CC BY
15
УДК 685.345
Л. Ю. Махоткина, Т. В. Жуковская, А. А. Насыбулина УЛУЧШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАТУРАЛЬНЫХ КОЖ
ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОДЕЖДЫ
Ключевые слова: одежда специального назначения, физико-механические характеристики, защитные накладки, спилок.
В статье рассмотрено применение защитных накладок в одежде специального назначения как один из методов повышения защиты от механического износа, а также выбора применяемого материала и повышения физико-механических характеристик для защитных накладок.
Keywords: clothes special purpose, physical and mechanical properties, protective lining splits.
The article deals with the application of protective linings in clothes for special purposes as a method of enhancing protection against mechanical wear, as well as the selection and improvement of physical and mechanical characteristics of the material used for the protective lining.
Введение
В настоящее время в связи с развитием технологий переходом на новые стандарты в различных отраслях производственной
деятельности, повышаются требования,
предъявляемые к одежде специального назначения, что влечет повышения требований к материалам и технологиям для ее изготовления. Так как здоровье и жизнь человека во многом зависит от качества средств индивидуальной защиты, разработка материалов, моделей специальной одежды, соответствующей различным видам деятельности, остается актуальным вопросом.
Специальная защитная одежда - это особая категория одежды, в которую входят различные виды костюмов и обмундирования. Главной функцией их является обеспечение безопасности работников. Вне зависимости от вида деятельности человека на работника воздействует большое количество неблагоприятных внешних факторов: химических, метеорологических, механических, физических. Одежда специального назначения должна соответствовать требованиям не только в обеспечении безопасности труда, но и в поддержании нормального функционального состояния человека, сохранения его работоспособности в течение всего рабочего периода.
При проведении оценки качества специальной одежды, прежде всего, важно оказываемое воздействие внешних факторов в системе «человек -одежда - внешняя среда» на состояние здоровья человека.
Оптимальный уровень воздействия внешних факторов предполагает, что при длительном времени воздействия не происходит снижения работоспособности и пагубное влияние на здоровье человека не оказывается. При допустимом уровне воздействия, работоспособность и здоровье человека сохраняются только на определенное время. А предельно допустимый уровень, отличается снижением работоспособности и ухудшением здоровья человека за ограниченное время (например, при чрезвычайных ситуациях).
Так же оптимальный, допустимый, предельно допустимый и предельно переносимый уровни выделяются в функциональном состоянии человека. Предельно допустимое функциональное состояние организма отличается значительным напряжением механизмов регуляции, что не только снижает работоспособность, но и может стать причиной срывов приспособительных механизмов, и вызвать необратимые изменения в организме человека.
Таким образом, обеспечение оптимальных уровня воздействия внешних факторов и функционального состояния организма человека, сохранение уровня его работоспособности в продолжении длительного времени за счет создания и поддержания параметров пододежного пространства является актуальной задачей.
Выделяют несколько подходов для исследования системы «человек - одежда - внешняя среда», одним из направлений является изучение окружающей среды на процесс эксплуатации одежды.
К эксплуатационным характеристикам одежды относят надежность, способность выполнять свои функции в течение определенного промежутка времени. Данное свойство определяется долговечностью - сохранением пригодности к эксплуатации до разрушения, физического или морального износа.
Физический износ происходит в результате истирания, усталостной прочности, нагрузки, близкой к разрывной, воздействия влаги, тепла, микроорганизмов, ухудшающих свойства материалов, и разрушающих детали и узлы одежды.
Для изучения эксплуатационных характеристик одежды чаще всего используется метод опытной носки, при этом условия эксплуатации должны быть стандартизированы. Зарубежными учеными предлагаются методы, позволяющие регистрировать характерные трудовые движения, и определять факторы износа одежды [1]. Однако данный метод является дорогостоящим и технически сложным в реализации, так как предполагает использование беспроводных датчиков и специальных компьютерных программ. Для моделирования процесса эксплуатации специальной одежды предлагается использование виртуального манекена,
содержащего данные физиологической и антропометрической моделей, воспроизводящих позы и движения человека, позволяющий анализировать систему «человек - одежда -внешняя среда», прогнозировать тепловое состояние человека.
На начальных этапах проектирования, установив назначение одежды, производят подбор пакета материалов. При этом могут применяться текстильные материалы, натуральные и искусственные кожи, резины, композиционные материалы. Лабораторные испытания пакетов материалов дают возможность оценить эксплуатационные характеристики одежды до ее изготовления.
Также при проектировании специальной одежды, в некоторых моделях могут применяться защитные, усиливающие накладки, их месторасположение будет зависеть от условий труда, для которых разрабатывается специальная одежда.
Как правило, для дополнительной защиты от механического износа, применяются накладки на кокетках полочки и спинки, в верхней части рукава, на локтевых и коленных суставах. Наряду с современными высокотехнологичными
материалами, отличающимися высокой прочностью, масло-, бензо-, водостойкостью, в промышленности для изготовления защитных накладок применяются спилки.
Использование спилков для изготовления накладок для специальной одежды расширяет сырьевую базу кожевенного производства, позволяет обеспечить высокие защитные свойства изделий, не повышая их стоимости. Кроме защиты от механических воздействий, спилки применяются в качестве защиты от температурных воздействий, кратковременного воздействия открытого огня и брызг расплавленного металла.
Однако, вместе с тем, по сравнению с лицевыми кожами, данный материал имеет ряд недостатков: так спилки отличаются рыхлостью, сниженными физико-механическими свойствами. Для их улучшения, в настоящее время предлагаются разнообразные технологии, большое внимание в которых уделяется способам нанесения искусственных покрытий, устойчивых к внешним воздействиям.
Исследовательская часть
В последнее время все большую популярность приобретают методы модификации, позволяющие сократить применение химических воздействий, повысить экологичность и экономичность производства. К таким методам относятся электрофизические, в частности - воздействие неравновесной низкотемпературной плазмы (ННТП). Применение данного метода позволяет изменять структуру обрабатываемого материала по необходимым параметрам, при этом не вызывая ухудшение других параметров [2-5]. Еще одним преимуществом данного метода являются широкие возможности для автоматизации.
В данной работе, объектом исследования выбран спилок, толщиной 1,1мм, полученный из шкур крупного рогатого скота (КРС) с нанесенной искусственной лицевой поверхностью. Режим плазменной обработки регулировался путем изменения времени воздействия плазмы от 1 до 10 минут, мощности разряда от 0,1 до 2,0кВт, давление в разрядной камере во время обработки составляло 26,6Па, а расход плазмообразующего газа 0,04г/с [3 -5]. В качестве плазмообразующего газа выбрана смесь аргона и пропан-бутана в соотношении 70^30. По результатам исследований произведен выбор режима плазменной обработки: 0дг=0,04 г/с, Рк=26,6 Па, Wp=1,3 кВт, т=3минут. Результаты исследований изменений физико-механических характеристик спилка под воздействием ННТП приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Влияние ННТП обработки на изменение физико-механических характеристик спилка (0Аг=0,04г/с, Рк=26,6Па, Wp=1,3кВт, т=3мин.)
Показатели Контрольный образец Опытный образец
Предел прочности при растяжении, 10МПа, 1,47 1,92
Удлинение при напряжении 10МПа, % 47,3 42,1
Напряжение при появлении трещин лицевого слоя, 10МПа 1,39 1,86
Устойчивость покрытия к многократному изгибу, балл 2 3
Время впитывания капли воды, час 1,05 1,21
Анализ результатов показывает, что плазменная обработка спилка для с искусственной лицевой поверхностью для накладных защитных деталей, позволяет увеличить предел прочности на 30,6%, напряжение при появлении трещин лицевого слоя-на 33,8%, а время впитывания капли воды - на 15,2%, что свидетельствует об улучшении эксплуатационных характеристик подвергавшихся обработке образцов.
Для наиболее полного изучения влияния воздействия ННТП на свойства спилков, целесообразно исследовать их гигиенические свойства, а так же провести испытания накладных деталей из данного материала в условиях опытной носки.
Литература
1. Li F., Wang Y. A Transient 3D Thermal Model for Clothed Human Body Considering More Real Geometry // Journal of computers. - 2013, Vol.8,Is.3.- P. 676-684
2. Рахматуллина Г.Р. Улучшение механических свойств и адгезионной прочности кожи за счет применения физического метода обработки / Г.Р. Рахматуллина //
Вестник Казанского технологического университета. -2009. - № 4. - С. 126-130.
3. Абдуллин И.Ш. Высокочастотная плазменная обработка в производстве обуви. Теория и практика использования: Монография / И.Ш. Абдуллин, Л.Ю. Махоткина; Казан. гос. технол. ун-т. Казань, 2006. -348с.
4. Абдуллин И.Ш. Улучшение механических характеристик натуральных обувных кож в результате воздействия неравновесной низкотемпературной плазмы
/ И.Ш. Абдуллин, Г.Н. Кулевцов, Т.В. Жуковская // Вестник КГТУ - 2014. - Т17, №20. - С.70-72 5. Кулевцов Г.Н. Повышение физико-механических свойств кож для верха обуви с искусственной лицевой поверхностью за счет применения обработки неравновесной низкотемпературной плазмой / Г.Н. Кулевцов, Т.В. Жуковская, Д.М. Семенов, А.А. Усманов // Вестник КГТУ - 2015. - Т18, №19. - С.158-159.
© Л. Ю. Махоткина - д.т.н., профессор, зав. кафедрой конструирования одежды и обуви КНИТУ, [email protected]; Т. В. Жуковская - к.т.н., доцент той же кафедры, [email protected]; А. А. Насыбулина - магистрант той же кафедры.
© L. Y. Makhotkina - Professor, Head of the Department «Designing of clothes and shoes», KNRTU, [email protected]; T. V. Zhukovskaya - Ph.D., Associate Professor of the Department «Designing of clothes and shoes», KNRTU, [email protected]; A. A. Nasybulina - graduate student of the Department «Designing of clothes and shoes», KNRTU.
