CC BY
30
УДК 687.17:685.345
А. А. Насыбуллина, В. И. Христолюбова, Р. М. Галялутдинова, Т. В. Жуковская
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОТДЕЛКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЗАЩИТНЫХ КОСТЮМОВ РАБОТНИКОВ НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ
Ключевые слова: специальная одежда и обувь, защитные и гигиенические свойства, покрытие, пропитка, отделка, текстильные материалы, натуральная кожа для верха обуви.
Нефтедобывающая отрасль относится к одному из основных направлений народного хозяйства в РФ. На условия труда работников нефтедобывающей промышленности большое влияние оказывают негативные условия окружающей среды. Основные виды работ в процессе эксплуатации нефтяных месторождений выполняются на открытом воздухе, а добываемая нефть, ее компоненты и применяемые в процессе добычи различные химические реагенты являются токсичными и взрывоопасными веществами. Нефть имеет способность к проницаемости в пористые структуры, где, по своим химическим свойствам, являясь агрессивной жидкостью, оказывает разрушающее воздействие на материалы и всю систему защиты человека, сформированную специальной одеждой и обувью. Задачу индивидуальной защиты работников нефтедобывающей отрасли решают ресурсами легкой, текстильной и кожевенно-обувной промышленности.
Keywords: special clothing and footwear, protective and hygienic properties, coating, impregnation and finishing, textile materials,
leather shoe uppers.
Oil industry refers to one of the main areas of the economy in Russia. On the working conditions of employees of the oil industry are strongly affected by negative environmental conditions. The main activities in the process of exploitation of oil deposits are performed in the open air, and the oil produced, and its components are used in the mining process various chemicals are toxic and explosive substances. Oil has the ability to permeability in porous structures, where, according to their chemical properties, being corrosive, has a devastating impact on the material and the whole system of protection of man, formed a special clothing and shoes. The task of personal protective oil industry solve resource light, textile, leather and footwear industry.
Введение
Нефтедобывающая отрасль относится к одному из основных направлений народного хозяйства в РФ. На условия труда работников нефтедобывающей промышленности большое влияние оказывают негативные условия окружающей среды (ветер, дождь, пониженные температуры и т. д.) и продукты производства (сырая нефть и нефтепродукты, горючие газы, пары, пыль), находящиеся в воздушной среде. Основные виды работ в процессе эксплуатации нефтяных месторождений выполняются на открытом воздухе, а добываемая нефть, ее компоненты и применяемые в процессе добычи различные химические реагенты являются токсичными и взрывоопасными веществами. Контакты спецодежды с сырой нефтью возникают не только при нефтедобыче на буровой, но и при её транспортировке, при аварийных разливах нефти.
В условиях нефтедобычи основным опасным для человека фактором является сама нефть и ее производные. Известно, что проникновение нефти приводит к изменениям свойств материалов специальной рабочей одежды и обуви, что существенно снижает их защитные свойства [1].
Основными структурными элементами нефти являются углерод и водород, на долю других элементов (кислород, сера, азот и металлы) приходится 2-3%. Нефть, добываемая на буровых, содержит растворенные газы, воду и соли. Подготовка нефти на промыслах заключается в ее сепарации. В зависимости от физических свойств нефти данного месторождения, она подвергается двух- или трехступенчатой сепарации. В результате образуется эмульсия вода-
нефть, которая попадает на защитный костюм нефтяника и может проникнуть внутрь.
Нефть имеет способность к проницаемости в пористые структуры, где, по своим химическим свойствам, являясь агрессивной жидкостью, оказывает разрушающее воздействие на материалы и всю систему защиты человека, сформированную специальной одеждой и обувью.
Экспериментальная часть
Задачу индивидуальной защиты работников нефтедобывающей отрасли решают ресурсами легкой, текстильной и кожевенно-обувной промышленности. При проектировании специальной одежды и обуви для работников нефтедобывающей промышленности, следует учитывать, что защитный костюм, должен обеспечивать защиту от общепроизводственных загрязнений, воздействий нефтепродуктов, вероятного влияния огня, статического электричества. Кроме того, нередко добыча такого сырья происходит в суровых условиях - при ветре и пониженных температурах. Поэтому комплекты спецодежды для данной отрасли предполагают наличие сезонных моделей, в том числе утепленных. Кроме того, в зависимости от свойств выделяются следующие группы защиты: от сырой нефти; от продуктов легкой фракции; от продукции тяжелых нефтяных фракций и масел.
Защитные свойства таких специальных костюмов должны быть комплексными, при этом ни один из параметров не должен достигаться в ущерб другому. Одновременно необходимо, чтобы спецодежда этого вида была практичной, комфортной и
соответствовала требованиям эстетических показателей. Постоянно совершенствующиеся современные технологии производства специальной одежды и обуви можно разделить на конструкторские, технологические и материаловедческие разработки. В последнее время, большее внимание уделяется созданию высокотехнологичных защитных тканей и материалов, при этом работы ведутся как в области модификации и структурирования существующих волокон, нитей и тканей, так и разработке принципиально новых технологических решений. Отдельное внимание уделяется созданию различных пропиток, покрытий и отделочных составов, как для текстильных материалов, так и для натуральной кожи, среди них выделяют составы маслобензостойкие (МБС), масловодоотталкивающие (МВО) и нефтемасловодо-отталкивающие (НМВО). Так же разрабатываются мембранные и микропористые покрытия. Комплексную защиту от нефти, масла, грязи и воды может обеспечить отделка на основе фторуглеродных соединений [2, 3].
Их защитные свойства основаны на снижении критического поверхностного натяжения отделанной поверхности материала. Когда данный показатель поверхности становится ниже, чем у смачивающей жидкости, создается энергетический барьер для ее проникновения внутрь структуры. Фторсо-держащие полимеры, используемые для отделки поверхностей материалов защитных костюмов, состоят из полимерных структур на основе полиакрилатов, полиуретанов и др., содержащих в боковых цепях макромолекул перфторированные группы.
Благодаря разнообразию вариантов рецептур, при диспергировании, получают продукты, оптимальные для различных областей применения, среди которых выделяют два характерных варианта -отделки предотвращающие загрязнение и отделки, обеспечивающие легкое очищение. Последние выполняют свою функцию за счет оптимальных антиадгезионных свойств. При комбинации фторсодер-жащих полимеров с другими продуктами заключительной отделки можно добиться получения дополнительных, например антистатических или огнезащитных свойств.
Для достижения защитного эффекта одежда должна изготавливаться с учетом комплекса гигиенических требований, то есть требований к материалам и конструкции, реализация которых необходима для сохранения работоспособности и здоровья человека. Такие требования, предъявляемые к одежде и обуви, направлены на обеспечение должных тепло-масс и газообмена организма человека с окружающей средой, уровня температуры тела и кожи, влажности кожи, кожного дыхания. Эти требования могут быть удовлетворены путем использования для одежды материалов с рациональными показателями таких физико-химических свойств как термическое сопротивление, влагопроводность, воздухопроницаемость, гигроскопичность и др.
Необходимый уровень гигиенических свойств может быть обеспечен использованием мембранных материалов. Данный вид материалов отличается водоупорностью, паропроницаемостью, моро-
зостойкостью и ветрозащитностью. Среди многообразия мембранных материалов, используемых для изготовления одежды и обуви выделяют гидрофобные микропористые мембраны, гидрофильные монолитные мембраны (полиуретановые), полиуретано-вые (ПУ) и полиэстеровые пленки и др. Для нанесения покрытий на текстильные материалы, используемые для изготовления специальной одежды, используют полиуретановые мембраны и пленки. Изделия из таких тканей отличаются лучшими защитными и гигиеническими характеристиками, а кроме того, легкостью, что не маловажно при работе.
Гидрофобная микропористая мембрана, это водоотталкивающая мембрана со сквозными порами, которые позволяют водяным парам проникать сквозь мембрану. Степень водонепроницаемости мембраны зависит от водоотталкивающей способности материала мембраны, а не от размера пор.
Гидрофильная монолитная мембрана - монолитная водопоглощающая мембрана. В ней нет сквозных пор, через которые могут проникать вода или водяные пары. Влага проходит сквозь мембрану в результате абсорбции внутрь мембраны с внутренней стороны, диффузии в твердом теле и, наконец, испарения с наружной стороны ткани. К гидрофильным монолитным мембранам относится большинство тканей с полиуретановым покрытием.
Широкую известность приобрели мембранные материалы из политетрафторэтилена (ПТФЭ), данные мембраны водонепроницаемы, но пропускают водяные пары, так как волокна ПТФЭ гидрофоб-ны. Однако, со временем, под действием внешней среды, и загрязнений, попадающих на материал с тела человека, данный эффект мембраны снижается, и для его сохранения, создан комбинированный материал из ПТФЭ и ПУ.
Полиуретановые плёнки выполняют такие же защитные функции защиты что и комбинированные ПТФЭ-ПУ материалы, при этом одежда из них получается несколько легче и значительно дешевле, кроме того, при растяжении, подобные материалы отличаются эластичностью, в связи с чем пленки наносят на материалы в виде микропорового или монолитного покрытия. Часто, при разработке таких тканей, добавляется антистатическая нить и используется огнезащитная отделка.
Немаловажной является и конструкция специального костюма, как правило, он представляет из себя комплект из комбинезона и куртки с капюшоном. Нередко подобные комплекты оснащены потайными застежками, наружными накладными карманами (защищенными клапанами), усилительными накладками на рукавах и вентиляционными отверстиями, выполняемыми в области подмышечных впадин. Такие элементы, как кокетка спинки, полочки, клапаны и защитные накладки, чаще всего выполняют из тканей с пленочным покрытием.
При разработке конструкции специальной обуви особое внимание уделяется подошве, материал которой должен быть устойчив к воздействию нефти и нефтепродуктов, пониженных температур [4, 5]. Иметь самоочищающийся протектор, обеспечивающий надежное сцепление со скользкими, масляными,
мокрыми поверхностями, быть защищенной от проколов насквозь. Так же необходимо предусмотреть защитный подносок и задник из композитных материалов, устойчивых к ударным нагрузкам. Конструкция верха обуви должна обеспечивать удобство надевания и снятия, стабильную фиксацию на ноге, удобство при ходьбе, защиту от ветра и попадания влаги, пыли и т.д. Все материалы, как верха, так и низа обуви должны быть устойчивы к воздействию агрессивных сред: растворителей, кислот, щелочей, масел, нефтепродуктов и сырой нефти.
Литература
1. Черунова, И.В. Защитные свойства спецодежды в условиях нефтедобычи / И.В. Черунова, И.В. Куренова,
Л.А. Осипенко, Е. А. Щеникова, С.А. Колесник // Швейная промышленность. - 2011. - №3. - с . 14-15.
2. Текстильное оборудование и химия - [Электронный ресурс] http://rustm.net/catalog/article/884.html (дата обращения: 15.10.2014)
3. Обувь для защиты от нефти и нефтепродуктов - [Электронный ресурс] http://k2-markets.ru/obuv-dlya-zashhity-о^пейььпейергосйийву/ (дата обращения: 15.10.2014)
4. Никитина Л.Л. Перспективные полимерные материалы в производстве обуви / Л.Л. Никитина, О.Е. Гаврилова // Вестник технологического университета. - 2012, -№15 - С.190-194.
5. Тихонова, Н.В. Натуральные и синтетические полимеры в современном производстве обуви / Н.В. Тихонова, Т.В. Жуковская, Л.Ю. Махоткина // Вестник Казанского технологического университета. - 2010, -№ 9. -С.369-373.
© А. А. Насыбуллина - магистр каф. конструирования одежды и обуви, КНИТУ; В. И. Христолюбова - ассистент каф. конструирования одежды и обуви, КНИТУ; Р. М. Галялутдинова - ассистент каф. конструирования одежды и обуви, КНИТУ; Т. В. Жуковская - к.т.н., доцент каф. конструирования одежды и обуви, КНИТУ, [email protected].
© A. A. Nasybullina - Master of the Department of designing clothes and shoes, KNRTU; V. I. Khristolyubova - assistant of the Department of designing clothes and shoes, KNRTU; R. M. Galyalutdinova - assistant of the Department of designing clothes and shoes, KNRTU; T. V. Zhukovskaya - Ph.D., Associate Professor of the Department of designing clothes and shoes, KNRTU, [email protected].
