Качество и безопасность текстильных материалов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Качество и безопасность текстильных материалов

Кирюхин С.М.,

Таточенко А.Л.

Таточенко И.М.,

Середа Н.Г.

Аннотация

Рассмотрены взаимосвязь и значимость показателей качества и безопасности текстильных материалов. Обсуждаются характеристики и поведение текстильных материалов при взаимодействии с открытым пламенем и повышенной температурой, а также электростатическая и экологическая безопасность текстильных изделий. Ставится вопрос о необходимости повышения значимости показателей безопасности при оценке и контроле качества текстильных материалов и изделий из них.

Ключевые слова: электростатическая безопасность; экологическая безопасность; горючесть; индекс распространения пламени; термостойкость; электризуемость; огнестойкость.

Введение

Под качеством понимают совокупность свойств, обуславливающих пригодность продукции и материалов удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением.

В текстильном материаловедении - науке о строении, свойствах и оценке качества текстильных материалов, свойства подразделяют на характеристики строения и структуры, геометрические, механические, физические и химические. Свойства текстильных материалов выражаются через их показатели качества и предъявляемые к ним требования.

В квалиметрии - одном из разделов науки о качестве, показатели качества подразделяют на группы: назначения, надежности, безопасности, технологичности, стандартизации и унификации, экологические, экономические, эргономические, эстетические, патентно-правовые и др.

Федеральный закон «О техническом регулировании» предусматривает при проведении работ по стандартизации, добровольной и обязательной сертификации продукции и материалов приоритетными считать показатели безопасности. Закон определяет, что «безопасность - это состояние, при котором отсутствует недопустимый риск, связанный с причинением вреда жизни или здоровью граждан, имуществу физических или юридических лиц, государственному или муниципальному имуществу, окружающей среде, жизни или здоровью животных и растений».

КАЧЕСТВО И БЕЗОПАСНОСТЬ

Качество и безопасность текстильных материалов и изделий из них носят сложный диалектический характер. С одной стороны одежда из текстильных материалов предназначена для комфортной жизни человека, в том числе защиты его от различного рода внешних воздействий. С другой стороны текстильные материалы в определенных условиях могут причинить значительный вред здоровью человека.

Будем считать, что безопасность определяет особенности текстильных материалов и изделий из них, обуславливающие при их переработке, эксплуатации и хранении безопасность человека, т.е. не причинения ему какого-либо, чаще физического, вреда.

Безопасность текстильных материалов с учетом очень широкой области их использования может выражаться через весьма разнообразные характеристики и показатели качества. Для материалов технического и специального назначения это могут быть последствия их разрушения в изделиях, предназначенных для защиты человека от каких-либо воздействий. Например, текстильные бронежилеты, каски, рукавицы, кислотозащитная одежда, термостойкие костюмы, защита от радиации, открытого пламени, воды, пыли и т.д.

Для текстильных изделий бытового назначения, имеющих различные приоритетные функции, безопасность может оцениваться в обычных условиях эксплуатации или в экстремальных обстоятельствах. В первом случае физический вред здоровью человека могут нанести отдельные виды волокон для людей, страдающих аллергическими заболеваниями, сырьевой состав и структура материала, не обеспечивающие достаточные эргономические показатели (воздухопроницаемость, паропроницаемость, гигроскопичность и т.п.), применение специальных видов отделок (как механических, так и химических), конструкция швейного текстильного изделия, условия ухода за ним и хранения. В экстремальных обстоятельствах, которые могут проявляться при различных природных и техногенных катастрофах, наибольший вред здоровью человека оказывает горючесть - скорость горения текстильных материалов и изделий из них, а также скорость распространения пламени. Необходимо также учитывать воздействие на человека тех вредных веществ, которые могут выделяться при горении текстильных материалов.

Безопасность текстильных изделий в обычных условиях эксплуатации может быть обеспечена правильным выбором их волокнистого состава с учетом индивидуальных особенностей потребителя - человека, соблюдением санитарных норм на остаточное содержание различных веществ в материале, выполнением требований стандартов, определяющих эргономику изделия, правил ухода, хранения и т.п.

В экстремальных обстоятельствах, когда на текстильные материалы действуют высокие температуры и открытый огонь, их безопасность будет определяться видом волокон, структурой нитей и текстильных изделий, их конструкцией, применением специальных видов огнезащитных отделок и рядом других факторов.

Термическая безопасность

При оценке термической безопасности текстильных материалов используют следующие основные понятия, термины и определения [1].

Группа горючести - классификационная характеристика способности веществ и материалов к горению. Текстильные материалы и изделия из них по стойкости к пламени огня разделяются на три группы [2]: 1 - негорючие (асбестовые, стеклянные, металлические, углеродные, хлориновые и др.); 2 - загорающиеся, но прекращающие горение и тление после удаления из пламени (шерстяные, полиамидные, полиэфирные и др.) и 3 - горючие, продолжающие гореть или тлеть после удаления из пламени (хлопчатобумажные, лубяные, вискозные и др.).

Огнестойкость - устойчивость текстильных материалов к пламени огня и термическому разрушению. К огнестойким относят негорючие и нетлеющие материалы. Высокая огнестойкость текстильных материалов и изделий из них характеризуется продолжительностью горения и тления не более 1-2 секунды после удаления источника огня.

Воспламеняемость - легкость или отсутствие возгорания, оценивается температурой и временем воспламенения материала. Наибольшей воспламеняемостью обладают горючие текстильные материалы «рыхлых» структур с большой общей пористостью, т.к. содержащееся в них значительное количество воздуха позволяет огню молниеносно распространяться по их поверхности. Например, шторы из горючих текстильных материалов могут содержать в своей структуре более 80% воздуха.

Индекс распространения пламени характеризует способность материала воспламеняться, распространять пламя по поверхности и выделять тепло. Этот безразмерный показатель, скорее всего, наиболее полно определяет пожарную безопасность текстильных изделий бытового назначения в начальной стадии их контакта с открытым пламенем огня.

Продолжительность остаточного горения - одна из основных составляющих горючести текстильных материалов, характеризует продолжительность остаточного горения материала пламенем в секундах после удаления его из зоны огня. И возможная альтернатива этой характеристики: продолжительность остаточного тления (послесвечение) - время в секундах свечения пробы материала после ее удаления из зоны огня. Эти остаточные явления могут иметь наиболее тяжкие последствия для здоровья человека.

Обугливаемость - высота в мм почерневшего участка материала в результате термического разрушения волокон. Этот показатель в отдельных случаях может характеризовать защитные функции текстильных изделий при воздействии на них прямого пламени огня.

Коэффициент дымообразования - показатель, характеризующий оптическую плотность дыма, образующегося при горении пламенем или термоокислительной деструкции (тлении) определенного количества материала. Для текстильных материалов эффект дымоообразования может иметь тяжелые негативные последствия при их массовом возгорании, например, при пожаре на складе их хранения.

Показатель токсичности продуктов горения - отношение количества материала к единице объема замкнутого пространства, в котором образующиеся при горении материала продукты горения вызывают гибель 50% подопытных животных. Этот показатель целесообразно использовать во всех случаях оценки пожарной безопасности текстильных материалов. И особенно для тех, которые применяют в замкнутом пространстве. Например, материалов интерьера различных помещений, обивок в салонах самолетов, автомобилей и т.п.

Термостойкость - способность текстильных материалов и изделий из них выдерживать воздействие повышенных температур при сохранении внешнего вида, структуры и свойств.

Ниже в табл. 1 приведены некоторые характеристики термостойкости отдельных текстильных волокон из работы [2].

Таблица 1. Характеристики термостойкости волокон

Термозащитные характеристики одежды, стойкой к кратковременному воздействию огня, зависят не только от ее волокнистого состава, но и от особенностей ее конструкции и, главным образом, от величины воздушной прослойки между внутренней поверхностью защитной ткани и кожей человека. В работе [3] предложена теоретическая модель перехода теплового потока в ткани, воздушной прослойке и коже человека. Тепловая энергия воздействует на защитную ткань путем излучения и конвекции, проходит через ткань и переносится на поверхность кожи посредством излучения, исходящего от защитной одежды, и конвекции от воздуха в воздушной прослойке. Затем тепловая энергия проходит через три слоя кожи человека (эпидермиса, собственно кожи и подкожного слоя) к изотермной границе в основе подкожного слоя. Предложены дифференциальные уравнения, описывающие три составляющие этой модели. Численное решение этих уравнений позволяет прогнозировать степень ожога кожи человека на различных участках тела. Испытания термостойких тканей на специально разработанных манекенах, имевших датчики температуры, показали хорошую сходимость экспериментальных и теоретических данных. Такие исследования позволяют количественно рассчитать и оценить термическую безопасность различных швейных изделий из текстильных материалов, и являются весьма перспективными.

Электростатическая безопасность

Электростатические проявления текстильных материалов, особенно из химических волокон, создают проблемы не только при их переработке, но и могут вызвать значительные неудобства при эксплуатации изготовленных из них изделий, а также причинить вред здоровью человека.

Для текстильных материалов с вложением синтетических волокон характерна высокая электризуемость, проявляющаяся в генерации и удержании на материале в процессе эксплуатации электростатического поля (ЭСП) значительной напряженности. Следствиями ношения одежды из электризующихся материалов являются: приобретение телом человека электрического заряда и пребывание человека в ЭСП одежды. Первое обусловлено, по данным работы [4], механизмами контактной, индуктивной и трибоэлектризации, способными вызвать зарядку человеческого тела относительно земли до значения электрического потенциала 4ч5 кВ и даже выше. При контакте заряженного человеческого тела с любой заземленной поверхностью происходит разряд, в ходе которого выделяется энергия.

При работе в среде, содержащей легковоспламенимые паро-, газо- и пылевоздушные смеси энергия разряда может стать причиной пожара или взрыва.

Основным приёмом защиты человека от приобретаемого его телом электростатического заряда является заземление. При этом защищаемый объект считается заземленным, если сопротивление контура заземления не превышает 10⁶ Ом, а время разряда объекта не превышает 5·10^-3 с. Для создания цепи утечки, по которой электрические заряды стекают с тела человека в землю, используются специальные изделия - антиэлектростатические одежда и обувь, токосъемные браслеты, пояса, проводящие ленты и др.

Пребывание человека в ЭСП подробно исследовалось в 70-90х гг. и при этом было установлено его негативное влияние на организм. Так напряженность 150-170 кВ вызывает нейродинамические нарушения в центральной нервной системе человека, вегето-сосудистые расстройства, 75 кВ - неблагоприятное воздействие на эмбриогенез, негативное генетическое воздействие, 50 кВ - напряжение компенсаторных возможностей организма, 30 - возбуждающее действие на кору головного мозга.

Установлено [5] безопасное значение напряженности ЭСП, равное 20 кВ/м, где человек может находиться неограниченно долго. СанПиН [6] допускает предельный уровень напряженности ЭСП на поверхности одежды, не превышающий 15 кВ.

Для придания одежде антиэлектростатических свойств настоящее время применяются следующие основные приемы.

Нанесение на поверхность (или введение в объем) текстильного материала антистатиков - специальных электропроводящих веществ (сода кальцинириованная, стеарокс-6, энамин-06, диэтаноламид, алкамон ОС-2 и др.). Эффект от применения антистатиков не является долговременным и практически исчезает при стирке изделия.

Введение в структуру текстильного материала специальных проводящих нитей (металлизированных, углеродных), снижающих удельное поверхностное сопротивление материала и обеспечивающих быстрое стекание зарядов трибоэлектризации в землю. Это применяют при производстве тканей специального назначения.

Использование специальных устройств, облегчающих стекание заряда с наэлектризованной одежды, что делается только в условиях производств с жёсткими требованиями по электростатической безопасности.

Оптимизация сырьевого состава различных слоев пакета одежды с целью обеспечения его минимальной электризуемости. Сущность данного приема заключается в предпочтительности ношения в первом слое пакета одежды, контактирующем с телом человека, изделий с высоким содержанием натуральных (лен, хлопок) либо искусственных гидрофильных (вискоза) волокон. Вложение синтетических волокон в изделия 1-го слоя пакета (нательное белье) должно быть минимальным. Второй слой пакета (сорочки, блузки, брюки, юбки) также не должны содержать синтетические волокна в значительном в значительном количестве, допустимо их высокое содержание лишь в третьем слое (пиджаки, жакеты, куртки, пальто). Предельные вложения синтетических волокон для различных слоев пакета устанавливаются СанПиН только для предметов детской одежды [7].

Экологическая безопасность

Это еще один аспект безопасности текстильных материалов и изделий, обусловленный их экологическими показателями, которые характеризуют уровень вредных воздействий на окружающую среду и здоровье человека, возникающих при их переработке и эксплуатации. Относится, прежде всего, к химическим волокнам, а также изделиям из натуральных волокон, прошедших какие-либо химические обработки.

Экологическая безопасность текстильных материалов и изделий из них регламентируется и регулируется системой стандартов эко-текс 100, разработанных под эгидой Международной ассоциации по исследованию и тестированию в области текстильной экологии [8]. Процедура испытаний включает в себя тесты по определению содержания в текстильных материалах различных веществ, превышение предельной концентрации которых может оказывать отрицательное влияние на окружающую среду и здоровье человека. Это могут быть значения рН раствора, количество свободного или частично высвобождаемого формальдегида, содержание экстрагируемых тяжелых металлов, пестицидов, наличие посторонних запахов и т.п.

Если испытания не показывают превышений от предельных значений данных веществ, указанных в специальных стандартах, то выдается сертификат, позволяющий маркировать продукцию знаком ЭКО-ТЕКС сроком на один год. Право на выдачу этого знака дано ряду сертифицированных европейских институтов.

Необходимо отметить, что стандарт ЭКО-ТЕКС 100 не носит законодательного характера. Однако отдельные его положения, например, ограничения по содержанию свободного формальдегида, не использование красителей уже выставляются как необходимые требования.

В нашей стране разработан ряд стандартов, устанавливающих требования к экологической безопасности текстильных материалов. Например, ГОСТ 30386-95 «Материалы текстильные. Предельно допустимые концентрации свободного формальдегида.»; ГОСТ 25294-2003 «Одежда верхняя платьево-блузочного ассортимента. Общие технические условия.»; ГОСТ 25296-2003 «Изделия швейные бельевые. Общие технические условия» и др. Последние два стандарта, кроме предельных норм формальдегида содержат еще и нормы удельного электрического сопротивления, как показатели их электростатической безопасности.

В СанПиН 2.4.7/1.1.1286-03 даны следующие санитарно-химические миграционные показатели волокон и красителей (см. табл. 2).

Таблица 2. Санитарно-химические показатели по СанПиН

Номенклатура и уровень требований к безопасности текстильных материалов постоянно расширяются и становятся все более жестким. Это в полной мере согласуется с концепцией принятого Федерального закона «О техническом регулировании», где требования к безопасности продукции являются приоритетными.

Заключение

Повышенное внимание к показателям безопасности текстильных материалов требуют постоянного совершенствования методов их измерения и оценки, что и должно являться в настоящее время одним из приоритетных направлений работ по текстильному материаловедению.

Качество и безопасность текстильных материалов и изделий из них должны стать основным направлением их разработки и совершенствования, гарантией их эффективного использования человеком для личных целей и в различных областях его деятельности.

Библиографический список

текстиль электростатический экологический

1. ГОСТ 12.1.044. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов: Номенклатура показателей и методы их определения. М.: Издательство стандартов, 2000.

2. Кукин Г.Н., Соловьёв А.Н. Текстильное материаловедение. Часть 3. М.: Легпромбытиздат, 1967.

3. Guoweh Song, Roger L. Barker, Hechmi Hamouda, Andrey V. Kuznetsov, Patirop Chitrphiromsri and Robert V. Grimes. Modeling the Thermal Protective Performance of Heat Resistant Garments in Flash Fire Exposures. // Textile Research Journal. 74 (12), (2004).

4. Гефтер П.Л. Электростатические явления в процессах переработки химических волокон. М.: Легпромбытиздат, 1989.

5. ГОСТ 12.1.045-84. Электростатическое поле. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля. М.: Издательство стандартов, 2002.

6. МСанПиН 001-96. Санитарные нормы допустимых уровней физических факторов при применении товаров народного потребления в бытовых условиях // М.: Минздрав, 1997.

7. СанПиН 42-125-4390-87. Вложение химических волокон в материалы для детской одежды и обуви с их гигиеническими показателями // М.: Минздрав, 1987.

8. Разуваев А.В., Новорадовский А.Г. Экотекс: Новые экологические требования к текстилю в Европе. // Текстильная химия, 1996, №1.

Размещено на Allbest.ru