Содержание к диссертации
Введение
1 Анализ состояния и перспективы развития производства мате риалов и средств индивидуальной защиты изолирующего типа 11
1.1 Анализ состояния развития современных комплексных средств индивидуальной защиты изолирующего типа 11
1.2 Основные принципы создания защитных материалов 25
1.3 Обзор современных защитных материалов 37
1.4 Задачи диссертации 41
2 Объекты и методы исследования 43
2.1 Объекты исследования 43
2.2 Методы исследования защитных материалов и СИЗ 46
2.3 Методика исследования кинетики проникания токсичных химических веществ через защитные материалы 48
2.4 Методика конструирования защитной одежды, способы её изготовления и оценка влияния СИЗ на физиологические функции человека 51
2.5 Оценка погрешности измерений характеристик и свойств кау-чуков, резиновых смесей, текстильных тканей и полимерно-текстильных материалов 54
3 Газонепроницаемый полимерно-текстильный материал, стойкий к агрессивным средам 56
3.1 Исследование процессов проникновения опасных химических веществ через защитные полимерно-текстильные материалы 56
3.2 Разработка и оптимизация защитных рецептур полимерного покрытия 73
3.3 Изучение влияния толщины полимерного покрытия на защитные свойства материала 77
3.4 Выбор армирующей основы для полимерно-текстильного материала 80
4 Рекомендации по изготовлению защитного полимерно-текстильного материала и средств индивидуальной защиты на его основе 85
4.1 Изготовление и отработка рецептуры полимерно-текстильною материала с повышенными защитными свойствами 85
4.2 Разработка защитного комплекта для использования при ликвидации последствий аварийных ситуаций 89
4.3 Проектирование и изготовление защитного костюма из полимерно-текстильного материала с повышенными защитными свойствами 94
4.4 Изучение физиолого-гигиенических и защитных свойств полимерно-текстильного материала и защитного комплекта на его основе 101
Выводы 106
Список использованных источников 108
Приложения 120
- Основные принципы создания защитных материалов
- Методика исследования кинетики проникания токсичных химических веществ через защитные материалы
- Изучение влияния толщины полимерного покрытия на защитные свойства материала
- Разработка защитного комплекта для использования при ликвидации последствий аварийных ситуаций
Введение к работе
Актуальность проблемы
Ускоренные темпы научно-технического прогресса принесли с собой опасность возникновения тяжелых аварий с высокими уровнями загрязнения окружающей среды высокотоксичными веществами. Масштабы техногенных аварий настолько возросли, что их последствия в ряде случаев могут рассматриваться как экологическое бедствие. Анализ многих техногенных аварий показывает, что ликвидация их последствий требует существенных затрат времени и возможна при наличии эффективных средств индивидуальной защиты аварийно-спасательных служб. Наиболее надежными средствами защиты в таких ситуациях являются изолирующие костюмы, защитная эффективность которых определяется в первую очередь полимерно-текстильными материалами, из которых они изготовлены.
Перспективы обеспечения безопасности человека при ликвидации последствий аварий на химически опасных объектах средствами индивидуальной защиты (СИЗ) связаны с разработкой новых защитных полимерно-гекстильных материалов, обеспечивающих высокую защиту кожных покровов от широкого спектра опасных химических веществ в течение длительного времени.
Задача создания материала с повышенными защитными свойствами может быть реализована в многослойном защитном полимерно-текстильном материале, каждый слой которого выполняет свои защитные функции, а материал в совокупности защищает от целого ряда поражающих факторов.
Работа направлена на решение актуальной проблемы создания полимерно-текстильного материала, обеспечивающего одновременно высокую газонепроницаемость и стойкость к агрессивным средам в течение длительного времени.
Работа выполнена в ГОУ ВПО «Казанский государственный іехнолоіи-ческий университет».
Цель диссертации
создать полимерно-текстильный материал, обеспечивающий одновременно высокую газонепроницаемость, стойкость к агрессивным средам и огнестойкость для изготовления защитной одежды изолирующего типа, предназначенной для выполнения работ по ликвидации аварий на химически опасных объектах.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести анализ состояния и перспектив развития защитных поли
мерно-текстильных материалов и защитной одежды на их основе;
- исследовать особенности протекания нестационарных физико-
химических процессов в различных полимерных композитах, используемых
в полимерно-текстильных тканях, при воздействии химически опасных ве
ществ;
разработать на основе установленных закономерностей проникания опасных химических веществ защитные рецептуры полимерного покрытия и конструкцию защитного полимерно-текстильного материала;
изготовить полимерно-текстильный материал с повышенными защитными свойствами;
разработать рекомендации по изготовлению изолирующего костюма с учетом свойств нового полимерно-текстильного материала;
оценить защитную эффективность полимерно-текстильного материала и изолирующего комплекта в целом, с учетом физиологической переносимости комплекта человеком.
Методы и объекты исследований:
В качестве объекта исследования выбран многослойный полимерно-текстильный материал, у которого наружный слой - фторсодержащий, внутренний - бутил каучуковый, а также полимерная композиция - на основе смеси фторкаучука марки СКФ-26 и фторопласта марки Ф-62.
Изучение характеристик разработанного материала для защитой одежды включало исследование защитных, физико-механических и физико-
7 гигиенических свойств. Оценку характеристик материала проводили по лабораторным ГОСТированым методикам испытаний. Для оценки стойкости защитных материалов СИЗ к воздействию аварийно химически опасных веществ (АХОВ) использовалась специально разработанная методика.
При проектировании изолирующего СИЗ использовалась система автоматизированного проектирования «Грация».
Результаты исследований и измерений обрабатывались с применением методов математической статистики.
Научная новизна
Впервые установлен характер проникания опасных химических веществ через полимерно-текстильный материал на основе сочетания фторсо-держащей полимерной композиции и бутилкаучука. Исследована кинетика процесса проникания опасных химических веществ через полимерно-текстильные материалы и предложен механизм взаимодействия полимера с диффузантом.
Установлено, что скорость взаимодействия озона с опасными химическими веществами, содержащими гетероатомы, позволяет предсказать защитные свойства полимерно-текстильного материала при воздействии опасных химических веществ.
Разработана рецептура защитного полимерного покрытия наружного слоя двухстороннего полимерно-текстильного материала на основе сочетания фторкаучука и фторопласта.
Предложен метод получения защитного полимерно-текстильною материала на основе сочетания полимеров различной химической природы.
Разработан полимерно-текстильный материал с широким спектром защитного действия для изготовления средств индивидуальной защиты.
Разработана методика экспресс-оценки защитных свойств полимерно-текстильных материалов СИЗ при воздействии паров АХОВ.
8 Практическая значимость
- разработан новый защитный полимерно-текстильный материал с по
вышенными защитными свойствами (обеспечивает одновременную стой
кость к агрессивным веществам и высокую газонепроницаемость);
- разработаны и утверждены технические условия и технологический
регламент на материал;
изготовлена в условиях опытно-промышленного производства опытная партия полимерно-текстильного материала;
разработаны рекомендации по изготовлению на основе полимерно-текстильного материала защитного комплекта, который с положительными результатами прошел государственные испытания и рекомендован для серийного производства.
Основные положения, выносимые на защиту:
Результаты исследования физико-химических процессов проникания АХОВ через полимерно-текстильные материалы.
Результаты экспериментальных исследований механизма взаимодействия АХОВ с полимерными покрытиями текстильных материалов.
Метод получения полимерно-текстильного материала с повышенными защитными свойствами.
Результаты экспериментальных исследований защитных и эксплута-ционных характеристик защитного полимерно-текстильного материала.
Результаты исследований по разработке защитного комплекта на основе нового полимерно-текстильного материала.
Методика экспресс-оценки защитных свойств материалов СИЗ при воздействии паров АХОВ.
Личный вклад автора в опубликованных в соавторстве работах состоит: в выборе и обосновании методик экспериментов; непосредственном участии в проведении экспериментов; в анализе и обобщении полученных экспериментальных результатов; в разработке новых материалов, іехниче-ской и технологической документации на материал.
Полученные в диссертационной работе результаты апробированы в
промышленных условиях (приложение 5). Апробация работы и публикации
Результаты работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: Всероссийская научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Текстиль - 2004), г. Москва, 2004 г.; Всероссийская научно-техническая конференция «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения» (Текстиль - 2005), г. Ди-митровград, 2005 г.; Международная научно-техническая конференция «Современные технологии и оборудование текстильной промышленности» (Тек-стиль-2006), г. Москва, 2006 г.; XXXV, XXXVI Научные конференции «Актуальные вопросы теории и практики радиационной, химической и биологической защиты», г. Вольск-18, 2005 г., 2006 г.; Всероссийская научно-практическая конференция «Авиакосмические технологии и оборудование» г. Казань, 2004 г.; Международная научно-техническая конференция «Актуальные вопросы промышленности и прикладных наук» г. Ульяновск, 2004 г.; Межвузовская научно-практическая конференция, посвященная 25-летию Камского государственного политехнического института» Вузовская наука — Россия» (Наб. Челны, 30 марта - 1 апреля 2005 г.); Международная научно-практическая Конференция студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы в производстве кожи и меха», г. Казань, 2005 г.; Международная научно-практическая Конференция студентов и молодых ученых «Новые технологии и материалы легкой промышленности», г. Казань, 2006 г.; Российская научная конференция «Новое поколение систем жизнеобеспечения и защиты человека в чрезвычайных ситуациях техногенного и природної о характера», г. Тамбов, 2006 г.; Научные сессии КГТУ (Казань, 3-6 февраля 2004 г.; 1 - 4 февраля 2005 г.; 1 - 4 февраля 2006 г)
10 Структура и объем диссертации
Работа изложена на 119 стр., содержит 34 таблицы и 32 рисунка, перечень литературы из 130 наименований и состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы и приложений.
В первой главе приведен обзор современного состояния и перспективы обеспечения безопасности человека при выполнении аварийно-спасательных и других работ на предприятиях, связанных с химической опасностью средствами индивидуальной защиты и требования, предъявляемые к перспективным СИЗ. Дана оценка защитной эффективности существующих отечественных и зарубежных полимерно-текстильных материалов.
Во второй главе описаны методы исследования свойств защитных полимерно-текстильных материалов, представлены объекты исследования. Приведены способы получения полимерно-текстильных материалов и методики проведения экспериментальных исследований.
Представлена специально разработанная методика определения стойкости полимерно-текстильных материалов СИЗ к воздействию паров АХОВ.
В третьей главе показано, что задача создания полимерно-текстильного материала с повышенными защитными свойствами может быть реализована в многослойном полимерно-текстильном материале, каждый полимерный слой которого выполняет свои защитные функции, а материал в совокупности защищает от целого ряда поражающих факторов. Приведены результаты исследования процессов проникания АХОВ через полимерно-текстильные материалы с целью оценки защитных, физико-механических и эксплуатационных характеристик защитных материалов.
В четвертой главе раскрыты особенности изготовления полимерно-текстильного материала на основе сочетания фторсодержащих полимеров и бутилкаучука в условиях промышленного производства, приведены результаты оценки защитных и эксплуатационных свойств и представлены рекомендации по выбору и изготовлению конструкции защитного комплекта с учетом свойств нового полимерно-текстильного материала.
Основные принципы создания защитных материалов
Обычные текстильные материалы, применяемые для одежды, представляют собой пористые системы [36, 37]. Поры обеспечивают проникание воздуха и паров воды, а также впитывание пота с выводом его на наружную поверхность одежды, где он легко испаряется. Все это обуславливает хорошие санитарно-гигиенические свойства обычной одежды [38].
Сочетание удовлетворительных защитных свойств с хорошими физиоло-го-гигиеническими свойствами возможно при изготовлении защитной одежды из фильтрующих материалов [39 - 41]. Задача получения фильтрующих защиі-ных тканей сводится к такой обработке (пропитке), при которой ткань, максимально сохраняя исходную воздухопроницаемость и другие гигиенические свойства, приобретает способность поглощать (сорбировать) вредные вещества из воздуха в процессе фильтрации.
В процессе импрегнирования тканей на заключительной стадии отделки [42 - 44] в порах на волокнах, внутри нитей (микропоры) и на поверхности нитей (макропоры) осаждаются сорбенты. Эти сорбенты и обеспечивают защитные свойства фильтрующим тканям, исключая проникание вредных вещее і в к коже человека. Для поглощения вредных веществ из воздуха, который поступает к коже через ткань, используются общеизвестные принципы абсорбции, хе-мосорбции и адсорбции.
Фильтрующие средства защиты кожи принципиально отличаются от изолирующих средств защиты по своим физиолого-гигиеническим показателям, но, к сожалению, не обеспечивают тот уровень защитных свойств, который могут обеспечить изолирующие защитные материалы. Поэтому для изготовления защитной одежды, предназначенной для ликвидации последствий аварий, когда концентрации токсичных веществ значительно превышают уровень ПДК, а также возможно воздействие жидкой фазы АХОВ необходимо использоваїь изолирующие материалы.
Прорезиненные ткани представляют собой текстильную основу, на которую нанесено тонкое резиновое покрытие [45]. Текстильная основа служит каркасом и обеспечивает прочность ткани в целом, а резиновое покрытие служи і препятствием для проникания вредных веществ.
Изготавливают прорезиненные ткани путем обкладки текстильной основы резиновыми смесями на каландрах (каландрование) или резиновыми клеями на клеепромазочных машинах или методом пропитки [46 - 48]. Клеепромазоч-ные машины называют еще шпрединг-машинами, а процесс - шпредишовани-ем [49]. По конструкции прорезиненные ткани могут быть однослойные и многослойные, параллельно и диагонально дублированные.
До недавнего времени в производстве прорезиненных материалов применялись текстильные материалы на основе натуральных, хлопчатобумажных, шерстяных тканей, которые обладают рядом существенных недостатков [50]. К этим недостаткам следует, прежде всего, отнести ограниченную свего- и тепло стойкость, значительную гидрофильность, низкую сопротивляемость гниению и действию микроорганизмов, малую стойкость к действию химических реагентов. Текстильные материалы сохраняют эти недостатки и после нанесения резинового покрытия.
С развитием синтетических волокон ассортимент текстильных материалов, пригодных для использования в конструкциях для прорезиненных тканей, расширился [51 - 54]. Наиболее распространенными среди синтетических тканей являются ткани на основе полиамидных (капроновая), полиэфирных (лавсановая), полиолефиновых (полипропиленовая) и полиакрилнитрильных (кар-бимидная) волокон.
Преимуществом капроновой ткани является небольшая масса 1 м", повышенные эксплуатационные качества, высокая стойкость к истирающим нагрузкам, динамическая прочность [55]. Лавсановая ткань обладает высокой свето- и теплостойкостью, хорошими диэлектрическими свойствами, малой сминаемостью [56].
Наиболее интересной среди синтетических тканей является полипропиленовая ткань, которая обладает высокой износоустойчивостью, небольшой массой, высокими прочностными свойствами и уникальной устойчивостью к воздействию агрессивных сред [57]. Недостатком полипропиленовой ткани является низкая температура размягчения, что приобретает особую важность при использовании её в качестве армирующей основы под резиновое покрытие, требующее вулканизации.
Недостатком карбимидных тканей является высокая масса 1 м и значительная усадка при высоких температурах [57].
Для изготовления резиновых текстильных изделий начали использовать огнезащитные текстильные полотна [58, 59], которые обладают большой прочностью на разрыв, малой гигроскопичностью, хорошими диэлектрическими свойствами сравнительно большой химической устойчивостью, негорючестью, устойчивостью к тепловому старению в интервале температур 130-180 С. Существенными недостатками данных полотен являются низкая адгезия к резине, низкое сопротивление истиранию и многократному изгибу. Однако, эти недос татки удается ликвидировать нанесением резинового покрытия достаючной толщины.
Из вышесказанного следует, что к текстильным материалам, используемым в качестве армирующей основы при изготовлении защитных прорезиненных материалов, предъявляется ряд требований: высокие физико-механические показатели, обеспечивающие защитному материалу достаточную механическую прочность; термостойкость и теплостойкость; минимальная масса, позволяющая снизить общую массу прорезиненного защитного материала; малая рельефность поверхности, для чего при выработке текстиля должны использоваться нити малой линейной плотности; доступность и дешевизна.
При создании рецептуры полимерного покрытия основным является правильный выбор эластомера (каучука), химической природой которого и определяется химическая стойкость материала.
Методика исследования кинетики проникания токсичных химических веществ через защитные материалы
Сорбционные подложки готовили путем пропитки бязи дибутилфгала-том. Пробы (сорбционные подложки) отбирали через определенный промежуток времени. Для качественного и количественного определения ДХДЭС использовалась реакция взаимодействия его с фталеинами, ведущая к образованию окрашенных веществ. Наиболее глубокая окраска получается с тимолфта-леином. Известно, что фталеины образуют глубоко окрашенные соли со щелочами. Снятую сорбционную подложку, поглотившую проникшие чере образец материала пары ДХДЭС, экстрагировали в спирте. Далее к полученному раствору приливали натриевую соль тимолфталеина (хиноидная форма), в результате чего образуется эфир тимолфталеина и тиодигликоля, окрашенный в оранжевый цвет, для обнаружения которого необходимо исключить маскирующее действие синей соли тимолфталеина (избыток реактива). Для обнаружения окраски образовавшегося эфира к реакционной массе прибавляли уксусную кислоту, которая обесцвечивала окраску тимолфталеина и оранжевая окраска эфира становилась видна. Чувствительность реакции 1-2 мг/л. На фотоколориметре КФК-2 определяли оптическую плотность анализируемого раствора (толщина кюветы 20 мм, длина волны 440 нм) и далее по калибровочному графику (рисунок 2.2) определяли концентрацию проникшего ДХДЭС. Чувствительность метода 1-Ю"5 мг/см2. Константу скорости проникания определяли по тангенсу угла наклона начального прямолинейного участка выходной кривой в координатах время -логарифм количества проникшего вещества lg (Q). С целью определения возможной структуры образования комплекса диффузант-полимер была исследована кинетика взаимодействия озона с АХОВ. Исследование кинетики взаимодействия озона с химически опасными веществами Для исследования кинетики взаимодействия озона с химически опасными веществами был использован струевой метод, в котором через неподвижный слой жидкости продували струю газа, содержащую озон.
Для получения озона использовали электрический тлеющий разряд напряжением 5-Ю кВ. Кинетику реакции изучали по изменению концентрации озона в газовой фазе на выходе из реактора. Измерение концентрации озона в озоно-кислородной смеси проводили на спектрофотометре СФ-4А с длиной оптического хода газовой кюветы 83,5 мм в ультрафиолетовой области спектра (X = 254 нм). Чувствительность метода 1-Ю" моль/л. Калибровочный график строили на основании йодометрического определения озона с последующим титрованием выделившегося йода 0,01 н раствором гипосульфита натрия в присутствии треххлористого алюминия и хлористого аммония [92] (рисунок 2.3). Техника эксперимента следующая: кислородный поток со скоростью 6 л/ч поступает в озонатор 1 (рисунок 2.4), в результате чего образуется смесь озона и кислорода, которая затем поступает в барботажный реактор 2, на выходе из которого определяется с помощью спектрофотометра 5 исходная концентрация озона. После определения исходной концентрации озона в реактор 2 с помощью шприца 3 через верхнюю крышку 4 вводится расчетное количество исследуемого вещества. Реакцию проводили в четыреххлористом углероде. После чего с помощью спектрофотометра 5 и потенциометра 6 вновь определялась концентрация озона. В схеме установки предусматривался подвод озоно-кислородной смеси непосредственно в кювету спектрофотометра в обход реактора для периодического контроля концентрации озона на выходе из генератора. Базовой основой конструкции изолирующего СИЗ является базовая конструкция изолирующего комбинезона [95]. Проектирование изолирующего СИЗ проводилось в САПР «Грация» в подсистеме «Конструктор» с использованием Единой методики конструирования одежды Совета экономической взаимопомощи (ЕМКО СЭВ) [96]. Для эю-го был составлен алгоритм разработки конструкции (Приложение 4). Возможности используемой САПР «Грация» [97] позволили более юч но, в отличие от традиционного метода, выполнить проверку сопряженности и накладываемое контурных деталей и спроектировать расположение монтажных надсечек. Кроме того, применение САПР «Грация» дало возможность быстрого перестроения лекал после изменения значений параметров, пропорций, прибавок и конструктивных решений, при этом обеспечена взаимосвязь лекал по построению. Используя, блочно-модульный принцип структуры алгоритма были выделены отдельные блоки рукава, капюшона и других деталей проектируемого СИЗ, что в дальнейшем позволило создать многовариантные ряды модельных конструкций на основе одного базового алгоритма стана. Изготовление изолирующего СИЗ осуществлялось методом пошива, с последующей герметизацией швов методом проклея швов проклеечной лентой. Адгезионные свойства проклеечной ленты определяли на разрывной машине по ГОСТ 6768-75. Проверку измерений готового изолирующего СИЗ проводили путем промера его на столе при помощи линейки измерительной металлической или рулетки измерительной металлической. Для оценки функционального состояния использовались основные показатели [98]
Изучение влияния толщины полимерного покрытия на защитные свойства материала
При разработке новых защитных материалов всегда учитывается существенное влияние толщины полимерной пленки на защитные свойства материала. С целью определения оптимальной толщины наружного фторсодержащего слоя готовились образцы полимерных пленок, толщина которых изменялась о г 0,03 до 0,10 мм. Исследование химической стойкости пленок проводилось при од ностороннем контакте пленки с ДХДЭС (концентрация ДХДЭС = 100 г/м"). На рисунке 3.13 представлена зависимость времени защитного действия от толщины полимерной пленки.
Результаты испытаний показывают, что предельное значение толщины полимерной пленки, ниже которой не будут обеспечиваться защитные свойства, составляет 0,02 мм, что необходимо учитывать при разработке полимерно-текстильного материала. Предельная величина толщины полимерной пленки, при которой будет обеспечиваться необходимый уровень защитных свойств, равна 0,04 мм, однако при такой толщине материал обладает низкими эксплуатационными свойствами [100].
Использование полимерных покрытий фторсодержащего слоя толщиной более 0,06 мм является не целесообразным, поскольку увеличение толщины полимерной пленки неизбежно связано с увеличением массы материала, что в свою очередь, ухудшит физиолого-гигиенические показатели готового изделия и отразится на стоимости материала.
Проведенные исследования позволили определить оптимальные величины толщины и массы материала, при которых обеспечивается необходимый уровень защитных свойств. Новый защитный материал рекомендуется изготав-ливать массой не менее 600 г/м и толщиной не менее 0,44 мм. Кроме того, исследование зависимости защитных свойств от толщины полимерной пленки является косвенным доказательством кристаллической структуры термоэластопластичной составляющей фторсодержащей композиции, которые растворяются и набухают в различных растворителях значительно хуже, чем аморфные и не подчиняются известной квадратичной зависимости, описанной уравнением [116]: время защитного действия, мин 8 - толщина полимерной пленки, мм q - коэффициент защитной мощности, мин/мм .
Исследование физико-химической стойкости фторопластовых пленок на действие различных растворителей, подтвердили их высокую стойкость. На рисунке 3.14 представлены данные по набуханию пленок на основе фторопласта марки Ф-26 и бутилкаучука для различных растворителей, являющихся основными компонентами, воздействующими на защитный полимерно-текстильный материал в условиях эксплуатации.
Высокую стойкость фторопласта к растворителям можно объяснить тем, что для разрушения межмолекулярных связей в ориентированных макромолекулах, необходимо затратить значительное количество энергии [78].
Полимерный слой обеспечивает материалу стойкость к химически опасным веществам, тогда как текстильной основой определяются физико-механические свойства материала, поэтому выбор армирующих основ является неотъемлемой частью исследований при разработке полимерно-текстильного (прорезиненного) защитного материала. В качестве критериев оценки целесообразно использовать основные характеристики текстильных тканей, а именно: массу, прочностные свойства тканей, их резиноемкость, адгезионные свойства между текстилем и полимерным слоем и стойкость к воздействию АХОВ.
Анализ литературных сведений [51 - 54] позволил выбрать для исследований ряд текстильных тканей. К ним следует отнести хлопчатобумажные (перкаль, миткаль, комбинированные), синтетические (капрон, лавсан, полипропилен) и термостойкие синтетические ткани (аримид).
Разработка защитного комплекта для использования при ликвидации последствий аварийных ситуаций
Современные полимерно-текстильные материалы должны обладать не только высокими защитными свойствами, но и иметь возможность изготавливать на их основе защитную одежду.
Важным фактором, определяющим свойства защитной одежды является её конструкция, позволяющая перекрыть пути поступления АХОВ через различные неплотности в подкостюмное пространство.
Анализ литературных данных [14 - 20] показал, что этому условию в большей степени соответствует комбинезон с дополнительными герметизирующими элементами. На основе нового полимерно-текстильного материала был разработан комплект средства индивидуальной защиты повышенной надежностью и с улучшенными эргономическими свойствами (рисунок 4.3) [120].
Комплект представляет собой изолирующий комбинезон (1) с притачным капюшоном (2). В капюшон вклеена панорамная маска (3). В затылочной части капюшона, а также на рукавах и штанинах имеются клапаны избыточного давления (4), служащие для сброса воздуха и поддержания избыточного давления в подкостюмном пространстве. В комплекте предусмотрена принудительная подача очищенного воздуха к органам дыхания и в подкостюмное пространство, которая осуществляется узлом очистки и подачи воздуха (5). Узел очистки и подачи воздуха протягивает загрязненный вредными примесями наружный воздух через фильтрующе-поглощающие коробки (6), в которых воздух очищается от вредных веществ в виде газа и аэрозолей до безопасных для здоровья человека концентраций, и подает очищенный воздух органам дыхания и в подкостюмное пространство через узел разводки (7). Конструкция костюма позволяет герметично комплектовать его средствами защиты рук и ног.
Данное расположение лаза позволяет в предложенной конструкции быстро надевать костюм, а также быстро и одновременно безопасно снимать его в случае непредвиденного повреждения комбинезона во время выполнения аварийно-спасательных работ. Снабжение лаза планками позволяет использовать негерметичные застежки-молнии, кото-рые дешевы и просты в изготовлении, в отличие от герметичных, которые к тому же не производятся отечественной промышленностью. Кроме того, наличие планок защищает основную застежку-молнию от воздействия агрессивных жидких веществ, что повышает надежность костюма.
Для обеспечения необходимой герметичности были проведены исследования замковых участков комбинезона. Исследования проводились на специально изготовленных образцах, имитирующих фрагмент лаза комбинезона с застежкой-молнией с возможными вариантами её герметизации с помощью планок, при этом учитывались как количество планок, прикрывающих молнию, так и ширина перекрытия планок. На рисунке 4.4 представлены исследуемые образцы замковых участков.
Оценку герметичности лаза комбинезона проводили по методике проникания паров АХОВ через защитные материалы [91]. Обычно оценку защитных свойств для изолирующих средств защиты кожи проводят в стационарных условиях. В нашем случае в процессе эксперимента создавались максимально жесткие условия испытаний, маловероятные при эксплуатации изделия: над образцами создавался поток высококонцентрированных паров хлора, под образцами отбирались пробы газовоздушной смеси со скоростью в два раза превышающей скорость потока хлора, в результате чего создавалось пониженное давление, которое способствовало прониканию паров хлора в подобразцовое (подкостюмное) пространство. Образцы зажимали в приборе таким образом, что проникание паров АХОВ было возможным только через замковые отверстия. Необходимость создания таких жестких условий эксперимента предопределяет высокую герметичность изделия и надежность при использовании по целевому назначению, а также позволяет получить экспресс-оценку герметичности с достоверными результатами. В таблице 4.4 и на рисунке 4.5 представлены условия и результаты испытаний.
Результаты испытаний показали, что наилучшей герметичностью обладают образцы № 7 и № 8. Следует отметить, что создание «лабиринта» из внешних планок (образцы № 4 и № 6) не способствует увеличению времени защитного действия, тогда как введение в конструкцию внутренней планки оказывает существенное положительное влияние на герметичность замковых участков. Оценка герметичности комбинезона в реальных условиях показала, чю наиболее оптимальный вариант герметизации лаза - это использование трех планок: двух лицевых и внутренней (образец № 5). Данная конструкция полностью удовлетворяет требуемому уровню защиты: обеспечивает защиту более часов; коэффициент подсоса хлора в подкостюмное пространство комплекта составляет менее 0,05%. Наличие двух лицевых планок позволяет защитить застежку-молнию от жидкой фазы АХОВ и обеспечивает необходимый срок эксплуатации. Следует отметить, что избыточное давление, создаваемое в подкос-тюмном пространстве, будет препятствовать прониканию наружного загрязненного воздуха даже при механическом повреждении комбинезона.
В лицевую часть комбинезона вклеена панорамная маска, которая герметично прилегает к лицу по линии обтюрации и выполняет функции фильтрующего противогаза. Маска вклеена в капюшон таким образом, что наголовник, клапана вдоха и выдоха выведены под капюшон, а переговорное устройство -наружу, что обеспечивает надёжную защиту органов дыхания и сброс избытка воздуха в подкостюмное пространство. Использование панорамной маски не требует дополнительного введения в костюм панорамного стекла, т.к. размер сгекла панорамной маски не уменьшает обзор видимости местности и, как показали результаты испытаний, обеспечивает не менее 77% от общего поля зрения.
В комплекте предусмотрена принудительная подача воздуха к органам дыхания и в подкостюмное пространство, которая осуществляется узлом очистки и подачи воздуха (УОПВ). Узел очистки и подачи воздуха, состоящий из двух нагнетателей и одного блока питания, протягивает загрязненный вредными примесями наружный воздух через фильтрующе-поглощающие коробки, в которых воздух очищается от вредных веществ в виде газа и аэрозолей до безопасных для здоровья человека концентраций, и подает очищенный воздух одним нагнетателем к - органам дыхания, другим - в подкостюмное пространство через узел разводки воздуха 7 (рисунок 4.3).
