автореферат диссертации по технологии материалов и изделия текстильной и легкой промышленности, 05.19.01, диссертация на тему:Оценка изменения свойств тканей, предназначенных для специальной одежды работников нефтедобывающего комплекса, в процессах эксплуатации



На правах рукописи

ЮРЦЕВ ОЛЕГ ОЛЕГОВИЧ

ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ТКАНЕЙ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОДЕЖДЫ РАБОТНИКОВ НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСА, В ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 05.19.01 - «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности»

О Г ' • •-• "СП

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

005018998

На правах рукописи

ЮРЦЕВ ОЛЕГ ОЛЕГОВИЧ

ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ТКАНЕЙ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОДЕЖДЫ РАБОТНИКОВ НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСА, В ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность 05.19.01 - «Материаловедение производств текстильной и легкой промышленности»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена на кафедре текстильного материаловедения в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина»

Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор

Давыдов Александр Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор,

профессор кафедры технологии и материаловедения швейного производства федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Костромской государственный технологический университет» Смирнова Надежда Анатольевна

кандидат технических наук, доцент директор департамента развития сети ООО «Коннэкт»

Майоров Михаил Александрович

Ведущая организация: ОАО «Центральный научно -

исследовательский Текстильный институт»

Защита состоится » 2012 года в^часов на заседании

диссертационного совета Д 212.139.02 при Московском государственном текстильном университете имени А.Н. Косыгина по адресу: ул. Малая Калужская, д. 1, Москва, 119071

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина» /

Автореферат разослан «с?0 »Р^М^ЮИт.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Шустов Юрий Степанович

АННОТАЦИЯ

В диссертационной работе изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований тканей, используемых для пошива специальной одежды, проведенных с целью изучения изменения и прогнозирования защитных и других свойств в процессах эксплуатации и лабораторного износа.

В работе предложена номенклатура показателей для специальных тканей различных функциональных групп специальной одежды. Номенклатура разработана в соответствии с результатами экспертного опроса, проведенного с учетом анализа рисков нанесения вреда жизни и здоровью работников нефтедобывающего комплекса.

В работе исследуются ткани российского и зарубежного производств и изменения их свойств в процессах эксплуатации и лабораторного износа, а для одной из функциональных групп тканей (3 ткани для пошива специальной одежды бурильщика) проведена сравнительная оценка первоначальных показателей защитных и других свойств и определены изменения этих свойств к концу срока эксплуатации, что соответствует воздействию на ткани 50 стирок , 4ч воздействия искусственной инсоляции и комбинированного метода лабораторного износа 50 стирок+4ч ПДС.

В работе предложена новая методика лабораторного износа для специальных тканей - последовательный износ от стирок и воздействия искусственной инсоляции. Конечный цикл лабораторного износа составляет: 1) для износа от стирок - 50 стирок; 2) для воздействия искусственной инсоляции — 4 часа воздействия ПДС; 3) комбинированный метод — 50 стирок+4 часа воздействия ПДС.

Проведены исследования, на основе теории подобия и теории надежности, тканей различных функциональных групп и различным структурным строением с целью прогнозирования изменения этих свойств в процессах эксплуатации и лабораторного износа.

В работе предложен проект стандарта организации (СТО), который учитывает изменения показателей в процессах эксплуатации в течение всего срока службы специальной одежды.

АВТОР ЗАЩИЩАЕТ:

1. Номенклатуру показателей качества, безопасности и защитных свойств тканей, используемых для пошива специальной одежды различного назначения

2. Возможность применения комбинированного метода лабораторного износа в нормативной документации для оценки поведения тканей специального назначения в условиях повышенного риска проведения работ

3. Нормирование изменения защитных свойств и показателей качества для исходных тканей и тканей в костюмах к концу полного срока эксплуатации

4. Возможность применения теории подобия для прогнозирования

изменения свойств тканей различных структур для специальной одежды

5. Возможность применения теории надежности для прогнозирования срока службы тканей, предназначенных для специальной одежды.

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 влияния 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, для 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 215 страницах машинописного текста, содержит 96 рисунков, 64 таблицы, 20 приложений, список литературы из 88 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, изложены научная новизна и практическая ценность работы, сформулированы цель и задачи исследования.

Первая глава диссертационной работы посвящена обзору и анализу литературных источников по вопросам нанесения вреда здоровью работников в нефтедобывающей промышленности, влиянию различных факторов износа на специальные ткани, рассмотрены нормативные требования Технического Регламента Таможенного союза «О безопасности средств индивидуальной защиты».

В результате литературного обзора выявлена необходимость исследования изменения свойств тканей, используемых для пошива специальной одежды, в процессах эксплуатации, а так же обоснованного

выбора номенклатуры показателей для оценки защитных, гигиенических и эксплуатационных свойств; подбор и комбинация методики лабораторного износа для исследования изменения свойств специальных тканей.

Аналитический обзор литературных источников подтвердил актуальность выбранной темы диссертационной работы, ее научную значимость и практическую ценность.

Вторая глава посвящена выбору объектов исследования (Табл. 1). Выбор данных тканей, как зарубежного, так и российского производства, осуществлялся с помощью анализа рынка тканей, наиболее используемых для пошива специальной одежды, применяемой топовыми компаниями в нефтедобывающей промышленности России, для сравнительной оценки. Так же были выбраны определяющие показатели безопасности и качества (Табл.2), выбор производился с помощью экспертного опроса на базе анализа рисков нанесения вреда жизни и здоровью работников нефтедобывающего комплекса в зависимости от функционального назначения. Методики определения показателей являются стандартными, за исключением методики определения сопротивление проколу и порезу (нож с одним и двумя острыми краями) - данная методика разработана на кафедре текстильного материаловедения МГТУ им. А.Н. Косыгина. Так же для тканей были определены основные структурные характеристики.

Табл. 1 Объекты исследования

№ ткани Артикул Состав Назначении Производитель

Ткань №1 ВАЫОХ 440 100% хлопок Костюм сварщика ХУаШРЯ, США

Ткань №2 ВАЫ\УЕА11235 88% хлопок + 12% ПА Костюм работников ИТС \ValIsFR, США

Ткань №3 итуегзаШЯ 320 100% хлопок + антиэлектрост. нить Костюм бурильщика ■МаИвРЯ, США

Ткань №4 Премьер РЯ 350 100% хлопок + антиэлектрост. нить Костюм бурильщика «Чайковский текстиль», Россия

Ткань №5 Олеон Про 100% хлопок + антиэлектрост. нить Костюм бурильщика ТД «Нордтекс», Россия

Табл.2 Номенклатура показателей

Показатель Ткань №1 Ткань №2 Ткань №3 Ткань №4 Ткань №5

Защитные показатели

Огнестойкость + + + + +

Стойкость к прожиганию + - - - -

Удельное поверхностное электрическое сопротивление - - + + +

Стойкость к действию нефти и масел, баллы + + + + +

Стойкость к брызгам расплавленного металла + - - -

Содержание свободного формальдегида + + + + +

Сопротивление проколу + + + + +

Сопротивление порезу (нож с одним острым краем) + + + + +

Сопротивление порезу (нож с двумя острыми краями) + + + + +

Гигиенические показатели

Воздухопроницаемость + + + + +

Гигроскопичность + + + + +

Эксплуатационные показатели

Сопротивление раздиранию + + + + +

Разрывная нагрузка + + + + +

Разрывное удлинение + + + + +

Устойчивость окраски + + + + +

Стойкость к истиранию + + + + +

Третья глава посвящена исследованию изменений показателей безопасности и качества защитных тканей при 3-х различных режимах лабораторного износа - стирки (процесс стирок осуществлялся в соответствии с рекомендациями изготовителей по уходу за данными тканями) - максимальное воздействие 50 стирок обуславливается тем, что данное количество стирок используется при эксплуатации специальной одежды 1 год, при условии ее еженедельной стирки, воздействие искусственной инсоляции (процесс искусственной инсоляции осуществлялся в соответствии с методикой проведения испытаний по ГОСТ 10793-64) -максимальное воздействие искусственной инсоляции составляет 4ч и комбинированного метода «стирки+ПДС» — максимальное воздействие составляет 50 стирок + 4ч воздействия искусственной инсоляции. На рис. 1, рис. 2 и рис. 3 представлены графики изменения разрывной нагрузки по основе при 3-х методах лабораторного износа соответственно.

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 были проведены исследования по показателям устойчивость к прожигаемости и устойчивость к брызгам расплавленного металла, данные показатели уменьшаются с каждым циклом воздействия лабораторного износа, но данные изменения происходят в пределах норм.

1000 -

1300

700

Рис.1 Изменение показателя - разрывная нагрузка по основе, (в процессах стирок)

Тк1

Тк2

Тк5

"Исх

8 Юст ■ 25ст

■ 50ст

Рис.2 Изменение показателя - разрывная нагрузка по основе, (в процессах воздействия искусственной инсоляции)

I

я Исх а 24мин е48мин ■ 2ч а 4ч

Тк1

Тк2

ТкЗ

1300

1000

700

Рис.3 Изменение показателя - разрывная нагрузка по основе, (в процессах воздействия комбинированного метода износа - стирка+ПДС)

Тк1

Тк2

ТкЗ

■ Исх

а 5си-24мин ПДС

■ 10ст+48мин ПДС

■ 25ст+2ч ПДС

■ 50ст+4ч ПДС

Как видно из графиков разрывная нагрузка по основе у всех тканей уменьшается с увеличением количества циклов воздействия лабораторного

износа. Это связано с процессом дезориентации (расшатывания) структуры, в этом случае происходит снижение разрывной нагрузки. Следует нормировать разрывную нагрузку для тканей сварщика - не менее 800 Н по основе и утку, для остальных тканей не менее 600 Н и 400 Н соответственно (данное условие не противоречит требованиям Технического Регламента).

Изменение разрывной нагрузки 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, так же как и предыдущие графики, тенденцию к снижению, что связано с ухудшением 1 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 разрыхления структуры при всех видах воздействия лабораторного износа. Стойкость к действию нефти и масел с увеличением количества циклов лабораторного износа уменьшается, что связано с разрыхлением структуры тканей.

На рис. 4 показано изменение показателя удельное поверхностное электрическое сопротивление при воздействии комбинированного метод? лабораторного износа.

Рис.4 Изменение показателя - удельное поверхностное эле1стрическое сопротивление (в процессах воздействия комбинированного метода износа -стирка+ПДС)

ТкЗ Тк4 Тк5

В результате проведения комбинированного воздействии' | лабораторного износа видно, что данный показатель увеличивается с увеличением количества циклов воздействия, что можно объяснит! образованием микротрещин в антиэлектростатической нити, что в свок

и

очередь приводит к ухудшению способности рассеивать электрический заряд. Следует нормировать данный показатель - не более 107 Ом (данное условие не противоречит требованиям Технического Регламента).

Из результатов эксперимента видно, что наибольшее воздействии на ткани оказывает комбинированный метод лабораторного износа, его следует применять для исследования изменения показателей для тканей, используемых при пошиве специальной одежды, применяемой при условиях труда с повышенным риском (к условиям труда с повышенным риском можно отнести: проведение работ в среде с повышенной пожарной опасностью, повышенной опасностью поражения электрическим током, при проведении спасательных работ, работы проводимые в экстремальных условиях - данное обстоятельство определяется отделом охраны труда); при эксплуатации специальной одежды в нормальных условиях труда, для изучения изменения показателей для тканей, из которых пошита данная спецодежда, следует применять менее жесткий однофакторный метод лабораторного износа -стирки. Характер 3-х различных видов лабораторного износа примерно одинаков - при первичных циклах лабораторных методов износа может происходить улучшение показателей, что связано с ориентацией структуры, конечный цикл характеризуется ухудшением показателей; при комбинированном методе изменения показателей имеют более резкий характер.

Четвертая глава посвящена прогнозированию изменения свойств специальных тканей, на основе теории подобия, при 3-х различных режимах лабораторного износа - стирки, воздействие искусственной инсоляции и комбинированного метода «стирки+ПДС», при заданных пределах безразмерных характеристик, учитывающих влияние на изменение свойств тканей - количество воздействия лабораторного износа (г) |), вида переплетения (г)2) и структурных характеристик (т13).

Рис.5 Зависимость разрывной нагрузки (по основе) от г\1 (количества стирок)

Рис.6 Зависимость разрывной нагрузки (по основе) от щ (вида переплетения)

/1

у=1.345х+0.002 R: = 0,999

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 U/RJt,

Рис. 7 Зависимость разрывной нагрузки (по основе) от г]3 (структурных

характеристик)

40.4 35.4 30,4 25.4 20.4 15.4 10.4

= 19,35.4 + 0,058 R: "0.957

1.0 N 1.J

T^ATJT.)

Формула для расчета разрывной нагрузки (по основе) специальны: тканей от 3-х факторов: количество лабораторного износа, структурны: характеристик и вида переплетения имеет вид:

Q„ = 28,71 • Q„, • (-0,036 • ta (N + 0,207) + 0,944)

'Л R.R.

1.345 + о 002 R„R„

Т„П„

т п

19.35—2—31+ 0,058 ТП.

где: Qct - разрывная нагрузка ткани, подвергавшейся многократным стиркам, Н; Q„cx - разрывная нагрузка ткани, не подвергавшейся воздействиям, Н; N - количество стирок; tQ - число перекрытий в раппорте по основе; ty - число перекрытий в раппорте по утку; R«, - раппорт переплетения по основе ткани; Ry - раппорт переплетения по утку ткани; Т0 - линейная плотность нитей основы, текс; Ту - линейная плотность нитей утка, текс; П0 -плотность ткани по основе, число нитей/10 см; Пу — плотность ткани по утку, число нитей/10 см.

Данная формула справедлива для 0<N<50, 0,25< *°*у <4 и 0,70<Iirbl<2,09.

т0п0

Отклонение расчетных значений от экспериментальных не превышает 4,72%. Таким образом, полученные формулы позволяют прогнозировать свойства специальных тканей после воздействия стирок, с учетом их параметров строения и вида переплетения.

Выведенные формулы для прогнозирования свойств специальных тканей, являются адекватными и коэффициенты их значимы, т.к. отклонения расчетных значений от экспериментальных не значительны и не превышают пределов статистических ошибок.

Пятая глава посвящена изучению изменения свойств безопасности и качества специальной одежды бурильщика в результате проведения опытной носки и сравнение этих результатов с результатами проведения комбинированного метода лабораторного износа. Результаты этих экспериментов оказались практически одинаковыми, из чего можно сделать вывод, что комбинированный метод лабораторного износа оказывает такое же влияние на изменение свойств специальной одежды в процессах лабораторного износа, как и опытная носка. Следовательно, для экономии денежных и временных затрат, можно применять комбинированный метод лабораторного износа вместо проведения опытной носки для тканей, предназначенных для пошива специальной одежды применяемой при условии повышенного риска нанесения вреда жизни и здоровью работников.

В приложении представлены таблицы расчетов параметров строения и исследуемых показателей специальных тканей, выработанных различными переплетениями, после действия лабораторных методов износа; результаты испытаний для расчета характеристик надежности; акт производственных испытаний костюма бурильщика, модель ГП 003 арт. Universal FR 320; разработанный проект стандарта организации для тканей, используемых для пошива специальной одежды бурильщика.

Проект стандарта организации (СТО) «Ткани специальные защитные для пошива специальной одежды бурильщика. Технические условия» разработан для нормирования изменения свойств тканей, применяемых для пошива специальной одежды для специальности бурильщик, в условиях нефтедобывающего комплекса, на протяжении всего срока службы данной специальной одежды.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

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

Разработана номенклатура показателей качества и защитных свойсп для различных специальностей с учетом их целевого назначения, н; базе экспертной оценки с учетом отдельных факторов риска нанесени: вреда жизни и здоровью работников;

Все исследуемые ткани не теряют устойчивость к действию открытой пламени, т.е. к концу циклов каждого лабораторного износа эти ткан! не горят/не тлеют. Для ткани предназначенной для пошива костюмо] сварщика устойчивость к прожигаемости и устойчивость к брызган расплавленного металла уменьшаются с каждым циклом воздействие лабораторного износа, но данные изменения происходят в предела: норм. Разрывная нагрузка по основе и по утку, а также разрывно! удлинение по основе и утку, раздирающая нагрузка по основе и утку устойчивость к проколу и порезу (нож с одним и двумя острым] краями), имеют тенденцию к снижению, что связано с ухудшение> структуры от воздействия влаги, тепла и действия светопогоды Содержание свободного формальдегида с увеличением количеств; циклов лабораторного износа уменьшается, что объясняется ег< вымыванием из структуры тканей. Воздухопроницаемость ] гигроскопичность увеличиваются за счет снятия части пропиток ] разрыхления структуры тканей. Стойкость к истиранию уменьшаете: при всех видах лабораторного износа за счет ухудшения структур! нитей, а, следовательно, и тканей. Устойчивость окраски тканей имее' тенденцию к ухудшению за счет снижения прочности связей красител: со структурой нитей в тканях, при всех видах воздействие лабораторного износа. Стойкость к действию нефти и масел I увеличением количества циклов лабораторного износа уменьшается что связано с разрыхлением структуры тканей. В результат проведения всех видов лабораторного износа показатель удельно! поверхностное электрическое сопротивление увеличивается I увеличением количества циклов воздействия, что можно объяснит: образованием микротрещин в антиэлектростатической нити, что в свон очередь приводит к ухудшению способности рассеивать электрически] заряд. Следует нормировать данный показатель - не более 107 Од (данное условие не противоречит требованиям Техническоп Регламента).

Комбинированный режим лабораторного износа - стирки+ПДС -следует применять в условиях труда с повышенным риском нанесени вреда жизни и здоровью. При нормальных условиях труда можн<

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 с 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).

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ, ОТРАЖАЮЩИЕ СОДЕРЖАНИЕ

РАБОТЫ:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Российской Федерации:

1. Юрцев О.О. Изменение свойств тканей, используемых для защитных костюмов бурильщика, в процессах лабораторных методов износа. // Текстильная промышленность - 2011. - № 4 (687) - С. 40 - 43.

2. Юрцев О.О., Давыдов А.Ф. Исследования стойкости тканей для пошива специальной одежды. // Известия вузов. Технология текстильной промышленности. - 2011. - № 3 (332). — С. 20 - 22.

3. Юрцев О.О., Давыдов А.Ф., Курденкова A.B. Прогнозирование разрывной нагрузки тканей, используемых для пошива специальной одежды, с учетом вида переплетения, после действия многократных стирок. // Ж. «Дизайн и Технологии», №28, С. 18-22

Материалы научно - технических конференций: 4. Юрцев О.О. Выбор определяющих показателей качества для специальной одежды и методика разработки проекта стандарта

организации на изменение этих показателей в процессах эксплуатации. Сборник материалов Всероссийской научно-технической конференци] с международным участием «Актуальные проблемы проектирования ] технологии изготовления текстильных материалов специальной назначения» (ТЕКСТИЛЬ-2010) - Димитровград: ДИТУД УлГТУ 2010.-С. 33-34.

5. Юрцев О.О., Давыдов А.Ф. Разработка проекта стандарта организаци] на показатели качества для спецодежды. Тезисы докладо: Международной научно-технической конференции «Современны наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной i легкой промышленности» (ПРОГРЕСС - 2010). - Иваново: ИГТА, 20И

- (Часть I, Секции 1-7), С. 145-146.

6. Юрцев О.О., Давыдов А.Ф. Методика прогнозирования i нормирования изменений защитных и других показателей в процесса эксплуатации. Сборник трудов Международной научно-техническо: конференции «Актуальные проблемы науки в развита: инновационных технологий для экономического региона» (ЛЕН-2010

- Кострома: КГТУ, 2010 - С. 89 - 90.

7. Юрцев О.О. Исследование изменения свойств тканей, используемы для пошива специальных костюмов бурильщика, в процессах износ лабораторными методами. Тезисы докладов Всероссийской научно; конференции молодых ученых «Инновации молодежной науки» (201Г

- Санкт-Петербург: СПГУТД, 2011 - (Часть 3) С. 250.

8. Юрцев О.О., Давыдов А.Ф. Изменение свойств тканей в процесса лабораторного износа для пошива защитных костюмов сварщикг Тезисы докладов Межвузовской научно-технической конференци: аспирантов и студентов «Молодые ученые — развитию текстильной : легкой промышленности» (ПОИСК - 2011). — Иваново: ИГТА, 2011 (Часть 2) С. 154-156.

Подписано в печать 19.04.12 Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ. Усл.печ.л. 1,00 Заказ 148 Тираж 80 ФГБОУ ВПО «МГТУ имени А.Н. Косыгина», 119071, Москва, ул. Малая Калужская, 1

61 12-5/2516

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего

профессионального образования «Московский государственный текстильный университет имени А.Н. Косыгина»

На правах рукописи

Юрцев Олег Олегович

ОЦЕНКА ИЗМЕНЕНИЯ СВОЙСТВ ТКАНЕЙ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОДЕЖДЫ РАБОТНИКОВ НЕФТЕДОБЫВАЮЩЕГО КОМПЛЕКСА, В ПРОЦЕССАХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Специальность: 05 Л 9.01 - Материаловедение производств текстильной и легкой

промышленности

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель -кандидат технических наук, профессор Давыдов А.Ф.

Москва 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ...................................................................................6

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ..............................................8

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ..........................13

1.1 Нефтегазовая промышленность в России.................................13

1.2 Спецодежда.....................................................................18

1.3 Рынок спецодежды............................................................21

1.3.1 Европейский рынок спецодежды.......................................21

1.3.2 Обзор Российского рынка спецодежды................................21

1.3.3 Особенности рынка текстильных огне- и термозащитных материалов и изделий в России и за рубежом..........................24

1.4 Техническое Регулирование................................................27

1.5 Износ и износостойкость в процессах эксплуатации..................31

1.5.1 Износ от стирок текстильных полотен................................34

1.5.2 Износ текстильных полотен от действия света и светопогоды.....................................................................37

1.5.3 Последовательный износ текстильных полотен от нескольких факторов..........................................................41

ВЫВОДЫ по главе 1......................................................................44

ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования специальных тканей...............46

2.1 Выбор определяющих показателей качества............................47

2.2 Методы лабораторного износа.............................................48

2.3 Методики определения показателей.......................................48

2.3.1 Определение показателя - огнестойкость.........................48

2.3.2 Определение показателя - стойкость к прожиганию.............49

2.3.3 Определение показателя - нефте-маслоотталкивание..........49

2.3.4 Определение показателя - сопротивление проколу, порезу...50

2.3.5 Определение показателя - количество свободного

формальдегида..................................................................54

2.3.6 Определение показателя - устойчивость к выплеску

расплавленного металла......................................................54

2.3.7 Определение показателя - воздухопроницаемость текстильных материалов.....................................................................55

2.3.8 Определение показателя - удельное поверхностное электрическое сопротивление тканей.....................................55

2.3.9 Определение показателя - гигроскопичность текстильных материалов.....................................................................55

2.3.10 Определение показателя - разрывная нагрузка текстильных материалов.....................................................................56

2.3.11 Определение показателя - раздирающая нагрузка Текстильных материалов...................................................56

2.3.12 Определение показателя - стойкость к истиранию текстильных материалов....................................................57

2.3.13 Определение показателя - устойчивость окраски текстильных материалов...................................................57

ВЫВОДЫ по главе 2.....................................................................59

ГЛАВА 3. Исследование изменения свойств тканей, используемых

для пошива специальной одежды, в процессах лабораторных

методов износа............................................................................60

3.1 Исследование изменения свойств тканей в процессах стирок.....60

3.2 Исследование изменения свойств тканей в процессах

искусственной инсоляции......................................................77

3.3 Исследование изменения свойств тканей в процессах комбинированных методов износа...........................................85

ВЫВОДЫ по главе 3....................................................................118

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

лабораторных методов износа.......................................................119

4.1 Прогнозирование изменения свойств специальных тканей после действия многократных стирок с учетом вида переплетения..................119

4.1.1 Прогнозирование изменения разрывной нагрузки специальных тканей после действия многократных стирок с учетом вида переплетения...................................................................119

4.1.2 Прогнозирование изменения раздирающей нагрузки специальных тканей после действия многократных стирок

с учетом вида переплетения...............................................126

4.2. Прогнозирование изменения свойств специальных тканей после воздействия искусственной инсоляции с учетом вида переплетения....................................................................133

4.2.1 Прогнозирование разрывной нагрузки специальных тканей после воздействия искусственной инсоляции с учетом вида переплетения................................................................133

4.2.2 Прогнозирование раздирающей нагрузки специальных тканей

после воздействия искусственной инсоляции с учетом вида

переплетения...............................................................141

4.3 Прогнозирование изменения свойств специальных тканей после действия комбинированного лабораторного износа с учетом вида переплетения............................................................................147

4.3.1 Прогнозирование изменения разрывной нагрузки специальных

тканей после действия комбинированного лабораторного износа «стирки+ПДС» с учетом вида переплетения...........................147

4.3.2 Прогнозирование изменения раздирающей нагрузки специальных тканей после действия комбинированного лабораторного износа «стирки+ПДС» с учетом вида переплетения...................................................................155

4.4 Результаты расчетов характеристик надежности для тканей, применяющих для пошива специальной одежды, в процессах эксплуатации...............................................................................162

ВЫВОДЫ по главе 4......................................................................181

ГЛАВА 5. Результаты испытаний изменения свойств безопасности и качества

специальной одежды в результате проведения опытной носки................182

ВЫВОДЫ по главе 5.....................................................................186

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ......................................................187

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ................................................................190

Приложение А..............................................................................197

Приложение Б..............................................................................203

Приложение В..............................................................................215

ВВЕДЕНИЕ

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.

ГЛАВА 1. Аналитический обзор литературы 1.1 Нефтедобывающая промышленность в России

В нашей стране большое количество человек занято в нефтедобывающей промышленности. Работы по добыче нефти и газа проводятся преимущественно под открытым небом, включают отдельные физически тяжелые операции (особенно при бурении и ремонте оборудования), выполняемые в неудобном положении тела, связанные с опасностью травм. При добыче нефти в воздух поступают газообразные углеводороды. Наибольшую опасность эти газы представляют при работе внутри резервуаров, цистерн, в газораспределительных будках, компрессорных. Некоторые производственные процессы связаны с воздействием шума, вибрации, пыли, в частности цементной. При недостаточной механизации возможно загрязнение кожи нефтью и смазочными маслами. Эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, включающая добычу нефти и газа, их транспортировку и подготовку к переработке, связана с широким использованием энергоемкого оборудования, аппаратов, работающих при высоких давлениях и температуре.

Кроме того, добываемые нефть и газ, их компоненты и применяемые в процессе добычи различные �