Оценка изменения свойств тканей, предназначенных для специальной одежды работников нефтедобывающего комплекса, в процессах эксплуатации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.19.01, кандидат технических наук Юрцев, Олег Олегович

• Юрцев, Олег Олегович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Юрцев, Олег Олегович

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Нефтегазовая промышленность в России.

1.2 Спецодежда.

1.3 Рынок спецодежды.

1.3.1 Европейский рынок спецодежды.

1.3.2 Обзор Российского рынка спецодежды.

1.3.3 Особенности рынка текстильных огне- и термозащитных материалов и изделий в России и за рубежом.

1.4 Техническое Регулирование.

1.5 Износ и износостойкость в процессах эксплуатации.

1.5.1 Износ от стирок текстильных полотен.

1.5.2 Износ текстильных полотен от действия света и светопогоды.

1.5.3 Последовательный износ текстильных полотен от нескольких факторов.

ВЫВОДЫ по главе 1.

ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования специальных тканей.

2.1 Выбор определяющих показателей качества.

2.2 Методы лабораторного износа.

2.3 Методики определения показателей.

2.3.1 Определение показателя - огнестойкость.

2.3.2 Определение показателя - стойкость к прожиганию.

2.3.3 Определение показателя - нефте-маслоотталкивание.

2.3.4 Определение показателя - сопротивление проколу, порезу.

2.3.5 Определение показателя - количество свободного формальдегида.

2.3.6 Определение показателя - устойчивость к выплеску расплавленного металла.

2.3.7 Определение показателя - воздухопроницаемость текстильных материалов.

2.3.8 Определение показателя - удельное поверхностное электрическое сопротивление тканей.

2.3.9 Определение показателя - гигроскопичность текстильных материалов.

2.3.10 Определение показателя - разрывная нагрузка текстильных материалов.

2.3.11 Определение показателя - раздирающая нагрузка Текстильных материалов.

2.3.12 Определение показателя - стойкость к истиранию текстильных материалов.

2.3.13 Определение показателя - устойчивость окраски текстильных материалов.

ВЫВОДЫ по главе 2.

ГЛАВА 3. Исследование изменения свойств тканей, используемых для пошива специальной одежды, в процессах лабораторных методов износа.

3.1 Исследование изменения свойств тканей в процессах стирок.

3.2 Исследование изменения свойств тканей в процессах искусственной инсоляции.

3.3 Исследование изменения свойств тканей в процессах комбинированных методов износа.

ВЫВОДЫ по главе 3.

ГЛАВА 4. Прогнозирование защитных и других свойств тканей, используемых для пошива специальной одежды, в процессах лабораторных методов износа.

4.1 Прогнозирование изменения свойств специальных тканей после действия многократных стирок с учетом вида переплетения.

4.1.1 Прогнозирование изменения разрывной нагрузки специальных тканей после действия многократных стирок с учетом вида переплетения.

4.1.2 Прогнозирование изменения раздирающей нагрузки специальных тканей после действия многократных стирок с учетом вида переплетения.

4.2. Прогнозирование изменения свойств специальных тканей после воздействия искусственной инсоляции с учетом вида переплетения.

4.2.1 Прогнозирование разрывной нагрузки специальных тканей после воздействия искусственной инсоляции с учетом вида переплетения.

4.2.2 Прогнозирование раздирающей нагрузки специальных тканей после воздействия искусственной инсоляции с учетом вида переплетения.

4.3 Прогнозирование изменения свойств специальных тканей после действия комбинированного лабораторного износа с учетом вида переплетения.

4.3.1 Прогнозирование изменения разрывной нагрузки специальных тканей после действия комбинированного лабораторного износа «стирки+ПДС» с учетом вида переплетения.

4.3.2 Прогнозирование изменения раздирающей нагрузки специальных тканей после действия комбинированного лабораторного износа «стирки+ПДС» с учетом вида переплетения.

4.4 Результаты расчетов характеристик надежности для тканей, применяющих для пошива специальной одежды, в процессах эксплуатации.

ВЫВОДЫ по главе 4.

ГЛАВА 5. Результаты испытаний изменения свойств безопасности и качества специальной одежды в результате проведения опытной носки.

ВЫВОДЫ по главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка изменения свойств тканей, предназначенных для специальной одежды работников нефтедобывающего комплекса, в процессах эксплуатации»

Специальная одежда является последним рубежом защиты человека от негативных факторов производства, в связи с этим на первый план выступают проблемы безопасности и качества. Данное обстоятельство связано в первую очередь с тем, что повышается уровень требований к товарам, выпускаемым текстильной промышленностью, в частности к специальной одежде, поэтому для получения положительного результата в сфере маркетинга продукции необходимо проведение оценки ее безопасности и качества.

Улучшение показателей безопасности текстильных материалов, используемых для пошива специальной одежды, обуславливается необходимостью защитить работника на весь срок службы одежды не только в критические моменты, но и при постоянном воздействии негативных факторов производства. Для достижения этой цели в первую очередь необходимо повышать требования к защитным показателям качества. Повышение требований к первоначальным показателям качества не является единственным условием на пути к повышению требований к специальной одежды, так же необходимо учитывать изменение этих свойств в процессах эксплуатации. В процессах эксплуатации материалы подвергаются различным воздействиям, что приводит к ухудшению их свойств.

Улучшение показателей безопасности и качества требует, прежде всего, знания свойств текстильных материалов, их поведение в процессах износа, что, впоследствии, требует умения правильно и объективно измерять, оценивать и контролировать показатели качества на протяжении всего срока службы специальной одежды.

В настоящее время перед текстильным материаловедением стоит задача по разработке методов прогнозирования показателей безопасности текстильных материалов, что позволит значительно сократить сроки разработки нового ассортимента при минимальных материальных затратах.

Однако существующие методы прогнозирования не в полной мере учитывают влияние изнашивающих воздействий на текстильные материалы.

Для получения текстильных материалов с заданными эксплуатационными свойствами с учетом их изменения в процессе использования изделий необходимо провести значительное количество опытов. В тоже время все стандарты и другие нормативные документы, как правило, нормируют показатели для исходных тканей и в лучшем случае только после 5 стирок. Защитные показатели специальных тканей не должны терять свои свойства в течении всего срока эксплуатации. В нормативной документации для специальной одежды необходимо устанавливать требования большим количеством воздействия - воздействие стирок и воздействие светопогоды на изменение защитных свойств специальной одежды. В конечном итоге целью данное работы являлось нормирование защитных и других свойств данных тканей после комплексного воздействия на них (стирка + действие светопогоды)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

Работа имеет большое значение для обеспечения безопасности рабочих и охраны их здоровья, что, в первую очередь, зависит от правильно обоснованного выбора тканей для пошива специальной одежды, которые не теряют своих основных свойств в процессах эксплуатации, что сможет гарантировать высокий уровень защиты в течение всего срока службы данной спецодежды.

Цель и задачи исследования.

Целью диссертационной работы является:

- обоснованный выбор номенклатуры показателей для оценки защитных, гигиенических и эксплуатационных свойств;

- изучение изменения этих свойств, их нормирование с учетом сохраняемости в течении всего срока службы и прогнозирование изменений свойств на основе теории подобия и надежности при использовании тканей различных структур в процессах эксплуатации и лабораторного износа.

Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

- анализ влияние вредных производственных факторов на жизнь и здоровье работников различных профессий: сварщик, бурильщик и работник ИТС (инженерно-технической службы);

- выбор номенклатуры показателей безопасности и качества тканей, используемых для пошива специальной одежды различного функционального назначения: сварщик, бурильщик и работник ИТС (инженерно-технической службы) на основе анализа и экспертной оценки;

- исследование свойств и показателей безопасности тканей, российского и зарубежного производств, с целью нормирования и оценки показателей, как для исходных материалов, так и к концу срока службы этих тканей в процессах эксплуатации;

- на основе теории подобия прогнозирование показателей: разрывная нагрузка по основе и утку, раздирающая нагрузка по основе и утку, в процессах лабораторных методов износа;

- на основе теории надежности прогнозирование срока службы тканей, предназначенных для специальной одежды;

- проведение опытной носки и сравнение полученных результатов с результатами лабораторных методов износа;

- сравнение российских тканей, используемых для пошива рабочей одежды бурильщика, с лучшим, на российском рынке, аналогом - тканью производства Walls FR (США) - Universal FR 320;

- разработка стандарта организации (СТО) «Одежда специальная защитная для профессии - бурильщик. Технические условия».

Методы исследования

Экспериментальные исследования защитных, гигиенических и эксплуатационных свойств специальных тканей проводились с использованием стандартных методов в лабораторных условиях. Все экспериментальные данные обрабатывались методами математической статистики на ЭВМ с помощью программ Microsoft Excel 2010. Для обработки графических изображений применялась программа Adobe Photoshop CS5 и Adobe Illustrator CS5.

Научная новизна работы

- впервые для специальной одежды, используемой в нефтедобывающих комплексах, на основе детального изучения влияния вредных факторов на жизнь и здоровье, определена номенклатура наиболее значимых показателей качества и защитных свойств для специальной одежды различных профессий: сварщик, бурильщик и работник ИТС (инженерно-технической службы);

- впервые специальной одежды было предложено использовать в качестве лабораторного метода износа, для условий повышенного риска нанесения вреда жизни и здоровью работников, комбинированный метод -«стирка+ПДС»;

- впервые применена теория подобия для прогнозирования изменения эксплуатационных свойств (разрывная нагрузка и раздирающая нагрузка) при 3-х комплексах лабораторного износа для различных видов специальных тканей;

- впервые предложено в стандарте организации (СТО) приводить значения защитных показателей, соответствующие полному сроку эксплуатации ткани, используемой для пошива специальной одежды.

Практическая значимость и реализация результатов работы

1. Результаты работы могут быть использованы отделами охраны труда нефтедобывающих комплексов для обоснованного выбора тканей, предназначенных для пошива специальной одежды: сварщика, бурильщика и работника ИТС (инженерно-технической службы;

2. Разработанные методы прогнозирования могут быть использованы как методика, позволяющая оценивать изменения свойств в процессах эксплуатации;

3. Разработанный стандарт организации (СТО) может широко использоваться при проведении конкурсных отборов тканей и оценки их пригодности, для пошива специальной одежды, соответствующего целевого назначения, в условия нефтедобывающего комплекса.

4. Разработанный стандарт организации (СТО) найдет широкое применение при проведении добровольной сертификации тканей для специальной одежды.

5. Результаты работы могут быть использованы для дипломного и курсового проектирования учащихся высших учебных заведений.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы были доложены и получили одобрение на Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Актуальные проблемы проектирования и технологии изготовления текстильных материалов специального назначения» (ТЕКСТИЛЬ-2010) - Димитровград, Международной научно-технической конференции «Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности» (ПРОГРЕСС-2010) -Иваново, Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы науки в развитии инновационных технологий для экономического региона» (ЛЕН-2010) - Кострома, Всероссийской научной конференции молодых ученых «Инновации молодежной науки» (2011) - Санкт-Петербург, Межвузовской научно-технической конференции аспирантов и студентов «ПОИСК» (2011) - Иваново, а также на кафедре текстильного материаловедения ФГБОУВПО «МГТУ им. А.Н. Косыгина».

Достоверность проведенных исследований

Достоверность и обоснованность основных положений и выводов подтверждаются согласованностью результатов опытной носки и теоретических исследований, применением теории подобия. Научные положения, результаты, выводы и рекомендации, сформулированные в диссертации, не противоречат основным положениям и данным.

Публикации

Материалы, изложенные в диссертации, нашли свое отражение в 8 печатных работах, из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, проекта стандарта организации, общих выводов, списка литературы и приложения. Работа выполнена на 216 страницах машинописного текста, содержит 86 рисунков, 24 таблицы, 10 приложений, список литературы из 83 наименований.

Заключение диссертации по теме «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности», Юрцев, Олег Олегович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

• Литературный обзор по теме исследования подтвердил ее актуальность, связанную с изучением изменения защитных, гигиенических и эксплуатационных свойств тканей, их прогнозирование и нормирование, в процессах эксплуатации.

• Разработана номенклатура показателей качества и защитных свойств для различных специальностей с учетом их целевого назначения, на базе экспертной оценки с учетом отдельных факторов риска нанесения вреда жизни и здоровью работников;

• Все исследуемые ткани не теряют устойчивость к действию открытого пламени, т.е. к концу циклов каждого лабораторного износа эти ткани не горят/не тлеют. Для ткани предназначенной для пошива костюмов сварщика устойчивость к прожигаемости и устойчивость к брызгам расплавленного металла уменьшаются с каждым циклом воздействия лабораторного износа, но данные изменения происходят в пределах норм. Разрывная нагрузка по основе и по утку, а также разрывного удлинения по основе и утку, раздирающей нагрузки по основе и утку, устойчивость к проколу и порезу (нож с одним и двумя острыми краями) имеют тенденцию к снижению, что связано с ухудшением структуры от воздействия влаги, тепла и действия светопогоды. Содержание свободного формальдегида с увеличением количества циклов лабораторного износа уменьшается, что объясняется его вымывание из структуры тканей. Воздухопроницаемость и гигроскопичность увеличиваются за счет снятия части пропиток и разрыхления структуры тканей. Стойкость к истиранию уменьшается при всех видах лабораторного износа за счет ухудшения структуры нитей, а следовательно и тканей. Устойчивость окраски тканей имеет тенденцию к ухудшению за счет снижения прочности связей красителя со структурой нитей в тканях, при всех видах воздействия лабораторного износа. Стойкость к действию нефти и масел с увеличение количества циклов лабораторного износа уменьшается, что связано с разрыхлением структуры тканей. В результате проведения всех видов лабораторного износа показатель - удельное поверхностное электрическое сопротивление - увеличивается с увеличением количества циклов воздействия, что можно объяснить образованием микротрещин в антиэлектростатической нити, что в свою очередь приводит к ухудшению способности рассеивать электрический заряд. Следует нормировать данный показатель - не более 10 Ом (данное условие не противоречит требования Технического Регламента).

• Комбинированный режим лабораторного износа - стирки+ПДС -следует применять в условиях труда с повышенным риском нанесения вреда жизни и здоровья. При нормальных условиях труда можно применять в качестве метода лабораторного износа, т.к. это делается в российских и зарубежных нормативных документах - стирки.

• В тканях Universal FR 320 (Walls FR, США), используемых для пошива специальной одежды бурильщика, наблюдается значительно меньшие изменения и более высокий уровень качества показателей по сравнению с российскими аналогами.

• Результаты по основополагающим показателям защитных, гигиенических и эксплуатационных свойств, полученные для тканей, после проведения опытной носки в условиях повышенного риска нанесения вреда жизни и здоровью работников имеют наиболее схожий характер комбинированным методом лабораторного износа.

• По расчетным формулам на основе теории подобия можно прогнозировать изменение показателей (разрывная нагрузка по основе и по утку, раздирающая нагрузка по основе и по утку) в результате воздействия различных видов лабораторного износа.

• Разработка нормированных значений изменения наиболее значимых показателей, для тканей различных переплетений и структур, в процессах лабораторных методов износа, как для исходных, так и для тканей после полного цикла лабораторного износа на основе изучения экспертных данных, результатов опытной носки и имеющейся нормативной документации.

• Разработан проект стандарта организации (СТО) для оценки изменения свойств тканей, применяемых для пошива специальной одежды для специальности бурильщик, в условиях нефтедобывающего комплекса, в котором предусматриваются нормативные значения к концу цикла эксплуатации (лабораторного износа).