Каждый тип материалов имеет свои плюсы и минусы. Резинотканевые материалы достаточно высокопрочные за счет состава несущей ткани и хорошей драпируемости, обеспечиваемой эластичным покрытием. Однако поверхностная плотность резинотканевых материалов (обычно от 150-200 до 300-400 г/м2) высока в основном из-за того, что часть слоя покрытия, внедренная в межниточное пространство ткани, утяжеляет материал. Полимерные пленочные материалы, используемые в изготовлении плащей и накидок для защиты от осадков, существенно легче. Они имеют поверхностную плотность от 50 до 150 г/м2. Но они недостаточно прочные и легко деформируемые.
Таким образом, изделия из резинотканевых материалов обладают необходимой прочностью, но очень тяжелые и поэтому неудобные в использовании. А изделия из пленочных материалов – легкие, но ненадежные. Самыми легкими, прочными и к тому же воздухопроницаемыми могут быть ткани с водоотталкивающей отделкой. Но и здесь есть недостаток – такие ткани не защищают от ветра.
В последние годы в качестве покровного материала одежды используются полимернотканевые материалы, то есть ткани с приклеенными к ним тонкими пленками. Они прочные, водонепроницаемые и легкие. Покрытие вместе с дискретно нанесенным слоем клея может утяжелять тканевую основу всего лишь на 30-50 г/м2. Еще более благоприятны для человека изделия из материалов с мембранными пленочными покрытиями. Изготовленная из них верхняя одежда защищает от ветра, не промокает и при этом отводит влагу от тела человека, тем самым обеспечивая комфорт и уменьшая тепловой стресс за счет испарительного охлаждения.
Мембранные материалы делятся на микропористые, диффузионные и многослойные. Принцип работы гидрофобных микропористых мембран таков, что они не смачиваются водой, но сохраняют диффузионный перенос молекул воды через поры за счет градиента давления паров. Диффузионные непористые мембраны (пленки гидрофильных полимеров) способны пропускать молекулы воды, так же как гидрофобные пористые, не проводя воду в виде жидкости. Движущей силой процесса диффузии является градиент концентрации молекул воды в полимере.
Мы разработали мембранотканевые материалы с полиэфирными пористыми пленками, которые имеют цилиндрические поры, полиолефиновыми пористыми пленками с щелевыми порами и полифторолефиновыми пленками с порами сложной формы. Таблица 1. Характеристики исследованных мембранотканевых материалов Мембранотканевые материалы, мкм | Паропроницаемость, г/м2∙час | Водоупорность, м водн. ст. | | Микропористые | | Полиамидно-хлопковая ткань с полиэфирной мембраной*, d пор 0,07-0,45 | 87-135 | до 2 | | Полиамидно-хлопковая ткань с полиолефиновой мембраной**, h пор 0,05 | 82-90 | более 3 | | Полиамидно-хлопковая ткань с полифторолефиновой мембраной***, d пор 0,15-0,65 | 100-120 | до 10 | | Непористые (диффузионные) | | Материалы с полиуретановым покрытием | 80-100 | 1-2 |
d, h – характеристический размер пор;
* мембраны представлены Институтом кристаллографии РАН;
** мембраны представлены МГУ прикладных биотехнологий;
*** мембраны представлены НТЦ "Владипор". Несложно заметить, что наилучшими по сочетанию паропроницаемости и водоупорности являются полиолефиновые и полифторолефиновые мембранотканевые материалы. На основе последних были разработаны варианты одежды для специалистов, работающих на открытом воздухе и в непростых погодных условиях. Но еще более нуждаются в защите работники химического, нефтехимического и газового комплексов, где они могут быть подвержены воздействию газов, паров, аэрозолей, жидких сред.
В прошлые годы этому вопросу уделялось большее внимание. НИИ резиновой промышленности (впоследствии НИИ эластомерных материалов и изделий) совместно с научно-производственными организациями разработал резинотканевые материалы, обладающие высокой стойкостью к агрессивным химически и физически активным средам и надежно защищающие от физиологически активных веществ. Это такие материалы, как слоистые РТМ с фторкаучуковым покрытием, смесевыми покрытиями на основе бутилкаучука и этиленпропиленового каучука (см. табл. 2, группы 1 и 2). Таблица 2. Группы защитных материалов, объединенные по свойствам Группа и назначение | Группа, применение | | 1 группаХимически стойкие | - защита от биологических добавок | | - защита от агрессивных водных сред | | - защита от газообразного хлора | | - защита от концентрированных кислот, щелочей и нефтепродуктов | | - защита от газовых сред с повышенным содержанием кислорода | | 2 группаАгрессивостойкие | - защита от органических растворителей и нефтепродуктов | | 3 группаТермоагрессивостойкие | - защита от водных растворов кислот и щелочей при повышенных температурах | | - защита от органических растворителей при повышенных температурах | | - защита от аммиака и хлора при повышенных температурах | | - защита от физиологически активных веществ при повышенных температурах | | 4 группаТермостойкие | - защита от повышенных температур | | - защита от жидких и газовых сред с высокой температурой | | 5 группаТеплоотражающие огнетермостойкие | - защита от тепловых потоков при пожарах для населения | | - защита от тепловых потоков, пламени для пожарных и спасателей | | 6 группаТеплоотражающие, термо- и агрессивостойкие | - защита пожарных при пожарах на химически опасных объектах | | - защита пожарных на ракетно-космических комплексах |
Изделия из этих материалов, наряду с очевидными положительными свойствами, имеют и недостатки, например, такие как значительная масса, обусловленная относительно большой поверхностной плотностью материалов. Чтобы ее снизить, применяют «барьерные» слои из тонких пленок застеклованных полимеров – полиамидов, полиэфиров, поликарбонатов. В этих вариантах конструкций барьерный слой, с учетом назначения материалов, располагается либо в наружном слое многослойного резинотканевого материала, либо во внутреннем. 
Рис. 1. Схематичное изображение процессов защиты от агрессивных сред
Другой вариант снижения массы – использование многослойных пленок, которые примерно в два раза легче изделий из резинотканевых материалов. Так как пленки необходимо упрочнять, их дублируют с неткаными материалами и тканями. НИИЭМИ вместе с МГУ прикладных биотехнологий (МГУПБ) получил комбинированные материалы с высокой агрессивостойкостью и достаточной прочностью. Для людей, которым приходится работать в условиях воздействия больших тепловых потоков, в НИИЭМИ разработали материалы для производственной одежды металлургов. Совместно с ОАО "ПТС" созданы варианты этой одежды. При ликвидации аварий на нефтегазовых фонтанах специалисты должны быть защищены от высоких температур, мощных тепловых потоков. Совместно с ОАО "ПТС" созданы материалы и разработаны костюмы, обладающие высочайшей прочностью и агрессивостойкостью.  Рис. 2 Длительное пребывание в изолирующей защитной одежде, особенно в теплом климате, значительно увеличивает опасность теплового стресса. Кроме того, существует вероятность возникновения гипотермии, если она используется и в более холодном климате.
Полупроницаемые мембранные материалы обеспечивают перенос паров влаги от тела, который эффективно уменьшает теплонакопление в защитной одежде, и в то же время они предохраняют от проникания жидкостей, аэрозоля и от переохлаждений. Вместе с тем, несмотря на этот эффект, пары токсичных химикатов проникают через полупроницаемые материалы, что обуславливает необходимость дополнительного использования сорбционного материала для их поглощения. За рубежом такие комбинированные материалы используют в основном для изготовления костюмов военных.
В результате проведенных разработок и исследований в содружестве с НТЦ "Владипор" ФГУП НИИ синтетических волокон создал конструкции пакетов защитных материалов, вобравших достоинства мембранных пористых и волокнистых сорбционных материалов для средств индивидуальной защиты. Они имеют: несущий (упрочняющий) каневый слой, полупроницаемый мембранный слой, поглощающий слой и гигиенический слой. Такие комбинированные материалы могут применяться для изготовления одежды спасателей, работников силовых министерств, строительной отрасли, топливно-энергетического комплекса. Одежда из них легкая, достаточно прочная и долго защищает от непогоды и воздействия вредных веществ (рис. 3). 
Сергей Резниченко, Валентин Гореленков, Ольга Шубина,
Сергей Шашков, Наталья Шмидт, Сергей Барбулев,
Глеб Перцовский, Денис Барбулев, Владимир Ананьев, ООО НИИЭМИ, ОАО «ПТС», Московский государственный
университет прикладных биотехнологий
|
