Розробка методів визначення та оцінки гігієнічних властивостей пакетів матеріалів для технологічного одягу фармацевтичної промисловості

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГІЙ ТА ДИЗАЙНУ

УДК 677.074:620.17

Розробка методів визначення та оцінки гігієнічних властивостей пакетів матеріалів для технологічного одягу фармацевничної промисловості

Спеціальність 05.02.01 - матеріалознавство

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Островецька Маргарита Олександрівна

Київ 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Київському національному університеті технологій та дизайну, Міністерства освіти і науки України

Захист відбудеться " 17" травня 2007 р. о 10:00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.102.03 Київського національного університету технологій та дизайну за адресою: 01011, м. Київ - 11, вул. Немировича-Данченка, 2.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці КНУТД за адресою: 01011, м. Київ - 11, вул. Немировича-Данченка, 2, корпус 1.

Автореферат розісланий " 13" квітня 2007 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради д.т.н., проф. Панасюк І.В.

АНОТАЦІЯ

Островецької М.О. Розробка методів визначення та оцінки гігієнічних властивостей пакетів матеріалів для технологічного одягу фармацевтичної промисловості. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.02.01 - матеріалознавство. Київський національний університет технологій та дизайну, Київ 2007.

Дисертацію присвячено актуальній проблемі оцінки комфортності технологічного одягу для фармацевтичної промисловості.

За результатами проведених досліджень: розроблено метод, який дозволяє за значеннями термоЕРС термопар розраховувати відносну вологість та температуру між шарами пакету одягу; визначено негативний вплив зволоження тканин на здатність пакету одягу пропускати повітря; проведено оцінку параметрів мікроклімату підодягового простору у двошарових пакетах за допомогою нового розробленого методу; досліджено вплив експлуатаційних факторів на захисні властивості технологічного одягу для фармацевтичної промисловості; розроблено методику та проведено натурні випробування комплектів технологічного одягу в лабораторних умовах та на діючих підприємствах “Фармак” та “Техно-Фарм”; здійснено раціональний вибір матеріалів в пакет технологічного одягу, що забезпечує оптимально-можливе сполучення його захисних та гігієнічних властивостей.

Ключові слова: текстильні матеріали, трикотажні полотна, чисті приміщення, технологічний одяг, пакет одягу, гігієнічні властивості, паропроникність, фізіолого-гігієнічна оцінка, комфортність.

АННОТАЦИЯ

Островецкой М.О. Разработка методов определения и оценки гигиенических свойств пакетов материалов для технологической одежды фармацевтической промышленности. - Рукопись.

Диссертация на соискания ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.01 - материаловедение. Киевский национальный университет технологий и дизайна, Киев 2007.

Диссертация посвящена актуальной проблеме оценки комфортности технологической одежды для фармацевтической промышленности.

Проведен анализ существующих методов оценки комфортности одежды и разработан новый метод, позволяющий по значениям термоЕДС термопар рассчитывать относительную влажность и температуру между слоями пакета одежды, исключая градуировку прибора. Установлено влияние увлажнения материалов на способность пакета одежды пропускать воздух. Сравнивая полученные экспериментальные данные, можно утверждать, что степень снижения воздухопроницаемости пакетов одежды с применением хлопчатобумажного трикотажа значительно выше (15-20%), чем в пакетах с применением двухслойного трикотажа Alergo (1-5%). Такое явление объясняется набуханием целлюлозных волокон, что приводит к уменьшению пористой структуры полотна, и как следствие, ведет к снижению воздухопроницаемости.

Проведена оценка параметров микроклимата пододежного пространства в двухслойных пакетах технологической одежды замкнутой конструкции. На основе полученных данных установлено, что наиболее благоприятные условия микроклимата пододежного пространства обеспечиваются пакетом IVa (верх - Aralka 01, белье - двухслойное трикотажное полотно на основе хлопчатобумажных и полипропиленовых волокон).

Исследования влияние эксплуатационных факторов на защитные свойства технологической одежды для фармацевтической промышленности показали, что такие показатели механических свойств как разрывная нагрузка, разрывное удлинение снижаются под действием физико-химических и механических фактор износа. Вместе с тем, оптические исследования поверхности тканей показали, что на различных стадиях износа характер ее поверхности соответствует всем требованиям представленных в ГСТУ64-9-2000 .

Разработана методика и проведены натурные испытания комплектов технологической одежды в лабораторных условиях и на действующих предприятиях “Фармак” и “Техно-Фарм”. На основании проведенных исследований осуществлен рациональный выбор материалов в пакет технологической одежды, который обеспечивает оптимально-возможное сочетание его защитных и гигиеничных свойств. Комплекты одежды получили положительную прозводственную оценку.

Ключевые слова: текстильные материалы, трикотажные полотна, чистые помещения, технологическая одежда, пакет одежды, гигиенические свойства, физиолого-гигиеничная оценка одежды, комфортность.

SUMMARY

By Ostrovetskay M.O. The development of determination methods and sanitary characteristic estimations of material packages for technological cloth pharmaceutical industry. - Manuscript.

Thesis for reception of scientific technical sciences candidate degree by speciality 05.02.01 - materials science. Kiev national university of technology and design, Kiev 2007.

The Thesis is dedicated to actual problem of convenience estimation of the technological cloth for pharmaceutical industry.

As a result of studies: the method is designed, which allows using thermoERS thermocouples indexes to calculate the relative moisture and temperature between layers of the cloth package; the negative influence of the moistened fabric on ability of the package of the cloth to be breathable is determined; the estimation of parameters of underclothing space microclimate in two-layer packages is made using new method; the influence of working factors on defensive characteristics of the technological cloth for pharmaceutical industry is explored; the method is designed and the tests for technological cloth in laboratory conditions and on acting enterprises "Farmak" and " Tehno-Farm" were organized; the rational choice of materials for the package of the technological cloth is made, which provides optimally possible combination of defensive and hygienic characteristics.

The keywords: textile material, knitted fabric, clean premiseses, technological cloth, package of the cloth, hygienic characteristics, vapour permeability, physiological-hygenic estimation, convenience.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

тепломасообмін фармацевтичний промисловість

Актуальність теми

Фармацевтична промисловість України може приносити значний доход у бюджет нашої держави. Однак широкий випуск конкурентоспроможних лікарських препаратів стримується тим, що їх виробництво не відповідає правилам (GMP). Це документ, який включає ряд вимог та рекомендацій до кожного технологічного процесу виготовлення медичних препаратів, і в тому числі регламентує обов'язкове використання чистих приміщень.

Підтримувати необхідну чистоту приміщення неможливо без використання спеціального технологічного одягу, який є різновидом санітарного одягу (ДСТУ 2027-92. Вироби швейні й трикотажні. Терміни та визначення). На відміну від чистих приміщень електронної промисловості, у фармацевтичній, застосовуються більш низьки класи чистоти, змінюється інтенсивність праці та умови навколишнього середовища. Разом з тим, основні вимоги що пред'являються для технологічного одягу фармацевтичної промисловості залишаються такими же жорсткими, як в електронній.

Використання у фармацевтичній промисловості більш низьких класів чистоти дозволяє для верхнього одягу застосовувати синтетичні тканини з більшою повітропроникністю, ніж в електронній. Однак незважаючи на це робочий персонал чистого приміщення висловлює скарги на високий рівень дискомфорту, особливо цехах із підвищеною інтенсивністю фізичних навантажень.

Забезпечити відповідність технологічного одягу умовам його експлуатації є складною науковою і практичною задачею, оскільки одяг одночасно повинен задовольняти часто несумісним вимогам. З одного боку, він повинен захищати технологічне середовище від продуктів метаболізму, що генерує людина, а з іншого - створювати нормальні умови мікроклімату підодягового простору.

Поєднання захисних властивостей і комфортності технологічного одягу можливо лише за умови науково-обґрунтованого вибору матеріалів в пакет одягу, який забезпечить оптимально-можливе сполучення його захисних та гігієнічних властивостей. Для реалізації такого вибору виникає потреба у розробці нових, більш досконалих методів визначення гігієнічних властивостей одягу, які дозволять отримати об'єктивні дані, щодо властивостей матеріалів та пакетів технологічного одягу для фармацевтичної промисловості.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась відповідно до перспективних планів науково-дослідної роботи кафедри МТТВ Київського національного університету технологій та дизайну на 2000-2006 рр; у рамках науково-дослідних робіт "Теоретичні основи та розробка екологічно чистих захисних текстильних матеріалів та виробів медичного призначення" (держбюджетна тематика 6.18 ДБ відповідно до плану

НДР Міністерства освіти і науки України, номер ДБ 0100 U 003057, 2002р).

Мета дослідження - вивчення комплексу гігієнічних властивостей текстильних матеріалів та пакетів одягу і на цій основі експериментальне та теоретичне обґрунтування можливості їх використання у технологічному одязі для фармацевтичної промисловості. Для досягнення поставленої мети в роботі окреслено наступні задачі дослідження:

розглянути основні процеси тепломасообміну між організмом людини та навколишнім середовищем;

встановити фактори, які викликають у людини відчуття дискомфорту під час експлуатації технологічного одягу для фармацевтичної промисловості;

проаналізувати існуючи методи оцінки комфортності одягу, виявити основні переваги та недоліки;

провести порівняльні дослідження гігієнічних властивостей текстильних матеріалів та двошарових пакетів технологічного одягу;

на основі проведених досліджень здійснити раціональний вибір матеріалів в пакет технологічного одягу;

встановити вплив фізико-хімічних та механічних факторів зносу на захисні властивості технологічного одягу для фармацевтичної промисловості;

провести фізіолого-гігієнічні дослідження комплектів технологічного одягу в лабораторних умовах та умовах діючого виробництва;

виробити рекомендації щодо складу та конструкції технологічного одягу на основі даних фізіолого-гігієнічних досліджень, які забезпечать оптимальне сполучення захисних та гігієнічних властивостей.

Об'єкт дослідження - підвищення комфортності технологічного одягу для фармацевтичної промисловості

Предмет дослідження - гігієнічні властивості пакетів текстильних матеріалів технологічного одягу для фармацевтичної промисловості.

Методи дослідження - у роботі використано стандартні методи визначення повітропроникності та водовбиральності матеріалів для технологічного одягу. За допомогою нового розробленого методу проводили оцінку параметрів мікроклімату підодягового простору. Вологообмінні диференційні властивостей матеріалів визначали за допомогою термогравікалориметричного методу вимірювання. Обробку експериментальних даних, що приведені в роботі та в додатках у вигляді таблиць та графіків проводили із застосуванням прикладних програм Microsoft Office Exсel 2003 (11.6560.6568)SP2 № 74017-641-04715113-57903.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в обґрунтуванні факторів, які викликають у людини відчуття дискомфорту та розробки методів їх визначення для вибору матеріалів в пакет одягу, що забезпечує оптимально-можливе сполучення захисних та гігієнічних властивостей технологічного одягу. При цьому отримано:

вперше в матеріалознавстві для матеріалів технологічного одягу визначено вплив особливостей структури і сировинного складу на їх диференційні вологообмінні властивості;

розроблено та науково - обґрунтовано новий метод виміру відносної вологості та температури у повітряних прошарках пакету технологічного одягу для фармацевтичної промисловості;

вперше для розрахунку вологості та температури між шарами пакету одягу запропоновані математичні залежності, що дозволяють розрахувати відносну вологість та температуру виходячи із значень термоЕРС термопар без додаткового градуювання приладу;

Практичне значення одержаних результатів дослідження:

здійснено раціональний вибір матеріалів в пакет технологічного одягу, що забезпечує оптимально-можливе сполучення його захисних та гігієнічних властивостей;

розроблено методику та проведено фізіолого-гігієнічну оцінку комплектів технологічного одягу із відтворенням навантажень близьких до тих, що існує у реальних трудових процесах на фармацевтичному підприємстві;

встановлено вплив фізико-хімічних та механічних факторів зносу на захисні властивості технологічного одягу для фармацевтичної промисловості;

результати досліджень впроваджено в навчальний процес кафедри матеріалознавства та технології переробки текстильних волокон з дисципліни "Конфекціювання матеріалів для одягу".

Виробничі випробування обраного комплекту одягу проведено на фармацевтичних заводах "Фармак" м. Київ та "Техно - Фарм " м. Львів. Здійснено дослідне носіння комплектів технологічного одягу. Результати практичних досліджень підтверджені актами випробувань.

Особистий внесок здобувача полягає у постановці та вирішенні основних теоретичних та експериментальних задач, що обумовлені загальною метою досліджень. При безпосередній участі автора розроблено метод виміру відносної вологості та температури у повітряних прошарках пакету технологічного одягу, проведено експериментальні дослідження по вивченню гігієнічних властивостей тканин та пакетів технологічного одягу для фармацевтичної промисловості, виконана комп'ютерна обробка отриманих результатів. Автору належать основні ідеї, узагальнення та висновки.

Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційного дослідження обговорювались на засіданнях кафедри матеріалознавства та технології переробки текстильних волокон. Результати досліджень були висвітлені на наукових конференціях молодих вчених та студентів (2000-2006рр.) КНУТД м. Київ; Всеукраїнській науково-технічній конференції "Новітні технології, матеріали та дизайн в легкій промисловості та сервісі" 9-11 жовтня 2003р, м. Хмельницький, та Dresden Textile Conference 2004 “Textile Future of our Life Spheres” 16-17 june 2004, Dresden.

Публікації За результатами досліджень опубліковано 20 наукових робіт: 3 статті в спеціалізованих наукових виданнях ВАК України, 1 стаття - у міжнародному виданні, 11 тез доповідей, отримано 5 патентів на винахід.

Структура та обсяг дисертації Дисертаційна робота складається із вступу, 4 розділів, загальних висновків по роботі, списку використаних літературних джерел та додатків. Робота викладена на 129 сторінки машинописного тексту, містить 24 рисунків та 25 таблиць. Список використаних джерел містить 140 найменувань. Додаток представлено на 27 сторінках.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, подано короткий аналіз стану проблеми, визначено основні задачі дослідження, відображена наукова новизна робота та її практичне значення.

Перший розділ присвячено огляду літературних джерел за темою дисертаційної роботи. На підставі аналізу літературних джерел розкриті особливості тепловологообмінних процесів між організмом людини та навколишнім середовищем. Встановлено вплив різних видів тепловіддачі та інтенсивності фізичного навантаження на підтримку термостабільного стану людини в технологічному одязі замкнутої конструкції.

Аналіз робіт, присвячених дослідженню масопереносу через текстильні матеріали показав, що на сьогоднішній день нагромаджено великий обсяг знань, щодо вивчення механізму переносу вологи та тепла через текстильні матеріали. Проте, досить мало робіт присвячено теоретичним та експериментальним дослідженням в області масопереносу через багатошарові пакети одягу верхній шар яких представляє щільний малопроникний матеріал.

Критичний огляд викладених в літературі методів оцінки комфортності одягу виявив необхідність у розробці нових, більш удосконалених методів оцінки, оскільки існуючи не дозволяють в повному обсязі отримати об'єктивні дані щодо впливу складу пакету на комфортність технологічного одягу.

Опрацьовані літературні джерела наукової та технічної інформації дозволили сформулювати мету роботи та задачі для подальших досліджень

У другому розділі здійснено вибір об'єктів дослідження та наведені основні методики визначення гігієнічних властивостей матеріалів для технологічного одягу.

В якості предмета дослідження обрано 10 видів поліефірних тканин верху (табл.1) переплетення саржа 2/1, які найчастіше використовуються при виготовленні технологічного одягу для фармацевтичної промисловості. Ряд тканин (№1-4; 7-10) мають однакову лінійну густину ниток, але відрізняються тільки значеннями міжниткової наскрізної пористості.

Як білизну обрано чотири види білизняних трикотажних полотен різного сировинного складу та структури: ТП-1-100% бавовна, ТП-2- 50% бавовна + 50% ПЕ; VISKA- двошаровий білизняний трикотаж 50% віс+50%ПП; ALERGO- двошаровий білизняний трикотаж 50%бавовна + 50% ПП (табл.2).

Дослідження показників гігієнічних властивостей текстильних матеріалів, а саме, повітро- та паропроникність визначали відповідно діючим стандартам. Параметри порової структури текстильних матеріалів одержані за допомогою термогравікалориметричного (ТГК) методу.

Вплив наявності вологи (поту) в структурі матеріалів на здатність пакету одягу пропускати повітря визначали за допомогою приладу ВПТМ-2 при постійному перепаді тиску 49Па.

Таблиця 1 Структурні характеристики поліефірних тканин верху переплетення саржа 2/1 технологічного одягу для фармацевтичної промисловості

№ проби	Назва текстильного матеріалу	Товщина мм	Поверхнева густина, Мs г/м2	Лінійна густина ниток, текс	Число ниток на 100 мм
				То	Ту	По	Пу
1	Аralka 01	0,18	103	9,6	13,4	620	330
2	Аralka 02	0,18	99	9,4	12,0	640	330
3	Аrаlка 03	0,18	98	9,2	12,8	640	320
4	Аrаlка 04	0,15	96	8,8	12,8	640	310
5	Аrnikа	0,19	110	9,6	13,0	630	340
6	Selen	0,20	124	12,8	12,0	650	360
7	Gelios 01	0,20	160	12,6	12,3	720	330
8	Gelios 02	0,20	97	12,9	12,8	730	350
9	Gelios 03	0,20	145	12,8	13,8	710	380
10	Gelios 04	0,20	150	13,4	13,8	700	380

Таблиця 2 Структурні характеристики білизняного трикотажу технологічного одягу для фармацевтичної промисловості

№ проби	Назва трикотажного полотна	Вміст складників сировинного складу, %	Вид і лінійна густина ниток, текс	Переплетення	Число петель на 100 мм
					Nр	Nст
			І шар	ІІ шар
11	ТП-1	Бавовна -100	Пр. бавовна; 16,0	Гладь	150	180
12	ТП-2	Бавовна - 50 ВПЕ - 50	Пр. змішана; 18,8	Гладь	97	137
13	VISKA	ВВіс - 50 ВПП- 50	НВіс 10,3	Пр. бавовна 13,6	Двоша-рове	95	136
14	ALERGO	Бавовна - 50 ВПП - 50	Пр. бавовна 14,8	НПП 12,6	Двоша-рове	90	135

При таких дослідженнях моделювали умови експлуатації, в яких за рахунок поглинання поту спочатку зволожується білизняний шар, а також коли при подальшому збільшенні вологості мікроклімату підодягового простору зволожується зовнішній шар пакету одягу. Водовбиральність проб визначали ваговим методом за допомогою аналітичних ваг з точністю 0,0001г.

З метою вдосконалення існуючих методів оцінки мікроклімату підодягового простору в роботі спільно з кафедрою автоматизації під керівництвом проф. Скрипника О.А. та інститутом технічної теплофізики НАН України розроблено метод для виміру відносної вологості та температури між шарами пакету одягу. Запропонований нами новий підхід, який захищений патентом, дозволяє проводити вимірювання температури і відносної вологості в кожному повітряному прошарку пакету технологічного одягу, виходячи із значень термоЕРС термопар. Згідно патенту розроблено та виготовлено прилад, загальний вигляд та схема якого зображено на рис.1.

Принцип роботи установки полягає в наступному: як поверхня, що випаровує, використана ємність з водою 1, в якій термостатом 2 підтримується температура води 330С, що відповідає температурі шкіри людини. Над поверхнею води, за допомогою спеціальних кілець розташовують двошаровий пакет текстильних матеріалів 3,4. Товщина повітряних прошарків між текстильними матеріалами складає 13 мм. Вся система щільно фіксується по боках, що гарантує проходження водяного пару тільки скрізь площу матеріалу. Температуру та відносну вологість вимірюють за допомогою трьох нагрівачів та мідь-константанових термопар, які розташовують між шарами пакету одягу.

Рис. 1 Загальний вигляд установки для виміру температури і вологості між шарами пакету технологічного одягу

Після виходу всієї системи на стаціонарний режим, вмикають мілівольтметр 23, та вимірюють термоЕРС термопар у кожному повітряному прошарку пакету одягу. Потім вмикають джерело постійної напруги 27, вибирають силу струму рівною 0,3А. Через нагрівачі 7,8,12,13,17,18 починає протікати струм, за рахунок чого робочі кінці термопар додатково нагріваються. Через 5 хвилин, за допомогою мілівольтметру 23 реєструють зростаючі термоЕРС на вільних кінцях термопар.

Після виміру зростаючих термоЕРС, за допомогою перемикача 24 змінюють полярність струму, завдяки чому робочі кінці термопар починають охолоджуватись (при тієї ж силі струму). Через 5 хвилин реєструють зменшені термоЕРС трьох термопар. За трьома значеннями термоЕРС розраховують температуру і відносну вологість між шарами пакету одягу за наступними формулами:

(1)

(2)

де - термо ЕРС на вільних кінцях першої термопари у i-той точці повітряних прошарків пакета матеріалів;-термо ЕРС на вільних кінцях перших термопар при додатковому нагріванні загальних робочих кінців термопар постійним струмом;- термо ЕРС на вільних кінцях першої термопари при охолодженні загальних робочих кінців термопар постійним струмом протилежної полярності; Еi - термо ЕРС на вільних кінцях другої термопари у i-той точці повітряних прошарків пакета матеріалів; - термо ЕРС на вільних кінцях другої термопар при додатковому нагріванні загальних робочих кінців термопар постійним струмом; - термо ЕРС на вільних кінцях другої термопари при охолодженні загальних робочих кінців термопар постійним струмом протилежної полярності в i-той точці повітряних прошарків пакета матеріалів; Тоі - температура води в термостаті; Wоі- відносна вологість над поверхнею води в термостаті.

Дослідження впливу експлуатаційних факторів на такі показники якості, як розривальне зусилля, відносне видовження на момент розірвання, коефіцієнти незминальності та повітропроникності, а також капілярність здійснювали згідно стандартних методів випробувань. Структура матеріалу вивчалася методом оптичної мікроскопії.

Окрім цього в розділі на основі аналізу умов праці робочого персоналу на фармацевтичних підприємствах “Фармак” та “Техно-Фарм” розроблено методику проведення фізіолого-гігієнічних досліджень комплектів технологічного одягу. При проведені таких досліджень заміри проводили в двох режимах: 1) в стані спокою протягом 4 годин при невеликих навантаженнях (випробувачі імітували операцію фасування); 2) при 30 - ти хвилинному навантаженні на велоергометрі при зусиллі 30 Вт. Випробувачами були 30 добровольців (чоловіків та жінок) віком 25-30 років, які мали приблизно однаковий зріст (1656см). За середньою вагою тіла жінки були поділені на 3 групи. До першої групи входило 10 жінок середньою вагою тіла 50 кг, до другої групи - 60 кг, до третьої - 70 кг. Чоловіки за середньою вагою тіла були поділені на 2 групи: перша група - 10 чоловіків середньою вагою тіла 60 кг; друга група - 10 чоловіків, середньою вагою тіла 70 кг. Тепловий та загальнофункційний стан випробувачів оцінювався за показниками зміни: внутрішньовушної та підпахвової температури тіла людини, температури шкіри, частоти серцевих скорочень та артеріального тиску. Вологовіддача організму жінок та чоловіків визначалася за збільшенням маси білизни та верхніх комбінезонів на початку та наприкінці дослідження.

У третьому розділі наводяться результати експериментальних досліджень гігієнічних властивостей текстильних матеріалів та пакетів технологічного одягу для фармацевтичної промисловості. Одним з найважливіших показників гігієнічних властивостей, який належним чином впливає на комфортність одягу, є їх здатність пропускати повітря, що оцінюється коефіцієнтом повітропроникності. Виявлено вплив зволоження матеріалів на коефіцієнт повітропроникності як окремих шарів, так і пакету одягу в цілому.

Аналіз отриманих результатів дослідження показав (табл.3), що при зволоженні тканин верху відбувається зниження коефіцієнту повітропроникності. Ступінь зниження залежить від кількості вологи, що міститься в матеріалі, та від значень їх наскрізної пористості.

Таблиця 3 Вплив різного ступеню зволоження на повітропроникність поліефірних тканин верху

Номер проби	Найменування матеріалу	Коефіцієнт повітропроникності Вр, дм3/м2с матеріалів при різній водовбиральності Пг,%
		Пг = 0,5% (при н.у)	Пг= 5%	Пг = 10%	Пг = 15%
1	Aralka 01	142,44,3	125,77,2	118,42,9	49,70,6
2	Aralka 02	114,16,2	110,14,5	97,11,8	25,71,0
3	Aralka 03	88,22,9	79,02,0	74,92,4	16,50,6
4	Aralka 04	65,53,4	54,12,1	49,52,6	13,30,9
5	Arnilka	76,73,1	64,71,6	59,22,3	18,00,8
6	Selen	35,40,5	21,91,2	14,00,6	10,20,3
7	Gelios 01	23,50,9	17,01,0	6,80,3	Менше 2,5
8	Gelios 02	41,30,7	30,91,5	14,90,3	11,70,8
9	Gelios 03	28,20,4	17,05,7	7,40,3	Менше 2,5
10	Gelios 04	23,60,5	15,40,5	6,70,3	Менше 2,5

Так, при зволоженні поліефірних тканин верху до Пг=10% коефіцієнт повітропроникності знижується на 15,0-70,0%. При цьому, найбільше зниження на (60-70%) спостерігається при дослідженні матеріалів із великою густиною ткацтва, а отже з невеликими значеннями поверхневої пористості (проби № 6 - 10). Це можна пояснити тим, що при наявності вологи в структурі матеріалу відбувається заповнення пор водою, завдяки чому більшість з них стають "непрохідними" для повітря. При зменшенні поверхневої пористості, кількість таких пор збільшується, що призводить до підвищення аеродинамічного опору матеріалу, і як наслідок, веде до різкого зниження коефіцієнту повітропроникності. Збільшення водовбиральності до Пг=15% призводить до зменшення коефіцієнту повітропроникності на 60-80%, причому в деяких випадках (для проб №7,9,10) значення (Вр) складає менше ніж 2,5 дм3/м2с.

Для трикотажних білизняних полотен (рис.2) найменше зниження коефіцієнту повітропроникності при зволоженні водою спостерігається для двошарових трикотажних полотен (Alergo, Viska), що складає 5-10% у порівнянні із бавовняним трикотажем для яких ступінь зниження складає 70%.

Оскільки технологічний одяг представляє собою двошаровий пакет матеріалів, представляло інтерес оцінити, як впливає склад пакету на коефіцієнт повітропроникності і як буде змінюватись повітропроникність, коли матеріали у своїй структурі будуть містити максимальну кількість вологи.

Аналіз експериментальних даних (табл.4) показав, що ступінь зниження повітропроникності пакетів одягу визначається видом білизняного трикотажу.

Найбільше зниження коефіцієнту повітропроникності при зволоженні білизняного шару (на 24%) спостерігається в пакетах одягу із застосуванням бавовняного трикотажу, що пояснюється набуханням целюлозних волокон. Для порівняння в аналогічних пакетах із використанням двошарового полотна Alergo зниження повітропроникності складає 10%. Такі самі тенденції спостерігаються при зволоженні обох шарів пакету одягу, однак в більшості випадків значення коефіцієнту повітропроникності складають менше ніж, 2,5дм3/м2с.

Таким чином, результати аналізу експериментальних даних показали, що традиційна думка про те, що використання білизни на основі бавовняних волокон в комплектах закритої конструкції дозволяє забезпечити комфортні умови експлуатації одягу не відповідає дійсності. В одязі замкнутої конструкції коли практично не відбувається десорбція матеріалу застосування бавовняного трикотажу призводить до порушення повітрообміну, що є основною причиною виникнення дискомфортних відчуттів.

Оцінку параметрів мікроклімату підодягового простору визначали за допомогою розробленого автором методу. Крім вимірювань за допомогою розробленого методу, проведено визначення відносної вологості та температури між шарами пакету одягу електропсихрометричним методом (з точністю вимірювання 0,02 mV) та датчиком S 1швейцарської фірми

Таблиця 4 Вплив зволоження білизняного шару на коефіцієнт повітропроникності пакетів технологічного одягу для фармацевтичної промисловості

Склад пакету одягу (верх + білизна)	Коефіцієнт повітропроникності пакетів одягу В дм3/м2с.	Склад пакету одягу (верх + білизна)	Коефіцієнт повітропроникності пакетів одягу В дм3/м2с
	Пг ,% при н.у.	Пгмах%		Пг,% при н.у.	Пгмах%
Іа	79,91,0	68,51,4	ІІа	118,41,8	98,11,8
Іб	71,71,2	62,32,0	ІІб	98,41,7	93,51,1
Ів	56,61,0	52,41,9	ІІв	79,81,3	72,62,4
Іг	47,91,0	40,11,1	ІІг	56,61,3	55,01,8
Ід	51,21,2	44,91,8	ІІд	63,4 1,1	53,22,6
Іє	28,90,7	21,71,1	ІІє	29,40,7	26,21,1
Іж	12,10,3	-*	ІІж	11,80,3	10,30,5
Із	35,40,5	29,21,3	ІІз	37,70,5	35,70,9
Іі	23,70,5	20,60,7	ІІі	26,00,6	23,51,2
Ік	21,20,4	17,90,9	ІІк	23,40,5	19,30,8
ІІІа	120,41,1	119,12,3	ІVа	97,40,8	96,81,9
ІІІб	108,61,3	104,72,2	ІVб	84,70,8	84,52,2
ІІІв	83,60,8	81,71,5	ІVв	65,71,0	65,02,3
ІІІг	59,11,3	56,62,6	ІVг	47,51,5	46,43,6
ІІІд	71,11,4	68,63,2	ІVд	53,01,7	51,43,2
ІІІє	36,61,0	30,43,4	ІVє	34,41,4	28,92,5
ІІІж	14,31,9	11,83,5	ІVж	12,51,7	11,93,7
ІІІз	34,71,6	31,22,8	ІVз	24,01,9	21,53,6
ІІІі	261,8	22,43,4	ІVі	26,81,9	17,93,2
ІІІк	21,81,7	19,42,2	ІVк	20,51,8	19,73,4

Примітка*- коефіціент повітропроникності менше ніж 2,5 дм3/м2с

Результати вимірювань, що проведені трьома незалежними методами розрізняються у межах похибки досліду (не більше ніж на 10%). Аналіз отриманих результатів дослідження параметрів мікроклімату підодягового простору (рис.3,4) дає підстави вважати, що найбільш сприятливі умови мікроклімату підодягового простору забезпечує склад пакету одягу IV а: матеріал верху Aralka 01 - тканина на основі поліефірних волокон; білизна - двошаровий білизняний трикотаж на основі бавовняних та поліпропіленових волокон (ALERGO). Зниження рівня вологості мікроклімату підодягового простору при застосуванні білизни ALERGO можна пояснити



Рис. 3 Результати вимірювання відносної вологості повітря між шарами пакету одягу



Рис. 4 Результати вимірювання відносної вологості повітря між шарами пакету одягу

Розглянувши диференційні вологообмінні властивості білизняних трикотажних полотен, які визначали за допомогою термогравікалориметричного методу (табл.5). Результати даних свідчать про те, що незважаючи на однаковий вміст поліпропіленових волокон в полотнах VISKA, ALERGO, другий має повну водовбиральність, яка на 46 % вище, ніж у зразка на основі віскозних та поліпропіленових волокон. При цьому, у порівнянні з бавовняним трикотажем спостерігається зменшення вологи макропор та збільшення вологи мікропор, що дозволяє полотну швидше відводити вологу від шкіри людини, оскільки мікропори являються основними носіями вологи. Разом з тим, наявність вологи в структурі полотна не впливає на зміну його повітропроникності, що дозволило рекомендувати даний вид трикотажу для проведення подальших досліджень.

Таблиця 5 Диференційні вологообмінні властивості білизняних трикотажних полотен технологічного одягу для фармацевтичної промисловості

Назва полотна	Диференціальний вологовміст	Волога	Питома поверхня, S, м2/ч	Загальна пористість, П%
	Гігроскопічна волога %	Адсорбована волога	макропор, %	мікропор, %
		полішар, %	моношар, %
ТП-1	25,2	12,3	5,6	100,8	12,9	196,0	39
ТП-2	14,8	6,5	2,4	54,2	8,3	84,0	21
Vіska	23,0	8,5	3,0	37,0	14,5	105,0	13,3
Alergo	21,6	6,0	2,3	88,4	15,6	80,5	14,6

При подальшій роботі на фармацевтичному виробництві було відмічено, що на різних технологічних процесах строк експлуатації одягу зменшується завдяки змінам його зовнішнього вигляду. На деяких місцях спостерігається зміна кольору тканини, яка свідчить про фотодеструкцію матеріалів. Це обумовило проведення досліджень, щодо впливу сумісної дії факторів експлуатації та стерилізації, на захисних властивості матеріалів верхнього технологічного одягу. Об'єктом дослідження обрано верхній комбінезон, який виготовлений з тканини Arnika. Такий комплект проходив випробування на фармацевтичному підприємстві Фармак у цеху фасування сухих стерильних антибіотиків. З метою визначення топографічних зон на яких відбувається найбільше порушення структури матеріалу, оцінку зносостійкості одягу проводили шляхом досліджень проб, що вирізались з різних ділянок комбінезону, що зображено на рис.5

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/



Рис. 5 Схема розкрою проб

Для розмежування ступеню впливу механічних та фізико-хімічних факторів зносу у комбінезоні на внутрішній його частині пришивали контрольні проби, які не підлягали впливу хімічних факторів, але проходили стерилізацію разом з одягом та через певну кількість циклів вилучались для дослідження (проби №10-13).

За результатами дослідження (табл.6.) встановлено, що такі показники механічних властивостей матеріалів верхнього одягу, як розривальне навантаження, відносне видовження на момент розірвання, знижуються під впливом фізико-механічних факторів на різних топографічних ділянках (особливо в області ліктя та манжети).

Таблиця 6 Значення напівциклових розривних характеристик матеріалу верхнього технологічного одягу після експлуатації

Проба	Розривальне зусилля Рр ,Н	Відносне видовження на момент розірвання,р, %
	Ро, Н	Ро, %	Ру, Н	Ру, %	о,	о,	у	у
1	51814,1	0,0	4459,7	0,0	42,51,7	0,0	46,00,3	0,0
2	1758,3	66,2	1284,2	71,2	19,00,5	55,3	10,50,9	77,2
3	1549,3	70,3	963,7	78,4	18,30,4	56,9	9,50,5	79,3
4	1485,7	71,4	1145,3	74,4	16,01,0	62,4	110,4	76,1
5	1607,3	69,1	1417,4	68,3	13,30,4	68,7	120,7	73,9
6	1879,2	63,9	1456,6	67,4	19,01,3	55,3	111,1	76,1
7	1824,2	64,9	1442,2	67,6	17,00,8	60,0	141,3	69,6
8	1254,3	75,9	993,7	77,8	11,70,4	72,5	80,2	82,6
9	1649,2	68,3	893,0	80,0	18,30,2	56,9	90,7	80,4
10	1542,2	70,3	1496,9	66,5	13,80,3	67,5	11,51,4	75,9
11	42810,2	17,4	2785,0	37,5	38,01,2	10,6	35,02,8	21,7
12	4006,4	22,7	2308,2	48,3	34,00,4	20,0	29,01,2	36,9
13	3487,5	32,8	1957,1	56,1	27,20,7	36,0	26,00,9	43,4

Однак оптичні дослідження поверхні тканини показали (рис.6), що на різних стадіях зносу характер поверхні тканини відповідає всім обов'язковим вимогам. Статистичними методами були побудовані криві розподілу пор за розмірами, які показали, що максимум кривої зміщено у бік менших розмірів наскрізних пор приходиться на площу 750 мкм2. Отримані дані очевидно можна пояснити тим, що під дією експлуатаційних факторів відбувається розтрощення ниток, що призводить до зменшення розмірів міжниткових пор. При цьому, характер зовнішньої поверхні матеріалу залишається не пошкодженим.

Размещено на http://www.allbest.ru/

В четвертому розділі проведено фізіолого-гігієнічну оцінку комплектів одягу в лабораторних умовах та в умовах діючого виробництва, яка є одним із головних критеріїв оцінки комфортності технологічного одягу для фармацевтичної промисловості. Режим дослідного носіння і час випробування у лабораторних умовах визначали відповідно до тривалості робочої зміни. Експеримент проводили також серед співробітників чистого приміщення на фармацевтичних підприємствах Фармак, Техно-Фарм. На основі порівняльного аналізу отриманих фізіолого-гігєнічних показників різних комплектів технологічного одягу для фармацевтичної промисловості, найбільш комфортним можна вважати комплект, верх якого виконано з матеріалу Aralka, а білизна з двошарового білизняного трикотажу - 50%бавовна + 50%ПП.

Для підвищення комфортності існуючих видів технологічного одягу були проаналізовані зони потовиділення людини, які найбільш чітко виявляються при виконанні активної фізичної роботи. З рис.7 видно, що найбільш сильною та швидкою реакцією відзначаються зони в області чола, шиї, передньої та задньої сторони тулуба.

Враховуючи означені фактори було внесено зміну у конструкцію верхнього одягу (рис.8). Виготовлено дослідний зразок верхнього комбінезону з вентиляційними отворами, які були розташовані в зонах, де відбувається найбільш інтенсивне потовиділення. Результати дослідження, які проводили згідно розробленої методики дозволили рекомендувати такий комбінезон при роботі у чистих приміщень. Згідно отриманим даним наявність вентиляційних отворів на верхньому комбінезоні дозволяє на 10% знизити вологовіддачу організму людини в процесі експлуатації одягу. Таким чином результати фізіолого-гігієнічних досліджень підтвердили, що за допомогою розробленого методу оцінки мікроклімату підодягового простору можливо спрогнозувати комфортність одягу. Встановлено, що комплект технологічного одягу для фармацевтичної промисловості верх якого виконано з матеріалу Aralka, а білизна з двошарового білизняного трикотажу - 50% бавовна + 50%ПП. дозволяє підвищити рівень його комфортності у порівнянні з вже існуючими видами комплектів.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

Проведений критичний аналіз методів оцінки комфортності одягу показав, що існуючі методи не забезпечують максимального наближення умов випробувань до реальних умов експлуатації технологічного одягу фармацевтичної промисловості. Відсутні наукові праці, щодо оцінки впливу складу пакету технологічного одягу на його комфортність.

Розроблено новий метод визначення параметрів мікроклімату підодягового простору, який дозволяє заміряти відносну вологість та температуру між шарами пакету одягу без додаткового градуювання приладу. Запропоновано математичні залежності, що дозволяють за значеннями термоЕРС термопар розрахувати відносну вологість та температуру між шарами пакету одягу.

Оцінено вплив зволоження матеріалів на повітропроникність пакетів технологічного одягу. Встановлено, що в одязі замкнутої конструкції коли практично не відбувається десорбція матеріалу зволоження бавовняного трикотажу призводить до зменшення повітропроникності пакетів одягу на (80%), що пояснюється зміною пористої структури полотна в наслідок набухання целюлозних волокон.

Проведено оцінку параметрів мікроклімату підодягового простору у двошарових пакетах одягу, складених із різнорідних матеріалів. Визначено, що найбільш сприятливі умови мікроклімату підодягового простору за показниками відносної вологості (I прошарок -75,6 %; ІІ прошарок 69,3%) та температури (I прошарок - 21,80С; ІІ прошарок - 19,1%0С) між шарами текстильних матеріалів створюються при використанні пакету одягу IVa (верх - Aralka 01, білизна - двошарове трикотажне полотно на основі бавовняних та поліпропіленових волокон ).

Розроблено методику проведення фізіолого-гігієнічної оцінки комплектів технологічного одягу для фармацевтичної промисловості. Доведено, що використання двошарового пакету одягу IVa забезпечує найвищий рівень комфортності під час його експлуатації. Проведено дослідну експлуатацію технологічного одягу на двох фармацевтичних підприємствах, результати якої, підтверджують що комплект IVa забезпечує найвищий рівень комфортності одягу під час його експлуатації .

Визначено вплив експлуатаційних факторів та процесів стерилізації на показники механічних властивостей одягу для чистих приміщень. Встановлено, що незважаючи на значне зниження механічних властивостей тканин на різних стадіях зносу структура її поверхні залишається не пошкодженою і відповідає вимогам передбачених в ГСТУ 64-9-2000.

Розроблено рекомендації щодо складу пакету технологічного одягу на основі даних фізіолого-гігієнічних досліджень, які забезпечать оптимальне сполучення захисних та гігієнічних властивостей.

тепломасообмін фармацевтична промисловість

СПИСОК ОПУБЛИКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Супрун Н.П, Власенко В.І, Суглоба М.О. Фізіолого-гігієнічна оцінка технологічного одягу // Проблемы легкой и текстильной промышленности Украины.- Херсон.-№3,2000,С.52-53.

2. Суглоба М.О, Супрун Н.П. Зміна структури та властивостей матеріалів одягу для чистих приміщень в результаті експлуатації.// Вісник державної академії легкої промисловості України.-К.-№2, 2000, С. 149-152.

3. Суглоба М.О, Супрун Н.П. Визначення паропроникності матеріалів верхнього технологічного одягу для чистих приміщень.// Тези доповідей наукової конференції молодих вчених та студентів.-К.-2001.-С130.

4. Суглоба М.О, Власенко В.І, Скрипник Ю.О. Способ измерения градиентов температуры и влажности многослойных пакетов одежды для чистых помещений.// Материалы II-й Международной научно-практической конференции. "Качество, стандартизация, контроль: теория и практика".-К. 2002, С. 181-183.

5. Суглоба М.О, Супрун Н.П. Исследование взаимосвязи сквозной пористости и воздухопроницаемости материалов одежды для чистых помещений.// Материалы Международной научно-практической конференции. "Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности ".-Иваново.-2002, С. 228

6. Sygloba M. Protective clothing comfort // Book of abstracts "Magic World of Textile".-Dubrovnik.-2002.Р.87.

7. Пат. 67820 А Україна, МПК7 G 01R 17/04. Пристрій для виміру високоомних об'єктів // Скрипник Ю.О, Супрун Н.П, Суглоба М.О.- № 2001074862; Заявл.11.07.01; Опуб.15.07.04.-Бюл.№7.- 4с.

8. Пат. 51090 А Україні, МПК6 G 01N 30/50. Сорбційний електричний гігрометр// Скрипник Ю.О, Супрун Н.П, Суглоба М.О.-№2001129138; Заявл. 27.12.01; Опуб. 15.11.02.-Бюл.№11.-5с.

9. Пат. 70166 А Україна, МПК7 G 01N25/56. Термопарний вологомір // Скрипник Ю.О, Курко В.Р., Суглоба М.О.-№20031212734; Заявл. 29.12.2003; Опуб.15.09.04.-Бюл.№9.- 6с.

10. Пат. 66563 А Україна, МПК7 G 01N33/00. Пристрій для контролю поверхневої вологості матеріалів// Скрипник Ю.О, Супрун Н.П, Суглоба М.О.-№ 2003076896 Заявл. 22.07.03; Опуб. 17.05.04.-Бюл.№5.-5с.

11. Суглоба М.О., Супрун Н.П., Власенко В.І. Новий метод виміру проходження вологи і тепла через багатошарові пакети одягу для чистих приміщень. /Тези доповідей ІІІ Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених та студентів, 23-24 квітня 2004року. Київ - КНУТД - 2003, С.121.

12. Suprun N., Sygloba M., Vlasenko V. The comfort of clean room clothing./Vlakna a textil №11.-2004.-Р.54-57.

13. Пат. 60816 А Україна, МПК7G01N 33/36. Спосіб оцінки мікроклімату багатошарових пакетів текстильних матеріалів // Скрипник Ю.О, Суглоба М.О, Супрун Н.П, // , № 2003021621 Заявл. 24.02.03; Опуб. 15.10.03.-Бюл.№10.-6с.

14. Суглоба М.О, Супрун Н.П., Власенко В.І. Дослідження впливу вологовмісті текстильних матеріалів на повітропроникність пакетів одягу для чистих приміщень // Вісник Технологічного університету Поділля.-№5, 2003, С. 96-100.

15. Суглоба М.О, Супрун Н.П. Вплив вологовмісту текстильних матеріалів на повітропроникність пакетів одягу для чистих приміщень .// Тези доповідей наукової конференції молодих вчених та студентів.-К.-2003.-С. 125.

16. Суглоба М.О, Супрун Н.П., Власенко В.І. Дослідження впливу складу пакетів одягу для чистих приміщень на їх повітропроникність // Тези доповідей наукової конференції молодих вчених та студентів.-К.-2002.-С129.

17. Супрун Н.П., Власенко В.І., Суглоба М.О Изменение структуры и свойств материалов одежды для чистых помещений в результате эксплуатации // Современные проблемы текстильной и легкой промышленности: Межвузовская научно-техническая конференция Ч.1.-М.-2000.-С.69.

18. Суглоба М.О, Супрун Н.П. Визначення гігієнічних характеристик пакетів спеціального одягу // Тези доповідей наукової конференції молодих вчених та студентів.-К.-1999.-С.41.

19. Суглоба М.О, Супрун Н.П. Зміна структури та властивостей матеріалів одягу для чистих приміщень в результаті експлуатації // Тези доповідей наукової конференції молодих вчених та студентів.-К.-2000.- С. 72.

20. Островецька М.О., Супрун Н.П. Дослідження мікроклімату підодягового простору одягу для чистих приміщень /Тези доповідей V Всеукраїнської наукової конференції молодих вчених та студентів, 26-28 квітня 2006року. Київ - КНУТД - 2006, С.164.

Размещено на Allbest.ru