13.1.4 Современные защитные материалы, конструкции и технологии

Средства защиты кожи, используемые военнослужащими в армиях различных стран и персоналом промышленных производств, можно подразделить по степени изоляции от окружающей среды на спецодежду (костюмы, халаты, фартуки), защитные костюмы и комбинезоны без специальных герметизирующих устройств и комбинезоны скафандрового типа (герметизируемые, с созданием избыточного давления в подкостюмном пространстве). Средства защиты рук и ног в последнем случае либо изготавливаются заодно с комбинезоном, либо соединяются с последним герметизирующими устройствами.

По назначению их можно подразделить на средства для работы с сыпучими ядовитыми продуктами и техническими жидкостями, средства для работы с токсичными и легколетучими жидкостями, средства для работы с химически агрессивными и токсичными веществами, средства для аварийных работ в условиях воздействия перечисленных факторов, а также ионизирующих излучений, мощных тепловых потоков или переохлаждающей среды. Материалы и пакеты материалов, применяемых в этих изделиях, могут иметь от одного до десяти и даже более слоев в зависимости от степени необходимой защиты и количества воздействующих факторов. Толщина материалов и пакетов может колебаться от десятков микрометров до нескольких сантиметров.

Анализ данных показывает, что изолирующие СИЗК изготавливаются из однослойных и многослойных пленок, армированных пленок, из тканей и трикотажных полотен с одно и двухсторонним покрытием, комбинированных материалов. В основном это армейские защитные накидки от ТХ, БА и РП, либо легкие пневмокостюмы для работы с радиоактивными веществами в промышленности. Используемые полимеры – поливинилхлорид (ПВХ) и полиэтилен низкой плотности (ПЭНП), полиолефины (ПО) и сополимеры на их основе. Пленки получают в основном экструзионным методом.

Из многослойных пленок (с двумя, тремя и более слоями) перечень изделий несколько больше, по-видимому, из-за улучшенных защитных и эксплуатационных свойств. Из них производят защитные накидки, чулки и перчатки для армии и ГО, защитные костюмы, защитную обувь и перчатки для работы с агрессивными веществами в промышленности. Применяют полиолефины в сочетании с полиэфирами (ПЭф) и полиамидами (ПА). Методы изготовления – экструзия и ламинирование. Армированные нитями и разреженными сетками одно- и многослойные пленки используют главным образом для американских защитных накидок от ТХ, БА, РП. Наиболее прочные материалы получаются при термодублировании двух пленок из одного полимера, между которыми укладывается разреженная сетка из крупных ПА или ПЭф нитей.

Более распространены тканевые материалы с одно или двухсторонним полимерным покрытием. В качестве армирующей основы используют в основном ПА и ПЭф-ткани и трикотаж, в зависимости от назначения либо из тонких нитей, например, с поверхностной плотностью 50 г/м² , либо из толстых, собранных в жгуты нитей, с поверхностной плотностью 300; 400; 500 г/м² . В ряде случаев для защиты от КРТ используют ткани из термостойких волокон на основе ароматических полиамидов (АрПА) и полиимидов (АрПИ): фенилон, терлон, аримид, NOMEX, KVNOL, KERMEL. В качестве односторонних покрытий этих тканей применяют ПВХ, хлорсульфированный полиэтилен (ХСПЭ), полиуретан (ПУ), а также резины на основе бутадиен-нитрильного каучука (БНК), бутилового каучука (БК). Технологии нанесения покрытия – экструзионное ламинирование, термодублирование, каландрование, шпрединг. Из материалов с односторонним покрытием изготавливают спецодежду и негерметизируемые защитные костюмы. Достоинством материалов с односторонним покрытием является то, что не наблюдается неприятных ощущений при контакте кожи работающего в спецодежде с внутренней поверхностью материала из-за того, что часть испаряющейся с поверхности кожи влаги сорбируется тканевой основой. Кроме того, нет интенсивного отвода тепла, возникающего при контакте кожи с резиной. Недостатком тканей с односторонним покрытием является низкая износостойкость из-за неукрытости тканевой основы с изнаночной стороны.

В качестве армирующей основы материалов с двухсторонним покрытием применяют ПА и ПЭф ткани, АрПА, АрПИ. В качестве покрытий используют ПВХ, ПУ, ХСПЭ, полихлоропреновый каучук (ПХПК), БК, хлорбутилкаучук (ХБК), УК, фторкаучук (ФК) в виде монослоев, в смесях, а также в виде сочетаний, например, ФК/ПХПК; ПХПК/БК; ФК/БК для придания химической стойкости и высоких защитных свойств от широкого спектра АХОВ и агрессивных жидкостей. Покрытие осуществляется методами пропитки, шпредингования или каландрования.

В последние годы появилась группа новых материалов с новыми ранее не востребованными свойствами. Например, TYVEK, представляющий собой нетканый материал (НТМ) из полиолефиновых волокон, уплотненный и подвергнутый термообработке с одной стороны. В этом материале достигнута способность не пропускать снаружи воду, аэрозоли АХОВ и кислоты. В то же время пары влаги от поверхности тела человека уходят через НТМ. Другим типом материалов с подобными свойствами являются материалы GORE-TEX и ENTRANT, представляющие собой плотные ПА-ткани с пленочным покрытием с изнаночной стороны из фторопластов или из латексной резиновой пленки. Пленочное покрытие имеет сеть микропор, через которые водяной пар от поверхности проникает наружу. Капельно-жидкая влага снаружи через материал не проникает. Материал ENTRANT TERMO обладает к тому же еще и свойством отражать внутрь костюма ИК-излучение. Подобными же свойствами, но при несколько ином техническом решении, обладают материалы TERMAL/R и КК-27. TERMAL/R представляет из себя многослойную конструкцию из ПЭф-пленок, между которыми находится тонкий пенополиуретановый (ППУ) слой с открытыми порами. ПЭф-пленки имеют многочисленные отверстия, через которые влага от тела в виде пара выходит наружу. Тепло в подкостюмном пространстве сохраняется из-за высоких ветрозащитных свойств и теплоотражающего покрытия пленок. Материал КК-27 имеет в верхнем слое также ПЭф или ПОл-пленку с отверстиями, покрытую теплоотражающим слоем. Эта пленка дублирована плотным НТМ типа TYVEK и еще одним неплотным слоем НТМ, часть волокон которого с помощью иглопробивной технологии выведены через отверстия верхнего слоя наружу. Тем самым обеспечивается транспорт влаги по волокнам НТМ наружу костюма.

Путем комбинирования этих материалов в несколько слоев с другими, например, сорбирующими материалами, им придают защитные свойства от паров и аэрозолей ТХ и АХОВ. Пакеты комбинированных, резинотканевых и тканых материалов используют в СИЗК скафандрового типа, предназначенных для защиты от АХОВ, КРТ, термо- огнезащиты, ионизирующих излучений, изоляции от переохлажденной среды. В этих пакетах материалов используется до 10 и более слоев, каждый из которых функционально ответственен за конкретное свойство. Теплоотражающий материал имеет отражающие слои из напыленного алюминия, включает термостойкие и негорючие ткани из асбеста, углеродных волокон, стекловолокна, ароматического полиамида и полиимида. Имеются слои из полуизолирующих или проводяще-изолирующих материалов типа КК-27 и TERMAL. Костюмы для защиты от ионизурующих излучений включают резинотканевые материалы со свинцовым порошком в качестве наполнителей. Костюмы для защиты от КРТ могут содержать до двух-трех слоев из резинотканевых изолирующих материалов. Каждый костюм может состоять из трех-четырех костюмов, надеваемых один на другой. Каждое изделие в свою очередь изготавливается из многослойных комбинированных материалов.

В качестве средств защиты рук и за рубежом и в нашей стране используют перчатки из однослойных и клеевых резиновых пленок термопластов. Применяются: ХПК; бутадиен нитрильный каучук (БНК); ФК; натуральный каучук (НК); БК; синтетический каучук изопреновый (СКИ) в смеси с полиизобутиленом (ПИБ); натрийбутадиеновый каучук (НБК); ПЭ. Для расширения спектра защитных и эксплуатационных свойств перчаток разработаны многослойные композиции. Для обеспечения бензо- и кислотостойкости – ПХПК/НК; БНК/НК; ПХПК/БНК + ПИБ; эпихлоргидриновый каучук (ЭХГК)/(СКИ + ПИБ). Для химостойкости – синтетический каучук этилен-пропиленовый тройной (СКЭПТ)/БК. Технологии изготовления средств защиты рук (СЗР) – латексные и клеевые. Защитные перчатки для упрочения и улучшения физиолого-гигиенических свойств армируются хлопчатобумажным (ХБ) или ПА-трикотажем. Для предохранения кистей рук от травм тыльная сторона ладонной части перчаток может иметь накладки из вспененной резины. Таким образом, СЗР также могут иметь сложное композиционное строение, оптимизация которого также представляет достаточно сложную задачу.