Глава 6.ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОДЕЖДЫ И ОЦЕНКА ЕЕ КАЧЕСТВА

  Главная     Учебники -  Кройка, шитьё     Гигиена одежды Делль Р.А.

 поиск по сайту           правообладателям

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  10  11  12  13  14  15  16  17  18  19  20  ..

 

 

 

Глава 6.ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СПЕЦИАЛЬНОЙ ОДЕЖДЫ И ОЦЕНКА ЕЕ КАЧЕСТВА

Специальная одежда, обеспечивающая защиту от опасных и вредных производственных факторов, должна отвечать эргономическим, эксплуатационным и эстетическим требованиям [6.1; 6.2]. На практике часто приходится сталкиваться с противоречиями этих требований.

Создание специальной одежды, отвечающей всем перечисленным требованиям, слагается из пяти основных этапов:

1) анализ технических требований и изучение условий труда рабочих;

2) выбор материалов, в наибольшей степени соответствующих конкретным условиям производства (воздействию вредных и опасных производственных факторов, метеорологическим условиям) ;

3) разработка конструкции одежды с учетом динамики работающих, локализации воздействия вредного или опасного производственного фактора и метеорологических условий;

4) оценка специальной одежды в лабораторных и производственных условиях;

5) разработка нормативно-технической документации на массовое или серийное изготовление специальной одежды.
 

 

 

Качество специальной одежды для рабочих конкретных профессий во многом определяется знаниями условий труда. По изучении условий труда рабочих в первую очередь обращают внимание на следующее: характер производственных факторов и степень их воздействия (по всей поверхности или на локальных участках); тяжесть выполняемой работы; характерные движения; метеорологические условия (температура и влажность воздуха, скорость ветра); режим труда и отдыха; нормативный срок эксплуатации (в соответствии с нормами бесплатной выдачи спецодежды, спецобуви и предохранительных приспособлений) ; эстетические требования (цветовое решение, соответствие промышленному интерьеру предприятия).

С учетом всех этих факторов разрабатывают специальную одежду. Например, в соответствии с метеорологическими данными, интенсивностью физической работы, временем пребывания на рабочем месте выбирают материалы и разрабатывают конструкцию одежды, обеспечивающую нормальные условия для теплообмена человека на производстве. В соответствии же с характером производственных факторов и движениями человека выбирают материалы и разрабатывают конструкцию одежды, обеспечивающую необходимую защиту от этих факторов и свободу движений. Выбранные материалы и конструкция обусловливают также срок носки специальной одежды и работоспособность человека.

Материалы выбирают таким образом, чтобы они в наибольшей степени обеспечивали защитные, эксплуатационные и эргономические требования. Для этого в лабораторных условиях наряду с защитными свойствами определяют такие показатели, как прочность, устойчивость к истиранию, жесткость, воздухопроницаемость, влагопроводность, массу и т. д.

Конструкцию специальной одежды разрабатывают с учетом движений рабочих, свойств материалов и требований, предъявляемых к данному виду одежды. На этом этапе определяют изменение размеров отдельных участков фигуры человека в зависимости от характера движений при работе. Анализ движений работающих в различных отраслях промышленности показал, что при совершении основных (характерных) движений существенно изменяются значения ведущих размерных признаков фигуры человека.


Исходя из динамического прироста измерений при конструировании изделий устанавливают общий припуск на свободное облегание и его распределение по основным конструктивным участкам. При этом учитывают свойства выбранных материалов: жесткость, драпируемость, массу, которые в большой степени определяют эргономические свойства спецодежды. Улучшению этих свойств спецодежды в последние годы уделяется большое внимание. Естественно, что любая спецодежда в какой-то мере ограничивает движения человека. Однако в любом случае она не должна оказывать нежелательных воздействий на организм человека, поскольку это связано с уменьшением уровня работоспособности. Одежда при этом в свою очередь претерпевает ряд изменений: перемещаясь, скользит относительно тела человека до тех пор, пока возрастающие силы тангенциального сопротивления не заставят одежду растягиваться, изгибаться или сжиматься. Деформируясь, одежда воздействует с различной силой на участки тела человека (давит на его тело). Поэтому необходимо создание такой конструкции спецодежды, которая давала бы 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 ее соответствие размерам и форме тела человека. Гигиенический показатель оценивает способность изделия отводить или сохранять тепло, удалять влагу и другие продукты жизнедеятельности организма из пододежного 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 жесткостью при изгибе и максимальной эластичностью, чтобы усилия на преодоление сопротивления одежды не вызывали повышенной утомляемости человека.

Психофизиологический показатель качества спецодежды (Оценивает ее соответствие особенностям функционирования органов чувств человека: зрительным, слуховым, осязательным, обонятельным, кинестатическим (мышечным) и т. п. Например, одежда с капюшоном или шлемом не должна снижать порог слуха у человека или уменьшать поле его зрения. Для ряда профессий (охотники, охранники и др.) не допускается применение материалов, издающих при движении шорох, скрип. Повышенная масса изделия и неравномерность распределения ее по поверхности тела человека оказывают чувство давления, потертость кожи и т. п.

Применение материалов с высоким коэффициентом поверхностного отражения (например, металлизированных) может привести к ухудшению остроты зрения, пропускной способности зрительного анализатора и т. п.

Психологический показатель характеризует удобство пользования отдельными элементами спецодежды, удобство надевания и снятия ее, соответствие цвета изделия возможностям цветового зрения человека. С учетом этого при проектировании спецодежды оценивается удобство пользования карманами и другими конструктивными элементами для размещения необходимых предметов труда. Для ряда профессий (например, пожарных, работающих в «горячих цехах», и т. п.) конструкция спецодежды должна быть такой, чтобы обеспечить быстрый съем ее при необходимости. Цвет материала, из которого должна изготовляться спецодежда, не должен оказывать раздражающего действия на психику человека. В то же время в ряде случаев цвет одежды или ее отдельных частей должен быть таким, что-»бы в аварийных ситуациях позволял обнаружить человека в короткий срок.

Для оценки эргономических свойств спецодежды в ЦНИИШПе разработаны и используются антроподинамические стенды для различных видов изделий микроклиматическая камера, различные медицинские приборы и т. д. На антроподинамических стендах проводятся комплексные исследования разных видов спецодежды (курток, брюк, комбинезонов) и средств защиты рук (рукавиц, перчаток) [6.1].

При получении эргономических показателей, не соответствующих показателям лучших образцов, в конструкцию вносятся изменения. Примером этого может служить разработка спецодежды для сварщиков. Такая одежда, как известно, изготовляется из материалов повышенной поверхностной плотности, толщины и жесткости для обеспечения защиты работающего от искр и брызг расплавленного металла. Как выяснилось при исследовании, разработанная классическая конструкция втачного рукава подвергает руку сварщика значительной нагрузке (свыше 5 Н). Чтобы выявить возможность уменьшения этой нагрузки, были проведены исследования курток, изготовленных материалов различной поверхностной плотности, жесткости и_ конструкции рукава.

В результате этих исследований установлено, что наименьшее усилие на руку сварщика обеспечивает куртка,, изготовленная из мягкой ткани (типа фенилон-ЗН) с рукавом, конструкция которого соответствует основной рабочей позе руки работающего (суставный угол между плечом и предплечьем равен 120°).

Проведенные в ЦНИИШПе исследования с применением современного математического аппарата позволили выявить оптимальные значения конструктивных параметров спецодежды другого вида — комбинезона:



 

Базовая конструкция комбинезона, разработанная на основе оптимальных значений конструктивных параметров, прошла производственные испытания и получила положительные заключения потребителей.

Обеспечение эргономических требований, предъявляемых к спецодежде, возможно не только благодаря оптимальным конструктивным параметрам, но и благодаря необходимым конструктивным элементам. К основным из таких конструктивных элементов относятся складки и эластичные вставки. Введение их в конструкцию позволяет уменьшить прибавки на свободное облегание без снижения эргономического уровня при одновременном улучшении эстетических свойств (рис. 6.1). Глубина складок и размер эластичных вставок должны определяться в зависимости от динамического прироста размерных признаков; тех участков тела, где предусматриваются вставки или складки при совершении работающими определенных движений. В табл. 6.2 приведены эргономические показатели комбинезонов различного конструктивного решения.

Как видно из табл. 6.2, комбинезоны с эластичными вставками и со складками на спинке являются более совершенными с эргономической точки зрения, что подтверждается данными
 

 

 

 

 

физиолого-гигиенической оценки этих изделий, проведенной в» микроклиматической камере с заданными метеорологическими условиями: температурой, влажностью, скоростью ветра и др.

При объективной оценке функционального состояния организма человека, одетого в исследуемую одежду, используются следующие показатели: кистевая мышечная сила и мышечная выносливость до и после опыта; динамика частоты сердечных сокращений непосредственно после окончания работы; восстановление пульса после окончания периодов работы в течение эксперимента; степень утомления человека по изменению индекса работоспособности при выполнении степ-теста; показатель теплового состояния человека; температура кожи и тела; энерготраты; влагопотери.

Комбинезоны различной конструкции оказывают значительное влияние на физиологические показатели функционального» состояния организма человека. Наиболее информативными физиологическими критериями, определяющими степень влияния конструкции изделия на общее функциональное состояние организма, являются динамика сердечных сокращений во время выполнения работы и динамика восстановления их после окончания работы. Эти показатели хорошо коррелируются с субъективными ощущениями испытуемых.

Гигиенический показатель качества спецодежды — наиболее важный эргономический критерий. Об эргономическом совершенстве спецодежды можно судить по гемодинамическим показателям (частоте сердечных сокращений, артериальному давлению), работоспособности, состоянию центральной нервной системы, критериям теплового состояния. Например, об удобстве курток с рукавами различного покроя можно судить по частоте сердечных сокращений (табл. 6.3).

При выполнении легкой работы и работы средней тяжести с эргономической точки зрения наиболее совершенным является покрой рукава с ластовицей.

 

 

Зависимость частоты сердечных сокращений человека в спецодежде от ее массы хорошо видна из данных, приведенных в табл. 6.4.

Об уровне эргономического совершенства спецодежды можно судить также по состоянию двигательного анализатора, определяемого путем оценки времени выполнения движений человеком и точности координации этих движений.

Так, при оценке удобства конструкции двух видов брюк с помощью этого показателя было выявлено, что у испытуемых в брюках, оцененных ими как более удобные, степень координации после 1,5 ч работы изменилась на 18,9%, а как неудобные — на 28,3 %.

При эргономической оценке качества конструкции спецодежды используются методы определения мышечной силы и выносливости правой и левой руки до и после опыта. Так, у испытуемого, одетого в куртку с прибавкой на свободное облегание в области груди 5 см и с рукавами реглан, отмечается значительное уменьшение мышечной силы кисти (до 30%) после физической нагрузки, а в случае прибавки на свободное облегание

11 см при прочих равных условиях изменений мышечной силы не наблюдается.

 

 

Зависимость частоты сердечных сокращений от массы спецодежды

Спецодежда

Пульс, ударов в минуту, после физической работы в течение, мин

1

2

3

•Образец 1 массой х кг

132

120

114

Образец 2 массой (дг+2) кг

141

135

129

 

 

 

 

 



Давление одежды на тело человека — один из важнейших показателей, определяющих уровень ее эргономического совершенства. Этот показатель может быть различным в зависимости от назначеншя изделий. Так, для брюк типа джинсов он составляет 150— 170 кПа, для комбинезона специального назначения— 70 кПа. При этом надо иметь в виду, что спецодежда» оказывая в процессе эксплуатации давление на тело человека, не должна вызывать раздражение кожи, наминов, потертостей.

Как известию, в последние годы во всем мире растет производство синтетических нитей и волокон, а следовательно, и материалов из них. Материалы из синтетических волокон обладают многими положительными свойствами: долговечностью, стабильностью размеров, удобством ухода и высоким уровнем эстетических свойств. Однако применение этих гидрофобных материалов оказывает неблагоприятное влияние на микроклимат под одеждой, вызывая неприятные ощущения от электрических разрядов, раздражение кожи, быструю загрязняемость. Кроме того, для некоторых химических волокон характерна недостаточная химическая стабильность. Существенным недостатком гидрофобных химических волокон является их высокая электрилизуемость, отрицательно влияющая на самочувствие человека.

В связи с этим возникла проблема, связанная с выяснением влияния волокнистого состава материалов на микроклимат под одеждой и определением оптимальной смеси синтетических и натуральных волокон. Последнее позволяет сочетать положительные свойства волокон и компенсировать их недостатки.

В практике Изготовления спецодежды наиболее часто используются следующее соотношения синтетических (полиамидных — ПА, полиэфирньых — ПЭ) и натуральных (в частности, хлопчатобумажных) всэлокон: 50% ПА+50% Х/б; 50% ПЭ+50% Х/б; 65% ПА+35% Ж/б; 65% ПЭ+35% Х/б и т. д.

Другим направлением, связанным с улучшением гигиенических свойств синтетических волокон, является их химическая и физическая модификация, способствующая изменению гигроскопичности, антистатичности, воздухопроницаемости, тепло- и влагопроводности.

Тенденция замены при изготовлении материалов для спецодежды натуральных волокон на синтетические открывает широкие возможности для обеспечения высокого защитного эффекта. Однако гигиенические свойства таких материалов значительно уступают натуральным, что связано с гидрофобностью синтетических волокн, их высокой теплопроводностью. Поэтому замена натуральных волокон на синтетические ведет к ухудшению гигиенических свойств одежды вследствие нарушения прежде всего теплового обмена организма.

Ухудшение гигиенических свойств одежды из синтетических материалов усиливается при изменении физической активности человека, при дискомфортных микроклиматических условиях окружающей среды, что ведет к снижению работоспособности человека.

 

Городинским С. М. и другими исследователями установлено что при оптимальном тепловом состоянии за 1 ч выполнения работы средней тяжести работоспособность человека снижается на 2,2—3,8%, при допустимом тепловом состоянии — на 5— 8,1%, при предельном уровне теплового состояния — на 9,6— 11,2%. В условиях тепловых нагрузок на организм изменяется также способность человека к координированным движениям. Поэтому необходимо найти такие сочетания гидрофильных (натуральных) и гидрофобных (синтетических) волокон, которые включали бы в себя положительные свойства обоих компонентов, а материалы из них оказывали бы на тепловое состояние человека минимальное воздействие.

В ЦНИИШПе проведены исследования по установлению гигиенической регламентации допустимого вложения синтетических волокон в различный ассортимент материалов для спецодежды. Эти исследования основаны на оценке теплового и функционального состояния человека при эксплуатации одежды, изготовленной из материалов с различными физико-гигиеническими свойствами. Опыт эксплуатации спецодежды из одних и тех же материалов показал, что тепловое состояние человека значительно различается в зависимости от метеорологических условий и уровня физической активности.

Исходя из перспективы развития материалов для спецодежды в табл. 6 5 приведен перечень тех материалов, из которых изготовлялись образцы спецодежды. В соответствии с применяемой в ЦНИИШПе методикой физиолого-гигиенической оценки уровня качества проводились сравнительные исследования образцов спецодежды, изготовленных из материалов различного волокнистого состава.

При эксплуатации одежды как из натуральных волокон, так и из смеси с вложением синтетических волокон в нормальных

условиях при выполнении работ легкой и средней категории тяжести существенной разницы в увеличении напряжения функциональных систем организма человека не выявлено. Наблюдается некоторое ухудшение теплового состояния человека только лишь при выполнении работ с высоким уровнем энерготрат в изделиях из смесовых тканей с вложением более 50% полиэфирного волокна.

Наиболее значимая разница получена при исследовании спецодежды, изготовленной из смесовых тканей (с вложением «синтетических волокон более 50%), эксплуатируемой в условиях умеренно нагревающего микроклимата при температуре окружающего воздуха 30±5°С и выполнении физической работы различной тяжести. Это наглядно прослеживается при сравнении показателей состояния человека, характеризующих скорость влагопотерь. Эффективность испарения влаги обусловливает влагопроводную функцию одежды и рациональность ее конструкции.

Так, в случае легкой физической нагрузки при температуре воздуха 30...35°С в халатах из смесовых тканей с вложением 70% массы полиэфирных волокон скорость влагопотерь увеличивается на 48,5% по сравнению с аналогичными условиями при эксплуатации халатов из натуральных волокон.

Сравнительный анализ показателей функционального состояния нервно-мышечной системы человека, выполняющего легкую работу в спецодежде из 100% хлопка и смесовых материалов при вложении в них более 50% полиэфирного волокна, свидетельствует о снижении коэффициента мышечной выносливости (0,88—0,96 в костюмах из хлопка и 0,8—0,82 в костюмах из смеси с вложением 67% полиэфирного волокна).

Аналогичные данные получены при эксплуатации спецодежды, изготовленной из материалов с вложением синтетических волокон более 50%, работающими с энерготратами 220 Вт (средняя физическая нагрузка). Например, при вложении в смесовые материалы до 70% синтетических волокон растет скорость увеличения температуры тела, что вызывает увеличение накопления тепла в организме в среднем на 30—40% по сравнению со спецодеждой из материалов с 50% синтетических волокон. Одновременно при вложении до 70% синтетических волокон снижается эффективность испарения влаги на 14,3%.

При вложении в материалы более 67% синтетических волокон ухудшаются показатели пододежного микроклимата и показатели, характеризующие напряжение нервных процессов. При этом увеличение воздухопроницаемости смесовых тканей с вложением 50% синтетических волокон свыше 60—80 дм3/(м2-с) не влияет на улучшение показателей теплового и функционального состояния работающих.

Результаты физиолого-гигиенической оценки спецодежды, эксплуатируемой при выполнении тяжелой физической работы

энерготраты 300 Вт), показывают, что при работе в спецодежде из материала с вложением синтетических волокон 67% скорость накопления тепла увеличивается по сравнению с изделиями из 100%-го хлопка на 44%. Следовательно, у работающих в костюмах из указанных смесовых тканей почти в 1,5 раза будет расти напряжение терморегуляционной системы, а значит и утомление.

Анализ показателей пододежного микроклимата свидетельствует также о том, что при использовании смесовых тканей с вложением синтетических волокон более 50% происходит более резкое увеличение температуры пододежного воздуха в области спины и груди, чем при эксплуатации спецодежды из 100%-го хлопка.

Проведенными в ЦНИИШПе физиолйго-гигиеническими исследованиями установлено, что в спецодежде из смесовых тканей с вложением более 50% синтетических волокон не снижается температура воздуха и относительная влажность под одеждой в периоды отдыха, что увеличивает скорость утомляемости человека.

Таким образом, на основании выполненных в ЦНИИШПе исследований сделаны выводы, что применение смесовых тканей для изготовления спецодежды необходимо дифференцировать в зависимости от доли вложения синтетических волокон, уровня энерготрат и климатических условий.

Правильное применение этих материалов позволит обеспечить лучшие гигиенические, эксплуатационные и эстетические свойства спецодежды.

Показатели функционального состояния человека в специальной одежде при выполнении легкой, средней тяжести и тяжелой работы представлены в табл. 5, 6, 7 приложения.