Розробка методу оцінки захисних властивостей текстильних матеріалів при впливі високотемпературних факторів

В третьому розділі описані розроблені методики та прилади для оцінки захисних властивостей матеріалів при впливі високотемпературних факторів, а також містяться відомості про об’єкти та методи дослідження.

Для оцінки термостійких та термозахисних властивостей матеріалів розроблено прилад ТСМ-СВ та методику роботи на ньому.

Прилад ТСМ-СВ містить у собі такі основні вузли: пристрій для закріплення дослідної проби 1, що складається з притискувального кільця 3 і фіксаторів 4; датчик руйнування проби, що складається із щупа 11, важеля навантаження 12, шарніра 13 та вантажів 14; термопару 18; підпалювальний пристрій, що включає в себе нагрівальний елемент 5, електромагніт 8, пружину 9. Автоматичне управління та контроль за роботою приладу здійснюється за допомогою блока управління 15, вимірювача часу 16, засобу контролю температури 17, мікровимикача 19. Для реєстрації моменту запалення наважки фосфору служить фотоелемент 10.

Методика роботи на приладі полягає в наступному: елементарну пробу матеріалу (пакет матеріалів) розміщують в пристрій для закріплення проби лицем догори і фіксують притискувальним кільцем. Встановлюють датчик руйнування в робоче положення, а на поверхню матеріалу наносять наважку червоного фосфору. Натискують кнопку “Пуск”, що знаходиться на блоці управління, при цьому сигнал від блоку управління надходить до підпалювального пристрою, забезпечуючи його нагрівання, а також вмикає електромагніт, який переміщує нагрівальний елемент до наважки фосфору. В момент запалення фосфору видиме світлове або теплове випромінювання попадає на фотоелемент, сигнал від якого вмикає в роботу вимірювач часу і вимикає електромагніт підпалювального пристрою, після чого нагрівальний елемент залишає зону горіння. Крім того, сигнал від фотоелемента надходить на вузол вимірювання температури і вмикає електромагніт, який встановлює термопару під місцем горіння фосфору. Як тільки матеріал зруйнується (прогорить), щуп датчика руйнування крізь отвір, що утворився в пробі, переміщується на деяку відстань вниз. Пластина, розміщена на важелі, вимикає мікровимикач, який подає сигнал на блок управління. Блок управління видає команду на зупинку вимірювача часу. Час, показаний вимірювачем часу, тобто час руйнування дослідної проби матеріалу, і є головним критерієм при оцінці його термостійкості. Термозахисні властивості матеріалів (пакетів) визначають за часом їх прогрівання до критично-допустимої температури 50 оС.

З метою визначення стійкості матеріалів до теплового випромінювання розроблена методика та прилад УМТС.

Прилад УМТС вміщує: електродвигун 1, на валу якого і на осі 2 встановлено двоступінчасті шківи 3 та 4 клиноподібної пасової передачі; термокамеру 5, в якій знаходяться лампи розжарювання 6; пристрій для закріплення проби дослідного матеріалу 7, який складається із основи 8 і поперечних несучих елементів 9. Електровентилятор 10 служить для утворення в термокамері 5 рівномірного температурного поля шляхом вимушеної циркуляції повітря. Автоматичний контроль за сталістю температури на лицевій поверхні дослідної проби здійснюється за допомогою термопари 11 і блока управління 12. Блок управління дозволяє підтримувати і регулювати температуру на лицевій поверхні проби в межах 5 оС від встановленої величини. Методика роботи на приладі УМТС полягає в наступному: дослідну пробу матеріалу розмірами 1100160 мм перед випробуванням кондиціонують при температурі (202) оС і відносній вологості повітря (655) % не менше 24 годин, потім пробу поміщають в пристрій для закріплення проби, який розміщують в термокамері. На лицевій поверхні проби розміщують термопару, вмикають електровентилятор, електродвигун електроприводу та лампи розжарювання, які забезпечують нагрівання лицевої поверхні матеріалу до температури (1505) оС. Опромінювання проводять протягом заданого часу. Після випробувань пробу виймають з термокамери, кондиціонують, а потім оцінюють стійкість матеріалів до теплового випромінювання за зміною показників властивостей матеріалів, що контролюються.

Коефіцієнт старіння, тобто величину, яка показує відносне змінювання показника, що контролюється, виражають у вигляді відношення:

Об’єктами дослідження вибрані матеріали, які застосовуються в наш час для виготовлення спецодягу, а також перспективні. Матеріали, властивості яких досліджувались, відрізняються один від одного своїм волокнистим складом, видом покриття, товщиною, поверхневою густиною та ін. (табл. 1).

 

Таблиця 1

Характеристика деяких фізико-механічних властивостей досліджуваних матеріалів

 

Четвертий розділ присвячено вивченню впливу високотемпературних факторів: фосфору, що горить, і теплового випромінювання на спеціальні матеріали. Проведено аналіз отриманих результатів та доведено можливість використання розробленого методу для забезпечення вибору оптимального складу матеріалів при створенні високоефективного захисного одягу.

За допомогою розробленого приладу ТСМ-СВ досліджені термостійкі та термозахисні властивості матеріалів до термічного впливу фосфору. Результати досліджень показали, що жоден із досліджуваних матеріалів не витримує термічного впливу фосфору без руйнування. При цьому, ті матеріали, що мають більш високу термостійкість (арт. 3246 та арт. 6425), досить швидко прогріаються, а матеріали, що мають кращі термозахисні властивості (“ИМ-2” та “Винилискожа-Т”), менш термостійкі. Проте, створення високоефективного спецодягу передбачає одночасне забезпечення термостійкості та термозахисту. З’ясовано, що в умовах термічного впливу фосфору необхідний рівень захисту можна отримати завдяки використанню декількох шарів матеріалів, тобто пакетів матеріалів, застосовуючи нетканий голкопробивний матеріал з вуглецевих волокон товщиною 3, 5 мм як внутрішній шар.

На наступному етапі роботи за допомогою приладу ТСМ-СВ досліджено термозахисні властивості пакетів матеріалів. З цією метою створювали різні пакети, лицевим шаром в яких використані матеріали, обрані об’єктами дослідження; внутрішнім теплоізоляційним шаром у всіх досліджуваних пакетів служив нетканий вуглецевий матеріал; нижнім шаром пакетів служила тканина арт. 3246. Методика експерименту передбачала дослідження температурно-часових характеристик нижньої поверхні пакетів протягом повного циклу термічного впливу фосфору: