CC BY
47УДК 677.07413 https://doi.org/10.24411/2617-149X-2019-11005
Исследование составов пакетов для моделей спецодежды
сварщиков и металлургов
Е.П. Лаврентьева1^ Е.В. Сильченко^ 1ОАО «Инновационный научно-производственный центр текстильной и легкой промышленности», Российская Федерация 2Группа компаний «Чайковский текстиль», Российская Федерация E-mail: ae/lavrentyeva@inpctlp.ru, bsilchenko@textile.ru
Аннотация. Проведены исследования новых текстильных огнезащитных материалов и разработаны составы пакетов для моделей спецодежды сварщиков и металлургов:
- специальной одежды, предназначенной для защиты от теплового излучения до 510 кВт/м2 включительно;
- специальной одежды, предназначенной для защиты от конвективной теплоты при контакте с нагретыми поверхностями до 1000 °С;
- специальной одежды, предназначенной для защиты от искр, брызг расплавленного металла и окалины.
Ключевые слова: огнезащитные ткани, спецодежда, утеплители, пакеты материалов для спецодежды.
Examination of Suites Composition For Welders and Metallurgists Working Clothes
E. Lavrentyeva1a, E. Silchenko2b 1Open Joint-Stock Company «Innovative Research and Production Center for Textile and Light
Industry», Russian Federation 2Group of Companies «Tchaikovsky Textile», Russian Federation E-mail: ae/lavrentyeva@inpctlp.ru, bsilchenko@textile.ru
Annotation. There have been carried out research studies of new textile fireproof materials and developed suites compositions for welders and metallurgists working clothes:
- working clothes used for protection against high temperature of radiant up to 510 kW/m2;
- working clothes used for protection against convective heat through contact with surfaces heated up to 1000 °С;
- working clothes used for protection against sparks and splashes of melted metal and scale.
Key words: fireproof materials, working clothes, insulants, suites of materials for working clothes.
Разнообразие климатических условий на территории РФ обуславливает необходимость создания спецодежды с различными теплофизическими параметрами. Конструкция одежды должна обеспечивать комфортные условия труда в течение всего рабочего времени. В основе специальной одежды лежит понятие «Пакета теплозащитных материалов».
Пакетом теплозащитных материалов называется совокупность нескольких слоёв материала в многослойной одежде. Она, как правило, состоит из: ткани верха, ткани ветрозащитной, одного или нескольких слоёв утеплителя и материала подкладки.
Специальная одежда бывает: однослойной, т. е. изготавливается из одного слоя материалов, многослойной, в которой между внешней и внутренней поверхностями располагается несколько слоёв материалов: в летней одежде - ткань верха,
подкладка, а в зимней одежде - и утепляющая подкладка.
Количество и состав слоёв рассчитываются для конкретных климатических условий и определяется категорией выполняемой работы. В зимней спецодежде, как правило, бывает три слоя: материал верха, утеплитель, подкладка или четыре слоя: материал верха, ветрозащитная ткань, утеплитель, подкладка.
Вторым слоем спецодежды в зимней спецодежде должна быть лёгкая, мягкая, дешёвая ветрозащитная прокладка, обладающая малой (практически нулевой) воздухопроницаемостью и необходимой прочностью. Необходимость в ветрозащитной прокладке отпадает, если в качестве основной ткани используется плотная ткань, имеющая достаточно малую
воздухопроницаемость - от 7 до 10 дм3/м2с.
Теплоизоляционный слой, состоящий из утепляющей прокладки, должен обладать достаточной толщиной, малой объёмной массой, высокой стабильностью толщины, быть лёгким, пористым и гигроскопичным. Толщина теплоизоляционной прокладки (или количество слоёв её) должна устанавливаться в зависимости от климатических условий, времени года (осень-зима), условий труда, конструкции одежды. При выборе утеплителя учитываются параметры воздухопроницаемости и суммарного теплового сопротивления. Они выбираются в зависимости от конкретного климатического пояса и категории работ. Следующий слой одежды - подкладка - должен иметь гладкую поверхность с малым коэффициентом трения, чтобы одежду можно было легко одевать и снимать, повышенную устойчивость к сухому и мокрому трению, соответствовать по цвету покровной ткани.
Защитные свойства пакета материалов для спецодежды оцениваются по критерию суммарного теплового сопротивления. Суммарное тепловое сопротивление - это способность комплекта одежды (бельё, тёплая одежда, зимняя специальная одежда) препятствовать охлаждению организма под воздействием ветра и холодного атмосферного воздуха в условиях работы. Верх костюма может эксплуатироваться в комплекте с пристёгивающейся утепляющей подкладкой или с утеплённым бельём, или с тем и с другим. Для каждого климатического пояса этот показатель различен, т. к. в каждом климатическом поясе наблюдается свой температурный режим, различная влажность воздуха, скорость ветра.
В рамках данной работы представлен выбор составов пакетов для зимних моделей спецодежды сварщиков и металлургов на основе разработанных специалистами ОАО «ИНПЦ ТЛП» огнезащитных тканей:
- обр.044 - 40 % Нитокс® ,40 % Русар®, 20 % Кермель (Обр.044/1 - усиленный атлас, обр.044/2 -двухслойная ткань);
- обр.043 - 75 % хлопок, 25 % Русар®;
- обр. 042 - 65 % Русар®, 35 % Кермель.
Выбор и комплектация составов пакетов проводилась совместно со специалистами ООО «Чайковский Партнёр».
Тестирование пакетов проводилось по номенклатуре специальных показателей в соответствии с требованиями, указанными в нормативно-технической документации (ГОСТы -12.4.105-81; 11209-2014; 12.4.250-2013; 12.4.29762013; ТРТС 019/2011 и др.) [1, 2, 3, 4, 5].
Испытания пакетов проводились в условиях испытательного центра ООО «НИИОТ в г. Иваново».
Кроме того, были проведены производственные испытания пакетов на устойчивость их к брызгам и потокам расплавленного металла на металлургическом заводе.
Для комплектации пакетов для зимней спецодежды использовался материал верха, состоящий в основном
из вышеперечисленных тканей, утеплителей разного ассортимента, представляющих собой нетканый материал, подкладки - ткань из 100 % хлопка, и при необходимости накладки - из разработанных тканей. Для всех пакетов для имитации белья использовалось также огне-, термозащитное полотно, разработанное специалистами ОАО «ИНПЦ ТЛП» и ЗАО «КРАСНАЯ ЗАРЯ», в качестве нижнего слоя для зимней спецодежды использовалось футерованное полотно с поверхностной плотностью 260 г/м2. Всего было составлено 27 пакетов для зимней спецодежды.
Пакеты по составу можно условно разделить на серии.
I серия - пакеты без накладок, в качестве материала верха использовались разработанные ткани 044/1, 042 и 043. Ткани образцов 044/1 и 042 имели масловодоотталкивающую отделку - МВО, ткань обр. 044/2 - мягкую отделку МО, а ткани образца 043 -огнезащитную отделку - ТО «ФОГ».
Для каждого из указанных образцов тканей использовались три вида утеплителей - нетканого материала из разного вида сырья и разной поверхностной плотности: Русар - 200 г/м2, шерстон -230 г/м2 и холлофайбер ТЭК - 150 г/м2.
Состав волокон в утеплителях: Русар - 100 % параарамидное волокно; шерстон - 65 % шерсти, 35 % хлопка; холлофайбер ТЭК - 100 % полиэфирного огнестойкого волокна. Эта инновационная российская разработка на уровне мировых лидеров утеплителей обеспечивает высокий теплоизоляционный эффект.Результаты испытаний пакетов, состоящих из указанных тканей и утеплителей, приведены в таблице 1.
Пакеты без накладок: номера пакетов с использованием обр. 044/1 - 1, 1а, 1б, обр. 042 - 4, 4а, 4б, обр. 043 - 7а, 7б.
II серия - пакеты с накладками - кроме материала верха в состав пакетов входила накладка. В качестве накладки использовалась та же ткань, что и для материала верха, т. е. ткань каждого образца дублировалась. При этом в состав пакетов также входили три вида утеплителей, указанные выше.
В данном случае номера пакетов, указанные в таблице 1, следующие: с использованием тканей обр. 044/1 - 3, 3а. 3б. обр. 042- 6. 6а, 6б и обр. 043 - 9, 9а и 9б.
Кроме того, для пакетов, в состав которых входили накладки в качестве материала верха, использовалась ткань из 100 % хлопка с огнезащитной отделкой, а в качестве накладок использовались ткани образцов 044/1, 042 и 043, согласно таблице 1, номера пакетов -2, 2а, 2б (в качестве накладки ткань обр. 044/1), 5, 5а и 5б (накладка - ткань обр. 042) и 8, 8а и 8б (накладка -ткань 043).
Для этих пакетов также использовались 3 вида утеплителей.
Анализ полученных результатов позволил установить следующее.
Таблица 1 - Результаты испытаний утепленных пакетов
№ пакета № образца ткани, вид отделки, сырьевой состав утеплителя Уровень защищиты от конвективной теплоты, балл (суммарное тепловое сопротивление, м2°С/Вт) Воздухопроницаемость, дм3/ м2^с Уровень защиты от теплового излучения, балл Стойкость к прожиганию, с В о доупо-рность, мм вод. ст.
1 044/1, МВО, Русар 3 (0,414) 42,0 2 198,2 120
1а 044/1, МВО, шерстон 3 (0,425) 47,5 2 142,1 110
1б 044/1, МВО, холлофайбер ТЭК 4 (0,482) 51,0 2 112,7 110
2 100 % хлопок, ТО + накладка 044/1, МВО 3 (0,418) 17,8 2 280,1 190
2а 100 % хлопок, ТО + накладка 044/1, МВО, шерстон 3 (0,442) 18,4 2 241,0 190
2б 100 % хлопок, ТО + накладка 044/1, МВО, холлофайбер ТЭК 4 (0,540) 17,8 2 230,1 180
3 044/1, МВО + накладка 044/1, МВО,Русар 4 (0,473) 28,6 2 368,8 140
3а 044/1, МВО + накладка 044/1,МВО, шерстон 4 (0,516) 27,8 2 358,3 140
36 044/1, МВО + накладка 044/1, МВО, холлофайбер ТЭК 4 (0,505) 30,6 2 282,9 140
4 042, МВО, Русар 4 (0,476) 64,0 2 164,2 100
4а 042, МВО, шерстон 3 (0,442) 61,5 2 138,3 100
4б 042, МВО, холлофайбер ТЭК 4 (0,491) 71,5 2 88,6 100
5 100 % хлопок, ТО + накладка 042, МВО, Русар 4 (0,457) 20,4 2 273,6 190
5а 100 % хлопок, ТО + накладка 042, МВО, шерстон 3 (0,445) 21,0 2 191,0 190
5б 100 % хлопок, ТО + накладка 042, МВО, холлофайбер ТЭК 4 (0,523) 19,4 2 159,8 180
6 042, МВО + накладка 042, МВО 4 (0,467) 40,5 2 242,0 130
6а 042, МВО + накладка 042, МВО, шерстон 4 (0,493) 42,0 2 248,9 120
6б 042, МВО + накладка 042, МВО, холлофайбер ТЭК 3 (0,444) 43,5 2 168,7 120
7 043, ТО «ФОГ», Русар 3 (0,372) 27,0 2 121,0 -
7б 043,ТО «ФОГ», холлофайбер ТЭК 4 (0,478) 29,0 2 73,3 -
8 100 % хлопок, ТО + накладка 043, ТО «ФОГ», Русар 3 (0,424) 14,4 2 262,3 -
8а 100 % хлопок, ТО + накладка 043, ТО «ФОГ», шерстон 3 (0,379) 15,6 2 158,7 -
8б 100 % хлопок, ТО + накладка 043, ТО «ФОГ», холлофайбер ТЭК 4 (0,463) 15,6 2 137,0 -
9 043, ТО «ФОГ»+ накладка 043, ТО «ФОГ», Русар 4 (0,457) 16,2 2 218,4 -
9а 043 ТО «ФОГ» + накладка 043 ТО «ФОГ», шерстон 4 (0,479) 17,8 2 137,8 -
9б 043 ТО «ФОГ» + 043 ТО «ФОГ», холлофайбер ТЭК 3 (0,443) 17,4 2 129,4 -
Ткани образцов 044/1 и 042 имеют суммарное тепловое сопротивление на уровне 0,259-0,236, которое практически не меняется после стирок и химчисток. Суммарное тепловое сопротивление ткани образца 043 - 0,278, но после химчисток - 0,210.
Сравнивая суммарное тепловое сопротивление пакетов всех вариантов, видно, что по сравнению с тканями оно повышается почти в два раза и составляет от 0,372 (с образцом ткани 043) до 0,516 (с образцом ткани 044/1).
Самое высокое суммарное сопротивление имеют пакеты с использованием ткани образца 044/1 в качестве материала верха и накладки. При использовании в качестве накладок на огнезащитную ткань из 100 % хлопка разработанных тканей также получены высокие значения суммарного теплового сопротивления пакетов.
Уровень защиты от конвективной теплоты пакетов высокий и составляет 3-4 балла вместо 1-2 баллов у тканей. Оценка вида использованных утеплителей показала, что лучшие результаты по защите от конвективной теплоты по убывающей обеспечивают холлофайбер ТЭК, затем шерстон и только потом нетканый материал из волокна Русар®.
Устойчивость к тепловому излучению у всех пакетов одинаковая, уровень защиты составляет 2 балла, что является удовлетворительным показателем.
Испытания по определению уровня защиты от теплового излучения проводились при тепловом излучении 5,0 кВт/м2 в течение 780 секунд.
Все пакеты имеют высокие показатели огнезащитных свойств. Стойкость к прожиганию самая высокая при использовании накладок из тех же тканей, что и ткань верха, и составляет: с использованием ткани обр. 044/1 - до 368,8 с, до 248,9 с - у ткани обр. 042 и до 218,4 с у ткани обр. 043.
Стойкость к прожиганию пакетов, состоящих из материала верха и утеплителя, составляет: до 198,2 с использованием ткани обр. 044/1, до 164,2 с - с использованием обр. ткани 042 и до 121 с - с использованием ткани обр. 043.
Стойкость к прожиганию пакетов, в состав которых входит ткань из 100 хлопка, а накладки из разработанных тканей, составляет - 280,1 с (накладки из ткани обр. 044/1), 273,6 с (накладка из ткани обр. 042) и 262,3 с (накладка из обр. 043).
Стойкость к прожиганию во всех случаях получена самой высокой при использовании в качестве утеплителя - нетканого материала из волокна Русар®.
Анализ результатов испытаний пакетов по показателям воздухопроницаемость и водоупорность (при наличии масловодоотталкивающей отделки) с огнезащитными тканями разных образцов по данным лаборатории СИЗ ООО «НИИОТ в г. Иваново» показал следующее:
С тканью обр. 044/1
Воздухопроницаемость пакетов № 2, 2а, 2б, 3, 3а, 3б в норме и составляет от 17,8 до 30,6 дм3/м2 с (норматив согласно ГОСТ Р 12.4.236-2007 -не более 40 дм3/м2 с). В целом норматив
воздухопроницаемости определяется климатическим поясом. Воздухопроницаемость пакетов № 1, 1а, 1б составляет 42,0-51,0 дм3/м2 с, что не соответствует норме. В этих пакетах необходимо применение ветрозащитной прокладки.
Все пакеты не имеют водоупорных и водоотталкивающих свойств. При проведении испытаний на водоупорность наблюдалась 100 % смачиваемость поверхности наружного слоя пакетов, фильтрация пакетов. Показатели водоупорности пакетов № 1, 1а, 1б (110-120 мм вод. столба), пакетов № 2, 2а, 2б (180-190 мм вод. столба), пакетов № 3. 3а, 3б (140 мм вод. столба) достигнуты за счёт плотности ткани верха, второго слоя ткани и теплозащитного слоя.
Нормативов показателя водоупорности пакетов не существует. Водоупорность пакетов определяется, как правило, водоупорностью ткани верха, которая должна иметь водоупорность не менее 180-200 мм. вод. ст. (200 - для одежды, эксплуатируемой на открытом воздухе).
С тканью обр. 042
Воздухопроницаемость пакетов № 5, 5а, 5б в норме и составляет от 19,4 до 21 дм3/м2 с (норматив согласно ГОСТ Р 12.4.236-2007 - не более 40 дм3/м2 с). Воздухопроницаемость пакетов № 4, 4а, 4б, 6, 6а, 6б составляет 40,5-71,5 дм3/м2 с, что не соответствует норме. В этих пакетах необходимо применение ветрозащитной прокладки.
Все пакеты не имеют водоупорных и водоотталкивающих свойств. При проведении испытаний на водоупорность наблюдалась 100 % смачиваемость поверхности наружного слоя пакетов, фильтрация пакетов. Показатели водоупорности пакетов № 4, 4а, 4б (100 мм вод. столба), пакетов № 5, 5а, 5б (180-190 мм вод. столба) достигнуты за счёт плотности ткани верха, второго слоя ткани и теплозащитного слоя.
С тканью обр. 043
Воздухопроницаемость пакетов № 7, 7а, 7б, 8а, 8б в норме и составляет от 14,4 до 31 дм3/м2 с (норматив согласно ГОСТ Р 12.4.236-2007 - не более 40 дм3/м2 с). Воздухопроницаемость пакетов № 9, 9а, 9б составляет 40,5-43,5 дм3/м2 с, что не соответствует норме. В этих пакетах необходимо применение ветрозащитной прокладки.
Кроме лабораторных испытаний были проведены производственные испытания пакетов на металлургическом заводе ОАО «Ижсталь».
Температура жидкого металла 1500-1600 0С. На образцы тканей выплескивался жидкий металл и фиксировалось поведение тканей.
Положительный эффект на ткани верха и пакетах оказали следующие результаты:
- обр.044/1 МО - залипание металла незначительное, в эпицентре залипания металла незначительный прожиг;
- о бр. 043 ТО «ФОГ» - металл не прилипает, ткань не горит;
- обр. 044/2 МО - металл частично прилипает, ткань не горит;
- обр. 042 МВО - металл не прилипает, ткань не горит, но быстро обугливается.
Таким образом, на основании проведённых испытаний пакетов зимних для спецодежды по всем специальным показателям были выданы нижеследующие рекомендации.
Пакеты зимние с огнезащитными тканями обр. 044/1, 042 и 043 можно рекомендовать для изготовления:
- специальной одежды, предназначенной для защиты от теплового излучения до 5,0 кВт/м2 включительно;
- специальной одежды, предназначенной для защиты от конвективной теплоты при контакте с нагретыми поверхностями до 100 0С;
- специальной одежды, предназначенной для защиты от искр, брызг расплавленного металла и окалины.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ГОСТ 12.4.105-81. Система стандартов безопасности труда. Ткани и материалы для спецодежды сварщиков. Общие технические условия. - Введ. 1982-07-01. - Москва : ИПК Издательство стандартов, 2003. - 7 с.
2. ГОСТ 11209-2014. Ткани для специальной одежды. Общие технические требования. Методы испытаний. - Введ. 2016-01-01. - Москва : Стандартинформ, 2015. - 13 с.
3. О безопасности средств индивидуальной защиты : ТР ТС 019/2011 : утвержден Решением комиссии Таможенного союза от 09.12.11 № 878 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://sudact.ru/law/reshenie-komissii-tamozhennogo-soiuza-ot-09122011-n_1/tr-ts-0192011/. - Дата доступа: 01.02.2019.
4. ГОСТ 12.4.250-2013 ССТБ. Одежда специальная для защиты от искр и брызг расплавленного металла. Технические требования. - Введ. 2014-03-01. - Москва : Стандартинформ, 2014. - 13 с.
5. ГОСТ Р 12.4.297-2013 ССБТ. Одежда специальная для защиты от повышенных температур, теплового излучения, конвективной теплоты, выплесков расплавленного металла, контакта с нагретыми поверхностями, кратковременного воздействия пламени. Технические требования и методы испытаний. - Введ. 2014-12-01. - Москва : Стандартинформ, 2014. - 11 с.
REFERENCES
1. GOST 12.4.105-81. Occupational safety standards system. Fabrics and materials for workwear welders. General technical conditions. - Enter 1982-07-01. - Moscow : IPK Publishing house of standards, 2003. - 7 p.
2. GOST 11209-2014. Fabrics for special clothes. General technical requirements. Test methods. - Enter 2016-01-01. -Moscow : Standardinform, 2015. - 13 p.
3. On safety of personal protective equipment : TR CU 019/2011 : approved by the Decision of the Commission of the Customs Union of 09.12.11 №878 [Electronic resource]. - Access mode: http://sudact.ru/law/reshenie-komissii-tamozhennogo-soiuza-ot-09122011-n_1/tr-ts-0192011/. - Access date: 02/01/2019.
4. GOST 12.4.250-2013 CCTS. Special clothing for protection against sparks and splashes of molten metal. Technical requirements. - Enter 2014-03-01. - Moscow : Standardinform, 2014. - 13 p.
5. GOST R 12.4.297-2013 SSBT. Special clothing for protection from elevated temperatures, thermal radiation, convective heat, splashes of molten metal, contact with heated surfaces, short-term exposure to flame. Technical requirements and test methods. - Enter 2014-12-01. - Moscow : Standardinform, 2014. - 11 p.
SPISOK LITERATURY
1. 1. GOST 12.4.105-81. Sistema standartov bezopasnosti truda. Tkani i materialy dlja specodezhdy svarshhikov. Obshhie tehnicheskie uslovija. - Vved. 1982-07-01. - Moskva : IPK Izdatel'stvo standartov, 2003. - 7 s.
2. GOST 11209-2014. Tkani dlja special'noj odezhdy. Obshhie tehnicheskie trebovanija. Metody ispytanij. - Vved. 201601-01. - Moskva : Standartinform, 2015. - 13 s.
3. O bezopasnosti sredstv individual'noj zashhity : TR TS 019/2011 : utverzhden Resheniem komissii Tamozhennogo sojuza ot 09.12.11 № 878 [Jelektronnyj resurs]. - Rezhim dostupa: http://sudact.ru/law/reshenie-komissii-tamozhennogo-soiuza-ot-09122011-n_1/tr-ts-0192011/. - Data dostupa: 01.02.2019.
4. GOST 12.4.250-2013 SSTB. Odezhda special'naja dlja zashhity ot iskr i bryzg rasplavlennogo metalla. Tehnicheskie trebovanija. - Vved. 2014-03-01. - Moskva : Standartinform, 2014. - 13 s.
5. GOST R 12.4.297-2013 SSBT. Odezhda special'naja dlja zashhity ot povyshennyh temperatur, teplovogo izluchenija, konvektivnoj teploty, vypleskov rasplavlennogo metalla, kontakta s nagretymi poverhnostjami, kratkovremennogo vozdejstvija plameni. Tehnicheskie trebovanija i metody ispytanij. - Vved. 2014-12-01. - Moskva : Standartinform, 2014. - 11 s.
Статья поступила в редакцию 3.07.2018
