Художественно-конструкторская разработка керамической скульптуры для декорирования интерьера

3.3.2 Изготовление гипсовой формы

Для изготовления модели и формы используется формовочный гипс. Он содержит меньше примесей, размолот более тонко, а крупные фракции отсеяны, в отличие от строительного гипса.

Формовочный гипс должен отвечать следующим требованиям:

- тонкость помола проверяется по остатку на сите 02 - не более 0,5%, а на сите 09 - не более 2,5%;

- сроки начала схватывания не ранее 8 мин., конец - не ранее 15 и не позднее 25 мин.

Гипс необходимо хранить в сухом месте, т.к. он поглощает влагу из воздуха.

При приготовлении гипсового раствора соотношение воды и гипса равно 40:60, нельзя допускать образования комков, сгустков и воздушных пузырьков при перемешивании.

Модель промазывается эмульсией из мыла, трансформаторного масла и воды. По готовой модели отливается гипсовая форма. Она изготавливается так, чтобы модель, а впоследствии и изделие, свободно извлекались без разрушений и повреждений. Часто для этого форма изготавливается не цельной, а из двух и более частей. Делается это следующим образом - часть изделия, с которой делается данная часть формы, ограждается по периметру плотным водостойким материалом. В образованную емкость заливается гипс. Операция повторяется до тех пор, пока не сложится полная поверхность. При изготовлении форм большого размера в тело отливки следует закладывать проволочный каркас или металлические прутья. Каркас должен находиться на глубине не менее 10 мм от наружной поверхности формы.

Формовочный гипс для керамической промышленности должен отвечать следующим условиям: начало схватывания должно наступать не ранее, чем через 8 мин, а конец - не ранее 15 мин, тонкость помола по остатку на сите 02- не более 0,5%, а на сите 09-не более 2,5%; объемное расширение не белее 0,15%; водопоглащение не менее 30%;

Хранить гипсовые формы в сухом теплом помещении [14].

3.3.3 Подготовка сырьевых материалов

Исходное сырье измельчают до определенной степени тонины для получения однородного керамического материала, а также для более эффективного протекания физико-химических процессов при обжиге.

При помоле связующей глины необходимо добиваться максимального его измельчения. Помол глины в бегунах грубого и тонкого дробления при нормальной ее влажности позволяет получить до 80% частиц менее 0,5мм.

При производстве изделий из шамотной керамической массы применяют шамот, т. е. предварительно обожженную до состояния спекания глину, измельченную до определенной величины зерна.

Обжиг глины на шамот производится сухим способом, преимущественно во вращающихся печах.

В результате обеспечения равномерного питания печей при обжиге до температур спекания глины получают шамот хорошего качества.

Измельчение шамота. Шамот необходимо измельчить до крупности, обычно не превышающей 0,5-1 мм при содержании мелкой фракции (< 0,5 мм) около 40-45 %. Для этого шамот, выходящий из печи, измельчают в молотковых дробилках [12].

Для нормального измельчения шамота в молотковых дробилках необходимо, чтобы материал в них поступал равномерно. С расширением производства шамотных изделий, свойства которых находятся в прямой зависимости от качества используемого шамота - его плотности и зернового состава, способы измельчения шамота меняют.

На предприятии ИП «Панченко» массу привозят в готовом виде с размером зерен от 1-3 мм.

3.3.4 Формование изделия

Способ формования изделий определяется в основном свойствами керамической массы, видом, формой и требованиями к готовым изделиям Назначение любого способа формования - придать форму, размер, плотность и необходимую прочность полуфабрикату.

Пластическая формовка имеет наиболее широкое применение в керамической промышленности. По этому способу формуют изделия из пластического керамического теста, влажность которого составляет от 16 до 25%. Различают два основных метода пластической формовки: ручной и машинный.

Ручная формовка является старинным способом, она не требует специальным приспособлений и успех ее зависит от навыка мастера. Простейшее усовершенствование ручной формовки представляется лепкой в гипсовых формах.

Для получения керамического изделия применяется такой способ пластического формования, как набивка. Формовка осуществляется путем постепенного набивания в каждую часть формы кома шамотной массы формовочной влажности, размер которой должен быть большим, чем внутренняя полость формы. После набивки всех частей форму собирают, стягивают и с помощью небольших жгутов из массы проминают швы формы изнутри. Последний слой массы подвергают дальнейшей разминке с последующим уплотнением вручную, которое применяют для лучшего сцепления между собой забрасываемых в форму отдельных порций массы. Избыток массы срезается деревянным ножом или специальной леской. После подвялки сырца форма разбирается, изделие извлекается.

При пластической формовке в формах нельзя применять густое тесто во избежание образования пустот и трещин. В данном случае используется тесто нормальной формовочной влажности[16].

3.3.5 Сушка керамического изделия

Сушка керамических изделий сводится к тому, что из сырца, влажность которого выше гигроскопической, удаляется влага сухим воздухом. Режим сушки керамических изделий в значительной степени зависит от характера глинистого сырья. Разнообразные глинистые материалы обладают неодинаковой чувствительностью к сушке и вследствие этого способны давать различную воздушную усадку. При этом сама по себе воздушная усадка не опасна, а опасно то, что она может идти неравномерно, то есть одна часть полуфабриката уменьшиться больше, а другая - меньше. Тогда между этими частями возникнут внутренние напряжения, которые деформируют сырец. Возможно также, что величина внутренних напряжений окажется недостаточной для появления внешних дефектов при сушке, но при обжиге, при его начальном этапе, они вызывают появление трещин. У глин с большой чувствительностью к сушке трещины возникают даже при небольших скоростях сушки. Степень чувствительности глины к сушке зависит от состава массы, ее пластичности, размера глинистых частиц. Обладая высокой дисперсностыо, глины имеют большую общую поверхность частиц, что способствует проявлению высокой гигроскопичности, поэтому с ростом дисперсности глин растет их гигроскопичность. У глин малой чувствительности имеет место небольшая усадка.

В связи с этим процессу сушки необходимо уделять особое внимание. Вначале полуфабрикат высушивается на воздухе, чтобы избежать деформации поверхности, а затем в сушильном шкафу. Прочность при изломе полуфабриката, высушенного до конечной влажности 1,5--2 %, составляет 4-6 МПа. Хорошо высушенные изделия выдерживают ускоренное повышение температуры в начальный период обжига, благодаря чему снижается расход топлива при обжиге и увеличивается производительность печей.

Данное изделие подвергается сушке непрерывного действия в открытой сушилке.

Открытая сушилка - это сушильный зал, оснащенный стеллажами, на которых размещают высушиваемое, отформованное изделие.

Таким образом, сырец, пройдя сушку, претерпевает все необходимые для каждого периода сушки условия.

Скорость сушки, т.е. скорость удаления влаги из отформованного изделия зависит от качества отформованного полуфабриката и технологических факторов: количества отощающих добавок, их дисперсности, чувствительности глин к сушке, вида изделий, их формы, а также температуры теплоносителя, влажности окружающей среды и воздухообмена. Так, изделия из вакуумированных масс более плотны и имеют меньшую капиллярность, и, следовательно, медленнее сушатся, но они обладают высокой прочностью и легко выдерживают большие усадочные напряжения.

Форма изделий существенно влияет на скорость сушки. Скорость сушки толстостенных, сложных по форме, массивных изделий должна ограничиваться, т.к. даже при изготовлении их из малочувствительных глин к сушке масс в них могут образовываться трещины из-за того, что внутренние, еще сырые слои, тормозят усадку внешних слоев.

Особенность формы данного изделия заключается в массивности, а также наличием изогнутых участков, поэтому скорость сушки была ограниченной во избежание образования трещин[17].

3.3.6 Физико-химические процессы, проходящие при сушке

Технологический процесс сушки подчиняется закономерностям тепло- и массопереноса в капиллярно-пористых телах, каковыми являются керамические изделия. Режим сушки зависит от способа подвода теплоты к материалу, условий тепло- и массообмена, формы связки влаги с материалом как фактора, определяющего скорость испарения, условий движения влаги по капиллярам, и от теплотехнических параметров окружающей среды. По форме связи влагу в материале, согласно классификации П.А. Ребиндера, разделяют на химическую, физико-химическую и физико-механическую.

Химическая влага удаляется из кристаллической решетки глинистого (или другого) минерала при обжиге. Физико-механическая влага содержится в микро- и макрокапиллярах. Физико-химическая и физико-механическая влага может быть свободной и связанной, в частности, в гидратную оболочку глинистых частиц, которые удаляются при сушке.

В процессе сушки перемещение влаги осуществляется в результате воздействия потенциалов переноса теплоты и массы, градиента температур и массопроводности. Влага при сушке перемещается в жидком состоянии и в виде пара.

Внешняя диффузия зависит, главным образом, от параметров теплоносителя (температуры и относительной влажности) и от скорости его движения. Внутренняя диффузия зависит от градиента влажности и влагопроводности материала, и скорость ее меньше внешней диффузии. Внешняя и внутренняя диффузии сопровождаются усадкой изделия (уменьшением его размеров), движущей силой, которой является изменение поверхностной энергии. Усадка имеет место лишь до определенного предела влажности сырца. Процесс сушки керамики в зависимости от времени можно представить диаграммой (рисунок 3.3). Как видно из диаграммы, сушка осуществляется в 3 периода.

Рисунок 3.3- Зависимость усадки и влагосодержания

В первый период сушки (I) линия усадки совпадает с линией влагосодержания, т.е. объем усадки равен объему удаляемой влаги. Это свидетельствует о том, что влага удаляется только с поверхности зерен. Твердые частицы сближаются, уменьшая объем изделия на величину объема удаленной влаги. В этот период сушки наблюдается максимальная усадка изделий, и он является наиболее опасным. С точки зрения образования трещин это еще обусловливается и тем, что сушка в объеме идет неравномерно. Наружные слои высыхают быстрее, сокращаются в объеме, тогда как внутренние, более влажные слои, сокращаются медленнее. Неравномерность усадки вызывает внутренние напряжения в изделии, деформацию сырца и растрескивание. Поэтому в начальный период скорость сушки должна быть невысокой.

Во втором периоде сушки (II) усадка практически заканчивается, материал достигает критической влажности, поскольку водная пленка с поверхности частиц испарилась, и твердые частицы уже не сближаются. Влага капилляров перестает достигать поверхности, и процесс испарения переносится в глубину изделия. Поры заполняются паром и воздухом. Процесс сушки становится менее опасным с точки зрения скорости сушки и возникновения трещин.

В третьем периоде (Ш), когда удалена вся усадочная влага, напряжения в изделии не возрастают и процесс сушки можно интенсифицировать.

Для создания рационального режима сушки необходимо, в первую очередь, учесть: вид керамической массы, характер отформованного изделия, его размеры, толщину, конфигурацию, конструкцию самой сушилки[17].

3.3.7 Обжиг керамического изделия

Обжиг является важнейшей стадией технологического процесса изготовления керамических изделий, на котором приобретаются основные технические и эстетико-потребительские свойства. В процессе обжига формируется конечный фазовый состав и структура керамического черепка. Под термином обжиг понимается любой обжиг: предварительный - первый или утильный, второй - политой, обжиг декора; обжиг может быть однократным.

Максимальная температура обжига зависит от состава керамической массы, вида изделий и требований, предъявляемых к ним, и колеблется в пределах от 900-1000 до 2000 °С и выше. Скорость роста температуры при обжиге, длительность обжига определяются процессами, протекающими на различных его стадиях, размерами изделий, толщиной их стенок. Длительность обжига зависит также от типа печи, ее емкости, способа садки изделий.

Обжиг имеет решающее значение в керамическом производстве, так как от его правильного ведения (выдерживания газовой среды, температуры и т.п.) зависят не только определенные физико-механические свойства материала, но также художественные особенности материала.

Во время обжига продукт испытывает воздействие со стороны разных температур, продолжительность которых тоже различна: такая зависимость между температурой и временем и представляет собой цикл обжига.

В керамике цикл обжига делится на три основные стадии:

-нагревание до максимальной температуры, которая является необходимой для оптимизации некоторых керамических характеристик, (этот параметр определяется на основании пробных испытаний): скорость подъема температуры регулируется в соответствии с параметрами материала и печи.

-выдержка при максимальной температуре: продолжительность зависит от размеров, как самого продукта, так и печи. Чем больше размер изделия, тем более продолжительной должна быть выдержка, которая обеспечивает правильное протекание требуемых физических и химических трансформаций.

-охлаждение до температуры окружающей среды происходит с такой скоростью, которая учитывает чувствительность изделия к термическим градиентам.

Получение оптимального цикла обжига (кривая зависимости между временем и температурой) зависит от того, насколько тщательно изучены явления, связанные с обжигом, как происходит запуск тех или иных реакций под воздействием конкретных температур.

Обжиг изделия проводят в окислительной среде, создаваемой избытком воздуха при сжигании топлива. Среда обжига оказывает большое влияние на химические процессы, происходящие в обжигаемом изделии.

Обжиг керамической скульптуры проводится при температуре 1100 єС в муфельной электрической печи с рабочим пространством, защищенным от нагревателей огнеупорным коробом[17].

3.3.8 Физико-химические процессы, происходящие при обжиге изделия

Обжиг, как завершающая стадия производства керамического изделия, включает в себя термическую обработку отформованного и высушенного сырца.

Во время обжига определенные соединения исчезают, а взамен им появляются другие; в результате этого возникают такие явления, как расширение или усадка. Точный характер этих явлений зависит от первоначального состава массы, от происходящих в ходе обжига преобразований, от температуры в печи.

Весь процесс обжига можно условно подразделить на три основных периода: период предварительного подогрева, собственно обжига и охлаждения.

Первый период служит для подогрева сырца от начальной температуры (40-80 ⁰ С) до температуры начала второго периода.

В ходе обжига по мере увеличения температуры в печи материал проходит целый ряд термозон, для каждой из которых характерным является протекание определенных химических реакций:

При температуре свыше 100 єС происходит испарение остаточной влажности (гигроскопическая вода), после сушки плиток.

До 200 ⁰С: выход воды, молекулы которой оказываются включенными в кристаллическую структуру.

В интервале температур 300-800 ⁰С происходит выгорание сернистых компонентов (сульфидов), а также разложение сульфатов, карбонатов.

При 480-650 єС происходит дегидратация глинистых минералов с удалением конституционной химически связанной воды из кристаллической решетки.

При 573 єС происходит полиморфная модификация из a-кварца в в- кварц при увеличении объема на 0,82 %.

В начале второго периода материал представляет из себя массу, состоящую из малосвязанных частичек, слегка смоченных жидкой фазой. Это обусловленное содержанием в массе легкоплавких веществ.

Процесс дегидратации каолинита протекает с образованием метакаолинита

Al₂O₃ · 2SiO₂ · 2H₂O ^{600 оС}> Al₂O₃ · 2SiO₂ + 2H₂O.

Вслед за усадкой глина уплотняется, так как легкоплавкие соединения заполняют поры между тугоплавкими частицами, способствуя уплотнению -- спеканию.

В интервале температур 500--700 °С происходит диссоциация минералов, содержащих железо, сульфидов и сульфатов, а при 700--900 °С -- карбонатов. Выгорание органических примесей и диссоциация минералов, выделяющих летучие газы (СO₂, SO₂ и др.), должны заканчиваться до начала спекания черепка во избежание его разрывов и вспучивания.

При температуре 700 °С и выше находящиеся в глине щелочи взаимодействуют с другими компонентами, образуя расплав, в котором происходит сближение твердых частиц и растворение минералов с выделением из раствора новых термодинамически устойчивых кристаллических фаз.

В процессе дальнейшего нагревания происходит структурная перестройка метакаолинита с образованием муллита

(Al₂О₃ ^.2SiO₂) 3 Al₂O₃ ^. 2SiO₂ + 4SiO₂

Количество муллита в данном шамотном изделии значительно, т.к. в массе присутствует шамот уже содержащий эту фазу, что и обеспечивает технические и эстетические свойства изделия.

Третий период служит для понижения температуры в печи с целью охлаждения обожженного изделия[17].

Выводы

В технологической части дипломного проекта была рассмотрена технология производства арт-объекта из керамической шамотной массы и сделаны следующие выводы:

1. выбран оптимальный состав шамотной керамической массы, обеспечивающий необходимые технологические и обжиговые свойства;

2. подготовка шамотной массы производилась пластическим способом, формование проводилось методом набивки в гипсовую форму пластичной массы;

3. подобраны оптимальные режимы сушки и обжига шамотного изделия;

4. разработана технологическая схема производства.

4. Безопасность жизнедеятельности

В этом разделе предложены мероприятия, способствующие созданию здоровых и безопасных условий труда в производственном помещении. Различные параметры среды - температура, влажность, вредные вещества, различные излучения, шум, вибрация - создают благоприятные или неблагоприятные условия труда. Анализ условий труда способствует увеличению безопасности жизнедеятельности (БЖД) человека, повышению работоспособности и эффективности производства. Поэтому в данном разделе были выявлены и оценены опасные и вредные факторы, а также разработаны научно - обоснованные методы защиты человека с целью сохранения здоровья и повышения эффективности труда, снижения профессиональных заболеваний, несчастных случаев и пожаров[18].

4.1 Классификация помещений

Работа велась в производственном помещении и электропечной предприятия ИП «Панченко», г. Шахты (рис. 4.1). С точки зрения пожарной безопасности (согласно НПБ 105 - 03 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности») помещение, в котором производилась большая часть дипломной работы, относится к категории «Д», так как используются вещества и материалы в холодном состоянии (гипс, шамотная масса).

Помещения электропечной, в которой проводился обжиг, относится к категории «Г», так как применяются негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени.

По огнестойкости согласно СНиП 21 - 01 - 97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений» здание предприятия, в котором расположено рассматриваемое помещение, относится к зданиям, сделанным из негорючих материалов (кирпич, бетон, железобетон). По функциональной пожарной опасности помещений в зависимости от способа их использования и от того, в какой мере безопасность людей в них в случае возникновения пожара находится под угрозой, с учетом их возраста, физического состояния, возможности пребывания в состоянии сна, вида основного функционального контингента и его количества здание предприятия относится к классу Ф 5.1 -«Производственные здания и сооружения, производственные и лабораторные помещения, мастерские»[18].

Рисунок 4.1 План производственного помещения: 1- рабочее место, 2, 3 - письменные столы, 4 - лабораторный стол, 5 - раковина

По опасности поражения электрическим током производственное помещение относится к классу помещений без повышений опасности. В нем отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность, так как влажность воздуха соответствует норме - 70 %, температура воздуха составляет 22 ⁰С, что так же соответствует допустимым значениям в холодный период года, полы являются не токопроводящими.

Электропечная относится к категории особо опасного помещения, так как в ней наблюдается одновременное действие двух или более условий повышенной опасности. А именно: наличие токопроводящих полов (керамическая плитка), высокая температура (39 ⁰С), повышенная влажность (78%) и возможность прикосновения человека к имеющим соприкосновение с землей металлоконструкциям здания с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования с другой.

4.2 Анализ потенциальных опасностей и вредностей

Для нормального ведения работы, без ущерба для здоровья, необходимо выяснить насколько безопасна обстановка в производственном помещении.

Изготовление изделия из керамической шамотной массы ведется в условиях производственного помещения и электропечной ИП «Панченко», г. Шахты.

В помещении общей площадью 30 кв. м производится изготовление гипсовой модели и формы изделия. Здесь расположены три рабочих стола, имеются два окна и одна входная дверь (рис. 4.1). Практически вся работа ведется сидя за рабочим столом (вытачивание поверхностей, шлифование изделия). При изготовлении модели и формы изделия производится резьба сухого гипсового камня, вследствие чего образуется большое количество гипсовой пыли. Она засоряет и раздражает слизистую оболочку глаз, кожу, через нос пыль попадает в легкие. Таким образом, высокая запыленность производственной атмосферы помещения ухудшает санитарно-гигиенические условия, снижает производительность труда, а в ряде случаев вызывает профессиональные заболевания. Вдыхание пыли может вызвать бронхит, пневмокониоз, интоксикацию и аллергию, а также способствовать возникновению пневмонии, туберкулеза, рака легких.

В соответствии со СНиП 23-05-95 все зрительные работы делятся на 8 разрядов в зависимости от размера объекта различения и условий зрительной работы. Согласно документу, резьба по гипсу, выполняемая дизайнером, относится к работе средней точности - IV разряд, подразряд b (малый и средний контраст объекта с фоном)[19].

Для работы такой точности в производственном помещении присутствует недостаточное естественное освещение с низкой освещенностью рабочей поверхности. Длительное пребывание в условиях недостаточного освещения сопровождается снижением интенсивности обмена веществ и ослабления реактивности организма.

Совокупность всех вредностей и опасностей делает неблагоприятным рабочее место дизайнера.

Исходя из анализа потенциальных опасностей и вредностей на данном рабочем месте наблюдается большое количество неблагоприятных факторов, которые отрицательно сказываются на здоровье человека.

4.3 Характеристика сырьевых материалов

Согласно технологической схеме для изготовления изделия использовались следующие сырьевые компоненты: Владимирская глина, шамот, гипс. Эти вещества в той или иной степени оказывают неблагоприятное влияние на состояние здоровья рабочего. Характер их воздействия на организм человека и предельно допустимые концентрации (ПДК) для рабочей зоны и окружающей среды приведены ГН 2.25.1313-03 (табл. 4.1)[20].

Таблица 4.1 - Характеристика сырьевых материалов

Наименование вещества	Класс опасности	ПДК, мг/м3	Характер воздействия на организм человека
Глина	4	4	Длительное воздействие вызывает заболевание легких, нарушение дыхательной деятельности, вызывает бронхоспазм
Гипс	3	2	Вещество, способное вызывать аллергические заболевания в производственных условиях

Таким образом, наиболее вредной является гипсовая пыль, которая относится к опасным веществам (3 класс опасности).

4.4. Оценка условий труда

Оценка условий труда по факторам производственной среды и трудового процесса осуществлялась согласно нормативному документу Р.2.2.2006 - 2005 «Гигиенические критерии оценки и классификация условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса»[21].

Были проведены исследования по оценке условий труда дизайнера по степени опасности и вредности (табл. 4.2). Работа над моделью и формами относится к категории II а - работы с интенсивностью энерготрат 151 - 200 ккал/ч (175 - 232 Вт), связанные с постоянной ходьбой, перемещением мелких (до 1 кг) изделий или предметов в положении стоя или сидя и требующие определенного физического напряжения.

Таблица 4.2 - Карта аттестации рабочего места

№ п/п	Код фактора	Наименование производственного фактора, ед. измерения	ПДК, ПДУ	Фактический уровень производственного фактора	Продолжительность воздействия, час	Класс условий труда
1	4.62	Температура воздуха, 0С Холодный период	21,1-23,0	22,0	8	2
2	4.63	Скорость движения воздуха, м/с	0,3	0,2	8	2
3	4.64	Влажность воздуха, %	15-75	70	8	2
4	4.67	Освещенность рабочей поверхности. Е, лк	200	175	8	3.1
5	2.01	Вредные вещества:	2	3,8	8	3.1
	2.99	- пыль гипсовая
6	5.00	Напряженность трудового процесса, кг м			8	3.1

Так как 3 показателя относится к классу 3.1, то общая оценка будет соответствовать классу 3.2

При проведении оценки фактического состояния рабочего места были выявлены следующие факторы, превышающие допустимые уровни.

1. Недостаточное освещение естественным светом производственного помещения, для работ средней точности КЕО?1,5%, а в помещении установлено 1,1%. В связи с этим установлен класс опасности 3.1. Естественное освещение является важным фактором для организации нормального трудового процесса и его недостаток приводит к снижению работоспособности человека, ухудшению зрения и впоследствии может привести к возникновению профессионального заболевания. В связи с этим в данной дипломной работе были предложены мероприятия по улучшению освещенности производственного помещения путем установки локальных источников искусственного освещения.

2. Повышенное содержание гипсовой пыли в воздухе производственного помещения (3,8 мг/м³), превышает допустимые значения (2), следовательно, фактический уровень аэрозолей преимущественно фиброгенного действия превышает предельно допустимый, поэтому для снижения его воздействия в лаборатории следует установить локальную вытяжную вентиляцию, что способствует снижению запыленности.

3. Учитывая вид деятельности, связанной в первую очередь с монотонностью работы и длительностью сосредоточенного наблюдения, целесообразно провести комплексную оценку условий труда по показателям напряженности трудового процесса[21].

4.5 Разработка мероприятий по обеспечению безопасности жизнедеятельности

Рациональное освещение производственного помещения является одним из важнейших факторов предупреждения травматизма и профессиональных заболеваний. Правильно организованное освещение создаёт благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность труда.

Освещенность производственных, служебных и вспомогательных помещений регламентируется строительными нормами и правилами (СНиП 23-05-95)[22].

4.5.1 Расчет естественного освещения

Отношение площади световых проемов (окон) к площади пола помещения, обеспечивающие нормированное значение КЕО при боковом освещении помещения определяется по формуле:

;

где S_o- площадь световых проемов;

S_n- площадь пола;

з_о - световая характеристика окна;

e_n- нормируемое значение КЕО;

ф_о- коэффициент светопропускания;

r₁- коэффициент учитывающий повышение КЕО за счет света, отраженного от потолка и стен помещения;

К_зд- коэффициент, учитывающий затенение окон противостоящими зданиями;

К_з- коэффициент запаса.

1) Определяем нормированное значение КЕО:

,

N - администрация района, для 5-го района по обеспеченности солнечного ресурсами (Ростовская область);

е_Н - нормируемое значение КЕО по таблицам, для 4-го разряда зрительных работ средней точности (объект различения свыше 0,5 до 1см) точности;

т_N - коэффициент светового климата (берется в таблицах). Для 5-го административного района и данной ориентации оконного проема m_v=0,9

2) К_з - коэффициент запаса (берется в таблицах для кабинетов, рабочих комнат);

Кз=1,2

3) К_зд - коэффициент учитывающий затемнение окон противостоящим зданием. К_зд =1

4) Имеем следующие параметры помещения:

- глубина В = 5м;

- ширина А =6 м;

- высота H_пот.= 3 м;

- высота от уровня условной поверхности до верхней грани оконного проема h₀ = 1,45 м.

Для определения световой характеристики окна з₀ необходимо знать отношение длины помещения к его глубине и отношение глубины помещения к высоте от уровня условной поверхности до верха окна.

А/B = 6/5=1,2м; B/h = 5/1,45 = 3,45 м

Исходя из этого по таблицам приложения, значение з₀ = 18,15.

5) Sn - площадь пола;

Sn = 5Ч6= 30 м²

6) Определяем общий коэффициент светопропускания ф₀:

ф₀= ф₁· ф₂· ф₃ ·ф₄ ·ф₅

ф₁ - коэффициент светопропускания материала, ф₁ = 0,8, т.к. стекло оконное листовое двойное;

ф₂ = 0,65, т.к. вид переплета деревянный, двойные раздельные;

ф₃ - коэффициент учитывающий потери света в несущих конструкциях при боковом освещении ф₃ =1;

ф₄ - коэффициент учитывающий потери света в солнцезащитных устройствах. При отсутствии подобных конструкций ф₄ =1;

ф₅ - коэффициент учитывающий потери света в слое загрязнения стеклянных поверхностей. При отсутствии ф₅ =1;

ф₀ =0,8·0,65·1·1·1=0,52;

7) r₁ - коэффициент учитывающий повышения КЕО за счет света отраженного от поверхности помещения и постилающего слоя определенного здания.

B/h = 5/1,45 =3,45м;

l/B=(B-2)/В=0,6;

с_ф - средневзвешенный коэффициент отражения потолка, стен и пола

с_ф= ,

с_пот =0,8; с_пола=0,3; с_стен=0,7,

с_ф = = = 0,63;

r₁=2,13;

Находим расчетную площадь окон:

Площадь имеющихся окон равна 2,43 м² ,что недостаточно для поддержания требуемой освещенности, т.к. для нормальной освещенности в помещении согласно нормам и правилам необходимо оконные проемы с общей площадью 8 м², и поэтому дополнительно при работах используется искусственное освещение[22].

4.5.2 Расчет искусственного локального освещения

Искусственное освещение проектируется в соответствии со строительными нормами и правилами (СНиП 23.05 - 95).

Для работ средней точности с малым и средним контрастом объекта с фоном нормируемая освещенность должна составлять 200 лк. Для улучшения освещенности на конкретном рабочем месте целесообразно проектирование искусственного освещения, которое улучшит условия труда и не потребует значительных экономических затрат.

В связи с тем, что освещение рабочих поверхностей осуществляется в основном прямым светом от источника, принимаем точечный метод расчета.

Светильник располагаем на уровне рабочей поверхности. Высота подвеса светильника будет:

где Н- высота от пола до источников освещения, м;

0,8 - расположение условной рабочей поверхности, м.

h= 3-0,8 = 2,2 м,

Количество рядов светильников n = 2, расстояние от светильника до стены = 1 м, количество светильников в одном ряду = 3 шт.

Необходимо начертить схему расположения светильников, на которую наносится контрольная точка (рис. 4.2) и определяется расстояние от этих точек до проекций светильников: d₁= 1м, d₂= 0,7 м, d₃= 2 м, d₄= 3,25 м, d₅=3,15 м, d₆= 3,7 м

По графикам изолюкс (рис. 4.3) высоты подвеса и расстояний определяется Еус для каждой контрольной точки:

d₁= 1м, Еус = 30 лк, d₂= 0,7 м, Еус = 30 лк,

d₃= 2 м, Еус = 15 лк,d₄= 3,25 м, Еус = 5 лк,

d₅= 3,15 м, Еус = 5 лк,d₆= 3,7 м, Еус = 4 лк

Далее необходимо определить суммарную условную освещенность в контрольной точке от всех светильников ? Еус:

? Еус = 30+30+15+5+5+4=89 лк,

Световой поток светильника, необходимый для создания нормируемой освещенности в контрольной точке с наименьшей освещенностью, определяется по формуле:

где Ем - минимальная освещенность, для данных условий, равна 200 лк;

k - коэффициент запаса, выбираем по 1,5;

- коэффициент, учитывающий влияние удаленных источников света, принимаем равным 1,4;

Еус- суммарная условная освещенность в контрольной точке от всех светильников.

F=1000·(200·1,5)/(1,4·89) = 2408 лк,

Мощность источника света выбираем по таблице, исходя из рассчитанного светового потока. Выбираем Г-220-200 со световым потоком 2800 лк[22].

Фактическая освещенность в контрольной точке А будет:

Е=200·2800/2408 = 232,6 лк.



Рисунок 4.2 - План производственного помещения: расположение светильников и контрольной точки.

Рисунок 4.3 - Пространственные изолюксы условной горизонтальной освещенности.

4.6 Обоснование выбора и расчет механической локальной вентиляции

Большинство производственных процессов сопровождается выделением в воздух рабочих помещений вредных для здоровья человека пыли и паров. При поступлении в воздух различных газов, паров и пыли изменяется его химический состав. Количество ядовитых газов и паров, поступающих в помещение, зависит от особенности технологического процесса, применяемого сырья, а также от промежуточных и конечных продуктов производства. Изменение физических свойств и химического состава воздуха отражается на самочувствии людей, находящихся в помещении, отрицательно влияет на состояние их здоровья, ухудшает условия труда, снижает работоспособность, влияет на качество выпускаемой продукции.

Эффективным средством обеспечения надлежащей чистоты и допустимых параметров макроклимата воздуха рабочей зоны является вентиляция.

В процессе создания гипсовой модели и непосредственно при работе с гипсом происходит пыление. Следовательно, эту операцию необходимо производить в вытяжном шкафу.

Расчет локальной механической вентиляции.

Количество удаляемого воздуха определяется по формуле:

,

где F - расчетная площадь отверстия, через которое отсасывается воздух, м²;

V - скорость воздуха, м/с.

Так как вещества малотоксичные, то скорость принимается равной 0,5-0,7м/с.

,

d= 0,5 м,

3600*0,196*0,5=325,8 м³/ч,

По величине L выбираем вентилятор центробежный ЦП7-400 с параметрами:

L= 400 м3/ч;

P= 150 Па;

КПД = 0,6

Для выбора электродвигателя определяется мощность на валу N, кВт:

;

где L- производительность вентилятора, м3/ч;

P- полное давление, Па;

зв, зп - кпд соответственно вентилятора и клиноременной передачи.

;

Установленная мощность электродвигателя, Nдв, кВт:

Nдв = N·Kз,

где Кз- коэффициент запаса, равный 1,4;

Nдв = 0,03·1,4=0,042 кВт.

По каталогу электродвигателей выбираем электродвигатель асинхронный А41134 с мощностью 0,5 кВт и частотой вращения 960 об/мин.

4.7 Индивидуальные средства защиты

В лаборатории используются различные вредные вещества, а при работе с некоторыми из них выделяется пыль. Для защиты органов дыхания при просеве сырьевых материалов и при их помоле используются респираторы типа «Лепесток», «Астра» или одноразового использования, при работе средней концентрации пыли и работ средней тяжести при больших концентрациях респираторы типа Ф-62 III.

Для защиты одежды и открытых частей тела от пыли применяют пылезащитную одежду, которая изготавливается из гладкой плотной ткани. Для защиты рук от механических повреждений используют трикотажные рукавицы, от агрессивных сред - резиновые перчатки. Для защиты глаз от механических повреждений используют защитные очки, от ИК-излучения и при работе с электропечью - очки с темными стеклами[23].

4.8 Расчет напряженности трудового процесса

Любой трудовой процесс связан с напряженностью. Напряженность трудового процесса оценивают в соответствии с настоящими «Гигиеническими критериями оценки условий труда по показателям вредности и опасности факторов производственной среды, тяжести и напряженности трудового процесса».

Оценка напряженности труда основана на анализе трудовой деятельности и ее структуры, которые изучаются путем хронометражных наблюдений в динамике всего рабочего дня, в течение не менее одной недели. Анализ основан на учете всего комплекса производственных факторов (стимулов, раздражителей), создающих предпосылки для возникновения неблагоприятных нервно-эмоциональных состояний (перенапряжения). Все факторы (показатели) трудового процесса имеют качественную и количественную выраженность и сгруппированы по видам нагрузок: интеллектуальные, сенсорные, эмоциональные, монотонные, режимные нагрузки.

Так как 6 показателей имеют оценку класса 3.1, а остальные показатели относятся к 1 и 2 классам, то устанавливается класс 3.1[23].

Таблица 4.3 - Оценка условий труда по показателям напряженности трудового процесса.

Показатели напряженности трудового процесса	Класс условий труда
	1	2	3.1	3.2	3.3
1 Интеллектуальные нагрузки
1.1 Содержание работы			Решение сложных задач с выбором по известным алгоритмам
1.3 Распределение функций по степени сложности задания		Обработка, выполнение задания и его проверка
1.4 Характер выполняемой работы		Работа по установленному графику с возможной его коррекцией по ходу деятельности
2 Сенсорные нагрузки
2.1 Длительность сосредоточенного наблюдения (в % от времени смены)			51-75
2.2 Плотность сигналов и сообщений в среднем за 1 час работы	до 75
2.3 Число производственных объектов одновременного наблюдения	до 5
2.4 Размер объекта различения в мм при длительности сосредоточенного наблюдения (% времени смены)			1--0,3 мм -- более 50 %; менее 0,3 мм -- 26--50 %
3 Эмоциональные нагрузки
3.1 Степень ответственности за результат собственной деятельности. Значимость ошибки			Несет ответственность за функциональное качество основной работы (задания).
Продолжение таблицы 4.3.
4 Монотонность нагрузок
4.1 Число элементов, необходимых для реализации простого задания или в многократно повторяющихся операциях			5-3
4.2 Продолжительность (в с) выполнения простых производственных заданий или повторяющихся операций			24-10
5 Режим работы
5.1 Фактическая продолжительность рабочего дня		8-9 ч.
5.2 Односменная работа (без ночной смены)	Односменная работа (без ночной смены)
5.3 Наличие регламентированных перерывов и их продолжительность		Перерывы регламентированы, недостаточной продолжительности: от 3 до 7 % рабочего времени
Количество показателей в каждом классе	3	4	6
Общая оценка напряженности труда			3.1

4.9 Инженерные решения по промышленной эстетике

Для обеспечения высокой производительности и безопасности труда, а также удовлетворения эстетических требований большое значение имеет комплекс вопросов, связанных с производственной эстетикой, в частности оформлением производственного помещения, оборудования.

Следует отметить, что универсального цветового решения промышленных интерьеров и интерьеров рабочих помещений, которое удовлетворяло бы всем требованиям и вкусам, не существует. В любом случае для достижения хороших результатов при оформлении рабочих и производственных помещений необходимо учитывать: климатические условия, размеры помещений, вид и продолжительность преобладающей рабочей деятельности, микроклимат, цвет и освещение рабочего места, наличие опасных зон и т.д.

Рабочее помещение рекомендуется оформлять цветом преимущественно холодных оттенков: голубоватого, зеленоватого, синего. При напряженной, сосредоточенной, умственной и однообразной работе эти цвета действуют успокаивающе. Цвет стен должен отличаться от цвета оборудования, чтобы не создавать цветовой монотонность интерьера, но цветовой контраст между ними желательно иметь не более К_пр=40%.

Цветовые поверхности, отражающие падающие лучи света, должны обладать рассеивающим отражением, поэтому не следует применять краски с сильным блеском, лучше всего пользоваться матовыми и полуматовыми красками.

Машины и оборудования, расположенные в рабочем помещении должны окрашиваться в мягкие оптимальные тона. Большую роль при окраске рабочего оборудования играют предупредительные цвета - желтый, оранжевый, красно-оранжевый. Эти цвета наиболее восприимчивы зрительным анализатором и мгновенно распознаются среди многочисленной гаммы других цветов. В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.026-76 «Цвета сигнальные и знаки безопасности» выбрана красная сигнальная краска для огнетушителей и пожарного инвентаря. Газовый трубопровод окрашен в желтый цвет[24].

Для достижения максимальной чистоты рабочего помещения стены и потолки должны быть гладкими, без выступов, во избежание задерживания на этих поверхностях пыли и вредных веществ. А также проведение влажной уборки помещения как минимум 2 раза в день.

Экономическая эффективность рационального решения интерьеров состоит в повышении производительности труда в среднем на 10-15%, сокращении брака на 30%, снижении утомляемости и случаев производственного травматизма на 30%, снижении профессиональных заболеваний на 12%, что, в конечном счете, повышает эффективность производства и качество продукции.

4.10 Инженерные решения по пожарной профилактике

Под пожарной опасностью понимается возможность возникновения и развития пожара, заключенная в каком-либо веществе, состоянии или процессе. Производственное помещение по пожарной опасности относится к категории «Г».

Предупреждение пожаров проводится в соответствии с законодательством РФ, нормативными документами по пожарной безопасности, а также на основе опыта борьбы с пожарами, оценки пожарной опасности веществ, материалов, технологических процессов, изделий, конструкций, зданий и сооружений.

Производственное помещение оснащено планом эвакуации и первыми необходимыми средствами пожаротушения: песок, огнетушители ОХП - 10 и ОУ - 5.

Огнетушитель ОХП - 10 предназначен для тушения пожаров твердых, жидких и газообразных веществ и материалов, но его нельзя применять для тушения пожаров электроустановок, находящихся под напряжением. Углекислый огнетушитель ОУ - 5 предназначен для тушения всех видов горючих и тлеющих материалов и электроустановок, находящихся под напряжением не выше 380 В.

Песок применяют для тушения горючих и легко воспламеняющихся жидкостей. Его хранят в специальных ящиках возле противопожарного щита, где находятся принадлежности тушения пожара. Имеется устройство аварийного отключения и переключения приборов и печей.

4.11 Инженерные решения по защите окружающей среды

В производственном помещении применяются следующие меры по охране окружающей среды:

1. для предотвращения загрязнения атмосферы применяются пылеуловители;

2. вредные и ядовитые вещества хранят в специальной герметичной таре, в вытяжном шкафу;

3. проводятся разработки по созданию шамотных керамических изделий из экологически чистых веществ, исключающих вредные выделения;

4. жидкие вещества, полученные в процессе реакции, и жидкие отходы нейтрализуют специальными реакциями;

5. отходы металлов и твердых материалов утилизируют или передают другим подразделениям, где они используются в дальнейшем.

4.12 Оценка эффективности условий труда после предложенных мероприятий

В данной дипломной работе были рекомендованы мероприятия по уменьшению воздействия вредных факторов. Фактическое состояние условий труда после предложенных мероприятий представлено в табл. 4.4.

Из табл. 4.4 следует, что в результате внедрения мероприятий класс условий труда понизился с 3.2 до 2, что способствует улучшению условий труда в производственном помещении, уменьшению тяжести выполняемых работ, обеспечит повышение работоспособности, производительности труда

Таблица 4.4 - Аттестация рабочего места дизайнера после проведения мероприятий

№ п/п	Код фактора	Наименование производственного фактора, ед. измерения	ПДК, ПДУ	Фактический уровень производственного фактора	Продолжительность воздействия, час	Класс условий труда
1	4.62	Температура воздуха, 0С Холодный период	21,1-23,0	22,0	8	2
2	4.63	Скорость движения воздуха, м/с	0,3	0,2	8	2
3	4.64	Влажность воздуха, %	15-75	70	8	2
4	4.67	Освещенность рабочей поверхности. Е, лк	200	248,5	8	2
5	2.01 2.99	Вредные вещества пыль гипсовая	2	2	8	2
6	5.00	Тяжесть и напряженность трудового процесса, кг м			8	2

4.13 Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях

Чрезвычайные ситуации - это обстоятельства, возникающие в результате стихийных бедствий, аварий и катастроф, а также диверсий, факторов социального, политического или военного характеров, заключающихся в резком отклонении от нормы происходящих событий и процессов.

По данным Северо - Кавказского управления метеорологии по Ростовской области наблюдаются следующие стихийные бедствия с пороговыми значениями критериев:

1. сильный дождь - количество осадков за 12ч. Менее 30-50 мм;

2. крупный град - диаметр градин 15-20 мм;

3. сильный снегопад - количество осадков за 12 ч. Менее 20 мм;

4. пыльная буря - скорость ветра 15 м/с;

5. сильный ветер (смерч) - максимальная скорость ветра более 25 м/с;

6. ураган - максимальная скорость ветра более 32,7 м/с;

7. сильный гололед - толщина отложений 20 мм.

В результате исследований, остановки производства, при выходе из строя средств управления и контроля, при отключении электроэнергии, подачи газа, загорания в результате грозового разряда, могут возникнуть несчастные случаи и аварии.

Большую опасность представляют собой аварии, связанные с выбросом газов, термическими реакциями, воспламенением.

Различают следующие способы защиты населения в ЧС: укрытие в защитных сооружениях, убежищах, подвалах; рассредоточение рабочих и служащих и эвакуация населения; использования средств индивидуальной защиты и эвакуации населения; использование средств индивидуальной защиты и медицинской защиты.

К способам защиты относятся: оповещение населения, обучение населения, обеззараживание продуктов и т.д. Сооружения, обеспечивающие надежную защиту - это убежища, которые представляют собой сооружения, обеспечивающие защиту людей от воздействия всех поражающих факторов: ядерного взрыва, отравляющих веществ и бактериальных средств, высоких температур, едких газов в зонах пожаров[23].

4.14 Заключение об экологичности проектируемых решений по обеспечению безопасности жизнедеятельности

В соответствии с требованиями об экологии и безопасности в данной работе был проведен анализ условий труда в сравнении факторов с ПДУ и ПДК. В разделе по БЖД дипломной работы был проведен анализ потенциальных вредностей и опасностей на конкретном рабочем месте. В результате этого были выявлены вредные факторы, превышающие допустимые значения. На основании этих данных были предложены инженерно-технические решения по обеспечению безопасности жизнедеятельности.

В ходе анализа были выявлены следующие отрицательные факторы: недостаточное освещение, запыленность помещения. В результате проведенных мероприятий была повышена освещенность на рабочем месте с Е = 89 лк до Е = 248,5 лк.

Проведен расчет механической локальной вентиляции (вытяжной шкаф), для работы с пылящими веществами, так как фактический уровень пыли в воздухе производственного помещения составлял 3,8 мг/м3 при ПДК = 2 мг/м3. После разработки мероприятия по выбору механической вентиляции фактический уровень для пыли составил - 2 мг/м3;

В результате класс условий труда физического фактора для пыли снизился с 3.1 до 2.

В связи с предпринятыми мероприятиями по снижению воздействия вредных факторов на человека было выявлено что, общая оценка условий труда по степени вредности и опасности снизилась с 3.2 до 2.

На основании проведенного анализа можно сделать вывод о том, что дипломная работа соответствует требованиям экологичности и производственной безопасности.

керамика дизайн обжиг скульптура

5. Экономическая часть

5.1 Характеристика рассматриваемой продукции

Готовящееся к производству изделие - настенная скульптура, изготовлена из керамической шамотной массы. Настенная скульптура -- это арт-объект для украшения интерьера. Производство изделия предполагается в условиях действующего предприятия ИП «Панченко», г. Шахты.

С развитием рыночной экономики возникает все большая востребованность в декоративных керамических изделиях культурно-бытового и декоративно-прикладного характера, изделиях национальной тематики и традиций, постоянно возрастает численность предприятий народных художественных промыслов, к которым относится ИП «Панченко» г.Шахты [25].

В настоящее время керамика является не только незаменимым материалом в строительстве и других областях промышленности, из которого возможно изготовление изделий различного назначения, благодаря особым свойствам, но и обладает замечательными художественными характеристиками [17].

Формование изделия ведется набивкой керамической шамотной массы в гипсовую форму. Затем, после сушки и обработки сырца, изделие обжигают. Технология позволяет выполнять как единичные изделия, так и небольшие партии. Реализация данного проекта приведёт к созданию новых источников получения прибыли, созданию новых рабочих мест и удовлетворению запросов потребителей.

5.2 Управление бизнесом

Организационная структура любого предприятия сильно зависит от отраслевых особенностей предприятия, его размера и других объективных факторов.

Планирование кадровой политики направлено на привлечение высококвалифицированных специалистов и раскрытие их творческого потенциала на предприятии. Эти задачи могут быть достигнуты с помощью таких мер, как отбор и поощрение. Отбор работников будет производиться на основе результатов испытательного срока и выполнения вступительной работы. Поощрения планируются как материального, так и морального характера [26].

Кадровая структура предприятия (рис. 5.1) предполагает восемь человек:

-директор - служащий (образование высшее),

- бухгалтер - специалист (образование высшее),

- дизайнер - специалист (образование высшее),

- мастер-формовщик - рабочий (образование среднее специальное),

- мастер-набивщик - рабочий (образование среднее специальное)

- загрузчик печи - рабочий (образование среднее специальное),

- машинист оборудования - рабочий (образование среднее специальное),

- уборщик производственных помещений - МОП.

В дальнейшем при прогнозируемом расширении бизнеса возможно увеличение численности работников.