CC BY
30
УДК 675
О. Е. Гаврилова, Л. Л. Никитина
ВЫБОР КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ И ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОДЕЖДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ В ВОДНОЙ СРЕДЕ
Ключевые слова: одежда, гидрокостюм, неопрен, конструкция, элементы.
Обеспечение эксплуатационных свойств изделий определяется как применяемыми материалами, так и их конструктивным решением. Водная среда - неестественная для обитания человека, что предъявляет повышенные требования к защитным функциям одежды, используемой в водной среде. В статье приведен обзор существующих полимерных материалов для изготовления гидрокостюмов и дополняющих элементов костюма, принципиальных конструктивных решений современных моделей данных изделий и рассмотрены перспективы улучшения эксплуатационных свойств данной группы изделий.
Keywords: clothes, diving suit, neoprene, design, elements.
Ensuring operational properties of products depends on the applied materials and designs. The water environment is unnatural for dwelling of the human, that imposes increased requirements to protective function of the clothes, used in the water environment. The review of the existing polymeric materials for production of diving suits and the supplementing elements of a suit, basic designs of modern models of these products is provided in article. Prospects of improvement of operational properties of this products group are considered.
Отличительной чертой современного человека является активность и стремление развиваться и познавать окружающий мир. Водная среда планеты уже давно является как предметом научных исследований, так и пространством для активного отдыха. Для защиты тела человека от неблагоприятных условий окружающей среды испокон веков служила одежда, и сегодня растущая активность человечества не позволяет одежде утратить свою основную функцию. Комплект специальной одеждой для предохранения тела человека от потери тепла в условиях водной среды включает гидрокостюм и другие специальные предметы одежды. Гидрокостюм защищает поверхность тела человека от различных механических повреждений при контакте с каменистым дном, ракушками, кораллами, жесткой растительностью и т.п., а иногда и от солнечных ожогов, например в тропиках. Такие костюмы используют для дайвинга, снорклинга, подводной охоты и для работ различных спецслужб. Различают гидрокостюмы - мокрые, полусухие и сухие.
Мокрые гидрокостюмы получили свое название из-за того, что в процессе использования внутрь костюма попадает вода. Их изготавливают из вспененного материала - неопрена. Структура материала обеспечивает эффективное препятствие для потери тепла тела. Неопрен позволяет задавать необходимый набор свойств гидрокостюма - мягкость и эластичность, жесткость и твердость, износостойкость и прочность и т. п. В зависимости от предполагаемых условий эксплуатации толщина материала может варьироваться 1,5 - 9,0 мм. Одна и та же модель гидрокостюма может выпускаться из материала разной толщины. Так, неопреновые гидрокостюмы для дайвинга изготавливаются толщиной: 0,5 - 1 мм (не сохраняет тепло, защищает от механических повреждений и ожогов, температура воды 20 - 28°С), 2 -3 мм (температура воды 14 - 30°С), 5 - 5,5 мм (температура воды 14 - 28°С), 7 мм (температура воды ниже 23°С).
Гидрокостюмы для дайвинга толщиной 0,5 - 5 мм также используются и для сноркелинга. Часто используемые гидрокостюмы толщиной 2 - 5,5 мм, т.к. обеспечивают комфортное погружение в большом диапазоне температур. Для дополнительного утепления могут использоваться шлем, лайкровая поддева, неопреновая майка (2-3 мм), куртка-утеплитель (3 - 5 мм). Гидрокостюм толщиной 7 мм является самым теплым из рассматриваемых. Данной толщины производят и полусухие гидрокостюмы - гидрокостюмы с усиленной обтюрацией в области рук, ног и шеи, что препятствует проникновению большому количеству воды под гидрокостюм. В таком гидрокостюме туловище дайвера часто остается действительно сухим. Полусухой гидрокостюм применяется для дайвинга при температуре воды ниже 20°С.
Сухой костюм позволяет максимально сохранить то тепло, которое вырабатывается телом человека. Соответственно, данный костюм должен гарантировать герметичность, которая во всех моделях обеспечивается специальной гермомолнией, манжетой из латекса или неопрена (обтюратором) в области шеи и на запястьях рук, вклееными ботинками или неопреновыми носками. Обтюраторы изготавливают из более тонкого неопрена, чем весь костюм для того, чтобы конечность или голова легче проходила через узкое место при надевании или снятии костюма. Сухой гидрокостюм имеет клапан для поддува воздуха и клапан для выпускания воздуха.
По применяемым материалам сухие гидрокостюмы бывают двух типов - неопреновые и мембранные. Неопреновые сухие в отличие от мокрых имеют герметизированные и проклеенные швы. Мембранные костюмы изготавливают из материалов, не обеспечивающих теплозащитные свойства. Их наружный слой выполняется из синтетического материала, обладающего высокими прочностными свойствами, что защищает поверхность костюма от разрывов или разрезов. Мембранный гидрокостюм предусматривает использование дополнительного
внутреннего утепляющего комбинезона, что позволяет осуществлять погружение при различных температурах водной и воздушной среды. Сухие гидрокостюмы также как и полусухие используются для дайвинга при температуре воды ниже 20°С.
Как показывает обзор существующих гидрокостюмов, наиболее часто используемым материалом является неопрен. Неопрен (2 хлорбутадиен 1,3, СН2=СС1.СН=СН2) - торговое название хлоропре-новых каучуков, разработанных в начале XX века в США. Разработчикам удалось получить пористый и легкий материал, водонепроницаемый и износоустойчивый, что обуславливает длительную его популярность в широком диапазоне областей применения от гидрокостюмов, спортивной одежды и обуви, инвентаря до простых средств защиты бытового назначения. Способность неопрена сохранять свои свойства под воздействием воды, ветра, солнца, стойкость, как к пониженным, так и повышенным температурам (от -50 до +50 О), а также масло-стойкость и стойкость ко многим химикатам делают его незаменимым для изготовления гидрокостюмов. Как отмечалось выше, неопрен может обладать разными потребительскими свойствами: эластичностью, мягкостью или жесткостью. Мягкий, эластичный неопрен обеспечивает комфорт при движении, однако, он быстрее, чем более жесткий аналог, становится тоньше из-за многократных циклов сжатия-расширения (при погружении - сжатие, при всплытии - расширение), что приводит к разрушению внутренней микропузырьковой структуры и ухудшению его теплоизоляционных свойств. Чем больше толщина материала, тем более ярко выражен данный эффект. Жесткий неопрен менее подвержен перепадам давления и дольше сохраняет свою толщину, однако, он хуже обеспечивает комфорт движения и дыхания.
Некоторые виды неопреновых гидрокостюмов не имеют наружного тканевого покрытия, что обеспечивает снижение трения воды о костюм. Данное обстоятельство особенно важно при погружении на большие глубины, например, в условиях морской подводной охоты, чтобы способствовать быстрому подъему к поверхности воды. В условиях небольших глубин разность между характеристиками гладкой неопреновой и шероховатой тканевой поверхности костюма не оказывает большого влияния на процесс погружения-всплытия. При пониженных температурах воздушной среды после подъема на поверхность гладкий костюм обеспечивает быстрое стекание капель воды с поверхности, исключая излишнее испарение влаги, способствующее быстрому охлаждению организма, особенно в условиях сильного ветра. В холодный период, как правило, используется гидрокостюм из неопрена толщиной до 10 мм, наличие тканевого покрытия затрудняет движение и дыхание. В отличие от гидрокостюма с тканевой поверхностью гладкий не теряет своей эластичности, однако, может быть легко поврежден в процессе его надевания-снятия и при контакте с поверхностями, которые могут нарушить целостность костюма.
Комфортность эксплуатации гидрокостюмов также обеспечивается их конструктивным решением. Производители ориентируются при их изготовлении на типовые фигуры массового потребителя, которые имеют свои особенности в зависимости от страны. Например, гидрокостюмы, изготовленные в Италии, рассчитаны на астенический тип телосложения, французские - соответствуют мускульному или брюшному типу. Пропорциональное соотношение отдельных частей костюма также может отличаться. Важным требованием является максимальное антропометрическое соответствие, т.е. чтобы рукава и штанины плотно облегали руки и ноги, особенно запястья и щиколотки, а обтюрация шлема плотно прилегали к лицу, допустимы некоторые излишки объема по спинке и переду.
Например, гидрокостюм для подводной охоты, как правило, состоит из куртки и брюк. Существуют разнообразные варианты конструктивных решений гидрокостюма для подводной охоты. В целом форма куртки однотипна для всех моделей, а штаны могут отличаться: быть «длинными», с лямками (они теплее, т.к. на туловище получается два слоя неопрена, но тяжелее дышать) или «короткими», обрезанными выше пояса (когда вода теплая, но они могут плохо фиксироваться на теле, обеспечивают легкое снятие при необходимости). Обе части костюма могут быть относительно прямолинейного кроя или анатомического для более полного прилегания и соответствия наиболее типичному положению конечностей. Костюм простого кроя из эластичного неопрена, имеющий хорошую посадку на фигуре, не обнаруживает существенной разницы в потребительских свойствах с анатомическим. Рукав куртки может быть втачным или реглан.
В костюме для подводной охоты главную роль играют теплозащитные свойства. Подводная охота, как правило, занимает в среднем больше времени, чем дайвинг (в среднем 5-6 часов). На гидрокостюмах для подводной охоты отсутствует застежка-молния, чтобы не допустить потери эластичности и охлаждения тела путем попадания воды внутрь костюма. Неопрен используется более эластичный, чем для гидрокостюмов для дайвинга. Главная особенность гидрокостюмов для подводной охоты - внутренняя поверхность неопрена, называемая «открытая пора», представляющая собой эластичный, шелковистый, мягкий и легкий материал. Неопрен с открытой порой может иметь два варианта: просто открытая пора и открытая пора с металлическим титановым напылением, которое должно снижать теплопотери в водной среде.
В костюме для дайвинга расположение и количество застежек-молний оказывает влияние на удобство эксплуатации при надевании-снятии и непосредственно погружении. Часто встречающимся вариантом является молния по спинке вдоль плеч. При таком расположении она излишне не изгибается и не стесняет движений, однако, ее трудно застегнуть самостоятельно. Удобство застегивания обеспечивает диагональное переднее расположение молнии от плеча к пояснице. Однако, при наклоне корпуса такая молния отстает от тела, искажая форму переда в
области груди. Наименее удачным типом расположения молнии считается расположение молнии вокруг шеи, так как сопряжено с большим количеством изгибов.
Многие модели снабжены внутренними функциональными стяжками, регулирующими ширину спинки гидрокостюма, наколенниками и защитой плеч от истирания, защитным клапаном гермомол-нии. Низ рукава, брюк и другие свободные срезы неопреновых костюмов могут не иметь специальной технологической обработки. В других случаях срезы могут быть как обметанными, так и обработанными кантом, такая обработка предохраняет срезы от повреждений при его надевании и снятии.
Комплект специальной одежды для предохранения тела от потери тепла в условиях водной среды включает в себя собственно гидрокостюм, специальные гидроноски, специальные перчатки и другие дополнительные элементы. Как и гидрокостюм, носки и перчатки изготавливают разных толщин. Гидроноски могут быть упрощенной формы, при которой правая и левая полупары не различаются, а могут быть более анатомической формы, плотно облегающие стопу, позволяющие обеспечивать теплоизоляцию в зимних условиях. Для повышения теплозащитных свойств носков и перчаток используются материалы с открытой порой внутри и с металлическим напылением по ней. Для снижения те-плопотерь вместо перчаток в зимнее время целесообразно использовать трехпалые рукавицы с обтюрацией. Для защиты ладоней и пальцев рук от повреждений при контакте с поверхностью дна, растительностью, животными изготавливаются перчатки и рукавицы из плотной кожи или кожезаменителя с кевларовым покрытием. Для утепления отдельных частей тела в качестве дополнительных элементов комплекта используются жилеты и шорты из неоп-рена, применяемые для уменьшения теплопотерь при использовании гидрокостюма малой толщины посредством увеличения толщины пакета за счет внутреннего слоя. Такие элементы не существенно снижают теплопотери и ограничивают свободу движений из-за снижения эластичности. Для защиты лица и головы от переохлаждения и предотвращения воспалительных заболеваний носоглотки и лицевого нерва применяется специальный полнолицевой шлем, оптимизирующий теплоощущения, создаваемые рецепторами кожи головы.
Срок физического износа одежды для использования в условиях водной среды зависит от интенсивности эксплуатации и соблюдения правил ухода и хранения. Отдельные элементы комплекта одежды
не должны соприкасаться в процессе сушки, а также подвергаться длительному воздействию прямых солнечных лучей, не должны складываться с образованием складок и заломов.
Таким образом, как показывает практика, неоп-рен в достаточной степени позволяет варьировать эксплуатационные свойства специальной одеждой, используемой в условиях водной среды, при различных климатических параметрах. Его свойства позволяют удовлетворить разнообразные требования в зависимости от назначения гидрокостюма. Его применение для производства специальной одеждой для предохранения тела человека от потери тепла в условиях водной среды не теряет своей актуальности. Улучшение эксплуатационных свойств комплекта специальной одежды мы связываем с совершенствованием конструкций отдельных деталей и узлов. Для обеспечения свободы движения или динамического соответствия элементов костюма форме тела целесообразно в конструкции куртки или брюк в местах многократных сгибов конечностей применять специальные вставки из гладкого неоп-рена повышенной эластичности. Для повышения удобства гидрокостюма эксплуатационно обоснованным может быть решение по замене одной гер-момолнии на две-три, расположенных на участках с наименьшим динамическим эффектом (например, в области бокового шва от заднего угла подмышечной впадины вертикально до линии талии, вертикально в области передней поверхности шеи и груди). Также перспективным является совершенствование дополнительных элементов внутреннего слоя комплекта -жилетов и шорт: при относительно простой конструкции должно обеспечиваться уменьшение толщины с сохранением высоких теплозащитных свойств, что требует проведение отдельных исследований свойств материалов для данной группы изделий (например, использование материалов с металлизированным покрытием, материалов, содержащих микрокапсулы с парафинообразным веществом), которые обеспечивать регуляцию теплопотерь организма с учетом погодно-климатических условий, предполагаемой степени активности человека и структуры пакета материалов.
Литература
1. Никитина Л.Л. Создание изделий легкой промышленности с улучшенными потребительскими свойствами с применением полимерных материалов / Л.Л.Никитина, О.Е.Гаврилова // Вестник Казанского технологического университета. - 2014. - Т. 17, № 19. - С. 110-111.
© О. Е. Гаврилова - канд. пед.наук, доц. каф. 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].
