ремонте оборудования.
На большинстве рабочих мест на заводе № 1 среднесменные концентрации пыли составили 0,7—1,6 мг/м3, при смене бобин и испытании волокна на разрыв они выше — 2,3 и 7,5 мг/м3 соответственно.
На заводе № 2, строительство которого осуществлено в соответствии с технологическими и санитарными требованиями, используется закрытое оборудование, установлена общеобменная механическая вентиляция, концентрации пыли существенно ниже, чем на заводе № 1, размещенном в приспособленном здании. Наиболее высокая среднесменная концентрация (4,6 мг/м3) обнаружена также па участке испытания волокна на разрыв, на остальных рабочих местах среднесменные концентрации не превышают 0,4—0,5 мг/м3 (табл. 1).
Витающая в воздухе пыль относится к высокодисперсной, частицы размером до 1 мкм составляют 65,5—73,7 %, на частицы размером 2— 5 мкм приходится в основном 25—33 %. На участках графитации и карбонизации количество волокнистых частиц длиной до 10 мкм и ширимой 1—2 мкм составляет 11,6—13,1 % (см. рисунок, а, б).
Источниками выделения вредных газов (синильная кислота, аммиак, акрилонитрил, окись углерода) являются отверстия для чистки и на-
блюдения за ходом процесса в печах карбониг зации и графитации и негерметичность оборудования. Возможно поступление газов в воздух по? мещений через затворы печей, при нарушении режима проветривания температурных камер.
Средние концентрации синильной кислоты и окиси углерода на заводе № 2 не превышали ПДК. На заводе № 1 синильная кислота обнаруживалась только на участке карбонизации в концентрации 0,17 мг/м3. Среднее содержание аммиака на обоих заводах также ниже ПДК. Средняя концентрация акрилонитрила на заводе № 2 находится на уровне ПДК либо превышает ее в 1,5—2,5 раза, достигая максимального уровня 2,9 мг/м3 (табл. 2). Содержание акрилонитрила в воздухе было несколько выше на заводе № 1.
В связи с тем что процесс получения углеродных волокон ведется при относительно высокой
температуре, оборудование является источником
#
>37/
Таблица 2
Содержание вредных веществ в воздухе производственных помещений завода № 2
Место отбора проб Число проб Концентрация. мг/м5
аммиак акрилонитрил [синильная кислота
средняя максимальная средняя максимальная средняя максимальная
Участок окисления:
у затвора печи № 2 8 0,5 1,0 0,9 1,0 0,02 0,03
между печами
№ 1 и 2 10 0,7 1,4 0,6 2,9 С',02 0,03
у затвора печи № 8 8 0,7 0,9 1,2 1,7 0,05 0,06
между печами
№ 7 и 8 10 1,3 1,6 0,7 2,3 0,06 0,1
Участок карбонизации:
у отверстия печи
карбонизации 16 0,8 1,4 0,7 1,7 0,2 1,0
у отверстия печи
обжига 8 0,6 0,8 0,6 0,9 0,03 0,05
тепловыделений. Оборудование в основном теп-лоизолированно, интенсивность теплового излучения от стенок печей, воздуховодов технологической вентиляции колеблется от 348 до 1044 Вт/м2.
Труд рабочих-аппаратчиков заключается в наблюдении за ходом технологического процесса и его регулировании. Более напряженной операцией является постоянная регулировка хода нити при скоростной смотке и намотке волокна. Тяжелый физический труд сохраняется и при ремонтных работах. Общая продолжительность работы аппаратчиков в условиях запыленного и загазованного воздуха составляет 70—80 % рабочего времени, из них 25—40 % затрачиваются на ручные операции (штопку тесьмы, ликвидацию разрывов волокна и др.).
С целью оценки влияния условий труда на состояние здоровья работающих проведен медицинский осмотр 327 рабочих, подвергающихся воздействию жесткой пыли углеродных волоком.
Большинство обследованных имели стаж работы с углеродным волокном более 6 лет. Среди осмотренных 84 % предъявляли жалобы, указывающие на поражение верхних дыхательных путей: сухость в горле, першение в горле, кашель. Жалобы на зуд, сухость и раздражение кожи предъявляли 46,2 % рабочих. 29,0 % осмотренных отмечали резь в глазах и светобоязнь. При медицинском осмотре было выявлено 67,9 % больных фарингитом и ринофарингитом, 34 % больных бронхитом, 39,6 % больных кожным зудом и дерматитом, 6,4 % больных мейбовитом. Таким образом, при получении углеродных волокон на основе ПАН в результате воздейстзия жесткой волокнистой пыли может развиваться патология верхних дыхательных путей и органов дыхания, кожи и органа зрения.
Выводы. 1. Получение углеродных волоком
на основе полиакрилонитрила представляет собой процесс, протекающий в три стадии — окисления, карбонизации и графитации волокна, сопровождающийся выделением пыли углеродных волокон и газов в воздушную среду — аммиака, синильной кислоты, окиси углерода на всех технологических этапах.
2. Пыль углеродных волокон относится к высокодисперсной; среднесменные концентрации ее в воздухе сравнительно невысокие — 0,4— 2,3 мг/м3.
3. Концентрации синильной кислоты, аммиака, окиси углерода на основных производственных участках не превышают ПДК; содержание акри-лонитрила в воздухе рабочей зоны выше ПДК в 1,5—6 раз.
4. Технологический процесс в основном механизирован и автоматизирован. Однако аппаратчики затрачивают 25—40 % времени на ручные операции в связи с нестабильностью технологии.
5. При воздействии пыли жестких углеродных волокон у рабочих могут развиваться заболевания верхних дыхательных путей и органов дыхания, кожи и органа зрения.
Литература
1. Федякина Р. П., Мартынова А. П.. Бабенко Э. Я.//
Гиг. труда. — 1984. —№ 10.— С. 51—53.
2. Jones Н. D.. Jones Т. R.. Lyle Т. Н. // Ann. occup.
Hyg. — 1982. — Vol. 26. — P. 861—868.
Поступила 17.08.87
Summary. Hygienic studies on polyacrylnitrile-based production of carbon fibre revealed that workers were exposed to carbon fibre dust characterized by high rigidity and noxious gases, such as ammonia, prussic acid, acryloniti'ilfi_jLnd carbon oxide in relatively low concentrations. Exposed workers were prone to the development of occupational diseases of the respiratory system, skin, and eyes.
УДК 371.71:331.361.3]:G 12
Т. Л. Гигуз
ДИНАМИКА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО СОСТОЯНИЯ ОРГАНИЗМА УЧАЩИХСЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОГО УЧИЛИЩА В ПРОЦЕССЕ ОСВОЕНИЯ ПРОФЕССИИ ТЕЛЕМЕХАНИКА
Новосибирский НИИ гигиены
В связи с массовым распространением телевизионной техники в быту и на производстве в последние годы возникла необходимость подготовки специалистов по обслуживанию и ремонту радиотелевизионной аппаратуры (телемехаников). Профессия телемеханика — одна из наиболее сложных в радиотехнике и требует освоения большого объема теоретических знаний и прочного закрепления практических навыков. Освоение этой профессии связано с воздействием ряда
факторов, которые могут оказать неблагоприятное влияние на функциональное состояние организма (гиподинамия, выраженное статическое напряжение, значительная нагрузка на важнейшие анализаторы).
Изложенное выше послужило основанием для проведения исследований по изучению влияния условий обучения на функциональное состояние организма подростков, осваивающих профессию телемеханика в условиях двухгодичного профес-
