Обязательным условием является и хорошая паропроницаемость материалов, необходимая для выведения водяных паров из ограниченного этим материалом пространства и тем самым обеспечивающая нормальные условия жизнедеятельности организма человека в одежде. Материалы из натуральных волокон обладают высокой паропроницаемостю независимо от их плотности [42].

Также материалы данной группы не должны прилипать к поверхности тела. Прилипший увлажнённый материал снижает потоотделительную функцию кожи. Для предотвращения прилипания поверхность тканей должна быть неровной, шероховатой [44].

В условиях жаркого климата при интенсивной солнечной инсоляции для оценки теплового режима человека возникает необходимость учёта световых свойств материалов, основными характеристиками которых служат коэффициенты: отражения, поглощения и пропускания.

На показатели характеристик оптических свойств существенное влияние оказывают такие факторы, как природа волокон и нитей, структура волокон, нитей и материалов. Отражение определяется в основном характером переплетения, поверхностным заполнением, строением пряжи и нитей, а поглощение и пропускание - общей пористостью. Так, материалы, в которых волокна в нитях расположены параллельно (комплексные нити пологой крутки), а переплетения имеют прямолинейные перекрытия нитей (сатиновое, атласное переплетения), преимущественно зеркально отражают световой поток. С увеличением длин перекрытий нитей отражательная способность тканей возрастает, а пропускание солнечной радиации уменьшается [48].

В настоящее время одним из способов снижения воздействия солнечной радиации является добавление в ткани специальных адсорбентов, которые поглощают вредные лучи и предотвращают повреждение кожи. Эти добавки находятся в некоторых детергентах, имеющихся в моющих средствах. Механизм их действия заключается в том, что под действием солнца они могут закупоривать микроотверстия в тканях и повышают их SPF.

При чрезмерной солнечной инсоляции большое значение имеют цвет материала и его блеск. Чем блестящее и светлее поверхность, тем больше отражает и меньше поглощает она падающую на неё лучистую энергию. Следовательно, цвет материала существенно влияет и на его температуру. Поглощающая способность материалов в зависимости от их цвета составляет приблизительно: для чёрного - 88 %, для хаки - 57 %, для белого - 20 % общего количества падающего на материал излучения. Наиболее высокие отражательные свойства присущи тканям светло-розового, голубого и жёлтого цветов.

Увлажнённые ткани пропускают сквозь себя солнечной радиации значительно больше, чем сухие, причём это увеличение для некоторых видов тканей может достигать 100 % и более. Так, сухая хлопчатобумажная ткань пропускает менее 10 % падающего света в широком диапазоне. В намокшем виде хлопок становится более проницаемым для ультрафиолетовых лучей. Синтетические полиэфирные ткани хорошо защищают от УФ-В, но не так эффективны в диапазоне УФ-А [22].

Важное значение приобретает цвет материала и при оценке психофизиологического соответствия спецодежды. Цвет не только вызывает соответствующую реакцию человека в зависимости от его эмоционального состояния, но и определённым образом формирует его эмоции. Цвет может повышать работоспособность, улучшать эмоциональное состояние, снижать утомляемость и наоборот. Каждый из цветов несёт свою эмоциональную нагрузку, которую необходимо учитывать при стимулировании трудовой деятельности: сочетание красного и сине-зелёного стимулирует общую работоспособность, жёлтый с оранжевым снимают умственное утомление, с помощью тёмно-синего цвета подавляется раздражительность, он оказывает особое успокаивающее действие. Не рекомендуется использовать фиолетовый и чёрный цвета.

Установлено, что во время выполнения работ наиболее оптимальны жёлто-зелёные тона, позволяющие сосредоточиться и ускорить темп работы.

При работе на открытых пространствах не рекомендуются белые цвета, такая спецодежда в большей степени подвержена загрязнению, а также яркие цвета, так как обилие солнечного света приводит к изменению цветового тона, цвет воспринимается более насыщенным, вследствие чего оказывает раздражающее действие на зрительные рецепторы [23].

На основании результатов многочисленных исследований, приведённых в [44], а также данных о климатических условиях можно заключить, что наилучшим решением для защиты от повышенных температур, обусловленных тепловым излучением, является использование для изготовления спецодежды материалов из натуральных волокон (в частности, из хлопка). Это обусловлено целым комплексом влажностных свойств, присущих этой группе материалов.

Хлопчатобумажные ткани по своим свойствам удовлетворяют основным гигиеническим требованиям, предъявляемым к спецодежде. Они гигроскопичны, воздухо- и паропроницаемы, что создаёт условия для теплообмена между человеком и внешней средой. Структура и плотность некоторых хлопчатобумажных тканей определяют их пылезадерживающую способность и прочность к истиранию. Кроме того, одежда из хлопка служит хорошей защитой от ультрафиолета [42].

При проектировании спецодежды, защищающей не только от высокой температуры и солнечной радиации, но и от влаги, комплекс требований усложняется.

Для защиты от внешней влаги используются водонепроницаемые ткани с водоотталкивающими или водоупорными пропитками, которые, в свою очередь, особенно при повышенной температуре воздуха, затрудняют влаго-, газо- и теплообмен человека с окружающей средой, ухудшают тепловое состояние организма и снижают его работоспособность. Таким образом, материалы с рассматриваемыми свойствами в конкретных производственных условиях не могут обеспечить комфортный микроклимат в пододёжном пространстве, так как наряду с ограничением поступления влаги из окружающей среды к человеку необходимо обеспечить отведение влаги изнутри. Поэтому низкие показатели гигиенических свойств материалов могут быть компенсированы, например, рациональной конструкцией.

Способы обеспечения эффективности теплоотдачи из пододёжного пространства

Для реализации этой функции спецодежды важными являются её характеристики, обусловливающие эффективность теплоотдачи радиацией (сопротивление тепловому потоку), конвекцией (вентилируемость) и испарением (эффективность отведения пододёжной влаги).

Для увеличения теплоотдачи организма при выполнении сельскохозяйственных работ на открытом воздухе рекомендуется проектировать конструкцию спецодежды более свободной формы, т.е. одежда не должна прилегать непосредственно к коже, обеспечивая наличие воздушного слоя вокруг тела.

Необходимая вентилируемость одежды может быть достигнута как благодаря воздухопроницаемости материалов, используемых для одежды, так и благодаря её конструкции с введением дополнительных вентиляционных отверстий, конструктивных неплотностей.

В работе [49] проводилась сравнительная оценка влияния конструктивных неплотностей, воздухопроницаемости и влагопоглощения на вентилируемость пододёжного пространства. При этом учитывается фактор конструкции (Ф), представляющий собой соотношение кратностей воздухообмена исследуемой спецодежды и герметичного по конструкции комбинезона, выполненного из того же материала. Диапазон измерений Ф от 1 (герметичный комбинезон) до 1,4 (костюм свободного покроя). О влиянии тепловой нагрузки на организм судили по допустимой продолжительности работ (). При температурах воздуха около 45 ⁰С вентилируемость одежды через неплотности оказывает более существенное влияние на тепловое состояние организма, чем улучшенные гигиенические свойства материала. В спецодежде с оптимальным для данных условий значением вентилируемости через конструктивные неплотности достигает таких значений, которых невозможно добиться изменением лишь гигиенических свойств материала. При температурах воздуха около 35 ⁰С наличие конструктивных неплотностей обеспечивает улучшение теплового состояния по сравнению с температурой воздуха 45 ⁰С. Таким образом, при создании одежды для работы при температуре воздуха, незначительно превышающей температуру поверхности тела (35±2 ⁰С), наиболее рациональной для теплообмена является конструкция, обеспечивающая высокую вентилируемость пододёжного пространства за счёт конструктивных неплотностей [30]. Гигиенические свойства материалов, такие как влагопоглощение и воздухопроницаемость, не оказывают существенного значения на улучшение теплового состояния. Однако для всех вышеперечисленных температур воздуха существуют оптимальные величины конструктивных неплотностей, улучшающих тепловое состояние человека. Авторами сделан вывод, что «воздухообмен через конструктивные неплотности качественно отличается от воздухообмена через материал, по-видимому, за счёт выхода через неплотности воздуха большей влажности, чем через материал спецодежды».

Несомненно, вышеперечисленные методы обладают определённой информативностью при выборе оптимальных свойств материалов и конструкций одежды, однако для условий затруднённой теплоотдачи наиболее существенной характеристикой является вентилируемость пододёжного пространства. Например, существуют конструкции одежды, в которые в качестве вентиляционных устройств вводятся щелевидные отверстия в области спины, задней поверхности рукавов и брюк. Достаточно широко используются также различного вида отлётные кокетки в области спинки и переда ластовицы в нижней части рукава, имеющие специальную конструкцию и работающие по принципу мехов; отверстия, которые могут быть ромбовидными, щелевидными, круглыми и т.п., внизу проймы рукавов, вверху шаговых швов, по всей длине шаговых и боковых швов и т.д. (в зависимости от площади отверстий могут быть предусмотрены вставки из сетчатого полотна).

Использование вышеназванных способов изготовления вентилируемой одежды для работы в условиях нагревающего микроклимата ограничено ввиду наличия перекрывающихся поверхностей деталей, что значительно ухудшает отвод тепла через вентиляционные элементы.

К тому же места расположения вентиляционных отверстий не отвечают предъявляемым требованиям для сельскохозяйственных рабочих. Обычно имеющиеся в одежде воздушные прослойки, обеспечивающие съём тепла с поверхности тела, формируются случайным образом, без учёта конкретных зон и условий воздействия дополнительных внешних источников теплового излучения. Чаще всего для этой цели используются щелевидные отверстия в области спины, задней поверхности рукавов и брюк, а также различного вида отлётные кокетки.

Как правило, при расчётах конструкции не выполняется обоснование геометрических параметров вентиляционных элементов, обеспечивающих необходимую вентиляцию в зонах с различными температурными параметрами пододёжного пространства.

При проектировании специальной одежды следует учитывать, что распределение внешней тепловой нагрузки по участкам тела человека не одинаково, а следовательно, на разных участках пододёжного пространства возникают различные климатические условия. Одним из основных факторов является дополнительное воздействие инфракрасных лучей на определённые участки тела человека. Расчёты показывают, что для обеспечения теплового баланса при работе средней тяжести на чайной плантации, например, теплопродукция составит около 150-170 Вт/м² без воздействия Солнца. По некоторым данным, тепловой поток солнечного излучения, падающего на вертикально ориентированный цилиндр в дневное время, в средних широтах составляет около 300-350 Вт/м². То есть поступление тепла от Солнца с учётом площади облучаемой поверхности равнозначно выполнению работником тяжёлой дополнительной работы.

В основном интенсивность воздействия солнечных лучей зависит:

- от угла падения их на тело человека;

- от характерных трудовых движений работающего, что приводит к позам, при которых воздействие лучей концентрируется на отдельных участках, расположенных перпендикулярно или под некоторым углом к направлению их воздействия.

Возникают зоны, подверженные дополнительному действию теплового потока от солнечной радиации, которые могут быть выявлены путём анализа трудовой деятельности работников.

Поэтому при проектировании специальной защитной одежды необходимо учитывать неоднородность климатических условий в различных зонах пододёжного пространства для работников, выполняющих сельскохозяйственные работы в условиях дополнительного воздействия солнечной радиации.

Все вышеперечисленные конструкции одежды с естественной вентиляцией пододёжного пространства и способы её организации, в той или иной мере решающие задачу отвода тепла, в рамках поставленных целей требуют дополнительных исследований. Ожидаемым результатом будет разработка новой конструкции костюма для защиты от повышенных температуры и влажности воздуха, а также от проникновения влаги в пододёжное пространство влаги извне, наряду с отведением влаги для обеспечения комфортного микроклимата пододёжного пространства, а следовательно, и повышения работоспособности сельскохозяйственных рабочих.

Учитывая особенности производственных условий сельскохозяйственных рабочих, были сформулированы следующие требования к специальной одежде:

- защита от попадания внешней влаги в виде стекающей росы и брызг в пододёжное пространство применением водоупорных материалов с высокими гигиеническими и защитными свойствами;

- вентилируемость пододёжного пространства за счёт конструктивных неплотностей;

- создание относительно комфортного микроклимата в результате применения конструкции, обеспечивающей естественную вентиляцию пододёжного пространства.

С учётом приведённых требований авторами разработана конструкция защитной одежды с вентиляционными отверстиями, защищённая патентом РФ № 2318415.

2.4 Исследование и проектирование защитных костюмов от воздействия воды и повышенной влажности

Влагозащитная спецодежда предназначена для защиты рабочих ряда профессий от воздействия воды, атмосферных осадков и повышенной влажности. Наиболее приемлемым видом спецодежды для защиты от воды в настоящее время, являются: костюм, плащ, комбинезон, фартук. Используются также и средства индивидуальной защиты, такие как рукавицы, перчатки, сапоги резиновые, бахилы, головные уборы в виде шлема и капюшонов различных моделей [53]. Однако разработанные конструкции спецодежды для защиты рабочих от воздействия воды и атмосферных осадков не всегда обеспечивают надёжную защиту тела человека от различных производственных факторов при сохранении нормального физиологического и психологического состояния человека [54]. Поэтому исследования, имеющие целью разработку влагозащитной одежды для различных категорий работающих, которые испытывают действие воды и повышенной влажности воздуха, являются актуальными.



Исследование системы «человек - одежда - окружающая среда»

Одежда, которая обеспечивает защиту человека от влаги в бытовых и производственных условиях, является одним из предметов первой необходимости. Постоянно существующая потребность в бытовой влагозащитной одежде объясняется климатическими условиями нашей стра- ны [55]. Колебание температуры воздуха в осенний период происходит так, что перепад температур между телом человека и окружающей средой вызывает перемещение влаги из окружающей среды внутрь пакета [56].

Характерное состояние системы «человек - одежда - окружающая среда», совокупность и направленность воздействия негативных факторов окружающей среды показаны на рисунке 2.33.

В системе «человек - одежда - окружающая среда» спецодежда для защиты человека от повышенной влажности и воды является барьером, препятствующим воздействию вредных факторов внешней среды. В то же время спецодежда обеспечивает тепловой баланс тела, сохраняя часть выделяемого им тепла, и отводя его излишки в окружающую среду. Кроме того, в процессе метаболизма человек через кожу выделяет значительное количество влаги, а также углекислый газ и другие продукты, которые необходимо выводить из пододёжного пространства.

Рис. 2.33. Схема взаимодействия элементов системы «человек - одежда - окружающая среда»

Организм человека может подвергаться действию воды и повышенной влажности воздуха и в производственных условиях, т.е. в закрытых помещениях при низких температурах окружающего воздуха и других вредных производственных факторов (рис. 2.34). К таким условиям можно отнести, например, ткацкое и отделочное производство, автомойки, прачечные и др.

Рис. 2.34. Схема взаимодействия элементов системы

«человек - одежда - производственная среда»

В результате исследования установили, что любое производство (из перечисленных профессий) характеризуется определённым набором вредных производственных факторов (ВПФ), обусловленных воздействием параметров окружающей среды и спецификой работы человека (рис. 2.35).

Рис. 2.35. Анализ ВПФ, влияющих на человека, в производственных условиях

Главное влияние на микроклиматические условия в производственной обстановке оказывает технологический процесс. Поскольку характер производственной технологии весьма различен, многообразным является и микроклимат рабочих помещений, который определяется температурой воздуха, количеством находящихся в данном помещении людей, характером технологического процесса, эффективностью вентиляции и температурой наружного воздуха [55].

Неблагоприятное воздействие на организм человека высокой относительной влажности при низких температурах обусловливается тем, что влажный воздух быстрее проводит тепло, чем сухой, вследствие чего потери тепла в холодном влажном воздухе возрастают. В результате может наступить переохлаждение организма. Следует отметить, что при пониженной температуре и высокой влажности существенную роль играет движение воздуха: чем оно больше, тем сильнее теплоотдача и тем больше охлаждение тела [57].

В процессе эксплуатации под влиянием разрушающих факторов окружающей среды происходит ухудшение потребительских свойств влагозащитной одежды и спецодежды, связанное с изменением защитных свойств материалов и поверхности водоотталкивающего покрытия.

Наиболее перспективные разработки в области производства специальной одежды для защиты от воды и повышенной влажности воздуха

На сегодняшний день проектирование спецодежды для защиты от влаги осуществляется специалистами на основе накопленного опыта, сопряжённого с производством влагозащитных тканей и технологией (герметизацией) обработки изделий данного вида. Известные способы образования герметичных швов могут быть подразделены на способы, при которых герметизация осуществляется одновременно с образованием шва [58], и способы, при которых герметичность создаётся последующей обработкой первоначально соединённых деталей изделия (табл. 2.11).

Таблица 2.11

Классификация способов образования герметичных швов [57]

Способы получения герметичности в момент образования шва (соединения)	Способы получения герметичности путём последующей обработки швов (соединения)
а - применением особых соединяющих материалов	б - применением особых методов образования шва	в - нанесением герметизирующих композиций	г - применением внешнего воздействия
1 - применением ниток со специальными пропитками 2 - с помощью клеевых ниток 3 - введением термопластов с последующим сшиванием 4 - вдавливанием термопластов в отверстия материала 5 - применением клеёв-растворов 6 - применением клеёв-расплавов 7 - применением паст 8 - соединением электропроводящими плёнками 9 - применением резиновых смесей	1 - применением тепловой сварки 2 - применением сварки токами высокой частоты 3 - применением ультразвуковой сварки 4 - применением литьевого метода сварки	1 - нанесением жидкого герметика с последующей сушкой 2 - нанесением жидкого герметика с последующей вулканизацией 3 - применением плёнок и лент 4 - нанесением герметика в расплаве 5 - напылением порошкового герметика с последующим расплавлением 6 - нанесением пасты	1 - обработкой материала по линии шва (строчки) горячим воздухом 2 - заваркой краёв деталей (открытых срезов шва)

О.В. Метелева, В.В. Веселов и В.Е. Кузмичев в работе [59] представили иную классификацию способов герметизации ниточных швов изделий из тканей с водоотталкивающей отделкой, приведённой в таблице 2.12.



Таблица 2.12

Классификация способов герметизации ниточных швов изделий

из тканей с водоотталкивающей отделкой [6]

Стадии обработки в процессе изготовления швейного изделия
Способы, предполагающие обработку исходных материалов и деталей	Способы герметизации швов в момент стачивания	Способы герметизации швов готового изделия
1. Предварительная обработка швейных ниток: - специальная пропитка швейных ниток; - специальная пропитка ниток с последующим «тепловым ударом». 2. Обработка краёв деталей герметиком с последующей сушкой: - с дальнейшей обработкой швов соответствующим растворителем; - с дальнейшим покрытием места соединения плёнкой или лентой; - с дальнейшим расплавлением нанесённого герметика; - без дальнейшей обработки	1. Подача герметика во время останова продвижения материала при стачивании 2. Наложение специальной прокладки в зоне выполнения шва 3. Наслаивание покрытия из смеси вещества герметиков при шитье	1. Промазывание швов вручную 2. Распыление герметика под давлением на швы 3. Прокладывание специальной плёнки, ленты, тесьмы по шву 4. Расплавление нанесённого предварительно герметика или материала 5. Опускание готового изделия в герметик

Для повышения качества швейных изделий с водоотталкивающей отделкой в сфере швейного производства используется [60]:

- уплотнение мест соединения деталей одежды непосредственно на швейной машине с помощью импрегнированной верхней нитки и проклеивания отверстий (с изнаночной стороны подкладывается полоска, выкроенная по косой, которая прикрепляется к месту соединения);

- промазывание мест соединения тканей с плёночным покрытием и водоотталкивающей отделкой металлосодержащими мылами, термопластичными смолами, каучуками и др.;

- пропитывание швов водоотталкивающим составом одновременно со склеиванием на швейной машине;

- введение в паровую адсорбционную среду при влажно-тепловой обработке мест соединения деталей швейных изделий технологических растворов, содержащих гидрофобизирующие соединения.

Авторы статьи [61] считают, что самой надёжной является комбинированная герметизация изделий специального назначения изготовленных из водонепроницаемых материалов с полимерными покрытиями.

Комбинированная герметизация включает в себя гидрофобизацию игольной нити при стачивании с помощью устройства, расположенного на корпусе швейной машины. Параллельное со стачиванием склеивание припусков швов двусторонней аутогезионной плёнкой на основе сополимерного акрилатного латекса, подаваемой между соединяемыми слоями материала синхронно со скоростью шитья.

Все вышеперечисленные технологии и способы соединения деталей имеют место при изготовлении водозащитной одежды. Выбор способа герметизации определяется свойствами применяемых материалов, а также условиями эксплуатации этих изделий, требованиями заказчиков, желающих получить конкурентоспособное и надёжное изделие [55].

В результате исследования защитных костюмов от воздействия воды и повышенной влажности установили, что защитные свойства влагозащитной спецодежды обеспечиваются в основном за счёт правильного выбора водоупорных и влагозащитных материалов. Ассортимент материалов, используемых для изготовления специальной влагозащитной одежды, достаточно разнообразен (классификация материалов представлена на рис. 2.36).

Используются в материалах модифицированные химические нити и волокна, различных фактур, структур, отделок и художественно-коло-ристических решений [62-64]. При выработке водоупорных и влагозащитных тканей используют различные виды пропиток и отделок.

Авторы статьи [65] для придания тканям водоотталкивающих свойств предлагают использовать следующие виды пропиток:

- пропитка Scotchgard (3М Innovation), которая формирует прочный невидимый слой вокруг каждого волокна ткани. Капли воды или масла не впитываются и могут быть легко удалены салфеткой. Пропитка стойкая, не теряет своих свойств после стирки и химчистки, а глажение после стирки улучшает отталкивающий эффект. Scotchgard Protection не влияет на способность ткани дышать;

- пропитки PU (полиуретановая пропитка) и PVC (поливинилхлоридная) применяются для изготовления одежды, защищающей от постоянного воздействия воды (одежда рыбаков и рабочих других профессий).

При пропитывании тканей этими пропитками последние лишаются основных гигиенических свойств (воздухопроницаемости и гигроскопичности) вследствие заполнения всех пор волокна и ткани пропиточными веществами. Время пребывания в такой одежде должно быть ограничено.

Рис. 2.36. Классификация материалов, используемых для производства влагозащитной одежды

Размещено на http://www.allbest.ru

Для обеспечения герметичности и улучшения гигиенических свойств в конструкциях непромокаемой одежды рекомендуется в основном применять отлётные кокетки по спинке и полочкам, вентиляционные отверстия в защищённых от воды местах, отсутствие декоративно-функциональных элементов в верхней части изделия (погоны, клапаны, нагрудные карманы и др.). Для обеспечения герметичности в верхней части куртки используют минимальное количество швов, т.е. отсутствие плечевых и боковых швов, а также членений в виде рельефных швов. В данных конструкциях спецодежды предусматривается увеличение припусков на свободное облегание.

Разработка функциональных решений влагозащитной спецодежды

Для обеспечения надёжной защиты человека от промокания и поддержания оптимальных параметров микроклимата внутри влагозащитного комплекта спецодежды, используемой в условиях повышенной влажности, разработали конструкцию элементов деталей защитного костюма, выполняющих функцию вентиляционных отверстий, подвергающихся постоянному воздействию воды и влаги [66].

Влагозащитный костюм выполнен из водо- и воздухонепроницаемой ткани, а зоны, в которых аккумулируется наибольшее количество влажности в виде пота и пододёжного воздуха, выделяемого телом человека, выполнены из соединённых между собой элементов, имеющих форму шестигранников [67]. На рисунке 2.37 изображён шестигранный элемент, периметр которого выполнен из четырёх прямолинейных участков 1 и двух криволинейных 2. Нижняя и верхняя части каждого элемента не соединены с другими элементами, образуя воздухообменный карман, закрытый сверху клапаном, имеющим форму линии второго порядка и обеспечивающим удаление влаги над областью воздухообменного кармана. При этом высота клапана не должна быть меньше 1/3 высоты между двумя параллельными гранями шестигранного элемента, а ширина равна длине грани. На рисунке 2.37 представлено расположение шестигранных элементов, прямолинейные участки 1 которых соединены между собой, образуя воздухообменные карманы 2. В верхней части каждого шестигранного элемента расположен внутренний клапан 3, а в нижней - внешний клапан 4.

Рис. 2.37. Шестигранный элемент детали защитного костюма	Рис. 2.38. Схема соединения элементов детали защитного костюма

Предлагаемый костюм в процессе эксплуатации работает следующим образом. Вода, попадающая на поверхность влагозащитного костюма, в области деталей, оснащённых шестигранными элементами, не будет сорбироваться молекулами волокон ткани, а будет разбиваться в мелкие капельки, быстро скатывающиеся вниз.

При этом внешний клапан 4 (рис. 2.37) исключает попадание воды в воздухообменный карман 2, а внутренний клапан 3 при попадании на него капель отражает их, защищая карман 2. Кроме того, в процессе работы в данном костюме в пододёжном слое скапливается пот и газообразные углекислотные выделения кожи и загрязнённого нательного белья, которые через воздухообменные карманы 2 транспортируются во внешнюю среду. Такое конструктивное решение исключает попадание воды во внутреннюю часть костюма и обеспечивает воздухообмен с окружающей средой, что улучшает санитарно-гигиенические условия труда персонала, использующего предлагаемый костюм.

В зависимости от условий труда на предприятии для защиты рабочих от воздействия воды и атмосферных осадков рекомендуется использовать новую конструкцию элементов деталей защитного костюма на различных участках одежды в соответствии с топографией и процессом намокания участков изделия [68]. На рисунке 2.39 представлены эскизы влагозащитного костюма, состоящего из куртки и полукомбинезона с элементами новой конструкции.

Первый вариант - элементы расположены в плечевой области изделия в виде кокеток 1 (рис. 2.39а). Расположение элементов новой конструкции в плечевой области влагозащитной куртки необходимо, так как в районе спины образуется наибольшая влажность пододёжного воздуха. Второй вариант - в костюме воздухообменными карманами оснащены кокетка 1, рукава 2 до области локтя и в области боковых швов 3 брюк (рис. 2.39б). И третий предлагаемый вариант использования воздухообменных карманов - костюм с рукавами покроя реглан - арка 1 и верхняя часть брюк 2 (рис. 2.39в).

а	б	в

Рис. 2.39. Эскизы моделей влагозащитного костюма с элементами новой конструкции

Воздухообмен во влагозащитном костюме из водоупорных тканей, как говорилось выше, обеспечивается путём расположения шестигранных элементов в зонах наибольшего скопления пота и конденсации скапливающейся во внутренних слоях пакета спецодежды.

Регулировать циркуляцию воздуха можно с помощью элементов различных размеров, размещая их определённым образом. В местах, где требуется большая циркуляция воздуха, следует размещать элементы с большим разведением, что обеспечивает большую величину подъёма внешнего клапана. Размер элемента, а именно внешний клапан элемента, изменяется путём изменения длины граней или конического разведения элемента (рис. 2.40).

Рис. 2.40. Изменение размеров воздухообменного кармана путём конического разведения элемента и длины грани Изменение размеров шестигранного элемента при коническом разведении представлено в таблице 2.13.

Таблица 2.13

Изменение размеров шестигранного элемента

Ширина стороны, см Величина разведения, см	Высота подъёма края элемента, см
	0,4	1,0	1,6
2	0,8	1,2	1,5
3	0,9	1,4	1,7
4	0,9	1,5	2,0
5	1,1	2,1	2,6
6	1,7	2,3	2,8

Таким образом, разработанная конструкция деталей защитного костюма от воздействия воды и повышенной влажности влаги обеспечивает свободную циркуляцию воздуха, благодаря чему испарения (следствие потоотделения организма человека) транспортируются на поверхность защитного костюма. Этот процесс позволяет регулировать влажность внутри одежды и поддержание должного микроклимата около кожи в условиях повышенной влажности окружающей среды при выполнении физических нагрузок рабочими.

2.5 Особенности проектирования адаптационной одежды для людей с ограниченными двигательными возможностями

По статистике и оценкам экспертов ООН, инвалиды составляют в среднем 10 % от всего населения планеты. В Российской Федерации в настоящее время насчитывается более 13 млн инвалидов.

В настоящее время люди с ограниченными двигательными возможностями (ЛОДВ) не обеспечены комфортной одеждой в достаточных количествах, да и сама одежда не отвечает их физиологическим потребностям. Одежда для ЛОДВ должна быть эргономичной и адекватной условиям системы «инвалид - одежда - окружающая среда», удобной для осуществления бытовых, жизненных процессов. Нельзя забывать о психологических и морально-эстетических аспектах при подборе одежды для ЛОДВ, так как основная её реабилитационная функция - сгладить различия между человеком, передвигающимся самостоятельно и при помощи кресло-коляски, дать возможность чувствовать себя комфортно и тем самым повысить качество жизни данной категории людей (рис. 2.41).

Цель данных исследований - создание нового вида одежды, соответствующей эстетическим, социально-бытовым, медицинским и эргономическим требованиям и обеспечивающей комфортность её использования для ЛОДВ в определённых условиях внешней среды.

Рис. 2.41. Схема взаимодействия элементов системы

«инвалид - одежда - окружающая среда»

На первом этапе исследований были определены степень ограничения двигательных возможностей, анализ условий жизнедеятельности и выявление факторов, негативно влияющих на общее состояние ЛОДВ.

Как показали исследования пациентов с травмами отдельных отделов позвоночного столба и заболеваниями спинного мозга, приводящих к ограничению двигательных возможностей, около 36,5 % больных имеют травмы шейного отдела позвоночника, 25,5 % - повреждения грудного отдела и 38 % - повреждения различной степени тяжести поясничного отдела [69].

В связи с этим мы ограничили рассматриваемую группу людей, имеющих инвалидность, приведшую к ограничению возможностей движения за счёт повреждений или травм поясничного отдела позвоночника, способных самостоятельно перемещаться в пространстве, преодолевать препятствия, сохранять равновесие тела в рамках выполняемой бытовой и профессиональной деятельности, передвигаясь с использованием вспомогательных средств и(или) с помощью других лиц.

Известно, что ограничение возможностей движения налагает определённый отпечаток на их образ жизни. Для ЛОДВ, передвигающихся при помощи инвалидных кресло-колясок, характерен вялый нижний парапарез (паралич обеих нижних конечностей), а также моторная полинейропатия ног [70]. При наличии этих заболеваний, а также вследствие неправильного реагирования сосудов на внешний раздражитель (которым может являться даже температура окружающего воздуха), эти люди постоянно чувствуют недостаток тепла в нижних конечностях, субъективные ощущения «зябкости», «промёрзлости», «онемения» ног.

Можно предположить, что при длительном пребывании в кресло-коляске возникает нехарактерное для типовых фигур распределение жироотложений в области плечевого, корпусного и подкорпусного поясов, а также атрофирование (уменьшение обхватных размерных признаков) нижних конечностей. Вынужденное фиксированное положение тела и недостаточная мышечная активность (гипокинезия), снижают функциональные возможности организма: замедляют скорость реакции на внешние раздражители, ухудшают координацию двигательных действий, снижают уровень анализа и синтеза центральной нервной системы, ослабляют деятельность и приводят к ожирению, нарушению обмена веществ, ухудшению деятельности и заболеваниям сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

При этом многим из них трудно осуществить элементарные для здоровых людей действия: самостоятельно одеть и снять одежду, освободиться от неё для совершения физиологических отправлений. Вынужденное ограничение пространства приводит к психологической подавленности, укрепляется негативная установка на пассивный, изолированный образ жизни [71].

Действующие в настоящее время стандарты по определению условий эксплуатации инвалидных кресло-колясок, регламентируют необходимые пространства для движения и манёвра, а также для совершения характерных движений человека, находящегося в положении сидя (с максимальной амплитудой движения верхних конечностей и верхней части корпуса при фиксированном статичном положении (полной неподвижности) нижней части корпуса и нижних конечностей).

Вместе с тем, как показали исследования, общей для нахождения в инвалидных кресло-колясках различных типов является посадка человека: нижние конечности располагаются на подножке, высота и угол наклона которой могут регулироваться. Угол сгибания ног в коленном суставе в различных колясках составляет от 105 до 120є.

Можно предположить, что использование людьми, передвигающимися с помощью кресло-колясок, классической бытовой одежды, чаще всего является неудобным, а порой и опасным для их физиологического состояния. При малой свободе и объёме такая одежда затрудняет или ограничивает амплитуду движений, оказывая давление на отдельные участки тела человека. При достаточной свободе и объёме возможно попадание отдельных участков одежды в движущиеся механизмы кресло-коляски и, как следствие, травмирование кожных покровов. Из всего вышесказанного вытекает необходимость разработки одежды для ЛОДВ, свободной от указанных недостатков.

Несмотря на то что первое упоминание о создании одежды для инвалидов относится к началу XIX в., проектированию этого вида одежды уделялось недостаточное внимание. В настоящее время не существует чётко сформулированного понятия, к какому классу должна быть отнесена одежда для ЛОДВ: бытовой или специальной. С одной стороны, она не может быть классифицирована как только бытовая, так как к одежде для инвалидов предъявляется ряд требований особой функциональности. С другой - это не в чистом виде специальная одежда, так как её назначение - это не только защита человека от опасных, вредных и других факторов среды, обеспечение безопасных условий труда и сохранение работоспособности человека.

Мы предлагаем классифицировать одежду для людей с ограниченными двигательными возможностями как подкласс специальной одежды (одежды для людей с различными заболеваниями). При этом, предлагаем ввести новую, четырнадцатую группу подкласса специальной одежды - адаптационную одежду для ЛОДВ.

Выделим основные (специфические) функции адаптационной одежды: психологическая адаптация инвалида к окружающей среде, физиотерапевтический эффект, статодинамическое соответствие одежды условиям жизни инвалида, нивелирование физиологических особенностей, обусловленных инвалидностью.

Всё вышеперечисленное определяет состав и последовательность выполнения действий при разработке общей схемы процесса проектирования адаптационной одежды (рис. 2.42).

Рис. 2.42. Общая схема процесса проектирования адаптационной одежды для ЛОДВ



Постановка задачи для формирования задания при проектировании адаптационной одежды для ЛОДВ

Общая схема постановки задачи и формирования задания при проектировании адаптационной одежды для ЛОДВ приведена в виде блок-схемы и представлена на рисунке 2.43.

Рис. 2.43. Общая схема постановки задачи и формирования задания

при проектировании адаптационной одежды для ЛОДВ



Все социологические и антропометрические исследования, представленные в данной работе, были проведены на базе санатория «Лесная поляна» г. Пятигорска Ставропольского края в неврологическом отделении реабилитации больных с последствиями травм, заболеваний позвоночника и спинного мозга, где каждые сорок дней проходят лечение около ста человек из различных регионов РФ.

Определение половозрастной группы инвалидов

Для определения половозрастной группы контингента для дальнейших исследований были проведены социологические исследования среди 203 ЛОДВ, передвигающихся при помощи инвалидной кресло-коляски. Как показали результаты исследования, наиболее многочисленной оказалась группа мужчин и женщин средней возрастной группы (48 и 42 % соответственно), на втором месте - мужчины и женщины младшей возрастной группы (32 и 23 % соответственно) и самой малочисленной оказалась группа мужчин и женщин старшей возрастной группы (12 и 28 % соответственно). Результаты исследований по определению половозрастной группы приведены на рисунке 2.44.

Рис. 2.44. Результаты исследований по определению половозрастной группы



Согласно опросу респондентов, инвалидность большинства мужчин средней возрастной группы обусловлена посттравматизмом различной этимологии. Это травмы, полученные при выполнении строительных, монтажных, водительских работ, а также боевые ранения военных при исполнении служебных обязанностей. Все дальнейшие исследования были проведены для мужчин средней возрастной группы (как самой многочисленной), имеющих ограничения двигательных возможностей и передвигающихся при помощи инвалидных кресло-колясок различного типа.

Определение и анализ предпочтений ЛОДВ в одежде

С целью определения и анализа предпочтений в одежде для ЛОДВ были проведены социологические опросы как самих инвалидов, так и людей, за ними ухаживающих, а также работников медицинских учреждений. В работе использованы традиционные методы проведения социологических исследований. В анкетном опросе участвовало 380 человек (203 инвалида-колясочника, 48 работников медицинских учреждений и 129 лиц, ухаживающих за инвалидами).

На первом этапе были определены предпочтения по выбору материалов и комплектации одежды для ЛОДВ, представленные на рисун- ке 2.45.

Рис. 2.45. Предпочтения по выбору требований к материалам

при изготовлении одежды для ЛОДВ



Все группы опрошенных в качестве приоритетного отмечают использование натурального состава тканей для одежды (53, 44 и 41 % соответственно). Воздухопроницаемость важна для 16 % инвалидов, с чем согласны 11 % помощников и 18 % медиков. Немаловажным фактором комфортного нахождения в одежде все группы считают гигроскопичность материалов (9, 18 и 23 % соответственно). Стойкость к истиранию и разрыву, а также лёгкость в уходе и несминаемость приоритетными выделили люди, ухаживающие за инвалидами.

Предпочтения по рациональной комплектации одежды распределились следующим образом:

- при формировании комплекта одежды для использования в помещениях (рис. 2.45а) предпочтение отдаётся куртке (сорочке) и брюкам ? 71 % опрошенных, 19 % предпочитают куртку (сорочку) и комбинезон, 12 % - комбинезон;

- при формировании комплекта одежды для прогулок (рис. 2.46б) предпочтение отдаётся также куртке и брюкам - 64 % опрошенных, для 7 % удобна накидка-пелерина. Комбинезон для прогулок предпочитают 15 % респондентов, 11 % дополнили комплект, состоящий из куртки и брюк, жилетом.

а



б

Рис. 2.46. Предпочтения по рациональной комплектации одежды:

а - для помещений; б - для прогулок

Предпочтительными для трёх групп респондентов по волокнистому составу материалов, рекомендуемых для изготовления одежды для ЛОДВ, находящихся в помещении, являются хлопчатобумажные, льняные ткани, а также трикотажное полотно (рис. 2.47).

Рис. 2.47. Предпочтения по волокнистому составу материалов,

используемых при изготовлении одежды для ЛОДВ



Как видно из рисунка 2.47, все группы респондентов отметили комфортность эксплуатации одежды из трикотажного полотна и хлопчатобумажного (джинсового) материала. Вместе с тем, ЛОДВ были высказаны причины недовольства при эксплуатации изделий из этих материалов. А именно, акцентировано внимание на свойствах трикотажных полотен (растяжимость, эластичность, а также специфика технологической обработки), которые достаточно быстро приводят к ухудшению внешнего вида одежды. Основной причиной недовольства одеждой из текстильных материалов является статодинамический дискомфорт.

Формирование комплекса специальных требований и показателей качества при изготовлении адаптационной одежды для ЛОДВ

В основу комплекса специальных требований и показателей качества при изготовлении адаптационной одежды для ЛОДВ были положены результаты социологических исследований, проведённых среди ЛОДВ, и рекомендации медицинского персонала, осуществляющего медикаментозное и реабилитационное лечение. Как показали данные социологического опроса, инвалидами, передвигающимися при помощи кресло-коляски, используется различная бытовая одежда: спортивные костюмы, брюки и сорочки из хлопчатобумажной (джинсовой) ткани. Вместе с тем, используемые виды одежды недостаточно комфортны и удобны в надевании, снятии и носке, не обладают некоторыми свойствами, желательными, а иногда и обязательными для удовлетворительного психологического и физиологического состояния человека.

По результатам наблюдений и данным опроса, время непрерывного пребывания человека в инвалидной кресло-коляске составляет от 12 часов 40 минут до 17 часов 10 минут в сутки, то есть в среднем около 15 часов 15 минут. Оставшееся в сутках время инвалид находится в положении лёжа. Непрерывное сидение вызывает утомление, уменьшение функционального и энергетического потенциала организма, возникающее в результате нервно-психических, эмоциональных перегрузок, монотонности физических нагрузок (статических и динамических), неудобства позы, давления одежды.

При анкетировании было предложено определить требования к одежде и комплектацию одежды для повседневного использования. Графическая обработка результатов анкетирования (требования к одежде для ЛОДВ с точки зрения выделенных групп респондентов) представлена в виде диаграммы (рис. 2.48).

Рис. 2.48. Требования, предъявляемые к одежде для ЛОДВ

Как видно из рисунка 2.48, для 43 % респондентов первой группы (ЛОДВ) главным является удобство в снятии и одевании одежды. Удобство в эксплуатации конструкции и отдельных её элементов (удобное расположение карманов и застёжки) важным является для 27 %. Качество используемых материалов - для 15,5 % опрошенных. Срок службы одежды является приоритетным для 8 %, а её стоимость - для 4 %. При этом, соответствие одежды для ЛОДВ направлению моды является важным только для 2,5 % респондентов [72].

Наиболее важными требованиями, предъявляемыми к одежде для ЛОДВ, с точки зрения респондентов второй группы (помощников), являются: удобство в одевании и снятии (47 %). Требования к качеству материалов важны для 19 % респондентов. На третье место респонденты поставили стоимость одежды (17 %). Для 7 % опрошенных важными являются удобство в эксплуатации, для 5 % - длительный срок службы изделий и для 3 % - соответствие одежды направлению моды [72].

Третья группа респондентов (врачи и медицинский обслуживаю-щий персонал) в качестве основных выдвинула требования к удобству одевания и снятия одежды (для лёгкого доступа при осуществлении ме-дицинских процедур) - 39 %, требования к качеству материалов важны для 35 % респондентов. На третье место респонденты-медики поставили удобство в эксплуатации (17 %). Для 5 % опрошенных важными являют-ся стоимость одежды, для 3 % - срок службы, для 1 % - соответствие направлению моды.

Полученные данные позволяют выделить наиболее значимую группу факторов: это удобство в эксплуатации (эргономичность конструкции, удобство при одевании и снятии, рациональное расположение и удобство пользования конструктивно-декоративными элементами (карманами, застёжками и т.д.)), качество применяемых материалов и срок службы изделия [72].

На основе проведённого социологического анализа, рекомендаций медицинского персонала и изучения нормативно-технической литературы сформирован и предложен комплекс специальных требований и показателей качества при изготовлении адаптационной одежды для ЛОДВ (рис. 2.49).



Рис. 2.49. Структурная схема комплекса показателей качества, предъявляемых к адаптационной одежде для ЛОДВ

Как видно из рисунка 2.49, при построении структурной схемы показателей качества, предъявляемых к адаптационной одежде для ЛОДВ, учтены все специфические свойства и функции адаптационной одежды как предмета потребления и продукта массового (промышленного) производства.

На первом уровне выделены пять основных подсистем показателей качества одежды: функциональные, социальные, потребительские, эстетические, эргономические и эксплуатационные.

На втором уровне функциональный комплексный показатель качества представлен тремя классами показателей качества адаптационной одежды (ПКАО): соответствие современному образу жизни, соответствие условиям внешней среды и соответствие психофизиологическим особенностям ЛОДВ.

Социальный комплексный показатель качества представлен двумя ПКАО: нивелирование инвалидности посредством применяемой одежды и использование адаптационного эффекта при её эксплуатации. Данный комплексный показатель качества необходимо учитывать на стадии разработки технического задания при проектировании одежды, способствующей восстановлению социального и личностного потенциала ЛОДВ, а также для создания его психологического комфорта в обществе.

Известно, что отсутствие эстетических показателей превращает любую одежду в бесполезный продукт. Как показали проведённые исследования, специфическая особенность адаптационной одежды позволяет улучшить психофизиологическое состояние ЛОДВ за счёт грамотного применения цветового решения и использования физиотерапевтического эффекта конструкции и свойств внутреннего пакета материалов. При этом нельзя забывать об эстетической целесообразности формы изделия, её художественной выразительности и стилевом единстве со средой, определяемыми ПКАО новизна модели и конструкции и целостность композиции.

Эргономический комплексный показатель качества на втором уровне представлен тремя ПКАО: антропометрическое, психофизиологическое и гигиеническое соответствие физиологическим особенностям ЛОДВ, позволяющими адаптировать одежду системе «инвалид - адаптационная одежда - окружающая среда». Антропометрическое соответствие состоит из двух показателей - статического и динамического соответствия одежды заданным условиям эксплуатации. Психофизиологическое соответствие характеризуется показателями удобства эксплуатации как всего изделия, так и его отдельных элементов, в том числе и при осуществлении физиологических потребностей, а также позволяет ЛОДВ обходиться без посторонней помощи при одевании или снятии адаптационной одежды.

Эксплуатационный комплексный показатель качества на втором уровне характеризуется четырьмя ПКАО: устойчивость материалов и конструкции швов изделия к нагрузкам, износостойкость материалов, устойчивость к трению и удобство в эксплуатации. Учёт требований эксплуатационного комплексного показателя позволит продлить срок службы адаптационной одежды без ущерба его внешнего вида.

Учёт предложенного комплекса специальных требований при проектировании адаптационной одежды позволит создать одежду, обладающую высокими технико-экономическими показателями и отвечающую потребностям рассматриваемого контингента потребителей.

Разработка классификационной схемы особенностей телосложения ЛОДВ

Анализ литературных источников и научных исследований показал, что в настоящее время не существует классификационной схемы особенностей телосложения мужских фигур с инвалидностью, приводящей к ограничению двигательных возможностей. Вместе с тем, отсутствие исходной информации об индивидуальных особенностях фигур в информативном, формализованном виде не позволяет изготавливать промышленным методом одежду для ЛОДВ с высоким качеством посадки изделий на фигуре и, как следствие, неизменно приводит к понижению уровня удовлетворённости рассматриваемой категории людей одеждой с высокой степенью эргономичности.

Для получения количественной и качественной информации, характеризующей особенности телосложения мужских фигур с ограничением двигательных возможностей, были проведены антропометрические исследования, позволившие выявить индивидуальные особенности телосложения ЛОДВ.