CC BY
108
УДК 378:687
Л. Г. Хисамиева, А. А. Шведчикова, Л. Н. Абуталипова
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПОДБОРА НЕГОРЮЧЕГО ПОЛИМЕРНОГО МАТЕРИАЛА С НИЗКОЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТЬЮ
И СВОЙСТВАМИ САМОЗАТУХАНИЯ ДЛЯ КОМБИНЕЗОНОВ КАРТЕНГИСТОВ И АВТОГОНЩИКОВ
Ключевые слова: негорючие полимерные материалы, комбинезоны для автогонщика, оптимальный
ассортимент.
В статье рассмотрены негорючие полимерные материалы с низкой теплопроводностью и свойствами самозатухания. Приведены сравнительные характеристики свойств материала и на основе их анализа обоснован оптимальный подбор материалов для комбинезона автогонщика.
Keywords: nonflammable polymer materials, racing car driver, appropriate assortment.
In present article nonflammable polymer materials with low conduction and self-damping features are viewed. Comparative properties of these materials are given and in terms of their analysis an appropriate assortment for the racing car driver is proved.
Автоспорт - это не только увлекательное и захватывающее шоу, но и реальный риск для жизни пилотов. Ошибки пилотов влекут за собой серьёзные аварии. Любой автомобиль -источник повышенной опасности, гоночный - тем более. Поэтому и защита пилота максимальна: прочный каркас, четырех-, шеститочечные ремни, специальные литые сиденья, экипировка. Задача экипировки - максимальная защита пилота. В экипировку входят: специальный комбинезон, обувь, перчатки, подшлемник, шлем.
Основной целью разработок и создания защитного комбинезона пилота - это способность максимально исключить тяжесть последствий аварий. Существует вероятность возгорания двигателя - это существенный риск для пилота. В настоящее время ведутся разработки специального защитного комбинезона с особыми свойствами сопротивления открытому пламени.
Ниже проведен анализ требований к защитным комбинезонам, которые делятся на две группы: для картинга и «больших» автомобилей.
Картинг. Основной функцией картингового комбинезона является защита пилота от «асфальтовой болезни». Скорость мощного карта достигает 200 км/ч , при этом существует большая вероятность опрокидывании машины или вылета пилота из кресла, т. к пилот картинга не пристегнут ремнями безопасности.
Подбор пакета материалов осуществляется в соответствии с выдвигаемыми требованиями безопасности, омологации РАФ или FIA, ОСТ 89-52-88 «Комбинезоны для картингистов и мотогонщиков». Пакет материалов состоит из двух слоев.
Для наружного слоя картингового комбинезона используют полиэстер либо фирменный материал кордура (Cordura). Отличительными свойствами рассматриваемого материала являются высочайшая износостойкость и прочность, но при этом он достаточно легкий. Внутренний слой выполнен из махровой ткани, впитывающей пот. Для контроля температуры в комбинезоне предусмотрены вентиляционные клапаны.
Существуют требования международной комиссии картинга (CIK) для пошива картинговых комбинезонов. Лучшие комбинезоны - комбинезоны, предоставляющие защиту уровня 2 (Level 2).
Комбинезоны для автомобильного спорта. Существуют существенные различия функций комбинезонов картингистов и автогонщиков. Во-первых, пилот автомобиля крепко пристегнут четырехточечными ремнями безопасности, за счет чего защита от механических повреждений не особо важна. Во-вторых, основная задача комбинезона - выдержать испытание огнем. При возгорании двигателя пилоту потребуется некоторое время (10-12сек), что бы выбраться из машины. Комбинезон должен противостоять открытому пламени не менее 12 секунд, при этом температура пододежного пространства не должна превышать
начальной. Более того, пилот должен еще иметь свободу движений и при этом не чувствовать дискомфорта.
Подбор материалов в пакет осуществляется в соответствии с ГОСТом FIA8856-2000, РАФ 1995г. Каждый слой выполняет свою функцию. Внешний слой имеет максимальные огнезащитные свойства. Внутренний слой изготовлен из мягкого материала и предназначен для максимально гигиеничного контакта с телом и обладает впитывающим эффектом. Для контроля температуры в комбинезоне предусмотрены вентиляционные клапаны.
Гоночные комбинезоны производятся с использованием полимерного материала SPARCO Tex-Thread W-150™, основанного на новом сверхлегком волокне "Номекс ® (Nomex ®)" (298 g/smq) и огнестойком эластичном (15%) материале SPARCO Isotec Friction 50™.
Технология основана на многоуровневом переплетении высокотехнологичных волокон, что позволят снизить вес и повысить вентиляционные характеристики, которые меняются в зависимости от условий использования.
Не маловажным показателем качества материалов, используемых для изготовления спортивных комбинезонов, является поверхностная плотность материала, которую оценивают в граммах на квадратный метр [1]. В среднем она составляет порядка 460 г/м2, а у комбинезонов высокого уровня - всего 380 г/м2. Существуют еще более легкие разновидности современных полимерных материалов: поверхностная плотность материала "Номекс ® (Nomex ®)" с кевларовыми нитями - совместная разработка фирмы «Спарко» и команды «Мак-Ларен» составляет всего 298 граммов.
"Номекс ® (Nomex ®)" разработан фирмой "Дюпон" во время исследований по улучшению термостойкости нейлона. Полученные в лаборатории волокна первоначально получили название HT-1.[2]
Мета-арамид "Номекс ® (Nomex ®)" ® (m-aramid NOMEX ®) (полное название мета-фенилендиамин-изофталамид) является полимером и получается из мета-фенилен-диамина и изофталоил хлорида в амидном растворе. Полимерная цепочка "Номекс ® (Nomex ®)" имеет меньшую прочность, по сравнению с пара-арамидом Kevlar ®, однако она является более гибкой, что придает "Номекс ® (Nomex ®)" хорошие текстильные качества. Например, стойкость волокна и ткани "Номекс ® (Nomex ®)" к изгибу примерно в 3 раза выше, чем у полиэфира.[2]
По своим физическим характеристикам M-Aramid Nomex ® можно сравнить с Нейлоном 6.6. Относительно высокий модуль эластичности "Номекс ® (Nomex ®)" означает, что он может выдержать экстремальные нагрузки без серьезной постоянной деформации. Отличная стойкость к абразивному износу приводит к очень длительной эксплуатации материала в тяжелых условиях.
Термостойкость "Номекс ® (Nomex ®)" в широком диапазоне температур позволяет применять этот материал для фильтрации горячих газов в промышленности, особенно в процессах со значительными температурными колебаниями. "Номекс ® (Nomex ®)" не плавится, а начинает обугливаться при температуре, превышающей +370°С. Это объясняет его свойства без ущерба выдерживать нагрев до +240°С в относительно сухой и нейтральной среде.
Однако инженеры «Дюпон» рекомендуют для длительной и надежной работы этого материала эксплуатировать "Номекс ® (Nomex ®)" при постоянной температуре не более +200°С. В нормальных условиях - температура +200°С, влажность 6%, содержание SO2 100ppm - рукава из "Номекс ® (Nomex ®)" будут служить более 2-х лет. Например, типичный срок эксплуатации фильтровальных мешков "Номекс ® (Nomex ®)" на асфальтобетонных заводах при температуре +140..+175°С составляет более 3-х лет [2].
Основная проблема, которая в настоящее время решается разработчиками спортивных комбинезонов - как при улучшении огнестойкости создать комбинезон еще более эластичным и воздухопроницаемым [3]. Ориентиром может служить последняя разработка «Дюпон» -материал кармит (Carmyth) на основе карбоновых нитей, используемый фирмой «Спарко» SPARCO. Но данный материал в настоящее время применяется пока только для
подшлемников и нижнего белья. Перспективная задача - использовать карбон для изготовления самих комбинезонов.
Ниже представлена таблица 1 основных характеристик волокон огнеупорных материалов.
Таблицаї - Характеристики волокон огнеупорных материалов
Волокно, тип Мкаксимальная рабочая температура (сухой нагрев) Максимаьная рабочая температура (влажный нагрев) Максимальная температура кратковременный сухой нагрев Поддерживает горение
PP +94 +94 +1G7 ДА
PES +132 +94 +15G ДА
PAN +125 +125 +15G ДА
NO +2G4 +177 +24G НЕТ
PTFE +26G +26G +29G НЕТ
PPS +19G +19G +232 НЕТ
PS4 +26G +195 +3GG НЕТ
GL +26G +26G +29G НЕТ
Обозначение типа волокна: РР полипропилен, PES полиэфир(полиэстр, лавсан), PAN полиакрилнитрил, NO номекс, PTFE фторопласт, PPS полифениленсульфид, P84 полимид, GL стекловолокно [2].
В настоящее время разрабатываются новые перспективные материалы. В связи с этим существует необходимость совершенствования технологий, а так же конструктивного решения проектирования комбинезонов картингистов и автогонщиков .
С учетом выше изложенных требований на кафедре Моды и технологий разрабатываются современные модели комбинезонов автогонщиков из негорючего полимерного материала с низкой теплопроводностью и свойствами самозатухания.
Литература
1. Бузов, Б.А. Материаловедение в производстве изделий легкой промышленности (швейное производство) / Б.А. Бузов, Н.Д. Алыменкова; Под ред. Б.А. Бузова. - М.: Издательский центр «Академия», 2004. -448с.
2. Как подобрать комбинезон (Электронный ресурс) Код доступа
http://www.sparco.ru/index.php.option=content&task=view&id=39.
3. Зайцева, М.Ю. Применение полиуретановой термотрансферной пленки для зональной защиты швейных изделий специального назначения / М.Ю. Зайцева, Л.Н. Абуталипова //Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. -№9. С.300-304.
© Л. Г. Хисамиева - канд. пед. наук, доц. каф. моды и технологий КГТУ; [email protected]; А. А. Шведчикова - студ. КГТУ; Л. Н. Абуталипова - д-р техн. наук, проф., зав. каф. моды и технологий КГТУ, [email protected].
Зб4
