Гигиена одежды. Расчет теплозащитных свойств швейного изделия специального назначения для различных условий труда и климата (стр. 1 )

Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

ГИГИЕНА одежды.

РАСЧЕТ ТЕПЛОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ

ШВЕЙНОГО ИЗДЕЛИЯ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА И КЛИМАТА

Методические указания к лабораторным работам

для студентов специальности 260902.65

«Конструирование швейных изделий»

Одобрено

редакционно-издательским советом

Саратовского государственного

технического университета

Саратов 2010

Лабораторная работа № 1

ИЗУЧЕНИЕ КЛАССИФИКАЦИИ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОДЕЖДЫ,

ТРЕБОВАНИЙ К МАТЕРИАЛАМ И КОНСТРУКЦИИ.

Цель работы: изучение классификации специальной одежды

и требований к ней.

Задание

1.  Ознакомление с классификацией специальной одежды.

2.  Ознакомление с показателями качества специальной одежды.

3.  Зарисовка специальной одежды и определение её назначения. Характеристика показателей, обеспечивающих защитные, эксплуатационные и гигиенические требования, предъявляемые к этой одежде.

4.  Знакомство с ГОСТами, ОСТами и ТУ на специальную одежду.

Литература: [1]

Методические указания

1. Существует большое разнообразие видов специальной одежды, которые в зависимости от конкретных производственных условий могут быть рекомендованы для обеспечения безопасных условий труда. К основным из них относятся: куртка, брюки, комбинезон, полукомбинезон, плащ, фартук, рукавицы, жилет, перчатки, нарукавники, бахилы, различные головные уборы, наплечники, наколенники и т. д. Эти виды специальной одежды могут применяться как порознь, так и в сочетании друг с другом [1].

В зависимости от назначения и в соответствии с требованиями

ГОСТ 12.4.103 – 83 «Система стандартов безопасности труда. Одежда специальная защитная, средства индивидуальной защиты ног и рук. Классификация» спецодежда подразделяется на 15 групп и 39 подгрупп.

В основу классификации спецодежды положены её защитные свойства от воздействия вредных производственных факторов. В таблице П. 1 приведена классификация специальной одежды, а также условные обозначения маркировки по защитным свойствам. Маркировка спецодежды по защитным свойствам выполняется в зависимости от факторов производственных вредностей в соответствии с их условными обозначениями.

Маркировка специальной одежды, защищающей одновременно от нескольких факторов вредности, включает в себя обозначение всех групп и подгрупп. В комплектных изделиях (например, куртка с брюками, куртка

с юбкой) обозначения ставятся на каждом изделии, входящем в комплект.

2. Специальная одежда относится к числу наиболее широко применяемых средств индивидуальной защиты рабочих. Оценка качества специальной одежды основывается на её классификации по защитным свойствам. В соответствии с ГОСТ 12.4.016 –83 «Система стандартов безопасности труда. Одежда специальная. Номенклатура показателей качества», показатели качества подразделяются на обязательные для всех видов и обязательные для отдельных видов в зависимости от назначения специальной одежды. К показателям качества, обязательным для всех видов спецодежды, относятся следующие:

-  соответствие качества материалов назначению;

-  разрывная нагрузка шва;

-  соответствие конструкции условиям труда;

-  соответствие конструкции антропологическим измерениям;

-  масса изделия;

-  время непрерывного действия;

-  жёсткость шва;

-  устойчивость к стирке и химической чистке;

-  художественно-эстетические показатели (целостность композиционного и цветового решения модели).

Кроме перечисленных показателей, для некоторых видов спецодежды необходимо введение дополнительных показателей, перечень которых приведён в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Перечень дополнительных показателей для специальной одежды

№	Вид спецодежды	Наименование показателей защитной эффективности для данного вида спецодежды
1	Для защиты от механических воздействий от общих производственных загрязнений	Сопротивление вырыву деталей или его частей
2	Для защиты от повышенных и пониженных температур окружающей среды, теплового излучения	Теплопроводность пакета (суммарное термическое сопротивление), воздухопроницаемость пакета, паропроницаемость пакета
3	Для защиты от открытого пламени	Воздухопроницаемость пакета
4	Для защиты от радиоактивных веществ	Коэффициент защиты, способность к дезактивации

Окончание табл. 1.1

№	Вид спецодежды	Наименование показателей защитной эффективности для данного вида спецодежды
5	Для защиты от рентгеновских излучений	Свинцовый эквивалент
6	Для защиты от нетоксичной пыли, асбеста, пыли стекловолокна	Пылепроницаемость, устойчивость к обеспыливанию
7	Для защиты от кислоты	Кислотопроницаемость
8	Для защиты от щёлочи	Щёлочепроницаемость
9	Для защиты от электрических зарядов	Электрическое сопротивление, коэффициент защиты
10	Для защиты от электрических полей	Коэффициент защиты
11	Для защиты от магнитных полей	Коэффициент защиты
12	Для защиты от воды	Водопроницаемость
13	Для защиты от растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ)	Проницаемость ПАВ
14	Для защиты от лаков и красок	Проницаемость лаков и красок
15	Для защиты от органических растворителей	Проницаемость лаков и красок
16	Для защиты от насекомых	Проницаемость насекомых, устойчивость к дезинфекции
17	Для защиты от жидких токсичных веществ	Проницаемость жидких токсичных веществ, сорбционная способность
18	Для защиты от твердых токсичных веществ	Проницаемость твёрдых токсичных веществ, сорбционная способность
19	Для защиты от сырой нефти	Проницаемость нефти
20	Для защиты от масел и жиров	Проницаемость масел и жиров
21	Для защиты от микроорганизмов	Проницаемость микроорганизмов, устойчивость к стерилизации

Для одежды, защищающей от механических повреждений, выбираются ткани с повышенными механическими показателями,

а конструкция одежды предусматривает специальные элементы (например, накладки или полимерные покрытия) для увеличения сроков её эксплуатации.

К одежде, защищающей от общих производственных загрязнений, предъявляются аналогичные требования, но при этом могут быть использованы материалы с несколько меньшими прочностными показателями.

Качество одежды для защиты от повышенных температур определяется характером теплового воздействия (открытое пламя, конвективная теплота, тепловое излучение, искры и брызги расплавленного металла и т. д.).

Одежда, предназначенная, например, для защиты от теплового излучения, должна изготовляться из материалов, обладающих низкой теплопроводностью (например, материалов из шерсти, асбеста и т. п.)

и высокими отражающими свойствами (металлизированных). Для одежды, защищающей от высокой конвективной температуры воздуха используют материалы с высокой воздухопроницаемостью и влагопроводностью; конструкция же должна предусматривать элементы для улучшения вентиляции пододёжного пространства. В отдельных случаях (при особо высоких температурах) рекомендуется одежда с искусственным охлаждением.

Качество одежды для защиты от пониженных температур определяется соответствием её термического сопротивления (теплопроводности пакета) и воздухопроницаемости метеорологическим условиям, тяжести физической работы, продолжительности пребывания на холоде.

Одежда для защиты от электрических полей и электростатических зарядов должна изготовляться из материалов, обладающих электропроводящими свойствами и необходимым экранирующим эффектом. При этом она должна обеспечивать комплексную защиту всех частей тела (головы, лица, туловища, рук, ног).

Одежда для защиты от нетоксичных веществ (пыли) должна изготовляться из материалов плотной структуры, препятствующей прониканию пылевидных частиц в пододёжное пространство (из материалов типа молескина), а конструкция должна предусматривать элементы, обеспечивающие замкнутость пододёжного пространства (манжеты, клапаны по линиям застёжек, шлемы с пелеринами и т. п.).

Одежда для защиты от токсичных веществ (жидких и аэрозолей) изготовляется, как правило, из плёночных материалов. В зависимости от размера поверхности тела человека, подвергающейся непосредственному воздействию вредного фактора, рекомендуются костюмы, фартуки, халаты, нарукавники, бахилы, головные уборы, рукавицы и т. д. Конструкция их должна исключать элементы, задерживающие на поверхности токсичные вещества, и обеспечивать герметизацию швов.

Свойства одежды для защиты от воды определяются её материалами

и конструкцией, а также характером воздействия вредного фактора. Например, для защиты от кратковременного воздействия воды могут быть использованы материалы, обладающие водоупорными свойствами (льняные ткани и ткани со спец. пропитками). Для защиты от длительного воздействия воды и растворов ПАВ применяют плёночные материалы.

Одежда для защиты от кислот и щелочей определяется преимущественно свойствами материалов. Выбор материалов определяется концентрацией воздействующего фактора. В зависимости от контактирующей поверхности могут быть использованы различные виды одежды (костюмы, фартуки, халаты, костюмы с накладками из защитного материала и т. д.). Наилучшими кислотозащитными свойствами обладают шерстяные и специальные шёлковые ткани.

Свойства одежды для защиты от нефти, нефтепродуктов, масел, жиров и органических растворителей определяются в основном свойствами материалов, используемых для её изготовления. В зависимости от характера воздействующего фактора могут быть рекомендованы ткани со специальными пропитками или материалы с плёночным покрытием.

Эффективность спецодежды, защищающей от радиоактивных загрязнений, зависит от свойств материалов, которые должны не только препятствовать прониканию этих загрязнений, но и обладать хорошей дезактивируемостью. Существует две разновидности такой одежды. Первая предусматривает полную изоляцию человека от внешней среды и создание в пододёжном пространстве искусственного микроклимата. Вторая разновидность одежды изготовляется из фильтрующих материалов и, как правило, является многослойной, что позволяет обеспечивать защиту от радиоактивных загрязнений на 80–94 % и облегчает последующую дезактивацию.

Спецодежда, предназначенная для защиты от микроорганизмов, должна изготовляться из материалов с антимикробными свойствами, предотвращающих появление гнойничковых поражений кожи. Одежда для защиты от насекомых изготовляется из материалов, защитная эффективность которых достигается химическим или механическим способом. В первом случае материалы пропитываются специальными химическими веществами (репеллентами), отпугивающими насекомых. Во втором случае при изготовлении спецодежды используются ткани плотных структур, чтобы хоботок насекомого не мог проникнуть внутрь, или такой толщины, которая превышает длину хоботка насекомого.

Сигнальная спецодежда производится из материалов определённого цвета, и её задача – выделить работающего из общего производственного фона. Для спецодежды, эксплуатируемой в дневное время, применяются материалы оранжевого цвета, а эксплуатируемой в ночное время – материалы со световозвращающими свойствами (возвращают основную часть падающего на них света в направлении источника освещения).

Специальная одежда является одним из основных средств, создающих безопасные условия труда. Поэтому эргономическая оценка качества готового изделия является важной и необходимой.

Конструкцию спецодежды разрабатывают с учётом движений рабочих, свойств материалов и требований, предъявляемых к данному виду одежды. Конструкция спецодежды должна давать возможность работающему осуществлять разнообразные движения с наибольшим размахом при минимальной затрате физической энергии.

Степень эргономического совершенства оценивается по следующим комплексным показателям: антропометрическому, гигиеническому, физиологическому, психофизиологическому, психологическому.

Антропометрический показатель качества спецодежды характеризует её соответствие размерам и форме тела человека. Гигиенический показатель оценивает способность изделия отводить или сохранять тепло, удалять влагу и другие продукты жизнедеятельности организма из пододёжного пространства. Физиологический показатель характеризует тепловое состояние организма в спецодежде, соответствие силовым и энергетическим возможностям человека. В частности, материалы, из которых изготовлена спецодежда, должны обладать минимально возможной жёсткостью при изгибе и максимальной эластичностью, чтобы усилия на преодоление сопротивления одежды не вызывали повышенной утомляемости человека.

Психофизиологический показатель качества спецодежды оценивает её соответствие особенностям функционирования органов чувств человека: зрительным, слуховым, осязательным, обонятельным, кинестатическим (мышечным) и т. п. Так, одежда с капюшоном или шлемом не должна снижать порог слуха у человека или уменьшать поле его зрения.

Психологический показатель характеризует удобство пользования отдельными элементами спецодежды, удобство её надевания и снятия, соответствие цвета изделия возможностям цветового зрения человека. С учётом этого, при проектировании спецодежды оценивается удобство пользования карманами и другими конструктивными элементами для размещения необходимых предметов труда.

Цвет материала, из которого должна изготовляться спецодежда, не должен оказывать раздражающего действия на психику человека.

Качество спецодежды определяется также качеством соединений отдельных деталей и изделия в целом (ниточного соединения, склеивания, сварки).

3. К спецодежде предъявляется сложный комплекс требований: защитных, гигиенических, эксплуатационных и эстетических. К каждому виду спецодежды предъявляются конкретные требования в соответствии

с условиями эксплуатации [1].

Используя нормативную литературу (ГОСТ, ОСТ или ТУ), студенты зарисовывают несколько видов специальной одежды и определяют её назначение, формулируют основные требования.

В зависимости от характера производственных вредностей, используя методические указания и техническую литературу, студенты приводят основные показатели свойств материалов выбранной спецодежды, обеспечивающие защитные, эксплуатационные и гигиенические требования.

Требования, предъявляемые к специальной одежде, обеспечиваются не только свойствами материалов, из которых она изготовляется. В ряде случаев эти требования обеспечиваются и конструктивными свойствами специальной одежды (дополнительные показатели качества).

Анализируя конструкции изучаемой специальной одежды, студенты должны выделить конструктивные элементы, обеспечивающие защитные, гигиенические и эксплуатационные требования, предъявляемые к ней,

и определить их значимость в зависимости от назначения.

Результаты работы заносят в табл.1.2.

Таблица 1.2

Определение назначения и показателей качества специальной одежды

№ образца	Эскиз	Условное обозначение группы	Назначение	Показатели качества спецодежды
основные	дополни-тельные

Лабораторная работа № 2.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

ТЁПЛОЙ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОДЕЖДЫ ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЙ ТРУДА И КЛИМАТА.

Цель работы: изучение методики расчёта теплозащитных свойств специальной одежды.

Задание:

1.  Освоение методики расчёта теплозащитных свойств специальной одежды (методика ЦНИИШП).

2.  Расчёт термического сопротивления специальной одежды по методике .

3.  Анализ результатов, формулировка выводов.

Литература: [1], [2].

Методические указания

1. Общая схема расчёта суммарного термического сопротивления специальной одежды аналогична бытовой. Однако при расчёте теплозащитных свойств специальной одежды учитывают особенности теплообмена человека, выполняющего физическую работу. Поэтому значения энерготрат, дефицит тепла, средневзвешенной температуры тела принимают с учётом тяжести выполняемой работы [1, 2].

Для того, чтобы изготовить специальную одежду, соответствующую условиям её эксплуатации, необходимо иметь определённые исходные данные (см. табл. П. 2).

Рассмотрим общую схему расчёта тёплой специальной одежды.

При расчёте специальной одежды время непрерывного пребывания человека на холоде не должно превышать двух часов.

Термическое сопротивление специальной одежды рассчитывают в следующей последовательности:

1.1. Определяют энергию, затрачиваемую человеком на механическую работу:

Qм = (Qэ. т. – Qо) η, Вт, (1)

где Qэ. т. − общие энерготраты, Вт;

Qо − основной обмен, Вт;

η − термический коэффициент полезного действия, в зависимости от сложности работы принимается η = 0,1−0,2.

1.2. Рассчитывают потери тепла на испарение влаги с поверхности кожи и верхних дыхательных путей (Qисп, Вт), принимая их равными 20 % от общих теплопотерь:

,Вт,(2)

где Д − дефицит тепла в организме, Дж;

τ − время непрерывного пребывания человека в заданных метеорологических условиях, час.

Дефицит тепла в организме, соответствующий теплоощущениям «комфорт» равен 122 ∙ 103 Дж (29 ккал), теплоощущениям «прохладно»

230 · 103 Дж (50 ккал).

1.3. Устанавливают потери тепла на нагрев вдыхаемого воздуха

в зависимости от температуры окружающей среды:

Qдых н=0,0012 Qэ. т.(34 – tв), Вт, (3)

где tв – температура окружающего воздуха, °С;

34 – средняя температура выдыхаемого воздуха, °С.

При расчетах теплопотерь Qдых. н. температуру выдыхаемого воздуха рекомендуется принимать равной при высокой температуре 36 °С, при средней 34 °С и при низкой 30 °С.

1.4. Устанавливают радиационно-конвективные теплопотери, Вт:

, Вт, (4)

где Д − дефицит тепла в организме, Вт;

1.5. Определяют тепловой поток на единицу поверхности тела человека:

, Вт/м2, (5)

где S – общая поверхность тела человека, м2.

1.6. Определяют средневзвешенную температуру кожи для теплоощущения «комфорт»:

, °С. (6)

для теплоощущения «прохладно»:

, °С. (7)

1.7. По значениям теплового потока q, температуры кожи и окружающей среды определяют суммарное термическое сопротивление одежды в целом:

, (м2 ·оС) / Вт. (8)

1.8. Определяют процент снижения теплового сопротивления одежды в соответствии со скоростью ветра и воздухопроницаемостью материалов верха:

С = (0,07 В + 2) ∙ V +5, % , (9)

где В – воздухопроницаемость материалов верха, дм3/(м2·с);

V – скорость ветра, м/с.

1.9. Уточняют термическое сопротивление одежды с учётом действия ветра и воздухопроницаемости материалов:

, (м2 ·оС) / Вт. (10)

1.10. По термическому сопротивлению одежды определяют средневзвешенную толщину одежды (см. табл. П. 3).

1.11. Используя данные о рациональном распределении утеплителя (см. табл. П. 3), определяют толщину пакета материалов одежды на различных участках тела:

на участке туловища δт = δср ∙ kт;

на участке плеча и предплечья δпл = δср ∙ kпл;

на участке бедра δб = δср ∙ kб;

на участке голени δг = δср ∙ kг.

1.12. Производят подбор пакета материалов одежды в соответствии с разработанной конструкцией и заданной толщиной.

2. Расчёт термического сопротивления по методике выполняют в следующей последовательности:

2. 1. Определяют необходимое термическое сопротивление одежды для обеспечения комфорта человека при известной его теплопродукции и состоянии окружающей среды:

а) для того, чтобы определить какую тепловую нагрузку несёт одежда, введена величина N. Чем больше N, тем больше тепловая нагрузка, тем теплее должна быть одежда:

, Вт. (11)

б) для сравнения термического сопротивления любой одежды с термическим сопротивлением одежды для комфортного состояния (Rк) используют показатель, характеризующий теплоизоляционную способность одежды: