CC BY
45
УДК 675
О. Е. Гаврилова, Л. Л. Никитина
ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРОИЗВОДСТВА КОЖГАЛАНТЕРЕЙНЫХ ИЗДЕЛИЙ
ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ. ЧАСТЬ 3
Ключевые слова: кожгалантерейные изделия, полимерные материалы, производство, изделия для защиты кистей рук,
перчатки.
Большую группу кожгалантерейных изделий представляют изделия для защиты кистей рук от неблагоприятных внешних воздействий окружающей среды - перчатки. Широкое применение в их производстве находят полимерные материалы, которые позволяют значительно улучшить потребительские свойства изделий. В статье рассматриваются характеристики полимерных материалов, используемых для производства специальных перчаток, перспективные технологии их изготовления.
Keywords: leather haberdashery products, polymeric materials, production, products for hands protection, gloves.
The big group of leather haberdashery products is represented by products for hands protection from external effects of environment - gloves. Broad application in their production is found by polymeric materials which allow to improve consumer properties ofproducts considerably. In article characteristics of the polymeric materials used for production of special gloves, perspective technologies of their production are considered.
Одним из наиболее востребованных видов кожгалантерейных изделий являются перчатки -изделия для предохранения кистей рук от внешних воздействий. Перчатки покрывают частично или полностью предплечье, ладонь руки и пять пальцев, каждый в отдельности. Они подразделяются на бытовые, спортивные и специальные.
Бытовые перчатки предназначены для использования в быту. Спортивные используются в определенных видах спорта (боксерские, для велосипедистов, для сноубордистов, горнолыжные и т.п.). Специальные перчатки являются индивидуальным средством защиты рук от загрязнений и повреждений различного рода, возникающих на производстве. Их подразделяют на швейные (изготовленные из тканей различного сырьевого состава, искусственных и натуральных кож, трикотажных и нетканых полотен); вязаные; сварные; маканые, штанцованные (латексные и из полимерных материалов, пленочные и на текстильной основе).
В зависимости от используемых материалов и конструкции специальные перчатки обеспечивают защиту от различных воздействий: механических (истирания, проколов, порезов, вибрации); температурных (теплового излучения, открытого пламени, искр, брызг расплавленного металла, окалины, контакта с нагретыми поверхностями от 40°С до 100°С, контакта с нагретыми поверхностями от 100°С до 400°С, контакта с нагретыми поверхностями выше 400°С и др.); загрязняющих - нетоксичной пыли (мелкодисперсной, крупнодисперсной), масла, жира, нефтепродуктов и т.п.; токсичных веществ; влаги; болезнетворных бактерий и микроорганизмов и т.д.
Конструктивные решения и технологический процесс изготовления специальных перчаток должны обеспечивать необходимые защитные и эксплуатационные свойства при их использовании. Рассматриваемый вид изделий не должен оказывать вредного воздействия на кожу рук. В конструкции перчаток со швами материал и наличие
соединительных швов не должны отрицательно влиять на эксплуатационные характеристики изделия.
Кожаные рабочие перчатки обладают высокой стойкостью, как к повышенным, так и к пониженным температурам, обеспечивают надежную защиту рук от механических воздействий, сохраняя высокую степень воздухообмена и применяются в добывающей, автомобильной, нефтегазовой промышленности, а также металлургии и др. Кожаные перчатки изготавливаются из спилка и кожи, могут иметь подкладку из хлопчатобумажной ткани, из меха.
К основным показателям качества швейных перчаток можно отнести рациональную конструкцию изделия, антропометрическое соответствие кисти руки человека, прочность стежков и строчек, соответствие толщины пакета материалов выполняемым работам, эффективность виброгашения и пр. Швейные и вязанные перчатки должны обеспечивать защиту от порезов, истирания, повышенных температур, термических рисков электрической дуги и других воздействий производственной среды.
К показателям качества полимерных перчаток (из полимерных материалов на тканевой, нетканой или трикотажной основе) можно также отнести рациональность конструкции, антропометрическое соответствие. Важными функциями полимерных перчаток в зависимости от назначения, используемого сырья и конструкции являются защита от механических воздействий (истирания, порезов, проколов и т.п.); от действия растворов кислот (по серной кислоте - до 80 %), щелочей (по гидроокиси натрия - свыше 20 %), воды, а также растворов нетоксичных веществ; рентгеновских излучений; радиоактивных загрязнений; нефти, нефтепродуктов, масел, жиров; вредных биологических факторов; электрического тока.
Различные виды полимерных перчаток находят широкое применение в самых разных сферах деятельности человека. В настоящее время
на рынке представлено множество изделий различных размеров с разными видами покрытия, которые могут быть использованы при проведении производственных работ. Специальные перчатки из полимерных материалов изготавливаются различными производителями. Их свойства различны в зависимости от материала основы и покрытия. Рассмотрим свойства и область применения полимерных перчаток из различных материалов.
Нейлоновые перчатки, как правило, плотно облегают руку, что обеспечивает совершение естественных движений при выполнении различных видов работ. Нейлоновые перчатки с нитриловым покрытием обеспечивают высокую степень удерживания различных деталей, особенно промасленных или иных скользких деталей. Нейлоновая основа перчаток позволяет сохранить высокую чувствительность пальцев, необходимую при проведении точных технологических операций. Нейлоновые перчатки с полиуретановым покрытием предназначены для выполнения работ высокой точности. Данный вид перчаток обеспечивает хороший захват мелких деталей при высокой чувствительности пальцев. Характерной
особенностью перчаток, изготовленных на основе нейлона, является «дышащая» поверхность. Защитное покрытие на перчатки наносится после изготовления изделия. Данный вид средств индивидуальной защиты может стираться в теплой воде и использоваться в течение длительного времени. Стоимость нейлоновых перчаток относительно невелика.
Латексные медицинские перчатки представляют собой средство защиты человека от различных инфекций, которые могут быть занесены в организм, как при поведении операций, так и при проведении различных осмотров или процедур. Данные перчатки используются повсеместно в медицинских учреждениях. Они могут быть хирургическими и смотровыми. К ним предъявляется ряд требований: обеспечивать высокую степень тактильной чувствительности, быть прочными, эластичными, не вызывать аллергических реакций при эксплуатации. Для изготовления перчаток используется натуральный латекс, который характеризуется необходимой эластичностью, обеспечивает комфортные ощущения при использовании перчаток. Латекс отличает важное свойство - абсорбирование пота, которое обеспечивает возможность работы в перчатках в течение длительного времени. Особенно важным данное свойство является для хирургических латексных перчаток.
Они обладают анатомической формой, которая позволяет совершать необходимые манипуляции пальцами рук в течение длительного времени без ощущения усталости. Перчатки латексные стерильные проходят дополнительную обработку в специальном паровом стерилизаторе при температуре 120°С, исключающую на их поверхности наличие каких-либо болезнетворных бактерий и микроорганизмов. Латексные перчатки
могут быть опудренными (для удобного одевания) и неопудренными (более удобные в работе).
Важно при выборе данного средства защиты обращать внимание на толщину латекса (при проведении некоторых процедур необходима не только высокая чувствительность, но и надежная защита рук). Производителями выпускаются также перчатки, обработанные с внутренней стороны специализированым антиаллергенным составом для исключения аллергической реакции на латекс.
При проведении хирургических операций более надежную защиту рук обеспечивают кольчужные перчатки. Они позволяют сохранять чувствительность пальцев, могут многократно использоваться после газовой стерилизации.
Другим, не менее широко распространенным, типом перчаток являются перчатки смотровые. Они немного тоньше в сравнении с хирургическими, более просты в изготовлении и имеют меньшую стоимость. Смотровые перчатки проходят не такую качественную и сложную обработку, чем перчатки хирургические, перчатки латексные нестерильные могут использоваться, например, при заборе крови, введении какой-либо инъекции или в стоматологии. Такие перчатки, соответственно, не проходят процесс стерилизации.
В настоящее время многие виды производственных работ также требуют использования специальных перчаток, имеющих различные виды полимерных покрытий или полностью полимерных. Такие средства защиты рук позволяют исключить различного рода травмы или ожоги при работе с агрессивными средами.
По некоторым свойствам и целевому назначению полиэтиленовые перчатки сходны с латексными. Однако полиэтилен является более тонким материалом, поэтому перчатки полиэтиленовые используются преимущественно для работ, не представляющих какой-либо опасности для кожи рук и, связанных с бытовыми загрязнениями. Они защищают руки от пыли, мелких ссадин и повышенной влажности при проведении упаковочных, фасовочных, разделочных операций. Используются также в пищевой, косметической отраслях и медицине.
Большую группу рабочих и защитных перчаток составляют перчатки с полимерным покрытием, изготовленные по технологии макания текстильной основы в жидкий полимер (обливные перчатки или перчатки с основой). Готовую основу перчатки надевают на металлическую матрицу (модель руки) и погружают в полимер - латекс, нитрил, поливинилхлорид, полиуретан. Данный технологический процесс достаточно сложен, он осуществляется с помощью карусельной линии общей длиной более 50 м, на участках которой производятся операции макания, обдува, нагрева, распыления жидких веществ и т.д. В качестве основы перчаток используется 100% отбеленный хлопок или нейлон, или смесь хлопка и акрила. Основа может быть получена машинным вязанием или сшивается из трикотажного полотна, швы аккуратно обрабатываются во избежание натирания
рук при длительном использовании. Технологическим процессом может быть предусмотрена последующая обработка основы для подавления развития бактерий и устранения неприятных запахов.
В качестве покрытия может быть использован латекс из натурального каучука, нитрила, поливинилхлорида, полиуретана, неопрена [1].
Характерными особенностями латекса являются стойкость к кислотам и щелочам, он также обладает отличными свойствами захвата и противоскольжения в изделии. Показатели механических свойств латекса относительно невысоки, что предопределяет редкое использование этого полимера для производства перчаток для механической защиты. Возможны сильные аллергические реакции на латекс.
Нитрил (акрилонитрилбутадиеновый каучук)
- искусственный каучук, заменяющий натуральный
- обеспечивает защиту от растворителей, масел и жиров, отличается высоким сопротивлением истиранию, проколу и разрыву.
Характерными особенностями
поливинилхлорида (термопластичного полимера) являются устойчивость к воздействию щелочей, кислот, оснований, нефтяных углеводородов, спиртов и гликолевых эфиров, высокое сопротивление истиранию, проколу и разрезу. Тщательный подбор входящих в поливинилхлорид полимеров и пластификаторов позволяет регулировать такие свойства как устойчивость к износу, химическому воздействию, гибкость, что может обеспечить как высочайший уровень химической и механической защиты, так и экономичность перчаток с поливинилхлоридным покрытием для минимальных рисков. Поливинилхлоридные перчатки не теряют своих свойств в широком диапазоне температур от -4 до +66°С, а перчатки особого состава для пониженных температур - от -50°С.
Характерными особенностями полиуретана (термопластичный эластомер с поперечно-связанной молекулярной структурой) являются упругость, мягкость и гибкость, отсутствие запаха. Он не содержит протеинов латекса или ускорителей химических реакций, которые могут вызвать аллергические реакции, стоек к воздействию озона, горюче-смазочных материалов, масел, кислот и многих растворителей.
Неопрен (или хлоропрен) - маслостойкая замена натурального каучука - обеспечивает высокую химическую защиту, непроницаем для газов, паров и влаги. Однако он не обладает такой устойчивостью к истиранию как нитрил, но имеет высокое сопротивление к разрезу и не уступает по гибкости латексу.
Перчатки с нитриловым покрытием применяются в основном в тех видах деятельности, где используются различные виды жиров и химические вещества, наносящие существенный вред организму человека. Как правило, данный вид перчаток применяется при уборке помещений или работе с животными, а также при выполнении работ
с различными видами нефтепродуктов. Нитриловые перчатки также применяются в медицине (при осмотре пациента врачами). Данный вид перчаток является альтернативой латексным (не вызывает аллергии). Данный вид перчаток не учитывает анатомических особенностей рук человека. Нитрил довольно стоек к истиранию, поэтому перчатки с таким покрытием могут иметь длительный срок службы.
Для получения качественного продукта производство перчаток с поливинилхлоридным покрытием осуществляется по следующей технологии. На начальном этапе изготавливается заготовка перчатки на вязальном автомате. Заготовка имеет необработанный край манжеты, который затем обметывается. Нанесение покрытия производится на специализированном
оборудовании. Основа надеваются на специальные формы, затем на ладонную поверхность готового изделия наносится полимерный состав при помощи трафарета, после нанесения полимера его высыхание происходит в сушильной камере. Процесс нанесения полимерного покрытия на перчатки может быть полностью автоматизирован. Нанесение поливинилхлорида на вязаную основу придает изделию дополнительные защитные свойства, увеличивает их срок службы, обеспечивает защиту рук от механических повреждений (от ссадин и царапин), загрязнения.
Несмотря на большое разнообразие ассортимента полимерных специальных перчаток в настоящее время ведутся разработки по улучшению потребительских и производственных показателей данных изделий. Как отмечают исследователи, существует потребность в изделиях из полимера, который сочетает преимущества синтетических материалов (высокие защитные свойства и отсутствие аллергических реакций) с гибкостью или мягкостью натуральных без необходимости применять условия, необходимые для умягчения, вызываемого релаксацией напряжения.
Для производства медицинских и промышленных перчаток нитрильный каучук часто используется в эмульсионном (латексном) виде. Нитрильный каучук, являющийся сополимером акрилонитрила, бутадиена и карбоновой кислоты, такой как метилакриловая кислота, с целью улучшения его прочности и химической стойкости структурируется двумя механизмами. Первый механизм - ионное связывание карбоксильных групп друг с другом с использованием ионов многовалентных металлов. Присутствие ионов, как правило, обеспечивается добавлением оксида цинка в эмульсию. Такие характеристики, как прочность и жесткость/мягкость полимера очень чувствительны к такому типу образования поперечных связей. Второй механизм - образование поперечных ковалентных связей между бутадиеновыми сегментами полимера с использованием серы и катализаторов. Для повышения химической стойкости особенно важно образование таких поперечных связей. Технологический процесс изготовления таких перчаток включает две
основные стадии: первая - на керамические формы в виде перчаток наносится раствор коагулянта (обычно нитрата кальция), вторая - форма макается в нитрильный латекс для желатинирования нитрильного каучука на поверхности формы [2].
Некоторые исследования, посвященные повышению мягкости изделий из нитрильного каучука, предполагали уменьшение или исключение добавок оксида цинка, приводящего к образованию поперечных связей по ионному механизму, что дало материал с более низкой прочностью, с более высокой температурой вулканизации, требующий включения других химикатов, которые могли вызывать раздражение кожи.
Другой способ изготовления более комфортных нитрильных перчаток, основанный на релаксации напряжения во времени и требующий постоянно приложенных уровней деформации для обеспечения умягчения, также не нашел широкого применения в промышленности.
За последние годы опубликовано достаточное количество изобретений, касающихся средств индивидуальной защиты, в том числе специальных перчаток. Полезные свойства композиции на основе синтетического каучукового материала широко используются для изготовления таких изделий, как перчатки и маслостойкие уплотнения.
Так предлагаются изделия из карбоксилированного бутадиен-акрилнитрилового каучука, которые имеют физические характеристики, сравнимые с характеристиками подобных изделий из натурального латексного каучука. Перчатка из данного полимерного материала более тонкая и более гибкая или мягкая в сравнении с обычными нитрильными перчатками, сконструированная так, чтобы сохранить защитные свойства и поддержать достаточную прочность для работы в промышленности или лаборатории и для выполнения всех медицинских процедур, при которых персонал обычно носит нитрильные перчатки. Более тонкая, «мягкая нитрильная» перчатка демонстрирует характеристику ответной деформации на приложенную к ней силу, подобную характеристикам перчаток из натурального (полиизопренового) каучука.
Данные изделия из нитрильного каучука не содержат натуральных латексных белков, которые могут вызывать аллергические реакции, имеют более высокую химическую стойкость, в особенности к жирным и маслянистым веществам, и более высокую стойкость к прокалыванию перед натуральным каучуковым латексом. Согласно рассматриваемому изобретению материал с такими же характеристиками, как и у более толстой перчатки из натурального латекса, можно получить путем одновременного управления уровнем сшивания материалов в нитрильной композиции и надлежащей толщиной изделия. Образование поперечных связей между карбоксильными группами контролируется количеством и типами ионных материалов, добавляемых в нитрильную эмульсию перед ее использованием для получения маканого изделия. Толщиной изделия можно
управлять разнообразными средствами во время процесса макания.
Важным критерием для медицинских перчаток является плотное прилегание к рукам, что в технологическом процессе обеспечивается использованием специальной формы,
соответствующей анатомическому строению кисти. Обычно технологический процесс производства перчаток из синтетического латекса и натурального каучука включает погружение формы, или оправки, сначала в ванну с порошкообразным коагулянтом, затем погружение шаблона в ванну с латексом или натуральным каучуком и доработку выщелачиванием и сушкой. Перчатки из таких материалов, как латекс из натурального каучука и синтетический латекс, имеют ряд недостатков.
Часто перчатки в процессе производства имеют тенденцию приклеиваться к форме после высушивания, при снятии с формы перчатки разрываются и слипаются. Для исключения данного недостатка в производстве используется смазка для облегчения снятия перчаток с формы. Смазка на внутренней поверхности перчатки также используется для уменьшения коэффициента трения для удобства надевания, т.к. надевание перчаток из натурального каучука затруднено. В качестве смазки обычно применяется крахмальный порошок, который у медиков вызывает нарекания относительно использования при хирургических вмешательствах.
Для обеспечения антиадгезивных свойств на поверхности формы в производстве ванна коагулянта содержит порошок минерального происхождения (карбонат кальция или тальк), что предотвращает слипание. На наружную сторону порошок наносится путем погружения формы с отвержденной латексной перчаткой в ванну с крахмальной суспензией. Также для обеспечения антиадгезивных свойств отвержденные перчатки могут быть покрыты синтетическим полимерным слоем. Перспективным является развитие беспорошковых способов для улучшения характеристик надевания и снятия.
Процессы хлорирования, промывания и силицирования для изготовления беспорошковых медицинских перчаток в автономном режиме позволяют удалить остатки талька и крахмального порошка, снизить липкость и обеспечить удобство надевания перчаток. Эти процессы трудоемки, увеличивают расход воды и производственные затраты. Хлорирование может вызвать снижение прочности, потерю цвета и преждевременное старение изделия, опасность для хранения и вредное воздействие на окружающую среду.
Еще одна технология производства беспорошковых эластомерных изделий
предполагает изготовление перчатки из природного и синтетического латекса с двумя поверхностями. Первая - внешняя поверхность изделия - покрыта слоем беспорошкового коагулянта, которая содержит соли кальция, измельченный полиэтилен высокой плотности, микроэмульсию
аминосиликона, эмульсию диметикона,
неионогенное ПАВ на основе ацетиленового диола и воду. Вторая - внутренняя поверхность изделия -покрыта слоем полиуретанового или акрилового полимера для облегчения надевания. Технологический процесс осуществляется в поточном режиме и включает погружение формы в коагулянт перед погружением в латекс, перед снятием перчатки с формы они покрываются полимером. В результате обеспечивается легкость снятия изделия с формы, надевания-снятия в процессе эксплуатации.
Таким образом, применение полимерных материалов для производства специальных перчаток позволяет обеспечить необходимый комплекс эксплуатационных и производственных
характеристик и широкий ассортимент для всех
сфер деятельности человека, где требуется надежная защита от негативных воздействий бытовой и производственной среды.
Литература
1. Никитина, Л.Л. Проблемы и перспективы производства кожгалантерейных изделий из полимерных материалов. Часть 1 / Л.Л. Никитина, О.Е. Гаврилова // Вестник Казанского технологического университета. - № 6. - 2014. - С.88-90.
2. Пат. А41Б19/00 США, МКИ С08Ь9/04. Изделие из нитрильного каучука, имеющее характеристики натурального каучука / Липински Тимоти М. (США). заявл. 27.04.2006; опубл. 10.07.2011.
© О. Е. Гаврилова - канд. пед. наук, доцент кафедры конструирования одежды и обуви КНИТУ, [email protected], Л. Л. Никитина - канд. пед .наук, доцент той же кафедры, [email protected].
© O. E. Gavrilova - edging. ped. sciences, associate professor of department «Designing of clothes and footwear», «The Kazan national research technological university», [email protected]; L. L. Nikitina - edging. ped. sciences, associate professor of department «Designing of clothes and footwear», «The Kazan national research technological university», [email protected].
