Влияние морской среды на свойства текстильных материалов для одежды

Комфорт и безопасность человека, занятого в морской индустрии, обеспечивается защитной одеждой [1]. Особенности жизнедеятельности человека здесь связаны с систематическими видами работ на море [2] и с чрезвычайными ситуациями. Результаты исследований [3] свидетельствуют, что несмотря на развитие технологий безопасности в последнее десятилетие последствия аварий на море остались в среднем на постоянном уровне. Большую долю в последствиях чрезвычайных ситуаций на море занимает разлив нефти [4]. Таким образом, типичные и чрезвычайные условия жизнедеятельности человека на море сопровождаются, как правило, контактом с морской водой и периодически сырой нефтью и ее продуктами. В первую очередь, этот контакт происходит с поверхностью одежды. Морская соль накапливается в структуре одежды. Нефть включается в компоненты морской воды в чрезвычайных ситуациях на объектах морской добычи и морского транспорта нефти и нефтепродуктов. Это приводит к изменению свойств текстильных материалов, которые зависят от концентрации агрессивных компонентов в структуре текстильных материалов [5]. Наличие морской соли и / или нефти на поверхности и в слоях одежды может приводить к потере её первичных защитных свойств, а также общего эксплуатационного комфорта. Цель работы исследование способности текстильных материалов к поглощению влаги, морской соли и сырой нефти для оценки вероятности потери защитных свойств одежды.

Активную концентрацию агрессивных компонентов в текстиле определяет его способность к поглощению жидких веществ. Влияние влаги на свойства текстильных материалов имеет много аспектов исследований, в том числе влияние на прочность материалов [6], их тепловые и гигиенические свойства. Однако влияние морской соли и нефти на одежду остается малоизученным. Активность проникновения морской соли в текстильные материалы во многом зависит от способности к впитыванию влаги текстильными волокнами [5]. В таблице 1 представлены систематизированные данные об уровне увеличения объема волокон различной природы при контакте с жидкостью [7]. Разная способность текстильных волокон к изменению объема и взаимодействию с жидкостями объясняется их химическим составом, молекулярной структурой и характеристиками жидкости. Существуют исследования, которые учитывают не только взаимодействие текстиля с базовой фазой жидкости, но и её производными (пены). Полученная авторами [8] модель может быть использована для описания полуколичествен-ного процесса впитывания пены. Экспериментальные исследования поглощения текстилем жидкости выполнялись в автономном режиме и показали некоторые аномалии реологических свойств [9], которые имеют частичные описания с использованием разных теоретических подходов [8]. Агрессивные компоненты морской воды имеют особые характеристики. Морская соль представляет собой кристаллы, которые способны внедряться в структуру текстиля и задерживаться в ней [10]. В отличие от морской соли нефть представляет собой смесь углеводородов различного молекулярного веса. Они имеют разные температуры кипения с гетероатомами кислорода, серы, азота, некоторых металлов и органических кислот. Известны основные структурные элементы нефти: углерод, водород, сера, азот и металлы. Однако известных описаний свойств текстильных материалов, контактирующих в одежде с перечисленными компонентами, недостаточно. Поэтому исследование материалов под воздействием агрессивных компонентов морской среды представляет научный интерес для повышения качества процессов создания и надежности эксплуатации одежды.

Экспериментальные исследования проницаемости морской соли и нефти в современные защитные ткани позволят обосновать оценку и прогнозирование поведения защитной одежды в сложных условиях морской среды.

Анализ представленных данных (таблица 1) показывает, что средний уровень изменения увлажненного объема волокон относительно других вариантов характерен для хлопка и льна. Это позволяет рассматривать данные волокна в качестве основы материалов, наиболее предрасположенных к воздействию морской среды. В результате систематизации современных данных о материалах для одежды, применяемой в морских технологиях, сформирована информационная база ведущих современных волокнистых материалов для защитной одежды [11]. Для проведения исследований были выделены опорные материалы, которые имеют широкое применение и высокие эксплуатационные свойства [12] из группы защитных тканей на основе хлопчатобумажных волокон с огнезащитными свойствами [13]. Большой перечень защитных свойств и технологических отделок в данной группе материалов присутствует в защитных тканях типа Flamestat cotton/Flameshield [13]. На их основе проведены исследования процессов поглощения ими жидкостей.

Таблица 1.

Объемные характеристики водопоглощения текстильных волокон

Table 1.

Volumetric characteristics of water absorption of textile fibers

Материалы и методы

Для установления влияния морской соли на насыщение влагой материалов были проведены экспериментальные исследования изменения показателей их капиллярности в соответствии с ГОСТ при различных условиях: в простой воде, солевом растворе, а также после выдержки образцов в нормальных условиях. Условия эксперимента: раствор морской соли 12%, температура 22 ºС, влажность воздуха 66%, в качестве устройства нормирования соли использован солемер Kelilong KL-1385-KL. Для сравнительного анализа были использованы материалы родственного типа: ткань «Универсал» двух плотностей – 380 и 350 г./м2 производства Walls, имеющая в своем переплетении 100 % хлопчатобумажных волокон с встроенной антистатической нитью. Каждая ткань имеет огнестойкую отделку.

Результаты и обсуждение

Результаты представлены на рисунке 1.

Выявленное поведение материалов характерно для контакта с морской солью текстильных волокон по перпендикулярному срезу. Полученные данные говорят о том, что можно ожидать невысокий уровень насыщения специальных тканей агрессивными жидкостями со стороны продольной.

Fabric

Рисунок 1. Влияние морской соли на капиллярность защитных текстильных материалов для одежды Figure 1. Effect of sea salt on the capillarity of protective textile materials for clothing

В отличие от водного раствора морской соли сырая нефть имеет другие показатели вязкости [10]. Поэтому прогнозировать проницаемость нефти в текстильные материалы, опираясь на данные взаимодействия с простой и морской водой, нельзя. При этом важно исследовать не только поведение материала поверхности одежды, который в той или иной мере насыщается компонентами агрессивных жидкостей [13]. Большое значение имеет оценка проницаемости таких жидкостей в глубину пакета текстильных материалов. Внутренние слои данной одежды состоят из волокнистых объемных материалов различной природы.

Заключение

На основе проведенных исследований [7] в соответствии с рисунком 1 установлено, что наличие морской соли во влажной контактной среде с поверхностью специальной ткани на хлопчатобумажной основе для всех образцов материалов приводит к снижению их капиллярности. Установлено, что пакеты материалов на основе тканей из смешанных волокон имеют показатели проницаемости по отношению к сырой нефти ниже хлопчатобумажных поверхностей одежды. При этом использование в комплекте с такими материалами утеплителей типа холлофайбера снижает уровень насыщения одежды рассмотренными жидкостями.