Оценка физико-механических и защитных свойств полимерно-текстильных материалов для спецодежды с помощью обобщенного показателя качества

Р. Р. Фаткуллина, И. А. Аракелян, Р. Ф. Хабибуллин

ОЦЕНКА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ И ЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНО-ТЕКСТИЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ СПЕЦОДЕЖДЫ С ПОМОЩЬЮ ОБОБЩЕННОГО ПОКАЗАТЕЛЯ КАЧЕСТВА

Ключевые слова: спецодежда, полимерно-текстильный материал, свойства материалов, сравнение.

В статье рассматриваются некоторые потребительские (физико-механические и защитные) свойства полимерно-текстильных материалов для изготовления спецодежды. Анализируются результаты экспериментального исследования. Произведена адаптация комплексного показателя качества для сравнения полимерно-текстильных материалов.

Keywords: protective uniform, polymeric-textile fabric, properties of fabric, comparison.

The article studies certain suitability aspects of polymeric-textile fabrics, e.g. mechanical-and-physical properties and protective properties. It analyses the results of experimental studies. The complex quality index has been adapted for polymer-textile fabrics comparison.

Введение

Ситуация в сфере условий и охраны труда в Российской Федерации в целом и в Республике Татарстан (РТ) считается сложной [1]. Одним из средств индивидуальной защиты и обеспечения безопасности жизнедеятельности и труда является специальная одежда [2-4].

У потребителя часто возникает задача выбора наиболее подходящей из предлагаемого ассортимента рабочей одежды или спецодежды. При выборе готовой продукции защитного назначения возникает задача выявления предпочтений в отношении текстильных или полимерно-текстильных материалов, из которых изготовлена одежда.

Множество критериев оценки качества одежды может породить неопределенность из-за их разноплановости, не сводимости к интегральной величине. В последние годы развивается новое направление в оценке качества, которое предполагает не только количественное измерение показателей, но и сведение множества критериев к комплексному показателю качества.

Экспериментальная часть

Объектами исследования являются защитные полимерно-текстильные материалы (четыре вида). Исследовалась возможность использования показателя комплексной оценки свойств рассматриваемых полимерно-текстильных материалов. Для рассмотрения признакового пространства были отобраны показатели, характеризующие полимернотекстильные материалы: разрывная нагрузка; усадка после намокания и высушивания; сопротивление раздиранию; стойкость к истиранию; устойчивость к многократному изгибу; прочность связи пленочного покрытия с основой; удлинение при разрыве; стойкость к воздействию открытого пламени; устойчивость к тепловому старению; теплопроводность; время защитного действия при воздействии химически агрессивных газов; стойкость к действию химически агрессивных жидкостей; стойкость к действию

физически агрессивных жидкостей; устойчивость к очистке от производственных загрязнений; жесткость; масса [5-7].

Проанализированы результаты экспериментальных исследований шести характеристик полимерно-текстильных материалов.

Результаты и их обсуждение

Критерии оценки качества тканей при эксплуатации были разделены на три группы, две из которых аналогичны известным для текстильных материалов [8]. По первой группе показателей оценки качества независимо от других характеристик можно оценить абсолютную непригодность изделия к дальнейшей эксплуатации: разрывная нагрузка по основе (вдоль долевой нити) и по утку (в поперечном направлении). Показатели второй группы характеризуют изменившиеся свойства ткани при эксплуатации: сопротивление раздиранию, кгс; стойкость к истиранию, циклы.

К известным двум группам учитываемых свойств текстильных материалов предложено добавить третью группу со свойствами полимернотекстильных материалов. Отличие в показателях третьей группы обусловлено предназначением их именно для полимерно-текстильных материалов (кроме массы): показатели характеризуют поверхностную плотность, г/м2 и защитные свойства материала: набухаемость после воздействия нефтяной стандартной жидкости (масла марки СЖР-1), мг/см2; устойчивость к действию кислот и щелочей, час.; и т.п. Предлагается производить расчет для свойств разрывной нагрузки и сопротивления раздиранию в трех возможных вариантах - по основе (вдоль), по утку (поперек) и с учетом обоих направлений в сумме.

Комплексная оценка включает приведение единичных показателей к сопоставимому виду, объединение оценок единичных показателей качества в комплексные показатели качества (возможно, нескольких уровней). В данной работе произведен расчет комплексного показателя по формуле:

e = Z Уі +Z У22 +Z Уз5,

n m k

где n, m, k - число критериев в первой, второй, третьей группе [8] (расчет реализован в среде электронных таблиц Excel).

Для задачи сравнения материалов целесообразно использовать относительные индексы качества - безразмерные показатели. Так как характеристики материалов, полученные в результате экспериментальных испытаний, измерены в разных единицах, то это приводит к необходимости нормирования данных:

A, - Am,n

Таблица 1 - Показатели, характеризующие физико-механические и защитные свойства рассматриваемых образцов материалов

A

Am

Am

где A - нормированное значение признака; Ai - значение признака, i — порядковый номер показателя; Amin - минимальное значение, Amax - максимальное значение.

Авторами предложено учитывать смысл влияния (положительного или отрицательного) на показатель качества. В случае отрицательного влияния на итоговый показатель отдельного показателя, пересчитывать последний путем вычитания нормированного значения из единицы. Например, в случае нормированного показателя набухаемости, равного

0.69, показатель надо пересчитать на «дополнительный», вычитая его из единицы (1-0.69=0.37), т.к. большая набухаемость в результате контакта с маслами или нефтью является нежелательным свойством полимерно-текстильного материала.

Таким образом, произведена адаптация комплексного показателя качества применительно к полимерно-текстильным материалам. В результате проведенных исследований были установлены отличия свойств рассматриваемых полимернотекстильных материалов, что может быть использовано в качестве идентификационных признаков этих материалов. Произведен расчет комплексного показателя качества. Наихудший показатель качества получен для образца материала №2, наилучший - для образца №1.

Отметим показатель массы швейного изделия, который очень важен для человека, длительно работающего в специальной одежде. Масса изделия зависит от толщины и плотности материала. Наиболее высокий показатель массы имеет образец №3: 576±0.05г. Образец №2 обладает наименьшей массой: 370±0.05г. Анализ полученных данных показал, что в целом показатели качества различны для рассматриваемых образцов материалов (табл. 1).

Учет свойств разрывной нагрузки и сопротивления раздиранию суммарно, по основе и утку, позволил получить более высокую оценку первого образца материала, что соответствует априорным сведениям о рассматриваемом материале.

Оценка качества материалов с использованием обобщенных критериев позволяет производить выбор полимерно-текстильных материалов для спецодежды в задачах принятия решений.

Показатель, испытание Методика І £ 5 £ р б О гч £ 5 £ р б О Образец №3 Образец №4

Разрывная нагрузка, кгс - вдоль - поперек Гост 30303-95 115 65 55 40 35 30 79 75

Сопротивление раздиранию, кгс - вдоль - поперек Гост 30304-95 3.0 2.0 1.0 1.0 1.0 0.8 6.0 5.0

Стойкость к истиранию, циклы Гост 18976- Н-Ї > 3000 цик- лов

Поверхностная плотность, г/м2 О ^ - 514 370 576 514

Набухаемость, мг/см2 Методика М 38405628-86 1.68 1.26 0

Устойчивость к действию кислот и щелочей, час ГОСТ 12.4.220-2002 ГОСТ 12.4.135-84 2 2 Ка- пли дер жит 2

Рис. 1 - Диаграмма сравнения свойств трех образцов материалов с использованием комплексного показателя качества. По нижней оси варианты расчетов: 1 - вдоль долевой нити, 2 - поперек, 3 - суммарно вдоль и поперек

Литература

1. Республика Татарстан: Промышленная и экологическая безопасность // «Промышленная и экологическая безопасность», № 11 (37), 2009.

2. ГОСТ 12.4.011-89 «ССБТ. Средства защиты работающих. Общие требования и классификация»

3. ГОСТ Р 12.4.248-2008 Одежда специальная для защиты от растворов кислот. Технические требования. Дата введения 2009.07.01

4. Ефремова, О.С. Опасные и вредные производственные факторы и средства защиты работающих от них. - М.: Альфа-Пресс, 2009. - 304с.

5. Абуталипова, Л.Н. Применение экспертных методов для оценки качества защитных материалов / Л.Н. Абуталипова, Р.Р. Фаткуллина, Д.Р. Зиятдинова // Швейная промышленность, 2010. - № 3. - С. 34 - 36.

6. Фаткуллина, Р.Р. Предпроектный анализ при разработке спецодежды с использованием полимерных материалов / Р.Р. Фаткуллина, Д.Р. Зиятдинова, Л.Н. Абуталипова, А.Ш. Мухаметшина // Вестник Казан. технол. ун-та. 2011. Т. 14, № 16. С. 154-157.

7. Свойства тканей [Электронный ресурс] Режим доступа http://fabrics.net.ua/a6996-svojstva-tkanej.html, свободный.

8. Буадзе Е. П. Комплексная оценка изменяющихся свойств тканей в процессе носки // Текстильная промышленность. 2009. №3. С. 39-41.

Выражаем благодарность ОАО «Казанский химический научно-исследовательский институт» за проведение экспериментальных исследований полимерно-текстильных материалов

© Р. Р. Фаткуллина - канд. биол. наук, доц. каф. моды и технологии КНИТУ, rimma_fat@mail.ru; И. А. Аракелян - канд. техн. наук, зам. зав. лаборатории ОАО «Казанский химический научно-исследовательский институт»; Р. Ф. Хабибуллин -канд. техн. наук, доцент Казанского кооперативного института.