CC BY
21
УДК 677.024; 677.074
В. В. Поликарпов, С. Д. Николаев
ТРЕБОВАНИЯ К ОГНЕЗАЩИТНЫМ ТКАНЯМ
Ключевые слова: ткань, параметры структуры, свойства, температура, линейные плотности нити, плотности ткани,
поверхностная плотность.
В статье конкретизированы требования к одежде пожарного и спроектирована по заданной поверхностной плотности ткань из арамидной пряжи для пошива костюма пожарного; приведены результаты расчета параметров структуры и физико-механических свойств спроектированной ткани, которые отвечают всем предъявляемым требованиям.
Keywords: fabric structure parameters, properties, temperature, linear density of yarns, fabric density, the surface density.
The article specifies requirements for clothing designed for fireman and given the surface density of fabric of aramide yarn for sewing costume firefighter; the results of calculation ofparameters of structure and physico-mechanical properties of engineered tissues that meet all of the target language are requirements.
Защита человека от неблагоприятного внешнего воздействия является сложной инженерной задачей, поскольку в реальной ситуации человек одновременно подвергается воздействию не одного, а нескольких поражающих факторов. Для минимизации отрицательного воздействия используются самые разные приемы и решения, одним из которых является создание и экипировка человека, выполняющего конкретную работу, специальной одеждой, учитывающей конкретные условия этой работы. Для изготовления защитной одежды все чаще и чаще используют арамидные волокна, обладающие уникальным комплексом свойств и способные защитить человека от воздействия высокой температуры, огня, мощного теплового потока, воздействия химических реагентов, а также осколка или пули. По оценкам специалистов в нашей стране для этих целей сегодня используется около 600 тонн мета-арамидных и около 600 тонн пара-арамидных волокон. Параллельно с этим количеством используется гораздо большее количество обычных волокон (хлопка, полиэфирных, полиамидных и других) подвергнутых специальной обработке.
Материалы, изготовленные из таких волокон, как правило, уступают аналогичным материалам из арамидных волокон по своим защитным свойствам, но выигрывают в цене.
На ООО «Арамид» И.В.Слугиным, А.И.Слугиным решен вопрос повторного использования арамидных волокон при создании специальной защитной одежды. Для этого была разработана технология получения регенерированного волокна из вторичных арамидных материалов, разработана технология прядения и ткачества, а также ассортимент специальных защитных тканей [1-4].
Однако требования к защитным тканям постоянно ужесточаются. Последние должны не просто соответствовать установленным требованиям, но и обладать комплексом потребительских свойств, среди которых гигиеничность, внешний вид, окраши-ваемость, цена и другие. Потребитель хочет иметь не просто защитную одежду, а одежду дружественную человеку, удобную, красивую и по приемлемой цене.
Таблица 1 - Требования, предъявляемые к физико-механическим и теплофизическим показателям материала верха боевой одежды пожарного
Наименование показателя Значение показателя Метод испытаний
Поверхностная плот- 150-400 ГОСТ 3811, ГОСТ
ность, г/м2 17073, ГОСТ 29104.1
Разрывная нагрузка, Н, не менее ГОСТ 3813, ГОСТ
- по основе 1000 17316
- по утку 800 ГОСТ 29104.4
Сопротивление раз- ГОСТ 3813, ГОСТ
диранию, Н, не менее 17074
- по основе ГОСТ 29104.5
- по утку 80 60
Кислородный индекс, 28 ГОСТ 12.1.044
%, не менее
Устойчивость к воз- 300 ГОСТ 53264-2009
действию температу-
ры окружающей среды до 300°С, с, не
менее
Сопротивление раз- ГОСТ 53264-2009
диранию после воз-
действия температу-
ры 300°С в течение 5
минут, Н, не менее
- по основе
- по утку 40 30
Устойчивость к кон- 7 ГОСТ 53264-2009
такту с нагретыми до
400°С твердыми по-
верхностями, с, не
менее
Устойчивость к воз- 15 ГОСТ 53264-2009
действию открытого
пламени, с, не менее
В таблице 1 представлены требования, предъявляемые к физико-механическим и теплофизическим показателям материала верха боевой одежды пожарного.
Существующие ГОСТы на много ужесточили требования к специальной защитной одежде пожар-
ного в целом и к материалам для ее производства в частности.
Для обеспечения таких показателей как «устойчивость к открытому пламени», «устойчивость к воздействию температуры окружающей среды до 300°С», «Устойчивость к контакту с нагретыми до 400°С твердыми поверхностями» необходимо нарабатывать ткань из пара-арамидных волокон, обладающих соответствующими характеристиками.
Исходя из предъявленных к ткани технических требований, цены на готовое изделие, а также возможностей технологического процесса производства пряжи для изготовления ткани была разработана ткацкая пряжа из регенерированных пара-арамидных волокон, характеристики которой представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Характеристики пряжи арамидной из регенерированных пара-арамидных волокон
Наименование показателя Значение показателя
Линейная плотность, текс 30 х 2
Относительная разрывная нагрузка, сН/текс 44
Удлинение при разрыве, % 3,5
Кислородный индекс, % 33-36
Равновесное влагосодержание, % 3,5-5
Длина резки волокна, мм 35
Температура эксплуатации, °С, не более 250
Потеря массы при температуре 400°С в течение 30 минут, %, не более 7
Нами использован метод проектирования ткани по заданной поверхностной плотности, изложенный в литературе [5-7].
Требования к ткани были следующими [2,3]:
1. Назначение ткани - защита пожарного от воздействия неблагоприятных факторов во время тушения пожара;
2. Условия эксплуатации - высокая температура окружающей среды, сильный тепловой поток, открытый огонь;
3. Физико-механические показатели, принятые для разработки ткани:
- поверхностная плотность - 240± г/м2;
- разрывная нагрузка - по основе - 2000 Н; по утку - 1600 Н;
4. Исходный материал - пряжа арамидная техническая 30 текс х 2 из регенерированного арамидного волокна;
5. Ширина ткани - 100 см;
6. Тип переплетения - саржа 1/2.
Наработку ткани цедесообразно производить на станке СТБ 2-220 в соответствии с заправочными параметрами, полученными при выполнении заправочного расчета (табл. 3).
Перематывание пряжи целесообразно проводить на мотальной машине М-150-2, Снование нитей -на сновальной машине Textima. Основа не подвергалась шлихтованию в связи с тем, что на ткань впоследствии наносится полимерное покрытие [8,9].
Таблица 3 - Заправочные параметры ткацкого станка
Параметр заправки Буквенное обозначение Значение параметра
Линейная плотность Т -'-о 30 х 2
основы, текс
Линейная плотность Ту 30 х 2
утка, текс
Плотность ткани по Ро 180
основе, число нитей на
10 см
Плотность ткани по ру 200
утку, число нитей на 10
см
Ширина суровой ткани, Вс 100
см
Уработка основы, % ао 6
Уработка утка, % ау 7
Поверхностная плот- М1М2 238
ность ткани, г/см2
Полученная суровая ткань имеет следующие физико-механические свойства, они представлены в таблице 4. Проведено сравнение с нормируемыми по ГОСТ показателями.
Таблица 4 - Физико-механические показатели суровой ткани, выработанной из регенерированного арамидного волокна
Наименование Значение Требования Метод
показателя показателя ГОСТа испытании
Поверхностная плотность, г/м2 238 150-400 ГОСТ 17073-71
Плотность тка- ГОСТ
ни, число нитей 3811-72
на 10 см,
по основе 180 -
по утку 200 -
Разрывная нагрузка, Н, не ГОСТ 17316-71
менее,
по основе 2050 1000
по утку 2370 800
Сопротивление раздиранию, Н, ГОСТ 17074-71
не менее;
по основе 350 80
по утку 400 60
Сопротивление НПБ 157-
раздиранию 99
после воздейст-
вия температуры 300°С в течение
5 минут, Н, не
менее
- по основе 190 80
- по утку 200 40
Из таблицы 4 видно, что ткань, выработанная из регенерированного пара-арамидного волокна, полностью соответствует требованиям, предъявляемым к материалу верха боевой одежды пожарного. Имея поверхностную плотность, почти в 2 раза ниже верхнего предела, ткань показывает разрывную нагрузку в 2 раза, а сопротивление раздиранию в 5 раз большее, чем требует нормативная документация.
При этом стоимость одного квадратного метра полученной ткани в 1,4 раза ниже стоимости одного квадратного метра ткани из товарного волокна и в 1,6 раза ниже стоимости одного квадратного метра ткани из комплексной нити.
В результате проведения работы:
- конкретизированы требования к одежде пожарного и спроектирована по заданной поверхностной плотности ткань из арамидной пряжи для пошива костюма пожарного;
- расчет параметров структуры и физико-механических свойств спроектированной ткани показывает, что она отвечает всем предъявляемым требованиям.
Литература
1. Акатьев В.А. Основы взрывопожаробезопасности. Учебное пособие для вузов. - М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2004. - 384 с.
2. Алексей И.Слугин. Разработка оптимальных технологических параметров изготовления тканей на основе
вторичной арамидной пряжи. Дис... к.т.н., МГТУ им.А.Н.Косыгина, 2008. - 171 с
3. Андрей И.Слугин. Разработка новых облегченных ара-мидных тканей на основе вторичных регенерированных волокон и технологических параметров их изготовления. Дис. к.т.н., МГТУ им.А.Н.Косыгина, 2012. - 162 с
4. Perepelkin K.E.. The textile institute's World Conference. Structural mechanics of polymeric fibers. Review and new conceptions. Tampare, Finland. Proceedings.V.1. Tampare, 1996.-p.19-28
2. А.А. Мартынова, Г.Л. Слостина, Н.А. Власова, «Строение и проектирование тканей», Москва, 1999 г.- 324 c
6. Дамянов Г.Б., Бачев Ц.З., Сурнина Н.Ф. Строение ткани и современные методы ее проектирования.- М.: Легкая и пищевая промышленность, 1980. - 240 с.
7. Новиков Н.Г.- О строении ткани и о проектировании ее с помощью геометрического метода // Текстильная про-мышленность.-1945.-.№1 -с.57-58.
8. Николаев С.Д., Мартынова А.А., Юхин С.С.,Власова Н.А.. Методы и средства исследования технологических процессов ткачества. Монография, М., 2003.-336с.
9. Николаев С.Д. Прогнозирование изготовления тканей заданного строения / Учебное пособие. - М.: МГТА, 1989. - 62 с.
© А. В. Поликарпов - аспирант кафедры проектирования и художественного оформления текстильных изделий ФГБОУ ВО «МГУДТ», [email protected]; С. Д. Николаев - профессор кафедры проектирования и художественного оформления текстильных изделий ФГБОУ ВО «МГУДТ», [email protected].
© A. V. Polikarpov - postgraduate student of the Department of design and decoration textile products FGBOU VO "MSUDT", [email protected]; S. D. Nikolaev - professor of design art and design textile products FGBOU VO "MSUDT", [email protected].
