Tekstilni materijali za zaštitnu odeću sa aspekta fiziologije odevanja

Tekstilni materijali za zaštitnu odeću sa aspekta fiziologije odevanja

Fiziologija odevanja može da se razvrsta u biotehničke nauke, a u svojoj suštini predstavlja nauku o odevanju. Ona se bavi uzročnim vezama i odnosima u sistemu ljudsko telo – odeća – klima, ili kraće rečeno, bavi se fiziološkim svojstvima odeće, odnosno fiziološkim ponašanjem odeće. Fiziološka svojstva odeće dolaze do izražaja u pogledu ugodno – prijatnog osećaja pri nošenju, radne sposobnosti i zdravlja čoveka. Ona se mogu definisati preko tzv. komfora odeće.

         

Odeća je najbliža čovekova okolina. Osnovna funkcija odeće kroz milenijume je da zaštiti svog korisnika od vremenskih nepogoda. Pored zaštite u savremenoj civilizaciji jednako važna je funkcija estetskog izgleda odeće.

Osnovni fizološki faktori odeće su:

-       Zadržavanje toplote

-       Transport vlage (i znoja)

-       Propustljivost vazduha

Fiziologija odevanja ima zadatak da:

-         Proučava povezanost, ili uzajamne odnose i uticaje ljudskog tela, odeće, klime.

-         Utvrđuje delovanje parametara na organizam, koji mogu da budu varijabilni kod izrade odeće, kao npr. vrsta i oblik vlakana, finoća vlakana i pređe, konstrukcija pređe i tekstilnih materijala.

-         Odredi optimalne karakteristike odeće za razna područja primene (npr. sportske uniforme i dr), a u cilju poboljšanja životnih uslova čoveka

-         Doprinosi projektovanju i izradi odeće čiji komfor i udobnost će biti osigurana i kod izraženih klimatskih promena ili uslova rada.

UTICAJ SINTETIČKIH VLAKANA NA ZDRAVLJE ČOVEKA

Odeća sigurno nije prva stvar koja nam padne na pamet kada pomenemo zdrav život, ali definitivno treba biti razmatrana. Mnogi ljudi ne shvataju potencijalnu opasnost od strane sintetičkih vlakana koja se tretiraju raznim hemikalijama, kao i boje koje se koriste za obojenje, a koje se ne mogu oprati.

Mnoga sintetizovana vlakna, od peškira do majici, tretiraju se raznim hemikalijama tokom i posle procesiranja. Ove hemikalije nisu opasnost samo za okolinu, vodu, vazduh i životinje, već postoji verovatnoća da se direktno apsorbuju u organizam putem kože.

Pitanje je kada i zašto su hemikalije počele da se apliciraju na odeću. Sintetizovana vlakna su kompleksna, i kao takva su izložena raznim hemijskim „manipulacijama“ radi boljih karakteristika. Npr.

-         Hemikalije koje se koriste radi lakšeg tkanja

-         Formaldehid koji se nanosi preventivno kako bi produžio vek tkanine. Pri tom se nanosi tokom procesa, tako da je u vlaknu permanentan.

-         Petrohemijska sušenja, koja služe za bojenje, štete vodama

-         Razne hemikalije koje se dodaju: kako bi tkanine bile mekše, kako bi se smanjilo gužvanje, postale otporne na plamen, kako bi se smanjilo prljanje i sposobnost odbijanja moljaca.

-         Najlon i poliester su napravljeni od petrohemikalija koje stvaraju nitrove okside

-         Rejon je napravljen od vunene pulpe koja je tretirana hemikalijama, uključujući sumpornu kiselinu

-         Fiksativi koji se koriste često su napravljeni od teških metala

-         Odeća i materijali koji su tretirani hemikalijama za plamen, emituju gas formaldehida.

          Hemikalije koje se koriste u sintetičkoj odeći tesno su povezane sa zdravstvenim problemima kao što je kancer, oštećenja imunog sistema, psihičke smetnje i hormonalni poremećaji.

VLAKNA KOJA USPORAVAJU GORENJE

Poželjno je da zaštitna odeća ima nisku sklonost ka paljenju od izvora plamena ili, ukoliko se zapali, idealna bi bila mala brzina širenja plamena, sa malom izlaznom toplotom.

Nomex

Nomex vlakno služi kao barijera između vatre i kože, štiteći nosioca od direktnog plamena. Nomex se ne topi kao neke druge tkanine, i kao takav je najbolji u zaštiti jer nema posledice po kožu.

Nomex traje 3-5 puta duže od ostalih zaštitnih vlakana, uključujući 100% pamuk i pamuk koji je tretiran na otpornost na plamen. Ali komfor i udobnost su takođe važne stavke koje DuPont ne izostavlja. Oni rade sa mnogim proizvođačima česta ispitivanja kako bi obezbedili što bolju zaštitu uz što mekši i lakši materijal u kome je prijatno raditi.

Testiran na životinjama i ljudima, Nomex ne izaziva nikakve alergijske reakcije niti iritira kožu, jedino u slučaju nošenja rukavica, od velikog trenja može doči do svraba koji će iščeznuti prilikom skidanja istih.

U dodiru sa očima, tj prašina Nomexova može izazvati svrab i iritacije, kao i suzenje očiju.

Ukoliko se udahne, takođe prašina, može izazvati simptome slične prehladi, ali ta prašina nije otrovna, i na svežem vazduhu simptomi ubrzo nestaju.

Nomex vlakno nije štetno po okolinu, i isto tako ne emituje štetne gasove.

Kevlar

Kevlar aramidna vlakna se mogu naći u obliku pređa, štapelnih vlakana, pulpe i materijala. Procesuiranje i rukovanje sa ovim vlaknima može prouzrokovati probleme sa plućima. Kada je izložen plamenu, može da ispušta otrovne i iritantne gasove. Kevlar vlakna su nezapaljiva i ne tope se, dobri su izolatori, niske gustine, održavaju svoju snagu i otpornost i na niskim temperaturama.

Oči: prašina kevlar vlakana može da prouzrukuje iritaciju.

Koža: kontinualno nošenje odeće koja je direktno u dodiru sa kožom, može prouzrokovati iritacije, ali ne i alergije.

Inhalacija: samo Kevlarovo vlakno je previše veliko da bi se udahnulo, ali zato njegova prašina može biti udahnuta. Tokom dužeg rada sa kevlarom, može doći do respiratornih iritacija.

Testiran na životinjama, ne prouzrukuje kancer ni posle duže upotrebe.

Kevlar vlakna se uglavnom koriste za zaštitnu odeću (policija, vatrogasci, hemijska i vojna industrija). Takodje se koristi i u avio industriji, kao i za sportsku opremu, hemijsku i elektro industriju, gradjevinarstvo, vazduhoplovstvo, s obzirom da ima i akustična svojstva, koristi se i u audio opremama.

Kermel

Vlakno pokazuje dužu upotrebu na 280^oC, ne prihvata plamen i ne topi se, postajano na svetlost. Koristi se za zaštitnu odeću od plamena i toplote širih razmera, za potrebe policije, vatrogasaca, livaca, vozača trkačkih automobila, za kamuflažnu i razna upozorenja itd.

Kermel vlakno je jako male težine i velike udobnost, pa se kao takav često i koristi. Po fiziološkim karakteristikama sličan je Kevlaru, dakle, tokom tužeg nošenja može da izazove iritacije na koži, njegova prašina, kao prašina Kevlara i Nomexa može da iziritira oči i nos. Ali pri dužoj upotrebi nema drastičnih promena kao ni kancera.

P84

Ovo vlakno se ne topi ali postaje karbonizovano na temperaturama iznad 500^oC .

P84 vlakna imaju neregularni poprečni presek, koji obezbeđuje viši faktor pokrivanja pri nižoj masi tkanine načinjene od ovog vlakna. Njegova rastegljivost je >30% sa dobrom jačinom u čvoru i zamci. Vlakno P84 visokih performansi se primenjuje za zaštitnu odeću, kao materijal za jedra i pakovanje, za filtraciju vrelih gasova i u avio i kosmičkoj oblasti, uključujući presvlake za sedišta u avionu.

P84 ima sposobnost da „pokupi“ vlagu sa kože. Dozvoljava nesmetano strujanje vazduha što proizvodi materijal udoban za nošenje sa visokim apsorbcionim svojstvima, samim tim osećaj na koži je mnogo prijatniji jer se dobija efekat hlađenja.

PBI

PBI, negorivo organsko vlakno, razvio je Celanese. Njegov LOI je 41% i ono emituje malo dima pri izlaganju plamenu. PBI može da podnese temperature i do 600^oC u kratkom vremenu (3-5s) izlaganja a pri dužem izlaganju temperature do 300-350^oC. Ono obezbeđuje izvesnu zaštitu kao azbest ali je upola lakše. Takođe, apsorbuje mnogo više vlage od pamuka. Trenutno se koristi kao zamena za azbestom ojačane gume primenjene u raketnim motorima i nosačima raketa radi kontrole paljenja. Njegove druge primene uključuju tkanine koje blokiraju vartu u sedištima aviona, vatrogasnu odeću i odeću vozača trkaćih automobila. Ova vlakna pokazuju komfor kao 100% pamuka.

                                                                          

PBI vlakna su male težine, meka i fleksibilna, gustina i moć upijanja vlage su bolja nego kod pamuka ili Nomexa. Dizajnirano da „diše“, PBI vlakno dozvoljava vazduhu da cirkuliše oko tela, stvarajući efekat pamuka sa 30% nižom težinom od Nomexa ili Modakrilnih vlakana.

Azbestna, staklena i keramička vlakna

Azbest je ime za jako, fleksibilno, mineralno vlakno koje ne gori lako i koje ne reaguje sa drugim hemikalijama. Azbest nema miris i ukus. Postoji više vrsta azbesta: beli, plavi, braon i sivi.

Korišćen je kao izolacija oko cevi za vodu i bojlera, za materijale koji su otporni na plamen, za krovove, automobilske kočnice, proizvodi od papira, odeća, kao i jaka plastika.

Sva azbestna vlakna mogu ozbiljno da naruše zdravlje čoveka. Sve vrste su opasne po kožu, i najčešće uzrokoju tumor.

Izloženost azbestu postaje velika briga posle dužeg perioda rada sa materijalom, naročito zbog veličine vlakana (3–20 µm) koja su jako mala i koja se lako udahnu, tako da posle određenog vremena uzrokuju tumor pluća.

Staklena vlakna se koriste prvenstveno kao zamena za azbest, i za proizvodnju raznih proizvoda, kao što su pređe, tkanine, insulatori.. kada se čestice ovog materijala nađu u blizini tkiva i mišića, rezultat može biti bolan.

Za razliku od azbesta, staklena vlakna su sklonjena sa liste vlakana koja izazivaju kancer, ali bez obzira, mogu biti jako iritantni po kožu, nos i oči, takođe može uzrokovati razna oštećenja na koži, i ako se udahne, mogu se pojaviti smetnje pri disanju.

Brojna keramička vlakna, SiC, silikon ili bor-nitrid, polikarbosilicijum, aluminijum oksid (glinica) itd. su takođe razvijena. Ova keramička vlakna mogu da podnesu temperature između 1000-1400^oC. Međutim, najveći problem sa keramikom u štapel (sečenom) obliku je da je veoma abrazivna i može u velikoj meri i veoma brzo pohabati procesnu opremu. Vlakna zasnovana na Si imaju visoku stopu toplotne provodljivosti, što može biti korisno u rasipanju toplote u nekim primenama, ali u situacijama kao što je prskanje rastopljenih metala, gde se toplota prenosi na osobu kondukcijom (provođenjem), ona će izazvati mnogo opasnije opekotine umesto da zaštite kožu. Uprkos svojoj visokoj temperaturnoj postojanosti, keramička vlakna imaju slabe estetske karakteristike, visoke gustine i teška su za obradu.

 Dakle, izbor vlakana za izradu zaštitne odeće od toplote treba da bude na bazi okoline kojoj je radnik izložen, naime, da li će toplota biti preneta na osobu kondukcijom, konvekcijom ili radijacijom.

VODOOTPORNE DIŠLJIVE TKANINE

Vodonepropusna tkanina potpuno sprečava prodiranje i apsorpciju tečne vode, za razliku od vodoodbojne (ili koja odbija pljusak) tkanine, koja samo odlaže prodiranje vode.

Tradicionalno, tkanina se može učiniti vodonepropusnom naslojavanjem kontinualnim slojem nepropustljivog fleksibilnog materijala. Prvi upotrebljeni materijali za naslojavanje bili su životinjska mast, vosak i očvrsla biljna ulja. Danas se koriste sintetički polimeri kao što su polivinil-hlorid (PVC) i poliuretan. Smatra se da su naslojene tkanine mnogo neudobnije (nekomfornije) za nošenje od vodoodbojne tkanine, pošto su relativno krute i ne dopuštaju odvođenje pare znoja. Zbog toga, upotrebljavaju se za kišnu odeću u slučaju „vanrednog stanja“. Vodoodbojna tkanina je mnogo komfornija za nošenje, ali su  njena svojstva otpornosti na vodu kratkotrajna.

Prema terminu „dišljiva“ moglo bi da se zaključi da tkanina ima aktivno provetravanje (ventilisanje, strujanje vazduha). To, međutim, nije slučaj. Dišljiva tkanina pasivno dopušta vodenoj pari sa unutrašnje strane da difunduje kroz nju i još sprečava prodiranje tečne vode sa spoljašne sredine. Isparavanje znoja sa kože je osnovno za održavanje temperature tela. Normalna temperatura tela je 37^oC, a temperatura kože je između 33 i 35^oC, u zavisnosti od uslova. Ukoliko temperatura tela pređe izvan kritičnih granica od oko 24^oC i 45^oC nastupa smrt. Sužene granice od 34^oC i 42^oC mogu izazvati negativne efekte kao što je dezorijentacija i grčevi. Ukoliko je stradalac angažovan u opasnoj zabavi ili zanimanju onda to može imati katastrofalne posledice. 

Upravljanje dišljivošću/vlagom

Visoko efikasni dišljivi tekstilni materijali omogućavaju korisniku da kontroliše temperaturu tela i doživljaj fizičkog komfora kontrolom gubitka toplote iz sistema dok u isto vreme uklanja višak znoja. Ukupni efekat je kreiranje mnogo komfornijih uslova na površini kože.

Jedan od prvih tipova tkanina označenih da daju poboljšanu izolaciju bila je dišljiva tkanina Gore-Tex. Ove tkanine su konstruisane laminacijom vodonepromočive bi-komponentne membrane kao supstratata, kao što je ekspandirani poli-tetrafluoretilen impregnisan oleo fobnim polimerom (koji odbija ulja). Membrana je visoko porozna, a širina pora od oko 100 nm je kritična za efektivnost tkanine: tkanina dopušta da se znoj uklanja ali još dodaje zaštitu od kiše.

Drugi primer materijala koji obezbeđuju izolaciju uključuje Stomatex tkanine. U ovim tkaninama održava se povišena temperatura da bi se sprečila kondenzacija znoja. Para zarobljena ispod tkanine uklanja se delovanjem majušnih „pumpi“ prisutnih u materijalu. Svaka „pumpa“ sastoji se uglavnom od komora koje se mogu deformisati i izlazne pore. U toku upotrebe materijala, para se oslobađa iz svake komore savijanjem tkanine. Sa višim nivoima fizičke aktivnosti na delu nosioca, akcija pumpanja se odgovarajuće povećava. Osobine materijala kontrolišu u velikoj meri stepen u kojem će se nosilac znojiti. 

Micro Thermal Systems, Engleska, razvio je posebnu tehnologiju, a 1999. godine dobio je nagradu (Department of Trade and Industry Smart prize) za uspešnu komercijalizaciju svoje inovativne tehnologije.

Neopren je sintetička guma postojana na ulje/toplotu. Sadašnje specifikacije Stomatex^® - opisane kao „dišljivi neopren“ – napravljene su od zatvorenih stanica (ćelija) neopren pene. Ove tkanine se mogu primeniti kao laminati ili kao rastresite postave (obloge) prema zahtevima korisnika. Debljina (toplotna izolacija) izolacione komponente varira od dva milimetra (mm) do 6 mm, sa najčešće upotrebljavanom debljinom između 2 i 5 mm.

U suvim uslovima, hiljade sićušnih komora i pora formiranih u telu Stomatex^® odeće efikasno uklanja znoj koji isparava sa površine kože. Upotrebljeni u vlažnim uslovima u toplotnim prslucima, šorsevima, ispod suve i mokre odeće, Stomatex zarobljava vazduh u komorama, koji deluje kao odličan izolator, čini odeću toplijom od slične odeće napravljene od običnog neoprena, koji ne dopušta isparavanje znoja. Zbog toga što materijal Stomatex® ima sposobnost da uklanja višak toplote i znoja, odeća ne dopušta da unutrašnja temperatura raste u ili izvan vode.

U toku fizičke aktivnosti telo obezbeđuje hlađenje delom proizvodeći neprimetno znojenje. Ukoliko vodena para ne može da se izbaci u okolnu atmosferu relativna vlažnost mikroklime unutar odeće raste izazivajući odgovarajuće povećanje toplotne provodljivosti izolacionog vazduha i odeća postaje nekomforna. U ekstremnim slučajevima može rezultirati hipotermijom ukoliko telo gubi toplotu mnogo brže nego što je u stanju da je proizvede, na primer kada je prekinuta fizička aktivnost, izazivajući opadanje temperature tela.

Ukoliko znoj ne može da isparava i proizvodi se tečni znoj (primetno znojenje), telo je sprečeno da se hladi istom brzinom kojom se proizvodi toplota, na primer u toku fizičke aktivnosti i može nastati hipertermija, pošto raste temperatura tela. U brojnim radovima ispitivani su toplotna energija proizvedena u toku različitih aktivnosti i znojenje zahtevano da se obezbedi adekvatna kontrola temperature tela. Tabela 1. pokazuje ove informacije za aktivnosti koje variraju od spavanja do maksimalnog rada.

LITERATURA

[1] Fiziologija odevanja, Interna skripta, TMF, Beograd

[2] Zaštitna odeća. Interna skripta, VTTŠ, Beograd

[3] www.msds.com

[4] www.elsevier.com

[5] www.aclink.org

[6] www.pbibaseguard.com

[7] www.SixWise.com

[8] www.pipusa.com