Розробка методу оцінки захисних властивостей текстильних матеріалів при впливі високотемпературних факторів

Встановлено, що пакети № 1 та № 2 до критично-допустимої температури 50 оС не прогрілись, цілісність їх не порушилась, тобто пакети мають найкращі захисні властивості до термічного впливу фосфору. Різке підвищення температури нижньої поверхні пакета № 5 вже після згоряння наважки фосфору пояснюється тим, що лицевий шар пакета зруйнувався і продукти горіння попали всередину пакета.

Далі досліджено вплив теплового випромінювання на фізико-механічні властивості матеріалів, товщину, поверхневу густину, лінійні розміри матеріалів. Показано, що теплове випромінювання призводить до суттєвого погіршення властивостей матеріалів, тобто до теплового старіння матеріалів. Експериментально виявлені адекватні математичні моделі залежності термостійкості матеріалів від часу теплового опромінювання, яка має ступеневий характер та описується рівняннями:

- для тканини арт. 6425:  = 33, 092 – 1, 264•x + 0, 025•x2; (2)

- для тканини арт. 3246:  = 34, 505 – 0, 839•x + 0, 025•x2; (3)

- для фенілону металізованого:  = 32, 357 – 0, 704•x + 0, 022•x2; (4)

- для матеріалу “ИМ-2”:  = 19, 668 – 0, 262•x + 0, 007•x2, (5)

де  – термостійкість, с; х – час теплового опромінювання, години.

Результати експерименту засвідчили, що найбільше падіння термостійкості внаслідок впливу теплового випромінювання зазнала тканина арт. 6425 (коефіцієнт старіння 47%). Більш стійкими виявились тканина арт. 3246 та фенілон металізований (коефіцієнти старіння – 21, 5% та 15, 6% відповідно). Найбільшу стійкість до теплового випромінювання, з точки зору зміни термостійких властивостей, показав матеріал “ИМ-2”. Після 20 годин теплового опромінювання термостійкість цього матеріалу зменшилась на 12, 5%.

З’ясовано, що полімерне покриття матеріалу “Винилискожа-Т” на основі полівінілхлориду, внаслідок теплового опромінювання руйнується. Антипірени, що входять в полімерну композицію, спричиняють утворення карбонізованого залишку і виділення негорючих газів, проте це не пе-решкоджає піролізу полімера. Вже після 2 годин опромінювання полімерне покриття матеріалу спучується, стає надмірно жорстким, розтріскується, в результаті чого матеріал повністю втрачає свої захисні функції.

Експериментально встановлено, що із збільшенням часу теплового опромінювання розривне навантаження досліджуваних проб змінюється за ступеневим законом. Отримана залежність для усіх досліджуваних матеріалів описується рівнянням виду:

Результати експерименту показали, що найбільшою втратою міцності внаслідок теплового опромінювання характеризується тканина арт. 6425; коефіцієнт старіння проб, вирізаних в поздовжньому напрямку, дорівнює 70, 2%.

Значною втратою міцності також характеризується матеріал “ИМ-2”, термозахист якого грунтується на використанні газоутворювачів, що входять до складу полімерного покриття. Коефіцієнт старіння поздовжньо вирізаних проб матеріалу “ИМ-2” після 20 годин теплового опромінювання становить 55, 3%.

Показано, що показники міцності і термостійкості матеріалів можуть бути використані як основні при оцінці їх стійкості до теплового випромінювання.

Результати дослідження впливу теплового випромінювання на товщину, поверхневу густину, лінійні розміри матеріалів дозволили зробити висновок про те, що ці показники можуть бути використані як неосновні критерії оцінки стійкості матеріалів до теплового випромінювання для отримання додаткової інформації про процеси, що відбуваються в структурі матеріалу під впливом теплового випромінювання.

Аналіз отриманих результатів показав, що найбільшу стійкість до теплового випромінювання серед досліджуваних матеріалів мають тканини арт. 3246 та фенілон металізований. Це пояснюється тим, що до складу цих тканин входять полі-м-феніленізофталамідні волокна (фенілон), характерною ознакою яких є висока стійкість до термоокислювальної деструкції. Тому і втрати показників властивостей їх внаслідок теплового опромінювання найменші.

На підставі проведених досліджень розроблено комплект захисного спеціального одягу для робітників пічних відділень термохімічних виробництв. Найбільш вразливі ділянки спецодягу захищено за допомогою термозахисного пакета, зовнішній (лицевий) шар якого виконано з тканини арт. 3246, а внутрішній (теплоізоляційний) – з нетканого вуглецевого матеріалу.

Виробничі випробування дослідних зразків розробленого комплекту спеціального одягу, проведені в пічних відділеннях цехів по виробництву фосфору промислових об’єднань “Хімпром” та “Нодфос” (м. Джамбул), підтвердили результати лабораторних досліджень і показали, що рекомендований спеціальний одяг має необхідні захисні властивості та відповідає вимогам виробництва. Використання розробленого одягу дозволяє зменшити кількість травм та профзахворювань. Термін експлуатації спецодягу збільшено з 2-3 до 12 місяців. Річний економічний ефект від заміни стандартного спецодягу, виготовленого з тканини арт. 6425, спецодягом, виготов-леним із матеріалів, що вибрані за допомогою розробленого методу, складає 36728 крб. (за цінами 1990 року).

 

 

Встановлено, що в пічних відділеннях термохімічних виробництв спеціальний одяг не відповідає умовам праці, внаслідок чого робітники зазнають термічні опіки та ушкодження, а фактичний строк експлуатації спецодягу становить 2-3 місяці при нормі 6.

Показано, що актуальним для процесу розробки високоефективного спеціального одягу є об’єктивна та всебічна оцінка захисних властивостей матеріалів, яка може бути виконана тільки шляхом використання сучасних методів дослідження, що адекватно моделюють умови комплексного впливу таких високотемпературних факторів виробництва, як: розплавлені частинки шлаку і ферофосфору, а також теплове випромінювання.

Розроблено комплексний метод оцінки теплозахисних властивостей текстильних матеріалів в процесі впливу високотемпературних факторів. Метод передбачає використання приладів ТСМ-СВ і УМТС та відповідних методик. Прилад ТСМ-СВ призначений для дослідження термостійких та термозахисних