Исследование физико-механических свойств материалов спецодежды

В настоящее время существующая спецодежда не обеспечивает защиту рабочих от вредных, опасных производственных факторов (ВОПФ). Научно-обоснованная технология изготовления спецодежды, применяемые методы для пошива имеют недостатки, не учитывают современное обновление ассортимента текстильных материалов, недостаточно изучены материалы с учетом свойств, направления моды, и особенности технологического процесса швейного производства, качество спецодежды, ее художественное и эстетическое оформление [1].

В этой связи исследование физикомеханических свойств материалов спецодежды для арматурщиков с учетом условий труда и защитных свойств ткани позволяют выбор оптимальных вариантов материалов, сократить процесс изготовления спецодежды, снизить затраты труда, времени и улучшить условия труда, уменьшить заболеваемость и травматизм. Работа направлена на решение важнейших проблем обеспечения безопасности в производстве, включает в себя современные достижения в текстильной и швейной промышленности.

Одним из путей решения проблем безопасности труда рабочих является обеспечение высоких защитных качеств материалов, разработка и производство конкурентоспособных, высоко-эффективных средств индивидуальной защиты (СИЗ) [3].

Объекты и методы исследования

Объектами исследования являются текстильные материалы, предлагаемых ведущим производителем материалов для спецодежды на российском рынке «Чайковский текстиль». При исследовании были использованы материалы различного волокнистого состава и структур, такие как арт. 81421, арт. 18452, арт. 18422Х, 10407.

Оценка физико-механических свойств предлагаемых материалов спецодежды проводилась в лабораторных условиях, что является одним из эффективных способов, поскольку позволяет сэкономить время, применить совершенствованные методы и приборы, не требует дополнительных затрат, связанных с проведением экспериментов в производственных условиях.

Отбор проб, приборы и оборудование, последовательность проведения испытаний выполнялись согласно соответствующим ГОСТам: ГОСТ 3813-72 «Методы определения разрывных характеристик при растяжений», ГОСТ 9913-90 «Метод определения стойкости к истиранию» и ГОСТ 11209-85 «Ткани хлопчатобумажные и смешанные для спецодежды. Технические условия».

Обработка результатов измерений проводилась методами математической статистики.

Результаты и их обсуждения

Показатели прочности к разрыву определялись (ГОСТ 28073 - 89) после каждого цикла комплексного износа. Кинетика изменения разрывной нагрузки для тканей в зависимости от числа стирок показана на рисунках 1 и 2. Характеристика испытуемых материалов приведена в таблице 1.

Из полученных уравнений математической зависимости следует, что характер комплексного износа выражен практически одинаково для тканей выбранного ассортимента:

• -    наличие на материале несмываемых аппретов обеспечивает хорошие показатели износостойкости: на протяжении 15-20 циклов прочностные характеристики практически не снижаются и даже после 30 стирок остаются достаточно близкими к соответствующим требованиям ТР ТС 019/2011;

• -    наличие наибольшего процентного содержания полиэфирного волокна и саржевого переплетения 3/1 изначально обеспечивает высокие показатели разрывной нагрузки тканям для спецодежды.

Таблица 1 - Характеристика материалов для спецодежды арматурщиков

№	Арт.	Название	Волокнистый состав ткани, %	Плотность ткани, г/м2	Масса, 1 м в г	Ширина ткани, см	Толщина ткани, мм	Отделка	Переплетение
1.	81421	Премьер Standard 250	65Пэ 35Х л	250	250	150	0,30	ВО, МВО, Teflon,	Саржевое 2/1
2.	18452	Примьер -Cotton Rich 230	100Хл	235	235	150	0,90	ВО	Саржевое 3/1
3.	10407	Премьер Cotton 250	100Хл	250	250	150	0,90	МВО, Teflon, Anti Bacterial	Саржевое 3/1
4.	18422 Х	Премьер-комфорт 250	80Хл 20Пэ	255	255	150	0,80	ВО, МВО, Анти Москит	Саржевое 3/1

Уравнения регрессий и величина достоверности аппроксимаций (R2):

I, арт. 81421 y = -0,0004x³ + 0,0043x² - 0,0634x + 61,701, R² = 0,9721 II, арт. 18422 х y = -0,0016x³ + 0,042x² - 0,3131x + 49,176, R² = 0,9839 III, арт. 18308 y = -0,0004x³ + 0,0043x² - 0,0024x + 46,087, R² = 0,9649 IV, арт. 10407 y = -0,0012x³ + 0,0333x² - 0,2352x + 47,219, R² = 0,9627 V, арт. 18452 y = -0,0002x³ - 0,0156x² + 0,266x + 47,417, R² = 0,9767

Рис. 1. Показатели изменения разрывной нагрузки для тканей в зависимости от числа стирок (по основе)

I (арт. 81421) II (арт. 18422х) III (арт. 18308) IV (арт. 10407) V (18452)

Уравнения регрессий и величина достоверности аппроксимаций (R2):

• I,    арт. 81421                 y = -0,0011x³ + 0,0482x² - 0,7144x + 59,696, R² = 0,5618

• II,    арт. 18422 х               y = -0,0004x³ + 0,0012x² + 0,0002x + 46,121, R² = 0,9819

• III,    арт. 18308                 y = 1E-04x³ - 0,0169x² + 0,1919x + 48,437, R² = 0,9283

• IV,    арт. 10407                y = 0,0004x³ - 0,0382x² + 0,6322x + 47,295, R² = 0,9789

• V,    арт. 18452                y = -0,0003x³ - 0,0067x² + 0,1369x + 49,474, R² = 0,9706

Рис. 2. Показатели изменения разрывной нагрузки для тканей в зависимости от числа стирок (по утку)

I (арт. 81421) II (арт. 18422х) III (арт. 18308) IV (арт. 10407) V (18452)

Стойкость к истиранию определяли (ГОСТ 18976 - 73) для образцов исходных тканей после каждых 200 циклов истирания.

Результаты исследования приведены на рисунке 3.

Уравнения регрессии и величина достоверности аппроксимаций (R2):

Арт. 18308          y = -2E-11x3 + 5E-08x2 - 7E-05x + 1,5466,             R² = 0,9692

Арт. 18422Х        y = -1E-10x3 + 2E-07x2 - 0,0002x + 1,8471,             R² = 0,991

Арт. 18452          y = -2E-10x3 + 2E-07x2 - 0,0001x + 1,6391,             R² = 0,9886

Арт. 10407          y = -2E-10x3 + 3E-07x2 - 0,0002x + 1,8853,             R² = 0,9719

Арт. 81421          y = -3E-11x3 + 7E-08x2 - 7E-05x + 1,7385,             R² = 0,9852

Рис. 3. Изменение массы образцов от количества циклов истирания

Из рисунка 3 хорошо видно, что в пределах 800-1000 циклов для всех видов тканей потеря массы образцов и заметные изменения поверхностной структуры факти- чески не наблюдаются. Это также объясняется наличием на тканях выбранного ассортимента МО и МВО заключительной отделки, вследствие чего дополнительно снижается сила трения при контакте образца и абразива.

Из полученных данных следует:

• -    все ткани выбранного ассортимента обладают отличной устойчивостью к истиранию (по требованиям ТР ТС 019/2011 минимально допустимые показатели для тканей спецодежды - 500 циклов);

• -    прослеживается характерная зависимость между стойкостью к истиранию, волокнистым составом и ткацким переплетением материала: ткани с более гладкой поверхностью арт.18452 (d=0,38 мм, саржа 2/1,

  60ПЭ/40Х) и арт.18308   (d=0,42 мм,

  полотн./арм.нить, 50ПЭ/50Х) показали наилучшие значения (более 2200 циклов до разрушения) - очевидно, что сила трения абразива по поверхности более тонких и гладких тканей значительно меньше, чем при контакте с более рельефной поверхностью материала, а наличие более 50% полиэфирных волокон в составе обеспечивает высокую износостойкость.

Выводы

Таким образом, на основании проведенного исследования механических свойств материалов спецодежды в сочетании со стиркой установлено, что снижение прочности испытуемых тканей по основе и утку происходит неодинаково у всех испытуемых материалов, наименьше разрушается ткань арт. 18452, так как имеет запас исходной прочности больше. Он обеспечит разработанной спецодежде высокие эксплуатационные свойства.

Полученные математические зависимости изменения показателей механических свойств материалов позволяют рассчитать критический срок эксплуатации данных материалов.