Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние и направления развития средств индивидуальной защиты человека
1.1 Анализ существующих отечественных и зарубежных средств индивидуальной защиты кожных покровов и органов дыхания
1.2 Основные принципы создания защитных материалов фильтрующего типа
1.3 Задачи диссертации 33
Глава 2 Объекты и методы исследований 34
2.1 Объект исследований 34
2.2. Лабораторный метод изготовления угленаполненного материала 36
2.3. Методы исследования защитных материалов 37
2.4. Оценка погрешности измерений характеристик защитных сорбирующих материалов
Глава 3 Исследования создания химзащитных материалов для средств защиты кожных покровов и сорбирующих материалов для средств защиты органов дыхания
3.1 Создание фильтрующего защитного материала для средств защиты кожных покровов
3.1.1. Выбор режима подготовки угольно-целлюлозной композиции ... 42
3.1.2. Исследование влияния вида адсорбента на свойства фильтрующего целлюлозного материала
3.1.3. Исследование влияния связующего вещества на свойства фильтрующего целлюлозного материала
3.1.4. Исследование влияния технологических приемов получения угленаполненного материала на его свойства
3.1.5. Выбор способа получения защитного угленаполненного целлюлозного материала для средств индивидуальной защиты кожи..
3.2 Исследования в области создания сорбирующего материала для средств индивидуальной защиты органов дыхания
3.2.1. Исследование влияния углей - катализаторов на свойства сорбирующего материала
3.2.2. Исследование влияния целлюлозной составляющей на свойства фильтрующего материала
3.2.3. Исследование пористой структуры защитных угленаполненных материалов
Глава 4 Получение угленаполненных сорбирующих материалов и специальной защитной одежды
4.1 Получение фильтрующих защитных угленаполненных материалов для средств индивидуальной защиты кожи и органов дыхания
4.2 Конструкция специальной защитной одежды для населения
4.3 Создание облегченного фильтрующего респиратора-капюшона 109
4.4 Результаты предварительных испытаний опытных образцов специальной защитной одежды
Выводы 115
Список использованной литературы 117
Приложение 1 124
Приложение 2 127
Приложение 3 132
Приложение 4 136
Приложение 5 139
- Основные принципы создания защитных материалов фильтрующего типа
- Лабораторный метод изготовления угленаполненного материала
- Выбор режима подготовки угольно-целлюлозной композиции
- Конструкция специальной защитной одежды для населения
Введение к работе
Актуальность работы. На современном этапе социально-экономического развития страны серьезную опасность представляют чрезвычайные ситуации, возникающие в результате техногенных аварий и террористических актов с применением химически, биологически-опасных и радиоактивных веществ. При аварии, связанной с выбросом в окружающую среду токсичных химических веществ, их воздействию может подвергаться не только персонал промышленного объекта, но и значительная часть населения, находящегося в зоне возможного заражения. В нашей стране требования обеспечения безопасности населения и территорий в чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера относятся к сфере обеспечения национальной безопасности. Одним из способов защиты населения от воздействия супертоксикантов и аварийных химически опасных веществ (АХОВ) является использование средств индивидуальной защиты кожи (СИЗК) и органов дыхания (СИЗОД). Однако уровень фактической обеспеченности населения средствами индивидуальной защиты в настоящее время чрезвычайно низок. Это связано, в том числе, с большой стоимостью средств индивидуальной защиты, используемых в армии и военно-морском флоте. Закупка таких средств для защиты населения ляжет непосильной ношей на бюджет государства. В этой связи в целевой программе «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники» на 2005-2006 г.г. было предусмотрено выполнения ряда тем по приоритетному направлению «Безопасность и противодействие терроризму».
Данная работа выполнялась в рамках этого направления и решала актуальную задачу – разработка недорогих изделий средств индивидуальной защиты однократного применения, обеспечивающих безопасный выход людей из зоны заражения.
Работа выполнена в ГОУ ВПО (КГТУ) и ОАО «Казанский химический научно-исследовательский институт» (ОАО «КазХимНИИ») в рамках:
1. Государственного контракта Федерального агентства по науке и инновациям №02.447.11.6002 «Технология индивидуальной защиты людей в местах их постоянного пребывания от радиационных, химических и биологических воздействий, образующихся в результате террористических актов»
2. Государственного контракта Федерального агентства по науке и инновациям № 02.513.11.3376. «Разработка новых принципов создания средств индивидуальной защиты на основе современных защитных материалов»
Цель и задачи исследования. Целью работы является создание фильтрующих защитных материалов на основе угленаполненной целлюлозы для изготовления специальной одежды, обеспечивающей защиту кожных покровов и органов дыхания людей от химических воздействий, образующихся в результате террористических актов и техногенных аварий.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:
1. Исследовано влияние состава целлюлозной композиции и способов ее подготовки на свойства фильтрующе-сорбирующего защитного материала.
2. Исследовано влияние вида и содержания адсорбента на свойства фильтрующее – сорбирующего защитного материала.
3. Исследовано влияние вида и содержания связующего на свойства фильтрующее – сорбирующего защитного материала.
4. Изучены особенности пористой структуры и сорбционных свойств угленаполненной целлюлозы.
Объекты и методы исследований. Основными объектами исследований являлись угленаполненные целлюлозные материалы пригодные для использования в защитной одежде и в средствах защиты органов дыхания.
Использованием стандартных и специально разработанных методов исследованы защитные свойства, пористая структура, физико-механические и физиолого-гигиенические показатели разработанных материалов.
Исследование пористой структуры и сорбционных свойств активированного угля и угленаполненных материалов проводили методом ртутной порометрии, термогравиметрическим методом, а также на высоковакуумной установке по адсорбции паров бензола в изотермических условиях.
Экспресс-оценку защитных свойств материалов проводили путем определения времени удерживания паров уксусной кислоты.
Оценку защитных свойств материалов от конкретных химических веществ проводили путем определения количества этих веществ, проникших через испытуемый образец за время испытания.
Научная новизна.
1. Впервые создан фильтрующий угленаполненный материал на основе целлюлозы с заданными сорбционными и защитными свойствами. Исследованы сорбционные и защитные свойства угленаполненных целлюлозных материалов при воздействии высокотоксичных и аварийных химически опасных веществ (АХОВ).
3. Выявлены закономерности изменения сорбционных и защитных свойств угленаполненной целлюлозы в зависимости от вида целлюлозы и активированного угля.
4. Показана возможность повышения защитных характеристик угленаполненных целлюлозных материалов при введении в состав композиции угля-катализатора.
5. Показано, что введение в композицию аминосодержащей полиамидной модифицированной эпихлоргидрином смолы и полипропиленового волокна обеспечивает необходимые эксплуатационные и физико-механические показатели защитных материалов и не снижает сорбционные свойства активированного угля, содержащегося в материалах.
6. Установлены оптимальные количественные соотношения компонентов угленаполненных целлюлозных материалов для средств защиты кожи и средств защиты органов дыхания.
Практическая значимость работы.
1. Разработаны фильтрующие защитные угленаполненные целлюлозные материалы, обладающие достаточной прочностью в сухом и влажном состоянии, небольшой массой, необходимой эластичностью и драпируемостью, для изготовления средств индивидуальной защиты кожных покровов и органов дыхания от воздействия высокотоксичных и аварийных химически опасных веществ при техногенных авариях или совершении террористических актов.
2. Разработана технология изготовления угленаполненного целлюлозного материала для средств индивидуальной защиты кожи от паров супертоксикантов и АХОВ.
3. Разработана технология изготовления сорбирующего угленаполненного материала с низким сопротивлением воздушному потоку для средств индивидуальной защиты органов дыхания от паров супертоксикантов и АХОВ.
4. Разработаны пакеты защитных материалов для СИЗК и СИЗОД и технология их изготовления.
5. Предложена конструкция специальной защитной одежды и фильтрующего бескоробочного респиратора-капюшона для защиты органов дыхания. Технология изготовления средств индивидуальной защиты предусматривает использование традиционных методов пошива швейных изделий.
6. Разработана нормативно-техническая документация (ТУ, ТР) на комплект защитной фильтрующей одежды и респиратор – капюшон бескоробочный Р-КБФ.
Результаты диссертационной работы внедрены в ОАО «Казанский химический научно-исследовательский институт» с экономическим эффектом 1,985 млн. руб.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Результаты экспериментальных исследований влияния количественного соотношения небеленой сульфатной целлюлозы и активированного угля на свойства угленаполненного материала. Разработка оптимального соотношения небеленой сульфатной целлюлозы и определенной марки активированного угля для получения фильтрующих сорбирующих материалов: 40±5% угля, 60±5% целлюлозы. Закрепление активированного угля в защитном материале определяется степенью подготовки целлюлозы и дисперсностью угля.
2. Результаты экспериментальных исследований влияния вида и дисперсности активированного угля на свойства угленаполненного материала.
3. Результаты экспериментальных исследований способов получения фильтрующих защитных угленаполненных материалов для средств индивидуальной защиты кожи и органов дыхания.
4. Результаты экспериментальных исследований по повышению эксплуатационных и физико-механических свойств угленаполненных целлюлозных материалов путем введения в композицию полиамидных смол и полипропиленовых волокон.
5. Результаты экспериментальных исследований адсорбционной способности и защитной эффективности фильтрующих угленаполненных материалов при воздействии паров высокотоксичных химических веществ.
6. Метод изготовления дублированных угленаполненных материалов для СИЗК и СИЗОД.
Личный вклад автора состоит в выборе и обосновании методов проведения экспериментов, непосредственном участии в проведении экспериментов, анализе и обобщении полученных экспериментальных данных, разработке нормативно-технической документации.
Благодарность. Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному консультанту кандидату химических наук, старшему научному сотруднику Р.Х. Фатхутдинову за активное участие, ценные предложения в планировании экспериментов и обсуждении результатов работы.
Апробация работы и публикации.
Полученные в диссертационной работе результаты апробированы в промышленных условиях.
Результаты работы докладывались и обсуждались на Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых КГТУ, научных сессиях КГТУ и научно-технических семинарах ОАО «КазХимНИИ».
Основные результаты работы изложены в 1 статье, двух патентах, 2 материалах международных конференций, 1 материале научной сессии КГТУ, 1 научно-техническом отчете.
Объем и структура диссертации.
Основные принципы создания защитных материалов фильтрующего типа
Как известно, защитные свойства любого СИЗК обеспечиваются материалом, используемым для его изготовления, и конструкцией изделия. Разработка: фильтрующей защитной; одежды представляет собой сложную научно-техническую задачу. Материал, используемый для ее изготовления, должен; прежде всего, обладать защитными свойствами и в то же время необходимым; уровнем; физико-механических и физико-гигиенических показателей. При этом; он не должен; оказывать-кожно-раздражающего и кожно-резорбтивного действия. Требование обеспечения высокого уровня защитных свойств зачастую приходит в противоречие с требованием обеспечения достаточно комфортных условий при использовании защитной одежды. Основной принцип создания защитных материалов фильтрующего , типа был определен еще в прошлом веке - это использование- способности твердых пористых тел поглощать газы и пары химически опасных веществ, [13].
По механизму сорбции пористые тела можно разделить на абсорбенты, хемосорбенты, адсорбенты, сорбенты с; каталитическими свойствами. Применение материалов абсорбционного " типа основано на; растворении химических веществ, в том числе OB, в препаратах, нанесенных на волокнистую основу — ткань или нетканый материал. Защитные свойства материалов этого типа характеризуются: стабильностью в процессе эксплуатации и хранения, универсальностью защитного1 действия. Однако защитная мощность их невелика. Серьезным недостатком такого способа защиты является процесс десорбции поглощенного опасного химического вещества. Хемосорбционный процесс поглощения паров и газов, представляет собой гетерогенную химическую реакцию взаимодействия паров с твердыми телами. Механизм защитного действия складывается из трех последовательно протекающих процессов: - аэродинамической диффузии химического вещества через пакет материалов; - сорбции паров химического вещества защитным слоем; - химической реакции вещества с хемосорбентом.
От соотношения скоростей этих процессов зависят защитные свойства материала в целом. Скорость первого процесса достаточно велика. Поэтому для ускорения второй и третьей стадии к хемосорбенту часто добавляют абсорбент, (например, хлорпарафин), в котором поглощаемое вещество растворяется»и взаимодействует с хемосорбентом.
Хемосорбция - процесс специфический. В результате реакции возникает химическая связь, изменяющая химическую природу сорбированной молекулы. Процесс хемосорбции, как правило, необратимый, скорость поглощения паров,и газов снижается по мере накопления продуктов реакции на химически, активной поверхности хемосорбента. В, ряде случаев возможна регенерация - восстановление защитных свойств материала путем его обработки нейтрализующими препаратами.
В качестве хемосорбентов нашли применение хлорамины, точнее хлорированные амиды органических кислот. На основе соединения "КГДЧ- дихлоргексахлордифенилмочевины (хлорамин ДГ) была разработана рецептура Ц-1у. Ткани, пропитанные составом на основе хлорамина ДГ, обеспечивали защиту от большинства ОВ нервно-паралитического действия, появившихся в 40-е годы прошлого столетия. Недостатком ткани Ц-1у являлось раздражающее действие на кожу человека. Поэтому в настоящее время эта рецептура не используется.
Исследования по созданию универсального хемосорбента, обеспечивающего защиту от всех высокотоксичных и АХОВ, не дали положительного результата. Попытка соединить в одном материале несколько слоев, каждый из которых обеспечивал бы защиту от определенной группы токсичных веществ, привела к созданию многослойной и тяжелой одежды с высоким уровнем защитных свойств, но низкими физиолого-гигиеническими показателями. Поэтому в дальнейшем создатели защитных материалов стали отдавать предпочтение другим принципам защиты.
В качестве адсорбентов применяются твердые тела с развитой пористой структурой, обладающие большой внутренней поверхностью и достаточно развитым объемом микропор. В соответствии с нормами Международного союза фундаментальной и прикладной химии (IUPАС) поры с диаметром до 0,4 нм называются субмикропорами, поры с диаметром от 0,4 до 2,0 нм — микропорами, поры с диаметром от 2,0 до 50 нм — мезопорами, более крупные поры с диаметром выше 50 нм называются макропорами [14].
Согласно теории объемного заполнения, развитой академиком М. М. Дубининым и его школой, определяющую роль в процессах адсорбции играют микропоры, диаметр которых соизмерим с размерами адсорбируемых молекул, а удельная поверхность которых достигает у некоторых сорбентов- 2000 м /г. Во всем объеме микропоры вследствие наложения полей молекулярных сил создается адсорбционное поле, которое энергетически более интенсивно, чем. силовое поле на поверхности твердого тела. Молекулы адсорбируемого вещества, попадая под действие этих сил, заполняют объем микропоры [15,16].
Лабораторный метод изготовления угленаполненного материала
Метод получения сорбирующего угленаполненного материала включает следующие стадии: приготовление целлюлозно-угольной гидромассы, формование угленаполненного полотна на сетке бумагоделательной машины, прессование, сушку. В процессе подготовки к формованию сухая целлюлоза набухает и распускается в воде, затем подвергается размолу в конической мельнице до определенной степени помола. После смешивания с активированным углем массу разбавляют до определенного объема, затем вводят смолу и сульфат алюминия.
Обезвоживание целлюлозного полотна, содержащего активированный уголь, происходит под разряжением, создаваемым вакуумным насосом. Сырое полотно для дальнейшего обезвоживания подвергается прессованию. Степень прессования зависит от назначения материала — для средства защиты кожи или средства защиты органов дыхания. При сушке происходит окончательное удаление воды из угленаполненного целлюлозного полотна. Полученный угленаполненный материал подвергается исследованиям. Эффективность и потребительские свойства защитного фильтрующего материала зависят от сорбционных свойств используемого для его изготовления активированного угля, показателей качества угленаполненного целлюлозного материала (массы, толщины и плотности), прочности в сухом и влажном состоянии, воздухопроницаемости и сопротивления потоку воздуха, защитных свойств (от высокотоксичных и АХОВ). Оценка свойств угленаполненного материала проводилась по стандартным методикам: - определение массы бумаги площадью 1м" по ГОСТ 13199-88; - определение толщины и плотности материала по ГОСТ 27015-86; определение разрушающего усилия при растяжении и относительного удлинения в машинном направлении по ГОСТ ИСО 1924-196; - определение прочности на разрыв при растяжении по ГОСТ 3813-72; - определение влагопрочности по ГОСТ 13525.7-68; - определение влажности по ГОСТ 13525.19-91; - определение воздухопроницаемости по ГОСТ 12088-77; - определение сопротивления потоку воздуха по ГОСТ 25099-82; - определение времени удерживания паров уксусной кислоты материалом по специально разработанной методике (Приложение 1).
Метод определения времени удерживания паров уксусной кислоты сорбирующим материалом позволяет провести экспресс-оценку защитных свойств образцов путем использования индикаторной подложки, которая изменяет окраску под действием паров уксусной кислоты, проникших сквозь образец. Тканевую подложку пропитывали реактивом - метиловым красным. Погрешность методики составляет 20 % при доверительной вероятности 0,95. Исследование пористой структуры и сорбционных свойств активированного угля и угленаполненных целлюлозных материалов проводилось методом ртутной порометрии, а также на высоковакуумной сорбционной установке по адсорбции паров бензола — вещества, являющегося стандартным для оценки пористой структуры сорбентов.
Фракционный (дисперсный) состав угля исследовали на фотоэлектроседиментографе АФС-2. Степень помола (размола) волокнистой массы определяли с помощью микроскопа с увеличением в 80-100 раз или прибора СР-2. Микроскопический метод позволяет увидеть степень разделки волокон на фибриллы и различить длину волокон: длинный помол, когда в рассматриваемом под микроскопом препарате волокна не умещаются в одно поле зрения микроскопа, средний помол — волокна занимают от 1/2 до 2/3 поля зрения микроскопа, короткий - не более Ул поля зрения.
При определении степени помола на приборе СР-2 степень помола волокнистой массы определяется по количеству воды, стекающей из массы, и выражается в условных градусах ШР (Шоппер-Риглера). Принцип работы прибора СР-2 основан на разной скорости отдачи воды, которая зависит от степени помола целлюлозы, при обезвоживании бумажной массы на сетке в определенных стандартных условиях. За степень помола принимают разность между количеством воды во взятой для анализа волокнистой суспензии, и количеством воды, вытекающей через слой массы и сетку в мерные цилиндры. При этом 10 мл воды соответствуют 1ШР.
Оценка защитных свойств угленаполненных материалов от паров АХОВ проводилась по специально разработанной методике, которая распространяется на материалы, используемые для изготовления СИЗК и СИЗОД, и позволяет определить проницаемость и время защитного действия материалов (Приложения 2 и 3).
Сущность методики заключается в определении количества проникшего через испытуемый образец вещества за время испытания. Сравнение полученной величины с критериальным значением пороговой токсодозы позволяет сделать вывод о защитных свойствах испытуемого образца. Определение количества вещества, проникшего за материал или пакет материалов, проводят в динамических условиях при моделировании факторов, воздействующих на человека. Сравнение результатов, полученных разработанным методом, с результатами других существующих методик показало хорошую сходимость.
Содержание активированного угля в защитном материале определяли по методу, основанному на растворении целлюлозных волокон при обработке концентрированными кислотами с последующим выделением угля (Приложение 4).
Выбор режима подготовки угольно-целлюлозной композиции
Структура пористого фильтрующе-сорбирующего материала во многом зависит от вида применяемого волокнистого полуфабриката. Целлюлозные волокна благодаря микропористому строению обладают определенными адсорбционными свойствами, а также способностью к набуханию в воде, что имеет большое значение при использовании целлюлозы в качестве основы фильтрующе-сорбирующего материала. Волокна целлюлозы способны фибриллироваться на более мелкие - фибриллы и микрофибриллы, легко диспергироваться в воде и образовывать прочную межволоконную связь между собой в целлюлозном материале.
Для производства целлюлозного материала применяются волокнистые полуфабрикаты различных пород древесины и не древесного растительного сырья, а также искусственные, синтетические, минеральные и другие волокна. Однако основным сырьем как для массовых видов целлюлозного материала, так и для его специальных технических видов являются растительные волокна — наиболее доступные, сравнительно недорогие, так как получаются из возобновляемого сырья и не нарушают экологическое равновесие в природе.
Качество вырабатываемого целлюлозного материала в значительной степени зависит от вида применяемых волокнистых полуфабрикатов, их морфологического и анатомического строения. Наиболее ценными являются волокна, получаемые из хвойных пород древесины, длина волокон которых составляет 2,5 - 4,5 мм, ширина в среднем 0,03 - 0,04 мм. Волокнистые полуфабрикаты из лиственных пород деревьев имеют более короткие (0,7 - 1,5 мм), менее однородные по составу волокна.
В настоящее время основным волокнистым полуфабрикатом для изготовления целлюлозного материала является целлюлоза сульфатная из хвойных пород древесины, которую получают варкой измельченного растительного сырья в растворе, содержащем гидроксид натрия и сульфид натрия. Этот способ позволяет перерабатывать любое растительное сырье и получать наиболее прочные волокнистые полуфабрикаты.
Растительные волокна перед использованием их для получения целлюлозного материала подвергают специальной механической обработке - размолу, который производится в присутствии воды в роллах или конических мельницах. Эта технологическая операция в значительной степени предопределяет свойства готового целлюлозного материала. Не размолотые волокна плохо диспергируются, сбиваются в хлопья и в готовом целлюлозном материале имеют слабую межволоконную связь. Целлюлозный материал, полученный из не размолотых растительных волокон, имеет весьма низкую прочность и неравномерную структуру.
В процессе размола, волокна подвергаются гидравлическим ударам, укорачиванию, расщеплению, истиранию, раздавливанию, попадая между скрещивающимися ножами ротора и, статора размалывающего аппарата. Поскольку размол производится в воде, происходит быстрое набухание волокон, поперечник волокна увеличивается примерно вдвое. В результате такой обработки изменяются размеры волокон по длине, толщине и фракционному составу. При размоле без предварительного набухания волокна плохо фибриллируются, лишь механически измельчаются. Предварительно набухшие волокна при размоле подвергаются не только чисто механическим воздействиям, изменяются их коллоидно-химические свойства: они становятся более гибкими, эластичными, труднее обезвоживаются.
При размоле целлюлозы происходит внешняя и внутренняя фибрилляция волокон, следствием которой являются глубокие структурные изменения, влияющие на физико-механические, аэродинамические и адсорбционные свойства бумаги. Внешняя фибрилляция приводит к увеличению общей наружной поверхности волокна и освобождению большого числа свободных гидроксильных групп, способствующих образованию прочной межволоконной связи в целлюлозном материале. Внутренняя фибрилляция частично ослабляет связи между фибриллами, но делает волокна боле гибкими и пластичными, их прочность при этом снижается незначительно. С повышением степени помола целлюлозы возрастает предел прочности и относительное удлинение при растяжении, сопротивление продавливанию и излому, увеличивается удельная поверхность волокна и его адсорбционные свойства. Однако даже при высоких значениях степени помола сформованный из 100% целлюлозы материал имеет низкие абсолютные значения адсорбционной способности и дальнейшее ее повышение возможно лишь при введении в композицию высокоэффективного сорбента.
В процессе сушки целлюлозного материала тонкие, гибкие, хорошо фибриллированные волокна сближаются под действием сил поверхностного натяжения настолько, что между гидроксильными группами соседних волокон образуется водородная связь. Хотя прочность отдельной водородной связи сравнительно невелика, общая суммарная сила связи между волокнами может быть достаточно высокой, поскольку этих связей в зависимости от характера размола и состояния поверхности волокон очень много. Именно эта величина является основным определяющим фактором прочности целлюлозного материала [30,35].
Размолотая целлюлоза образует каркас сорбирующего материала, в котором распределяются частицы наполнителя - активированного угля. В лабораторных условиях подготовка угольно-целлюлозной массы осуществлялась по двум режимам: 1 - перемешивание угля с предварительно размолотой до 40-42ШР целлюлозой; 2 - совместный размол целлюлозы и активированного угля до достижения степени размола 26-28 ШР. Соотношение целлюлозы и активированного угля при составлении композиции на первом этапе исследований составляло 1:1. Следует отметить, что введение гидрофобного адсорбента в предварительно размолотую целлюлозу снизило показатель степени размола на аппарате СР-2 в среднем на 15 ШР, что соответствует значениям, полученным при совместном размоле целлюлозы и активированного угля.
Конструкция специальной защитной одежды для населения
К специальной защитной одежде фильтрующего типа, предназначенной для однократного использования населением в условиях повышенного содержания в воздухе паров высокотоксичных и химически опасных веществ, предъявляется весь комплекс требований к показателям назначения и качества. Наиболее значимыми требованиями при конструировании специальной одежды являются защитные показатели, обеспечивающие, прежде всего, безопасность жизни, сохранение здоровья людей.
Защитные свойства специальной одежды- обеспечиваются выбором оптимального пакета применяемых материалов и рациональной конструкцией изделия. Эргономические показатели. характеризуют степень, приспособленности одежды к конкретному человеку и обеспечивают гигиеническое соответствие (сохранение теплового баланса подкостюмного пространства), антропологическое соответствие конструкции изделия форме тела человека в статике и динамике, психофизическое соответствие (удобство: пользования отдельными элементами изделия).
При разработке конструкции защитной одежды исходили из необходимости обеспечить полную укрытость кожных покровов человека, герметичность изделия в сочетании со средствами защиты органов дыхания (рисунок 9).
Следует отметить, что понятие «герметичность» применительно к защитной одежде фильтрующего типа имеет условный смысл, заключающийся в том, что пары токсичных веществ «фильтруются» через пакет материалов, из которых изготовлена одежда, и не попадают в подкостюмное пространство через сочленение деталей.
Проведенными исследованиями показано, что среди всего многообразия видов специальной одежды наиболее распространен комбинезон [80]. Разработку базовой конструктивной основы осуществляли по разработанной ранее методике проектирования эргономичных комбинезонов [81].
Комбинезон - изделие сложное, объединяющее стан, рукава и брюки. В сочетании со средствами защиты рук и ног комбинезон покрывает все участки тела человека. При проектировании комбинезонов важным моментом является правильное обоснование величин конструктивных прибавок, конфигурации и количества линий членения, формы отдельных деталей, способствующих увеличению динамики при выполнении человеком различных движений.
Комбинезон представляет собой цельнокроеное изделие с передним разъемом с застежкой - молнией и дополнительной текстильной застежкой. Для герметизации разъема к правой полочке притачан защитный клапан, также застегивающийся на текстильную застежку.
Анализ структурного построения комбинезонов общего назначения показал, что преобладает втачной рукав рубашечного покроя. Этот же покрой рукава регламентирован ГОСТ 12.4.100-80. Поэтому при разработке конструкции защитного комбинезона предусмотрены рукава втачные1 двухшовные рубашечного покроя с заниженной проймой. К низу рукавов притачаны рукавицы. На уровне запястья рукава стягиваются, с помощью эластичной тесьмы. В области плечевого шва и по линии талии комбинезона имеются хлястики-стяжки со вставками из эластичной ленты, предназначенные для подгонки комбинезона по фигуре. Хлястики застегиваются с помощью текстильной застежки.
На передних половинках брюк комбинезона имеются накладные карманы с клапанами, изготовленные из ткани с водоотталкивающей отделкой. Ширина низа брюк регулируется с помощью текстильных застежек.
К нижней части брюк комбинезона притачаны чехлы для обуви. На передней части чехлов и на уровне щиколоток имеются хлястики для регулирования по размеру обуви и фиксации чехлов на ногах. Подошвы чехлов для обуви усилены прорезиненным материалом УНКЛ-3.
Респиратор - капюшон предназначен для защиты органов дыхания человека от аэрозолей, паров- и газов высокотоксичных и химически опасных веществ, одновременно присутствующих в зоне дыхания.
Респиратор конструктивно выполнен в виде многослойного шлема, имеет встроенный смотровой экран из поливинилхлоридной пленки, подмасочник, снабженный клапаном выдоха, систему крепления на голове и обтюратор, обеспечивающий плотное прилегание респиратора к шее. Коэффициент подсоса по масляному туману составляет 0,2%.
Ткань ФПП - фильтр Петрянова, волокна которого изготовлены из перхлорвинила, широко используется в современных средствах защиты органов дыхания для улавливания и очистки воздуха от аэрозолей.
Особенностью фильтрующих материалов ФПП является способность сохранять электростатический заряд, который резко повышает эффективность улавливания аэрозолей. Использование ткани ФПП-15-1,5 (подложкой ультратонких полимерных волокон служит марля, средний размер волокон - 1,5 мкм) позволяет обеспечить защиту органов дыхания не только от паров и газов токсичных веществ, но и от аэрозолей [82].
В качестве покровного (наружного) слоя используется вискозно- лавсановая ткань «Панацея — 160» арт. П87001. Покровная ткань не имеет защитной функции, но благодаря яркому оранжевому цвету улучшает эстетическое восприятие респиратора.
Покровный и защитный слой скреплены между собой в единое изделие с помощью соединительных швов, по линии крепления смотрового экрана и обратного клапана. Соединительные швы . изделия герметизированы силиконовым герметиком ВГО-1 ТУ 2384-001-43490569.
Важным качеством респиратора, наряду с его защитными и эксплуатационными свойствами, является конструктивная возможность использовать его в одном ростовочном исполнении и полностью закрывать голову человека независимо от ее формы и других особенностей.
Респиратор-капюшон может использоваться населением в комплекте со средствами защиты кожи или самостоятельно при загрязнении воздуха парами высокотоксичных и химически опасных веществ, образовавшихся вследствие техногенных аварий или террористических актов.
Предлагаемый для защиты органов дыхания респиратор-капюшон фильтрующий бескоробочный с низким сопротивлением потоку воздуха обеспечивает защиту органов дыхания человека в течение времени достаточного для выхода из опасной зоны.
По комплексу свойств (отсутствие фильтрующего элемента, одновременная защита органов дыхания, зрения, кожных покровов головы от широкого спектра токсичных химических веществ) респиратор — капюшон Р-КФБ занимает промежуточное положение между респираторами и самоспасателями (имеющими изолирующий капюшон и фильтрующе-сорбирующую коробку). Согласно ГОСТ Р 22.9.09-2005 «Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Средства индивидуальной защиты населения в чрезвычайных ситуациях. Самоспасатели фильтрующие» респиратор — капюшон Р-КБФ может быть отнесен к первому классу самоспасателей, имеющему третий уровень защиты.
Облегченный комплект средств индивидуальной защиты может использоваться во всех климатических зонах страны в летний и осеннее - весенний период.
В ходе предварительных испытаний оценивалась сочетаемость комбинезона и респиратора, полнота укрытия тела человека и герметичность конструкции, удобство пользования комплектом (надевания и снятия), возможность более длительного пребывания в комплекте (более 20 минут необходимых для эвакуации из зоны химического заражения).
Результаты испытаний подтвердили сочетаемость составных частей комплекта: конструктивное исполнение комбинезона и респиратора позволяют их совместное использование. Покрой, рукавов обеспечивает удовлетворительное сочетание комбинезона с одеждой» повседневного ношения. Эластичный обтюратор обеспечивает плотное прилегание респиратора к шее человека и- препятствует проникновению паров токсичных веществ под капюшон. Размеры и расположение смотрового окна обеспечивают достаточный
