CC BY
5
Методы исследования
УДК 613.481:677.4941:519.86
К■ А. Рапопорт, С. Ф. Ионкина, Е. В. Исаева
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОПУСТИМОГО КОЛИЧЕСТВА ХИМИЧЕСКИХ ВОЛОКОН В ОДЕЖДЕ
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Для удовлетворения возрастающих потребностей аселения в одежде предусматривается все более ирокое использование химических волокон. Одеж-,а из синтетических волокон обладает рядом поло-ительных свойств: высокой прочностью и стабильностью размеров, стойкостью к атмосферным [воздействиям и микроорганизмам и наряду с этим гидрофобностью, повышенной электризуемостью, в ряде случаев химически нестабильна.
В настоящее время считается целесообразным применение синтетических волокон в смеси с гидрофильными искусственными и натуральными, что позволяет сочетать положительные свойства натуральных и химических волокон и компенсировать недостатки последних. К. А. Рапопорт, С. Ф. Ионкина предлагают использование смесей тканей из различных волокон как один из путей уменьшения электризуемости тканей. А. П. Криц-кий считает, что материалы одежды, в которой выполняется работа средней тяжести в зоне комфортных температур, могут содержать не более 70% синтетического волокна. Анализ имеющихся в литературе данных позволяет сделать вывод (Е. Н. Машкова) о том, что изменением компонентного состава тканей в сочетании с оптимизацией их строения можно регулировать практически все физические свойства материалов, влияющие на микроклимат под одеждой и самочувствие человека.
Целью данной работы являлось изучение возможностей создания материалов из смеси химических и натуральных волокон, отвечающих гигиеническим требованиям. При регламентации допустимого количества химических волокон в одежде за основу брали информативные влаго -проводящие, теплозащитные физические показате-
ли и напряженность электростатического поля. Для достижения поставленной цели потребовалось обобщение экспериментальных исследований материалов из различных видов синтетических волокон и их смесей с натуральными и вискозными. С помощью корреляционного анализа выявлена тесная обратная связь между показателями сорбционных свойств материалов (гигроскопичность, водоем-кость) и способностью материала к электризуемости (г=—0,93 при /><;0,05), а также прямая тесная связь (/•=0,8 при Р<0,05) между сорбционными свойствами и очищением поверхности кожи от продуктов ее метаболизма. Были определены граничные значения отобранных информативных физических параметров (табл. 1).
Для выявления связи между процентным содержанием натуральных, синтетических волокон в материале для одежды и физическими параметрами, важными в гигиеническом отношении, оправданным оказалось использование корреляционно-регрессивного анализа. Полученные уравнения регрессии позволили в дальнейшем определить необходимое процентное содержание гидрофильных натуральных или вискозных волокон х в смеси с синтетическими, которое соответствует допустимым физическим параметрам (г/х — гигроскопичность в естественных условиях, у2 — гигроскопичность при 100% относительной влажности, у3 — максимальная водоемкость, у4 — электризуемость и др.).
Были изучены следующие материалы из смесей волокон для 1 слоя одежды: натуральные (хлопок) с полиамидными, полиакрилонитрильными, полиэфирными, искусственные (вискоза) с полиамидными, поливинилхлоридными. В табл. 2 представлены результаты изучения физических параметров смеси из капрона и вискозы.
Таблица I
Граничные физические показатели материалов для различных слоев одежды
Вид одежды Гигроскопичность. % Максимальная водоемкость, г Напряженность электрического поля, си Термическое сопротивление. ккал/м' ча 1 ч Воздухопроницаемость. мл/см* за 1 с при давлении 0,42 мм вод. ст.
в естественных условиях при 100 % влажности
I слой (белье, спортивнная одежда) II слой (летняя) II слой (зимняя) 4,0—4,5 3,0—4,0 2,5—3,0 24 20 18—20 2,0 1,5-2,0 1,5 300 250—300 300 0,07—0,09 0,09-0,11 0,14 5—10 5 3
Таблица 2
Результаты изучения физических показателей смеси из капрона и вискозы
Материал
Вискоза 100%
Вискоза 78 % + капрон 22 % Вискоза 60 % -)- капрон 40 % Вискоза 40 % 4- капрон 60 % | Капрон 100 %
Гигроскопичность. %
S <у
£ о 55
й « « "Ji о = с
5,83 5,51 5,11 2,06 1,34
о? 5
_ = *
42,06 37,79 31,54 17,84 11,25
ч о ш
О и ф'
х§2
2,70 2,51 1,79 0,83 1,21
150 300 300 370 1600
Проиллюстрируем методику расчета моделей для установления связи между гигроскопичностью материала (капровискоза) и процентным содержанием вискозы в этом материале.
Начальным этапом является проверка однородности дисперсий измерений физических параметров
У и Уг> Уз и У 4 • Однородность дисперсий проверяется по критерию Кохрана1. Это отношение максимальной дисперсии к сумме всех дисперсий:
а2,тах
л 4 »
2 ■?
(=1
где т — число сравниваемых дисперсий. Гипотеза об однородности дисперсий подтверждается, если экспериментальное значение критерия Кохрана не превышает табличного значения. В нашем случае G вычисленное — 0,32, G табличное — 0,841. Следовательно, при G вычисленном меньше G табличного дисперсии однородны. Это дает основание взять одну среднюю дисперсию по этим выборкам для каждого <j2=0,035. Дисперсия среднего арифметического а2у=0,007. В дальнейшем эта дисперсия рассматривается как точность измерения выходного показателя.
Оговорив эти предварительные условия, приступаем непосредственно к анализу взаимосвязи между процентным содержанием вискозы в данной смеси и способностью материала к поглощению парообразной и капельно-жидкой влаги (гигроскопичностью). Статистики разработали много разнообразных методов обработки результатов эксперимента. Но по широте применения наиболее распространен метод наименьших квадратов (МНК), который был развит Лежандром и Гауссом более 150 лет назад.
Простой случай: линейная модель, т. е. форма связи между х и г/, линейна. Решая систему уравне-
1 Формулы взяты из книги Н. С. Мисюка, А. С. Ма-
стыкина, Г. П. Кузнецова «Корреляционно-регрессион-
ный анализ в клинической медицине». М., Медицина,
1975.
ний методом наименьших квадратов, получае коэффициенты регрессии Ь0 и (для данного пр1] мера & 0=1,25, 61=0,0512).
Тогда уравнение линейной регрессии прнм^ следующий вид:
у=1,125+0,0512 Для проверки адекватности полученного ураВ нения используется критерий Фишера (/•■). Пр| /*■ расчетном меньше /•" табличного уравнем адекватно:
р ао2ст ; „2 =2(г/;Эксп-</,расч)
о у Ы-п-1
где а20СТ — остаточная дисперсия; N — количест во опытов; п — количество коэффициентов в урав| нении.
В нашем примере /-1 расчетное меньше ^ таблич! ного, следовательно, использованная линейная мо| дель адекватно описывает экспериментальные дан] ные.
Таким образом, была найдена форма связи меж-1 ду процентным содержанием натуральных (хло-1 пок), искусственных (вискоза) волокон и физи-1 ческими параметрами в смесях: хлопкоэластик] хлопконитрон, хлопколавсан, капровискоза, вис! коза с поливинилхлоридными волокнами. Выяс-| нилось, что в большинстве случаев зависимость Уъ Уъ Уз от * имеет линейный характер. Зависи-| мость же у4 (электризуемость) от х чаще описывает-] ся полиномом 2-го порядка:
У = Ь0 + Ь1Х + Ьгх*.
Так, для капровискозы «/=1560 — 34,54-х + +0,21-х2.
На основании полученных зависимостей у=\ (х)| и допустимых граничных значений необходимые количества натуральных и искусственных вискозных волокон в смесях были определены как корни уравнений: Ьо+М^допуст Для уъ Уъ Уз и| Ь0+Ь1х+Ьгх2 для у4. Результаты расчета необходимого содержания гидрофильных вискозных волокон приведены в табл. 3, где Ь0, Ь1У Ьг —
Таблица 3
Результаты расчета необходимого содержания вискозы в смеси (капровискоза)
Физический показатель
I/! (гигроскопичность в естественных условиях) уг (гигроскопичность при
100% влажности) Уз (максимальная водоем-
кость) ух (электризуемость) * (необходимое содержание вискозы в смеси)
Вискоза с капроном
и
Ь„ Ьш Ь, а о о 0 01
=»
1,125 0,052 нет 4,0 56,5
9,50 0,334 нет 24,0 43,4
0,748 0,081 нет 1.5 41,8
1560 —34,54 0,21 300 55,2
Необходимое содержание вискозы в капровискозе 57 %
коэффициенты регрессии, у — допустимые граничные значения.
По аналогичному принципу были рассчитаны ¡процентные количества других волокон в смеси. |Так, для создания одежды первого слоя, отвечающей гигиеническим требованиям, из смеси хлопка |с полиамидными волокнами содержание хлопка (должно быть не менее 50%, в смеси хлопка с полиэфирными волокнами не менее 60% хлопка и (хлопка в смеси в полиакрилонитрильными волок-
нами не менее 90%; в смеси вискозы с поливинил-хлоридными волокнами не менее 95% вискозы.
Таким образом, использованный нами метод корреляционно-регрессионного анализа позволил выявить связи между составом волокна и физическими свойствами материала, важными в гигиеническом отношении, и определить необходимое количество натуральных и искусственных (вискозных) волокон для создания одежды, отвечающей гигиеническим требованиям.
нтература. Ионкина С. Ф. — Гиг. и сан., 1973, № 8, с. 35—39.
iaiuKoea Е. Н. Влияние строения и волокнистого строе-
ния костюмно-платьевых тканей на их физические свойства, определяющие микроклимат под одеждой. Автореф. дис. канд. М., 1974.
Поступила 17/1II 1980 г.
УДК 613.832.4 + 6 14.72]-074:1546.266.1+546.224-31
Канд. биол. наук И. А. Пинигина, канд. хим. наук В. В. Зыкова
РАЗДЕЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕРОУГЛЕРОДА И СЕРНИСТОГО ГАЗА В ВОЗДУХЕ 1
Институт общей и коммунальной гигиены им. А. Н. Сысина АМН СССР, Москва
Большинство методов, предложенных для определения сернистых соединений в различных газовоздушных смесях, основано на применении газовой хроматографии, обладающей высокой избирательностью и чувствительностью, и предназначено главным образом для анализа газовых смесей, включающих сравнительно большие количества серосодержащих соединений (Л. Г. Березкина и соавт.; Н. И. Лулова и А. Н. Цифринович). Микроколичества могут быть выявлены после их концентрирования из воздуха либо при использовании селективного высокочувствительного детектора.
Однако, несмотря на обилие способов концентрирования микропримесей в газах (сорбция, изотермическое равновесное концентрирование, вымораживание и др.), лишь немногие из них нашли практическое применение ввиду отсутствия подходящих установок и приборов, трудоемкости, а главное, возможных потерь из-за недостаточно эффективной десорбции микропримесей из концентрационной колонки, сорбции на осушителе загрязнителей аспирируемого воздуха и др.
Для определения микроконцентраций сероуглерода (СБ2) и сернистого газа (502) в воздушной среде мы использовали селективный детектор по захвату электронов, обладающий не только избирательностью, но и высокой чувствительностью по отношению к серосодержащим соединениям.
В качестве насадки хроматографической колонки применяли полисорб, который, помимо хороших разделяющих свойств по отношению к С52 и 502, способствует снижению отрицательного влияния на работу селективного детектора влаги и
1 В экспериментальной части работы принимала участие старший инженер И. В. Зурова.
кислорода воздуха (образующих на хроматограмме пики с большими «хвостами»).
Наиболее эффективное разделение со временем удерживания 2 мин, 2 мин 30 с и 4 мин 50 с для воздуха, S02 и CS2 соответственно наблюдалось при следукщем режиме: длина колонки 3 м, внутренний диаметр 3 мм, расход продувочного газа 150 мл/мин, расход газа-нссителя 60 мл/мин, температура колонки 120 СС, температура испарителя 160 °С, температура детектора 180 СС. В этих ус-условиях воздух элюировался из разделительной колонки полностью (без «хеостсв»). Серовородород не мешал определению.
Для количественного измерения CS., в воздухе использованы при калибровке прибора его газовоздушные смеси, полученные с помощью абсолютного дозатора динамического типа, рекомендованного В. Е. Степаненко, С. Н. Кричмар и Е. Н. По-мазовой с соавторами (В. Е. Степаненко и С. Н. Кричмар; Б. Л. Экштат; В. Е. Степаненко и соавт.). Исследуемые газовоздушные смеси
Калибровочные графики для определения CS2 (У) и S02(2.)
'.о гр з.о 4,о
ме ■ ю
