XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Важнейшим фактором в обеспечении безопасности труда на производстве является хорошая видимость, которая в большинстве случаях обеспечивается не в соответствии с установленными требованиями [1-3].

Работникам монтажных, дорожных работ, спасательных, пожарных, сварочных и других видов работ приходится сталкиваться с ограниченной видимостью в течение рабочего процесса. В таких случаях предусматривается применение специальных костюмов, оснащенных профильными светоотражающими полосками и элементами [3]. Часто помимо низкой видимости специалисту приходится испытывать воздействие вредных факторов внешней среды, поэтому необходимы специальные костюмы на основе материалов повышенной устойчивости к таким воздействиям. Применение светоотражающих лент могут снизить уровень защиты костюмов в целом.

Рекомендуется использование модифицированных материалов на основе высокотехнологичных волокон (с сохранением технических характеристики) с дополнительной функцией освещения (таблица 1). Мировой рынок текстильной продукции испытывает активный рост производства технического текстиля. Производство технического текстиля – инновационная и наиболее развивающаяся подотрасль текстильной промышленности как во всем мире, так и в Российской Федерации.

Таблица 1 – Характеристики современных высокотехнологичных волокон [4-5]

Волокно	Плотность, кг/м3	Предел проч- ности при растяже- нии, МПа	Модуль упруго- сти, МПа	Температура деструкции, 0С
Полиамидное (капрон)	1140	770...850	3200...3500	200...220
Полиэфирное (лавсан)	1380	800... 1000	2000...2500	240...260
Полиакрилонитрильное (нитрон)	1170	460...560	4600...5800	180...200 (размягчение)
Поливинилспиртовое (винил)	1260	600... 1000	25 000	230
Полиимидное	1300... 1400	800... 2000	45 000... 200 000	300
Арамидное	1400... 1490	2000...4000	100000... 150000	—
Углеродное (низкопрочное)	1450... 1800	600... 1500	75 000...200 000	300...400 (потеря прочно- сти)
Углеродное (высокопрочное)	1700...2000	2000…3500	200 000...600 000	300...400 (потеря прочно- сти)
Борное	2400...2600	5000...7000	До 450 000	2500
Стеклянное (алюмоборосиликатное)	2600	1400...2200	60 000	700 (плавление)
Хлопковое	1520	330...400	3000...4000	150... 160

На сегодняшний день исключительно широкое применение приобрели материалы на основе арамидных волокон.

Структура арамидных волокон представляет собой цепочку синтетических полиамидов, в которых повторяющиеся арамидные связи прикреплены непосредственно к двум ароматическим кольцам [6]. Главными отличительными характеристиками таких волокон являются сочетание высокой прочности и небольшого веса. Его прочностные свойства обеспечиваются одинаковым направлением молекул. В отличие от других синтетических волокон арамидные обладают высокой устойчивостью к поглощению, к органическим растворителям, к высоким температурам и воспламеняемости [6].

Основные технические характеристики арамидных волокон представлены в таблице 2 [6-7].

Таблица 2 - Технические характеристики арамидных волокон

Тип волокон или нитей	Прочность, сН/текс	Кислородный индекс, %	Термостойкость, °С	Температура длительной эксплуатации на воздухе, °С
Метаарамидные волокна и нити («Номекс», «Конекс»)	35–55	28–30	200–350	180–200
Параарамидные волокна и нити («Кевлар», «Тварон», «Технора»)	50-240	28–30	200–400	160–180
Нити из гетероциклических полиамидов (СВМ, «Армос», «Русар»)	160–300	30–35	200–300	180–200
Волокна и нити полиамидоимидные («Кермель»)	30–44	30–32	200–300	180–200
Полибензимидазольные волокна и нити (PBI)	35–55	35–48	250–300	160–180
Полиимидные волокна и нити («Арамид», «Пион»)	35–80	40–75	250–300	300–350
Полиимидная нить «Твим»	120–150	60–70	250–300	250–300

Арамидные нити среди всех органических волокон имеют наиболее высокие эксплуатационные характеристики. Они отличаются устойчивостью к воздействию пламени, высоких температур, органических растворителей, нефтепродуктов. Арамидные волокна менее хрупки по сравнению с углеродными и стеклянными волокнами и пригодны для переработки на обычном оборудовании текстильных производств [6].

В практике активно применяются люминесцентные нити. Однако они уступают арамидным по своим функциональным характеристикам, что ограничивает их применение в одежде специального назначения.

Оптимизировать модификацию поверхности с целью получения дополнительной функции освещения возможно путем внедрения термостойкой люминесцентной краски в структуру волокна (таблица 3) [8].

Таблица 3 - Технические параметры дополнительного покрытия-термостойкой люминесцентной краски

Наименование краски	Технические параметры	Значение, единицы измерения
Люминесцентная краска AKRIL  Бесцветная краска NITRO Люминесцентно-флуоресцентная краска NITRO  Флуоресцентная краска AKRIL  Термостойкая PRO Термостойкая люминесцентная краска EXTRA Термостойкая уф-краска PRO Невидимая уф краска AKRIL-INVISIBLE	Стойкость краски к перепадам температур	от -60 до +300 °С
	Время заряда от света и тепла	не более 2 часов
	Время свечения в темноте	не менее 10 часов
	Освещение зоны рук	не менее 500 лк

Анализ технологий крашения арамидных волокон показывает, что в настоящее время не существует универсальных способов их колорирования.

Выделяют два основных способа крашения арамидных волокон: в сухом или мокром виде (таблица 4) [9-10].

Таблица 4 – Технологии крашения арамидных волокон

Технологии крашения	Особенности способа крашения
Крашение на этапе синтеза полимера	Расширение цветовой гаммы окрасок, достижение специфических эффектов (флуоресценции, мерцания, светопоглощения, матовости и др.). Способ позволяет расширить температурный диапазон эксплуатации изделий
Крашение арамидных нитей пигментами на стадии термовытяжки	Простота крашения. Показатели качества окрашенных комплексных нитей арамид, соответствуют требованиям ТУ и уровню эксплуатационных свойств неокрашенных нитей по прочности, термостойкости, огнезащитным свойствам.
Нанесение красителя в композиции со связующим и пленкообразующим препаратами перед термовытяжкой нитей	Показатели качества окрашенных комплексных нитей арамид, соответствуют требованиям ТУ и уровню эксплуатационных свойств неокрашенных нитей по прочности, термостойкости, огнезащитным свойствам.
Совмещенный способ крашения и заключительной отделки тканей; крашение полотен по способу «Термозоль» с использованием интенсификаторов	Краситель закреплеются путем последующей после окрашивания водо- и маслоотталкивающей отделки тканей с использованием фторакриловых препаратов
Крашение нитей, пряжи, тканей при температурах 97...120°С в присутствии интенсификаторов на красильно-роликовых машинах и аппаратах, работающих под давлением	Положительное влияние на повышение накрашиваемости волокна. Негативные свойства: они токсичны, обладают резким запахом, меняют тон либо светостойкость окрасок, возгоняются, конденсируются на холодных поверхностях оборудования, приводят к образованию пятен. Увеличение прочности окрашенной ткани относительно исходного материала на стадии сушки и термической фиксации отделочных композиций в условиях натяжения ткани на сушильно-ширильной раме

Структуру арамидных волокон имеет два уровня гетерогенности – макро- и микрофибриллярную [5].

По своему строению оно напоминает волокно, состоящий из микрофибрилл, связанных большим числом межфибриллярных прочных молекул с выпрямленными или частично выпрямленными цепями [4].

Микрофибрилла состоит из кристаллитов и аморфных прослоек. Молекулярные цепи в аморфных областях почти параллельны осям кристаллитов.

Наличие кристаллов в микрофибриллах усложняет крашения материалов из смеси арамидных волокон [9]. При выборе способа крашения арамидных волокон люминесцентной термостойкой краской рекомендуется использовать метод получения окрашенных нитей путем введения красителя на стадии синтеза полимера с дополнительной обработкой диспергирующих агентов (например, диспергант ЕМ, танасперс Em, lsifier WN, БК- 308, Floline Disp 8), что позволит закрепить краску в структуре волокна (рисунок 1).

Рисунок 1 – Технология крашения арамидного волокна

Материалы на основе модифицированных арамидных волокон могут применяться в одежде специального назначения в виде конструктивных отрезных деталей: отрезной кокетки на деталях спинки и переда, деталях передних или нижних частей рукавов, деталей брюк (рисунок 2).

Рисунок 2 – Варианты применения материалов на основе модифицированных арамидных волокон в специальных костюмах

Таким образом, проведен сравнительный анализ технологий процессов крашения термостойкого полимерного волокна. Выявлены особенности структуры строения арамидных волокон.

На основании особенностей характеристик рассматриваемых технологий крашения выявлено, что оптимизация модификации поверхности термостойких арамидных волокон с целью получения дополнительной функции освещения возможно путем внедрения термостойкой люминесцентной краски в структуру волокна путем колорирования структуры волокна на этапе синтеза полимера с применением диспергирующих агентов, позволяющих повысить степень фиксации красителя и яркости окраски.

Выявлены участки применения материалов на основе арамидных волокон с функцией освещения: на деталях спинки и переда в виде отрезной кокетки, на рукавах в виде отрезных деталей на передних или нижних частях, на брюках в виде отрезных деталей на передних или задних половинках брюк.

Результаты исследований позволят усилить меры безопасности, снизить риски чрезвычайных происшествий, вызванные условиями плохой видимости.

Список литературы:

ГОСТ 12.0.003-74 Система стандартов безопасности труда (ССБТ). Опасные и вредные производственные факторы. Классификация (с Изменением N 1) - введ. 1976-01-01 - Москва: ИПК Издательство стандартов. 2002–4 c.

Безопасность жизнедеятельности: конспект лекций / А.Б. Сыса – Шахты: ФГБОУ ВПО «ЮРГУЭС», 2011 – 68 с.

Строительные нормы и правила СНиП 23-05-95 "Естественное и искусственное освещение" (утв. постановлением Минстроя РФ от 2 августа 1995 г. N 18-78) (с изменениями и дополнениями).

Коринтели, А.М., Черунова, И.В. Эксплуатационно – гигиеническая оценка конструктивно – технологических решений костюмов сварщиков / Студенческий научный форум 2017: материалы IX Междунар. студ. электрон. науч. конф. Секция: Технические науки. Инженерные инновации в текстильной и легкой промышленности / РАЕН. -М., 2017. -Режим доступа: https://www.scienceforum.ru/2017/2570/30848.

Меленчук, Е. В. Совершенствование технологий колорирования и отделки текстильных материалов с использованием новых отечественных полимеров: автореф. дис. на соиск. (05.19.02.) / Меленчук Елена Владимировна ; Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ивановский государственный химико-технологический университет». – Иваново 2016г. – 166 с.

Коринтели А.М., Черунова И.В., Куренова И.В. Исследование технологических ресурсов применения продуктов из арамидных волокон / Коринтели А.М., Черунова И.В., Куренова И.В. в Международном электронном научно-практическом журнале «Современные научные исследования и разработки" Выпуск № 6 (6) (ноябрь, 2016), , Издатель Научный центр "Олимп", 2016 г.-562 с. С. 306-309

Коринтели, А.М., Черунова, И.В. Обоснование и разработка параметров конструкции защитного костюма сварщиков с повышенным уровнем воздухообмена / Студенческий научный форум 2018: материалы X Междунар. студ. электрон. науч. конф. (2018 г.). Секция: Технические науки. Инженерные инновации в текстильной и легкой промышленности / РАЕН. -М., 2018. -Режим доступа: https://www.scienceforum.ru/2018/3177/4423

Nevidal. [Электронный ресурс] официальный сайт. – М.: 2018. – Режим доступа http://nevidal.com/luminofor/.

Олехнович, И.А. Разработка эффективной технологии колорирования и гидрофобизации камуфляжных тканей из смеси целлюлозных и поли- эфирных волокон: дис. … канд. техн. наук: 05.19.02: защищена: 18.02.03 [Рос. заоч. ин-т текстил. и лег. пром-сти] / Олехнович Ирина Александров- на. – М., 2002. – 155 с. – Библиогр.: с.151-155. - 61 03-5/1911-5.

Schindler, W. D. Chemical finishing of textiles / W. D. Schindler, P. J. Hauser / Cambridge: Woodhead publ. LTD., 2004. - 224 р. http://rustm.net/catalog/article/85.html

Код для цитирования: Скопировать