Введение к работе
Актуальності, темы. Несмотря па непрерывный технический прогресс в злачных отраслях химической промышленности, многие ш них, особенно оизнодство минеральных кислот (серной, соляной, азотной), хлора и миака, остаются опасными для работающих, поскольку подвержены пяшио трудноуправляемых нештатных ситуаций, приводящих к авариям. іалнз условий труда и отчетоп пкспергных комиссий по прошедшим іриим с тяжелыми последствиями показывает, что одной из причин их 1ШШЮПСІШЯ является отсутствие -эффективных средств индивидуальной питы (СИЗ), л основном специальной одежды как для рабочих основных офессий, так и изолирующих костюмов (ИК) для военизированных юспасательных служб (БГСС), работающих на аварийных объектах в ки.м'е чрезвычайной ситуации (ЧС) с химическими веществами различной тісни опасности. Поэтому, для выполнения обязательных работ по ведению аюлогическсго процесса, подготовке оборудования к ремонту, проведение сализицпонных, аііарнйію-спасаіельньгх и других работ, где рабочие твергаются воздействию каиеиьио- и объемно-жидкой фазы агрессивных ;д, необходимы принципиально новые СИЗ, отличные от существующих по >им защитным характеристикам и отвечающие требованиями конкретного здприятия, с учетом его опасных и вредных производственных факторов ВПФ). Следовательно, эффективность СИЗ должна зависеть ог научно-эснованной оценки защитных свойств специальных тскстнліГллх гериалов, применяемых при их изготовлении. Однако в настоящее время обходимые специальные методы, приборы и устройства для изучения цитпых свойств текстильных материалов СИЗ, особенно в производстве неральных кислот, хлора и аммиака или несовершенны или отсутствуют, а іультатьі испытаний, полученные с помощью существующего годнческого обеспечения, являются несопоставимыми, что затрудняет !>ективно оценивать их свойства и создапать новые. Кроме указанных эблем, необходимо отмстить также несовершенство или с гсутствие методов устройств, обеспечивающих технологию обработки проб агрессивными дами, максимально моделирующих, условия эксплуатации СИЗ, для нения их хемостойкости, проницаемости, изгибоустойчнвости прк низких шературах и долговечности в процессе воздействия ОВПФ.
Таким образом, усовершенствование существующих и разработка зых единых методов, контролирующей аппаратуры, методик, способов и ройств для изучения заащтных свойств специальных текстильных гериалов к воздействию указанных агрессивных сред, что приведет к
созданию необходимых СИЗ, определило научную и практически актуальность данной проблемы.
Основанием для проведения данной работы явились инструктивн письмо «Мероприятия по обеспечению безопасности использования хлора других сильнодействующих ядовитых веществ...», подписанн министерством химической промышленности от 17.11.84 г., письма УТБ СЧ Минудобрений СССР за № 18-2-4/23 І от 16.08.88 г. и другие.
Цель работы. Проведение всесторонних теоретических экспериментальных исследований, разработка методологических основ наиболее эффективному изучению защитных свойств текстильні материалов для специальных и изолирующих костюмов к воздейсів* минеральных кислот различных концентраций, хлора и аммиака, а так; создание комплексных методов их оценки.
При этом требовалось решить следующие задачи:
проанализировать теоретические основы массопереноса и практическ результаты исследований, выполненных по тематике диссертации, д определения основных факторов, влияющих на процессы, происходящие системе «текстильные материалы + агрессивная среда»;
разработать методологические основы по изучению и оценке защитш свойств текстильных материалов для специальной одежды и ИК к действ* агрессивных сред;
разработать концепцию защиты рабочих основных профессий бойцов-газоспасателей от действия минеральных кислот, хлора и аммиака экстремальных условиях и ЧС;
разработать классификацию методов по определению проницаемости
проб специальных текстильных материалов для СЮ агрессивными жидкостями и классификацию ИК по функциональному назначению; разработать методики и устройства по технологической обработке, определению хемостойкости, проницаемости, долговечности и изгибоустойчивости исследуемых проб тексі ильных материалов к воздействию агрессивных сред и режущих поверхностей (РП);
разработать методики и устройства по определению герметичности V к действию жидкого и газообразного хлора и аммиака, а также профаммы і лабораторных, стендовых и полигонных испытаний; изучить хемостойкость устойчивость к РП, долговечность и изгибоустойчивость при НИЗК1 температурах, а также проницаемость проб специальных текстильні материалов к воздействию минеральных кислот, хлора и аммиака зависимости от их" концентрации, температуры и времени экспозици изучить влияние комплекса ОВПФ на эксплуатационные показатс. разработанной специальной одежды и ИК в условиях лаборатории, стенда, полигона и производственных испытаний.
Методы исследования. Теоретической и методологической основі исследования явились классические и современные научные представлені
зработки и положения, применяемые в текстильном материаловедении с пользованием закономерностей, изложенных в физикохимии полимеров, плофизикс, аналитической химии, термодинамике, в теории тепло- и массо-реноса, математических методах статистического и корреляциоино-грессивпого анализа, методах планирования и анализа эксперимента, временных вычислительных средствах и в стандартных методах. :сперименталыше исследования по изучению хемостойкостия, оницаемости, долговечности, устойчивости к РП проб специальных сстилиных материалов, а также герметичности ИК проводились с помощью зработанных методов, устройств, аппаратуры и специальных стендов.
Научная новизна. Разработаны методологические основы по изучению оценке защитных свойств различных текстильных материалов для ециалышй одежды иИК, сущность которых заключается:
в особенностях применения теоретических основ о классическом едставлении диффузионных процессов и массопереносе, а также в основании феноменологического подхода к определению момента оникновения агрессивных сред через толщу исследуемой пробы, с учетом грузки и деформации, фотометрическом методе анализа и квантовой :>рии света, явлениях в растворе при прохождении электрического тока и угих классических обоснований при разработке способов, методик и гройств по изучению проницаемости специальных текстильных териалов;
в обосновании. применения дефектной и молекулярно-кинетической
эрин прочности для оценки хемостойкости проб специальных текстильных
териалов при одновременном воздействии агрессивной среды и
пряжения; **
в обосновании применения классической теории о прохождении ітового потока через, в частности, текстильные материалы и теории о гтоведении для разработки неразрунтющего экспресс-метода контроля тени хемостойкости проб специальных текстильных материалов с пимерным покрытием;
в обосновании выбора показателей качества специальных текстильных гериалов и их разделении на основные и вспомогательные;
в разработке требований по хемостойкости слециа.1 ьных текстильных гериалов с полимерным покрытием (нормы, показатели) к воздействию игральных кислот, а также в разработке теоретических основ по оценке ойчивости проб к действию режущих поверхностей;
в разработке классификации методов оценки проницаемости проб щиальных текстильных материалов агрессивны -.і средами, а также в іработке классификации методов оценки защитных свойств специальных . стильных материалов и схемы методологического подхода к процессу бора специальных текстильных материалов для СИЗ и ее функциональнс-1 црмаииошюй модели.
- б -
Разработаны способы, методики, устройства, контролируют аппаратура и испытательные стенды по технологической обрабо определению хемостойкости и проницаемости проб спсциальш текстильных материалов для универсального кислотозащитного изолирующего костюма к воздействию капельно- и объемно-жидкой фа: растворов летучих и нелетучих минеральных кислот при различи! температурах, а также газообразного, жидкого хлора и аммиака.
Разработаны способы и методики по определению защитных свойс специальных текстильных материалов в- готовом изделии типа ИК воздействию газообразного, жидкого хлора и аммиака при лабораторнь стендовых и полигонных испытаниях, изучены криоизоляционные свойст защитных пакетов для базовой конструкции ИК, определены коэффицисн диффузии растворов- минеральных кислот и коэффициент криоизоляции помощью формул, выведенных теоретически и проверены! экспериментально.
Установлена зависимость между хемостойкостью, проницаемостью долговечностью проб специальных текстильных материалов различно волокнистого состава и временем воздействия растворов минеральных кисл при нормальных и повышенных температурах. Показано, что эффективн защита от влияния капельно- и объемно-жидкой фазы серной, соляной азотной кислоты различных концентраций возможна только с помощі универсального комплекта, состоящего из специальной одежды группы А и причем кислотозащитный костюм группы А должен быть многослойным, группы Б - однослойным, изготовленным из специального текстильне материала с полимерным покрытием. Для повышения и постоянж сохранения защитных свойств специальной одежды группы А, внутренн слой пакета аппретируется нейтрализующим раствором, разработанш впервые.
Установлено, что на процесс проникновения объемно-жидкой фа минеральной кислоты через толщу пробы специального текстилык материала с полимерным покрытием, существенно влияет ее объ< концентрация и температура. Поэтому, чтобы получать корректные дани по проницаемости, эксперименты необходимо проводить при постоянн значении рабочей площади исследуемой пробы, температуры гидростатического давления агрессивной среды, которое реіулируется концентрацией и плотностью.
Установлена зависимость между изгибоустойчивостью проб различи специальных текстильных материалов с полмерным покрытием температурой. Показано, что с понижением температуры значение изгибоустойчивости резко уменьшается и фактор «низкая температуї обоснованно отнесен к разряду основных показателей качества.
Установлена зависимость между физико-механическими показателя проб специальных текстильных материалов с полимерным покрытием и
юйчиностмо к режущим поверхностям и значением величины противления порезу при угле заострения и угле наклона инструмента вным 30 и 4 5 " соответственно и при усилии его воздействия - в 5,0 Н.
Установлено влияние жидкого и газообразного хлора и аммиака на щитныс свойства (хсмостойкость, проницаемость) проб специальных кстнльиых материалов, применяемых для изготовления ИК; показано, что їдкий хлор является более агрессивным по сравнению с другими агентами. Разработаны требования к структуре защитного пакета для іеиого ИК; произведен расчет его теплозащитных свойств в зависимости от їда и природы криоизоляционного материала; установлена зависимость ;жду коэффициентом криоизоляции, временем воздействия температуры и лщикой изоляционной прослойки; указанная зависимость была проверена сперименгалыго на впервые созданной рабочей модели защитного пакета К, а также предложена методика испытания специальных текстильных иериалов в готовых изделиях на их герметичность. Критерием оценки рмстичности должно быть время, в течение которого исследуемая ресенвная среда отсутствует и воздушном объеме изделия или ее количество ; превышает ПДК.
Новизна полученных результатов защищена 23 авторскими шдегельетвами и 3 патентами Украины и России.
Практическая значимость. Результаты исследований внедрены в ряде раслевыхНИИ (ЦНИИШерсги, ЦНИИШВ, ГосНИИОТСХ, ГосНИИТБХП), >горые занимаются вопросами разработки и оценки защитных свойств іецнальньїх текстильных материалов для СИЗ. Основные фундаментальные следования, представленные в диссертации, внедрены и нашли свое ражение в работах ГосНИИТБХП, ЫПП «ИндЭкС», ТОО «Лентрейд» и эугих.
На основании проведенных исследований разработаны и утверждены ягодные требования к специальному текстильному материалу для шверсалыюго кислотозащитного костюма группы Б, а также для юлирующих боевых костюмов тяжелого и облегченного варианта, шщщающих от жидкого и газообразного хлора и аммиака; получены іхнические условия на эластоискожу-Т защитную (ТУ 17-0300336-005-89), сань для СИЗ (ТУ 17-2-70-90), костюм специальных защитный «Азот» (ТУ 13.26-003-90), костюм изолирующий ИК-АЖ (ТУ 113.26-002-90), костюм юлирующий облегченный КИО-2 (ТУ 6-67-004-91), жилет защитный ЖЗ-1 ГУ 6-67-005-91) и жилет защитный ЖЗ-2 (ТУ 6-67-004-91).
В пракгику проведения НИР по изучению защитных свойств тециальных текстильных материалов для ИК. внедрены рецептуры ндикаториых растворов, предназначенных для об^ботки комплектов при ашроле воздуха подкостюмного просфанства на наличие хлора или чмиака, а также рсцеїпура нейтрализующего раствора летучих минеральных исют для аппретирования внутреннею -лоя специальных текстильных
материалов универсального кислотозащитного костюма группы А. Кр того, некоторые методы и устройства по изучению защитных свой специальных текстильных материалов для СИЗ включены в следую» нормативные документы: ГОСТ 12.4.048-78 (Ткани хлопчатобумаж» смешанные для спецодежды. Метод определения щелочепроницаемос ГОСТ 12.4.146-84 (Материалы с полимерным покрытием для специалы одежды и СИЗ рук. Метод определения стойкости к действию кисло щелочей), ГОСТ 12.4.147-84 (Искусственные кожи для СИЗ рук. Me определения проницаемости кислот и щелочей).
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались научно-технических семинарах и конференциях молодых учсі ГосНИИТБХП (г. Северодонецк, 1984 - 1986 годы). XI Всесоюзной научі конференции по текстильному материаловедению (г. Москва, 1984 г.), Совещании специалистов стран-членов СЭВ по технике безопасности, охр труда и противопожарной защите (Интаб-85, г. Казань, 1985 г.), Всесоюз» научно-практической конференции «Повышение эффективности примснеї СИЗ в сельском хозяйстве» (г. Орел, 14-16 октября 1986 г.), Всесоюз» конференции «Разработка СИЗ для работников химической промышленно и методы их оценки» (г. Северодонецк, 1986 г.), Всесоюзной науч технической конференции «Теория и практика отделки текстиль» материалов» (г. Москва, 1-3 октября 1986 г.), XII Всесоюзной науч» конференции по текстильному материаловедению(г. Киев, 19 - 21 октяі 1988 г.), Всесоюзной научно- практической конференции «Создание ног видов высокоэффективной спецодежды в условиях нового экономическ механизма» (Спецодежда-88, г. Иваново, 1988г.), научно-техничесі конференции, посвященной 60-летию ЛИТЛП «Вклад Ленинградск института текстильной и легкой промышленности в развитие отрасли» Ленинград, 1990 г.), научно-технической конференции «Среде индивидуальной защиты» (г. Ленинград, 15 - 16 октября 1991г.), науч технической конференции стран СНГ (г. Хмельницкий, 15-17 декабря И г.) и Всеукраинской научно-технической конференции «Пожарі безопасность» (г. Харьков, 9-21 мая 1993 г.).
Публикации. Основные материалы диссертации изложены в 97 рабо» авторских свидетельствах и патентах, основные из которых приведень перечне публикаций.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, вось глав, общих выводов и рекомендаций, библиографического списка (: наименования) и приложения (308 страниц), содержит 134 рисунка и таблиц. Общий объем работы 877 страниц, основная текстовая часть - 2 страницы.
Похожие диссертации на Разработка методов оценки защитных свойств и выбора текстильных материалов для специальных изделий в экстремальных условиях
