CC BY
14
УДК 687.17:677.017.63
НЮ. ПОЗНЯК, Н.В. САДРЕТД1НОВА
Кшвський нацiональний ушверситет технологш та дизайну
ПЕРСПЕКТИВН1 НАПРЯМИ СТВОРЕННЯ ВОЛОГОЗАХИСНОГО ОДЯГУ
У cmammi розглянуто аспекти виготовлення вологозахисного одягу з високими показниками HadrnHocmi. Показано вплив нaдмiрнoi вологи на оргашзм людини. Виконано анал1з сучасних напрямiв створення вологозахисного одягу. Надано характеристику водотривких мембранних мamерiaлiв та cпocoбiв утворення герметичних швiв.
Проведено експериментальш до^дження показнитв вологозахисних властивостей мембранних мamерiaлiв з метою iх обтрунтованого добору для створення пaкеmiв захисного одягу з прогнозованими властивостями. Розглянуто вaрiaнmи ниткових з'еднань, що використовуються для виготовлення захисного одягу, проведено до^дження Их вoдomривкocmi. На ocнoвi резульmamiв до^джень розроблено практичш рекомендацИ щодо вибору мембранних мamерiaлiв та видiв ниткових з 'еднань для виготовлення вирoбiв з вологозахисними властивостями.
Ключoвi слова: вoлoгoзaхиcнi влacmивocmi, мембраны мamерiaли, водотривюсть.
Н.Ю. ПОЗНЯК, Н.В. САДРЕТДИНОВА
Киевский национальный университет технологий и дизайна
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ СОЗДАНИЯ ВЛАГОЗАЩИТНОЙ ОДЕЖДЫ
В статье рассмотрены аспекты изготовления влагозащитной одежды с высокими показателями надежности. Показано влияние чрезмерной влаги на организм человека. Выполнен анализ современных направлений создания влагозащитной одежды. Предоставлена характеристика водоупорных мембранных материалов и методов получения герметичных швов.
Проведены экспериментальные исследования показателей влагозащитных свойств мембранных материалов с целью их обоснованного отбора для создания пакетов защитной одежды с прогнозируемыми свойствами. Рассмотрены варианты ниточных соединений, используемых для изготовления защитной одежды, проведено исследования их водоупорности. На основе результатов исследований разработаны практические рекомендации по выбору мембранных материалов и видов ниточных соединений для изготовления изделий с влагозащитными свойствами.
Ключевые слова: влагозащитные свойства, мембранные материалы, водоупорность.
N.Y. POZNYAK, N.V. SADRETDINOVA
Kiev National University of Technologies and Design
THE FUTURE DIRECTIONS OF CREATION WATERPROOF CLOTHING
The article discusses aspects of the manufacture of waterproof clothing with high reliability. Was displayed the influence of excess moisture on human body. The analysis of modern trends for making waterproof clothing was done. The characteristic of the waterproof membrane materials and preparation methods of hermetic seams was provided.
Waterproof properties of the membrane materials was experimental identified for their selection for creating a package ofprotective clothing with predictable properties. The variants of thread compounds used for the manufacture of protective clothing, conducted tests of their waterproof. Based on the research results were developed practical recommendations for selection of membrane materials and kinds of thread compounds for the manufacture of products with waterproof properties.
Keywords: waterproof properties, membrane systems, water resistance.
Постановка проблеми
Умови навколишнього середовища не завжди сприятлив1 для нормального функцюнування оргашзму людини. Один i3 небезпечних чиннишв - надм1рна волопсть, що може спричинити сщмке зниження температури тша людини, тобто викликати переохолодження. Це пов'язано з високою теплопроввдшстю води - в 25 разiв б№шою, шж у повиря.
Мшмально комфортна для людини температура повпря складае 18-20°C, а води - 32-33°C. Тривале знаходження людини у вологому станi при температурi вже в 25-30°C викликае охолодження тiла i, як наслвдок, розвиток прогресуючо! гшотермп. Вказана реакщя стае бiльш помiтною i небезпечною 3i зниженням температури води [1].
Переохолодження органiзму приводить до послаблення iмунiтету i зниженню опору оргашзму до мiкробiв, в результатi чого виникають захворювання рiзних систем: дихально!, опорно-рухово!, сечостатево!. Також пригнiчуеться серцево-судинна система, зб№шуеться в'язкiсть кровi, що може призвести до iнфаркту мюкарду [2].
У зв'язку з цим, серед туриспв, пожежник1в, спортсменiв та вшськоваслужбовщв особливого попиту зазнае одяг з вологозахисними властивостями.
Анaлiз останшх дослвджень i публiкацiй
Велика кiлькiсть вимог до сучасного одягу змушуе розвиватися текстильну промисловiсть i пропонувати матерiали, що вдовольнятимуть потреби всiх напрямiв. Для створення вологозахисного одягу використовуеться велика шльшсть рiзних за властивостями матерiалiв, проте найбiльшого розповсюдження зазнали мембранш тканини, що мають висош показники водотривкостi при здатностi пропускати повiтря i випаровування вiд твда людини. Анал1з асортименту високотехнологiчних матерiалiв для виготовлення вологозахисного спецодягу представлений в джерелi [3].
В робот [4] розглянуто найбiльш ефективнi сучасш способи виконання герметичних швiв. Найбвдьш надiйною герметизацiею вважаеться комбiнована, що передбачае гiдрофобiзацiю голково! нитки паралельно iз склеюванням припускав швiв двосторонньою аутогезшною пл1вкою.
Формулювання мети дослвдження
На основi результатiв проведеного аналiзу було встановлено, що на сьогодш вiдсутнi обгрунтованi рекомендаци щодо вибору мембранних матерiалiв рiзних виробник1в. Також в ходi аналiзу не було знайдено шформацп щодо обгрунтованого добору варiантiв конструктивних рiшень та видiв технолопчно! обробки визначальних вузлiв вологозахисного одягу залежно вiд вiдмiнностей у властивостях мембранних матерiалiв.
Оск1льки на ринку пропонуються мембраннi тканини рiзних цiнових категорiй, виробниковi важливо розумгги, в чому полягають вiдмiнностi у !х властивостях.
В зв'язку з цим, метою дослвдження е аналiз властивостей сучасних матерiалiв для виготовлення вологозахисного одягу та розробка дощльних технолопчних рiшень для бiльш повного забезпечення захисту людини вiд впливу вологи.
Методи дослвдження включають в себе аналггачне узагальнення вiдомих наукових i технiчних результатiв, стандартнi методики дослвдження властивостей текстильних матерiалiв та аналiз експериментальних даних.
Викладення основного мaтерiaлу дослвдження
В результат досл1дження сучасних захисних виробiв ввд впливу води та пвдвищено! вологостi, було встановлено, що захисш властивостi вологозахисного спецодягу забезпечуеться в основному за рахунок правильного вибору водотривких i вологозахисних матерiалiв [3, 4].
Асортимент матерiалiв, що використовуеться для виготовлення спещального вологозахисного одягу, достатньо рiзноманiтний: класифiкацiя матерiалiв представлена на рис. 1. Для створення таких матерiалiв використовуються модифжоваш хiмiчнi нитки й волокна рiзних фактур, структур, обробок i художньо-колористичних рiшень.
При виготовленнi сучасних водотривких i вологозахисних тканин використовують рiзнi види просочень i обробок, наприклад:
- просочення Scotchgard (3М Innovation), яке формуе мiцний невидимий шар навколо кожного волокна тканини. Краплi води або масла не всмоктуються й можуть бути легко вилучеш серветкою. Просочення стiйке, не втрачае сво!х властивостей пiсля прання й хiмчистки, а прасування тсля прання пол1пшуе гiдрофобний ефект. Scotchgard Protection не впливае на здатшсть тканини дихати;
- просочення PU (полуретанове) i PVC (полiвiнiлхлоридне) застосовуються для виготовлення одягу, що захищае ввд постiйного впливу води (одяг рибалок i робiтникiв iнших професш).
Сдиним недолiком використання цих просочень е зниження показник1в гiгiенiчних властивостей (повпропроникносп й гiгроскопiчностi) внасл1док заповнення всiх пор волокна й тканини.
Останшм часом широкого застосування зазнали мембранш тканини - багатошаровi конструкций що складаються з мембрани i додаткових шарiв. Зовнiшнiй шар тканини повинен захищати нiжну мембрану ввд мехашчних пошкоджень, надавати виробу мщносл i гарно виглядати. Другий шар покликаний забезпечити виведення парiв поту назовш, в той же час захистити ввд дощу i виру, власне це i е сама мембрана. За необхвдносп мембрана може також поеднуватись iз ще одним захисним шаром, утеплювачем, вiтрозахисною прокладкою, тощо.
За будовою мембрани бувають поров^ безпоровi i комбiнованi (рис. 2).
Рис.1. Класифжащя матерiалiв, що використовуються для виготовлення вологозахисного одягу [4]
а) поровi
б) безпоровi
в) комбшоваш
Рис.2. Рiзновиди мембран за будовою
Використання мембран значно розширюе функцiональнiсть тканин. Так, мембранш матерiали з вологостiйким покриттям виконують цiлий ряд функцiй:
- перешкоджають проникненню вiтру;
- вiдштовхують вологу з поверхнц
- вщводять назовш випаровування тiла;
- уповiльнюють втрати тепла;
- частково створюють бар'ер зовнiшньому високотемпературному впливу;
- можуть служити також захистом ввд проникнення агресивних хiмiкатiв.
Найб№ш ввдомими е марки з 6araropi4HKM досвiдом у виробнищга мембран: eVent, Isotex+5000, GORE-TEX. Асортимент мембран щорiчно розширюеться, a ïx влaстивостi вдосконалюються.
Основними напрямами вдосконалення вологозахисного одягу, поряд з шноващями в мaтерiaлax, е розробка технолопчних та конструктивних рiшень, що не лише збертатимуть влaстивостi, зумовленi використанням гiдрофобниx мaтерiaлiв, а й дозволять пвдвищити водотривк1сть виробу, в тому чи^ на дiлянкax нaйбiльшого навантаження. Критичними зонами вологозахисного одягу вважаються мюця з'еднання окремих деталей м1ж собою.
На сьогоднi основними способами скршлення деталей при виготовленнi вологозахисного одягу залишаються нитковi з'еднання. При цьому важливого значення набувае забезпечення водотривкостi швiв, оск1льки ïx виготовлення завжди пов'язане з меxaнiчним пошкодженням цiлiсностi захисного шару голкою. Найбвдьш поширеним засобом забезпечення водотривкостi швiв е 1'х герметизaцiя. Сучaснi способи утворення герметичних швiв приведенi в табл. 1 [4].
Таблиця 1
Способи утворення герметичних initiit_
Стади обробки в процесi виготовлення швейного виробу
Способи, що передбачають обробку вихвдних матерiалiв i деталей Способи герметизаци швiв в момент зшивання Способи герметизaцiï швiв готового виробу
Попередня обробка швейних ниток: - спещальне просочування швейних ниток; - спещальне просочування ниток з наступним "тепловим ударом". Обробка кра!в деталей герметиком з наступним просушуванням: - з наступною обробкою швiв ввдповвдним розчинником; - з наступним покриттям мюця з'еднання пл1вкою або сечкою; - з наступним розплавленням нанесеного герметика; - без наступно! обробки. Подача герметика пiд час просування матерiалу при зшиваннi. Накладення спещально! прокладки в зонi виконання шва. Нашаровування покриття iз сумiшi речовин герметик1в при шитп. Промазування швiв вручну. Розпилювання герметика пiд тиском на шви. Прокладання спецiaльноï плiвки, стрiчки, тасьми по шву. Розплавлення попередньо нанесеного герметика або мaтерiaлу. Опускання готового виробу в герметик.
Приведенi вище способи герметизаци швiв передбачають використання рiзних видiв герметишв (розчин, плiвка, стрiчка, тощо), а також потребують ряду пристосувань чи додаткового обладнання для фжсацп герметика. Зачасту, герметична обробка швiв е недовговiчною та виходить з ладу набагато рашше, анiж матерiал чи вирiб вцiлому. Тому важливим аспектом проектування вологозахисного одягу, як i будь-якого спецодягу, е вибiр технолопчних ршень, що зможуть забезпечити ввдповвдшсть виробу групi вимог, що пред'являються до нього. Обгрунтований вибiр повинен здшснюватись на основi результатiв дослвджень матерiалiв та виробiв пiд впливом експлуатацшних навантажень. В нашому випадку, фахiвцевi важливо орiентуватись, як1 види швiв зможуть забезпечити кращу водотрившсть виробу пiд час його експлуатаци.
Для проведення дослвджень згвдно поставлених в роботi завдань були залучеш три зразки мембранних матерiалiв, характеристика яких приведена в табл. 2.
Таблиця 2
Характеристика зразмв мембранних MaTepiaBÏB_
Найменування Верхнш шар Водотривкий шар Нижнiй шар Крaïнa походження
Зразок 1 полiефiрна тканина з мжроволокон (мiкрофiбра) полотняного переплетення ПУ-мембрана Китай
Зразок 2 полiефiрна тканина полотняного переплетення ПВХ-мембрана флк Китай
Зразок 3 полiефiрна тканина полотняного переплетення мембрана GoreTex - США
Основними показниками, що характеризують вологозахисш властивостi матерiалiв, згвдно з метою дослiджень, прийнятi отр до зволоження та водотривк1сть.
Для визначення опору до зволоження поверхш мембранних тканин було проведено випробування за ДСТУ ISO 4920:2005. В результата дослвджень виявлено, що верхнш шар з мiкрофiбри (зразок 1) е високосорбцшним: за фотографiчною шкалою ISO стутнь намокання - 1 (AATCC 50). Отже,
на поверхш утворюеться сущльна плiвка, яка перешкоджатиме випаровуванню вологи з внутршшх шарiв пакету, що негативно впливатиме на мiкроклiмат в тдодяговому просторi. Плащова тканина (зразок 2, 3) ввдштовхуе вологу, краплi стiкають по поверхнi не залишаючи слiдiв: ступiнь намокания - 5 (ААТСС 100). Виворiтна сторона уах зразк1в залишилась сухою.
Водотривк1сть - це отр текстильних матерiалiв до проникнення через них води. Водотрившсть в лабораторних умовах визначають на таких установках як пенетрометр, кошель, кошель-пенетрометр та на пристро! для випробування збризкуванням.
В межах поставлених завдань дослiджения водотривкостi проводились на пенетрометрi за методикою, викладеною в ГОСТ 3816-81 [5]. Зразки кршились в приладi, торкаючись поверхнi води без утворення повiтряних пузирiв, тсля чого рiвномiрно збiльшувався тиск водяного стовпа. В результата дослвджень було встановлено, що навиъ при 1000 мм вод. ст., що е максимальним значенням тиску на пенетрометр^ на жодному iз зразк1в не з'явилось ш краплi. Це сввдчить про повну вiдповiднiсть досл1джуваних зразшв !х основному функцiональному призначенню.
На наступному етапi дослвджень було перевiрено показник водотривкостi в швах при ввдсутносл !х герметично! обробки. Для цього було проведено аналiз технолопчно! обробки вузлiв одягу спецiального призначення, в результатi якого було видшено основнi види швiв, що використовуються в найбiльш вiдповiдальних мiсцях з'еднання деталей: настрочний (рис. 3, б) та шов взамок (рис.3, в).
Виходячи з мiркувань, що водотрившсть шва напряму залежить ввд шлькосп проколiв матерiалiв голкою, а також враховуючи вимоги до мщносп з'еднань у спещальному одязi, в якосп альтернативного вар1аиту було заиропоновано використати зшивиий шов з двома строчками (рис. 3, а).
а) б) в)
Рис.3. Умовш зображення мнив: а) зшивний з двома строчками; б) настрочний; в) взамок
Зпдно з методикою, на встановлеш зразки був направлений натиск води, що постшно зб№шувався до появи трьох крапель води вздовж шва (рис.4).
Результати дослвдження водотривкостi на пенетрометрi представлеш в табл. 3.
а)
б)
в)
г)
Рис.4. Визначення водотривкосп в швах: а) зразок 1; б) зразок 2; в) зразок 3;
г) виворгтний бж зразка 2
Таблиця 3
Водотрившсть у швах рпних видiв мембранних MaTepiaBÏB_
Назва шва Водотрившсть, мм водяного стовпа
Зразок 1 Зразок 2 Зразок 3
Зшивний з двома строчками 300 210 110
Настрочний 295 120 80
Взамок 220 100 130
В результатi дослщження було виявлено (табл. 3), що найкращу водотривк1сть швiв мае зразок 1, а найпршу - зразок 3. Тобто, проведет дослщження показали, що матерiали з мембраною Gore-Tex вщповщають вимогам до водотривкостi, за шформащею фiрми-виробника, забезпечують комфортнiсть експлуатацiï виробiв за рахунок високих гiгiенiчних властивостей мембрани, але при використант таких матерiалiв для виготовлення вологозахисних виробiв необх1дно придiлити увагу герметизацiï швiв.
Найкращу водотривк1сть мае зразок 1. Але, з врахуванням результатiв дослщжень опору до зволоження, даний вид мембранного матерiалу може не вщповщати гiгiенiчним вимогам, оск1льки в результата намокания верхнього шару блокуються функцп мембрани, зумовленi ïï мiкропористою структурою.
Аналiз водотривкостi зразк1в в швах показав суттевi вiдмiнностi в результатах для рiзних видiв швiв. Найкращi результати отримаиi для варiаиту шва «зшивний з двома строчками». Це можна пояснити вiдсутнiстю в такому швi зовнiшнiх наскрiзних проколiв голкою, на вiдмiну вiд iнших варiантiв швiв. До того ж, двi паралельнi строчки утворюють подвiйний бар'ер для проходження вологи всередину. Тобто, можна зробити висновок, що даний вид шва е прюритетним в порiвняннi з iншими для застосування у вологозахисному одязi.
Висиовки
Таким чином, проведет дослщження дали змогу встановити, що всi зразки мембранних матерiалiв, незалежно вiд 1'х вартосп та походження, мають високу водотрившсть, значення яко1 перевищуе нормативнi показники для вологозахисного одягу. Отже, 1'х використання для виготовлення одягу гарантуе захист споживача вщ води та надмiрноï вологи ззовнi. Недолiком може стати намокання верхнього шару мембранного матерiалу, що негативно вплине на ппешчшсть та ергономiчнiсть конструкцiï.
Перевiрка водотривкостi у негерметизованих швах показала, що значення показника у швах зменшуеться в рази. Тобто, повнощнний захист можливий лише за умови герметичносп швiв. При виборi технолопчних рiшень необх1дно надавати перевагу зшивним швам з подвiйною строчкою, осшльки 1'х використання пiдвищуе водотривкiсть при вщсутносп чи пошкодженнi герметизацiï.
Отримаш результати можуть бути використанi в якосп практичних рекомендацiй при проектувант та конфекцiонуваннi одягу з вологозахисними властивостями.
Список використано'1 лiтератури
1. Holmer I. Холодная среда и работа в условиях холода. Энциклопедия по охране и безопасности труда / I. Holmer, P. Granberg, G. Dahlstrom [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://base.safework.ru/iloenc
2. Чем опасно переохлаждение/ [Електронний ресурс]. Режим доступу: http://s-podogrevom.ru/pereohlazhdenie-chem-opasno.html
3. Рыскулова Б. Р., Байжанова Ж. Б., Мухамедиева М. Р. Анализ современных высокотехнологичных материалов, используемых для изготовления влагозащитной спецодежды [Текст] // Современные тенденции технических наук: материалы II междунар. науч. конф. (г. Уфа, май 2013 г.). — Уфа: Лето, 2013. — С. 77-80.
4. Костромина С.В. Наиболее перспективные разработки в области производства специальной одежды для защиты от воды и повышенной влажности воздуха / С.В. Костромина // Грамота. — 2010. —Тамбов. 34. — №3: в 2-х ч. 4.I. С.15-17
5. Полотна текстильные. Методы определения гигроскопических и водоотталкивающих свойств: ГОСТ 3816-81 — [Действующий с 1982-07-01]. — М.: ИПК Изд-во стандартов, 1981. — 3с. — (Межгосударственный стандарт).
