卫生安全性能（共6篇）
卫生安全性能 篇1
(上接2015年6期第105页)
勾心的纵向刚度可根据QB/T 1813-2000 (BS 5131.4.18-1995,MOD)《皮鞋勾心纵向刚度试验方法》和GB/T 3903.34-2008 (ISO18896:2006,IDT)《鞋类勾心试验方法纵向刚度》进行测试。
勾心抗疲劳性可利用GB/T3903.35-2008 (ISO 18895:2006,IDT)《鞋类勾心试验方法抗疲劳性》规定的测试方法进行测试。
另外,GB/T 230.1-2009《金属材料洛氏硬度试验第1部分:试验方法(A、B、C、D、E、F、G、H、K、N、T标尺)》提供了勾心硬度的测试方法。
2.1.2鞋跟结合力
鞋跟结合力是指鞋后跟与后帮或外底的结合力[5]。
目前国内主要通过QB/T 1002-2005《皮鞋》和SN/T 1309.2-2010《鞋类检验规程第2部分:皮鞋》对鞋跟结合力指标进行规定。
QB/T 1002-2005规定鞋跟高于30mm的装配式鞋跟需测结合力,优等品≥700N,合格品≥500N。
SN/T 1309.2-2010中要求鞋跟结合力≥700N。
上述两项标准所采用的鞋跟结合力测试方法标准为GB/T 11413-2005,是将成鞋后部装于专用夹具上,使鞋跟平行于拉伸方向固定在另一夹具中,在拉力试验机上以一定速度拉伸至鞋后跟与后帮或外底分离,记录所得最大力即为后跟结合力。
目前,国内还有一种鞋跟结合力的检测方法标准GB/T 3903.25-2008 (ISO 22650:2002,IDT)《鞋类整鞋试验方法鞋跟结合强度》,其测试原理与GB/T 11413-2005截然不同,是将鞋的前部夹持在拉力试验机的一个夹具上,使鞋跟垂直于拉伸方向,并夹持在另一个夹具中,以一定速度进行拉伸。
GB/T 3903.25-2008 (ISO22650:2002,IDT)《鞋类整鞋试验方法鞋跟结合强度》要求测定3项性能:
(a)拉力为200N时,鞋跟相对于鞋前部的移动距离;
(b)拉力为400N时,产生的永久性变形;
(c)鞋跟完全分离所需的力及断裂情况。
这种测试方法能从另一个角度反映行走过程中发生后跟剥离的可能性,而目前国内的鞋类标准均未采用这一方法标准,在生态鞋指标中可添加这一项,用以测定鞋跟的结合牢固性。
2.1.3女鞋鞋跟耐冲击性能
女鞋鞋跟的耐冲击性能主要可通过两种指标进行考察,即耐冲击性强度和耐疲劳性[6]。
耐冲击强度试验是采用摆锤冲击鞋跟,逐渐增加冲击能量直至鞋跟发生破坏,以评估穿着过程中鞋跟受到突发的重大冲击时的承受能力。
英国针对鞋跟耐冲击的测试方法发布了国家标准BS5131 4.8:1990《女鞋鞋跟耐冲击》,SATRA公司也发布了相应的标准SATRA TM20:2000。
我国则等同采用ISO国际标准制定了QB/T 2863-2007 (ISO19953:2004,IDT)《鞋类鞋跟试验方法横向抗冲击性》标准。
QB/T 2863-2007 (ISO19953:2004,IDT)《鞋类鞋跟试验方法横向抗冲击性》标准鞋跟耐耐疲劳性能检测是采用摆锤以特定的能量和频率对鞋跟进行反复冲击,直至鞋跟破坏或冲击次数达到规定数值,以评估穿着行走时鞋跟耐连续冲击的能力。
国际有关鞋跟耐疲劳的标准主要有BS5131 4.9:1991《女鞋鞋跟耐疲劳》和SATRA TM21:2001《鞋跟耐疲劳试验》等,我国则等同采用ISO国际标准制定了QB/T 2864-2007 (SO 19956:2004,IDT)《鞋类鞋跟试验方法抗疲劳性》。
国际标准ISO/TR 20573:2006《鞋类鞋类部件性能要求鞋跟和跟面》对鞋跟的耐冲击性能进行了规定,要求横向耐冲击能量≥5J,以0.68 J的能量、1次/s的频率进行连续冲击所得的耐疲劳性≥14000次。
但是,目前国内并没有鞋类标准对鞋跟耐冲击性能相关指标进行规定,而鞋跟的耐冲击性能关乎成鞋的安全性,因此在生态鞋的指标体系中,应将耐冲击性能指标列入其内。
2.1.4鞋跟硬度
鞋跟硬度也是影响生态鞋安全性的指标之一,若硬度过低,则会影响穿着行走的稳定性,存在一定的安全隐患。
我国行业标准QB/T 1002-2005《皮鞋》中规定:跟高≤50mm时,鞋跟硬度≥55邵尔A;跟高>50 mm时,鞋跟硬度≥75邵尔A。
现行的鞋跟硬度的测试方法标准为GB/T 3903.4-2008《鞋类通用试验方法硬度》。
2.2外底防滑性指标
外底防滑性能是鞋类穿着健康、舒适的一项重要安全指标[7]。
若鞋子防滑性差,则走路时容易打滑摔跤,尤其是在湿、光、滑的路面上,因此在对生态鞋进行评价时,需要对其防滑性能进行规定。
我国出入境检验检疫行业标准SN/T 1309.2-2010《鞋类检验规程第2部分:皮鞋》中规定:以HG/T3780-2005《鞋类静态防滑性能试验方法》中方法2干法,对鞋底裁取的样品进行测试,摩擦系数应≥0.50。
国外方面,CEN ISO/TR20880:2007《鞋类鞋类部件性能要求外底》对外底防滑性也进行了详细的规定:采用EN ISO 13287《个人防护装备鞋类防滑性能测试方法》,对整鞋外底进行测试,水平滑动的摩擦系数≥0.30,后跟向前滑动的摩擦系数≥0.28。
另外,SATRA也发布了鞋类防滑性能的测试方法标准SATRA TM144:2007《鞋类和地板的摩擦(防滑性能)》。
2.3儿童鞋特殊指标
儿童鞋类产品往往为了符合儿童的需求而配有或多或少的小附件,设计新颖、款式多样的饰配件,吸引的不仅是儿童的目光,还有好奇的小手,毛刺、锐利尖端和锋利边缘以及易弯折的金属附件将会伤及儿童幼嫩的肌肤,而安装不牢固的附件更可能被幼儿扯下吞咽,造成无法预料的伤害。
因此,需要对儿童鞋的锐利尖端和边缘、小附件拉力和小附件对试验器的容入性进行规定,以避免对幼儿造成伤害。
GB 30585-2014《儿童鞋安全技术规范》中规定:全鞋(包括鞋上附件、鞋跟等部件)不允许有可触及的锐利边缘和锐利尖端;对婴幼儿鞋上可拆卸的附件,不应完全容入按GB 6675.2-2014中所要求的小零件试验器;婴幼儿鞋上任何可能被儿童抓起或牙齿咬住的小附件抗拉强力应≥70 N。
另外,还可参考GB 6675-2003《国家玩具安全技术规范》、EN71-1:2011《玩具安全-第1部分:物理机械性能》中对儿童玩具上锐利尖端和边缘、小附件容入性等指标进行的详细规定。
2.4特种防护鞋指标
安全防护鞋是带有防护功能的特殊鞋,可以保护劳动者在生产过程中免受各种可预见的外来伤害。
安全防护鞋属于高技术含量和高附加值的鞋类产品,其生产过程中对原材料、辅料、化料、机械设备等的要求也很高。
按功能可将安全防护鞋分为:保护足趾安全鞋、防刺穿鞋、防静电鞋、导电鞋、电绝缘鞋、耐油防护鞋、耐热鞋等[8]。
目前我国已建立起安全防护鞋相关的强制性国家标准系列:GB21147-2007《个体防护装备防护鞋》、GB 21148-2007《个体防护装备安全鞋》、GB 21146-2007《个体防护装备职业鞋》、GB 12011-2009《足部防护电绝缘鞋》等。
涉及特殊安全防护的生态鞋可根据明示用途,参照以上标准规定的指标要求进行测试。
3结语
通过对生态鞋相关的现有标准进行研究,提出了生态鞋的具体卫生安全指标,并对各指标的要求一一进行分析,为生态鞋卫生安全评价体系建立了基本框架和内容指导。
为了紧跟世界制鞋行业的发展步伐,与时俱进,并为我国生态鞋行业提供坚实的标准体系后盾,建立完整的生态鞋评价体系势在必行。
因此,在今后的工作中,除了完善对生态鞋的卫生安全性能指标的制定外,还应加大对生态鞋其他各方面(如舒适指标、环境指标等)指标的研究力度。
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无铬鞣革的老化卫生安全性能研究 篇2
天然皮革制品以其优良的卫生性能在服装、鞋类以及汽车内饰等行业中占据了重要地位[1,2]。早期革制品的来源大都是直接屠宰后动物皮的简单加工,如在含有树叶、枝干等物质的水溶液中长期浸泡,或直接在动物皮肉面上进行涂油操作,后挂凉、搓软后使用,后随着工业的发展,铬鞣剂的大量使用使制革行业发展到鼎峰,并一直持续100多年,主要是因其鞣革的优良综合性能好,且鞣革经久耐用,但随着REACH法规中铬(Ⅵ)盐致癌毒性以及铬盐资源的短缺,都迫使我们不得不向无铬鞣革进军[3]。如今市场的无铬鞣革大都为有机鞣剂、无机鞣剂和合成鞣剂相互间的结合鞣法的产物,其形成的“Rigid Matrix”结构的稳定性[4]大小如何我们不得而知。商品的老化现象为我们所熟知,资料[5,6]报道鞣革经老化处理后,其物理强度指标降低严重,且化学指标的变化对我们身体的健康安全埋下了一个隐患。故从上述老化研究的质量指标变化出发,以4种无铬革商品为研究对象,考察老化后商品革的卫生性能变化,以商品革的透气性、透水汽性、柔软度、p H、干湿擦和Ts的变化来反应无铬鞣革的稳定性,进而使消费者和生产商对其卫生性能的变化来做出相应的防护和维护。
2 实验部分
2.1 材料和仪器
材料与仪器:4种无铬商品革(购置,分别为羊皮鞋面革、牛包革,猪鞋里和汽车坐垫革);数字式皮革收缩温度测定仪MSW-YD4,阳光电子研究所;柔软度仪GT-303,高铁检测仪器有限公司;PHS-3D PH计,上海精密科学仪器有限公司;HY-753水汽渗透试验机,东莞市恒宇仪器有限公司;皮革透气性测定仪,浙江省余姚市轻工机械厂;色度色差分析仪,8200,美国X-RITE公司;TY/XD-225L氙灯耐气候试验箱,上海廷翌仪器设备厂。
2.2 实验过程
(1)在4种无铬革制品的背脊线对称部位取样,并编号,老化前进行恒温恒湿调节,后置于氙灯老化箱中进行老化处理,控制温度50℃,湿度50RH%,辐照度800 W/m2,光照时间为180h,具体的操作步骤见文献[5]。
(2)老化光照完成后,置于干燥器中进行避光处理,后用于卫生性能指标分析,测试前进行相同的恒温恒湿处理。
(3)借助各种仪器和操作方法进行老化前后卫生性能的指标分析。
3 结果与讨论
3.1 透气性的变化
天然皮革优异的透气性能一直是其它高分子材料所不能及的[7],故天然革的透气性是考察鞣革卫生性能的最要指标之一。因此测量无铬鞣革本身的透气性能以及经氙灯老化处理后鞣革透气性的变化情况就显得有意义。其中透气值的计算公式[8]如下所示。
其中,K———透气度,m L/(cm2·h);t———试样透过100 m L空气所需的时间,s;t0———空白试验所需的时间,s。4种无铬革制品的透气性变化情况如图1所示。
从图1可以看出,4种无铬革商品经老化光照后,产品的透气值均增大,也即表明氙灯老化后革制品的卫生性能有所增强。资料报道[9]皮革透气的机理是空气在压力作用下通过皮革的微孔在皮革内外两侧传递的过程,而革内微孔数及孔径大小由鞣革的鞣制程度决定的,鞣剂、复鞣剂以其他助剂和胶原纤维的作用力越强,其单位体积内孔径变小,造成鞣革的透气性低。鞣革经氙灯老化处理后,鞣剂、填充材料以及油脂与纤维间的变化情况较复杂,有文献[5]报道氙灯老化后纤维变得松散,鞣剂和纤维间的交联结构有所损害,会造成纤维间的微孔数增加,且微孔径也较之前有所增加,故无铬革制品经老化后,其透气性增加。
3.2 透水汽性的变化
透水汽值的大小也是决定革制品卫生性能优异与否的重要考察指标之一。故考察无铬鞣革的透水汽性以及老化后透水汽值的变化情况也显得有意义。其中透水汽值的计算公式[10]如下所示。
其中,P———透水汽性,mg/cm2·h;m———两次称量测试瓶增加的重量,mg;d———测试瓶内径,mm;t———两次称量的间隔时间,min。老化前后鞣革的透水汽值的变化如图2所示。
从图2可以看出,4种无铬商品经老化后其透水汽值略有增加。透水汽值的大小主要由两方面来决定,其中鞣革内部的亲水基团的数量对其值的影响最为明显,另一方面的影响因素就是纤维孔径的大小,同样也影响着商品的透气性[11]。4种无铬商品经氙灯照射后,鞣革内部的鞣剂、填充物质和油脂等成分发生一系列复杂的物理化学反应,或暴露出更多的亲水活性基团,一方面增加了水汽分子在纤维间的传输,另一方面纤维间的松散也为水汽分子的传递提供了通路,故4种无铬鞣商品经老化后,其透水汽性能有所提高。
3.3 p H值的变化
p H值大小的变化对用作贴身使用的革制品而言无疑也是一重要考核指标,其也能体现商品的卫生性能,p H值过高或过低都会对人身产生一些过敏性反应,进而对消费者的身体健康埋下了隐患。其中4种无铬鞣商品的p H变化情况如图3所示。
在天然皮革用于各类革制品的加工制造时,其均有相对的工业标准来考核评价产品的合格与否,其中p H值即为其中一项。从图3可以看出,4种无铬商品本身的p H值均在5~6之间,均满足行业标准[12],其中4种无铬商品的p H值在经老化处理后均降低,这主要是由于无铬商品经老化处理后,革坯内部物质发生复杂的游离基反应,或发生氧化还原反应,使游离的醛基被氧化成—COOH等酸性物质,造成商品的p H降低。
3.4 柔软度的变化
柔软度的大小同样也是考核革制品优异卫生性能的重要指标之一,因其值的变化可以带给消费者直观的触觉效应。因此柔软度作为革制品手感效果的直接体现物,便更显得很有意义。其中4种无铬商品的柔软度变化如图4所示。
从图4可以看出,4种无铬商品的柔软度大小经老化处理后均有所降低。这表明氙灯老化对鞣革内部的纤维及纤维间油脂的润滑效果有影响。4种鞣革经氙灯老化后,光能部分转化成热能作用于革纤维,大部分光能被纤维、鞣剂或油脂等物质吸收,使其中的部分极性基团在其晶格内加速运动,或致使极性基发生断裂,或失去部分鞣制功能,再由于热能的共同作用,使纤维部分发生收缩,造成革坯局部变得僵硬,使商品的柔软度有所降低。
3.5 干湿擦的变化
天然皮革的染色均匀度以及干湿擦色牢度对商品的外观和使用性方面显得尤其重要。因其无铬鞣法的原因,可能会造成染料的结合问题,故考察其老化前后商品的干湿擦等级也很有意义,其中4种无铬商品的干湿擦变化如表1所示。
从表1可以看出,4种鞣革的干湿擦等级经氙灯老化后均有所降低。资料报道[13]染料经光照后,染料分子吸收紫外光和可见光区波长的能量,致使染料分子易发生氧化褪色现象,导致干湿擦级别产生误差。作为感官性能检测,褪色是关键且有标准可依,而老化后的干湿擦级别没有标准可依。作为老化后染料的坚牢度发生变化,干湿擦出现掉色会引起与皮肤接触后的浸入,目前难以判定毒性,但也作为一种卫生性能的判别。
4 结论
卫生安全性能 篇3
近年来,我部在总部首长和机关的大力关爱下,卫生装备在品种、类别及数质量方面都得到了补充、更新与完善,部队卫勤保障能力得到了很大的提高,提升了部队卫勤伴随保障、疾病防治、应急处置、健康维护的能力。目前,我部二代卫生装备是2007 年配发的,主要有野战X线诊断车、野战手术车、野战防疫车、中型伤员运输车、野战急救车、野战灭菌挂车、支架式帐篷等装备。我部装备参加了总后勤部组织的“后装-2007”演示活动,接受了总部首长的检阅;同时,二代卫生装备多次参加海训、演习,尤其是参加了跨区演习卫勤保障,装备得到了全方面的检验[1];平时在服务官兵、下部队巡诊手术、官兵体检等工作中发挥了积极的作用,取得了良好的效果。同时,我们也感到二代卫生装备存在较大的改进空间,为此,我们结合使用实践进行了认真疏理,内容如下[2,3]。
1 探索二代野战卫生装备提升的空间
1.1 信息采集尚有困难
二代野战卫生装备属于机械化,信息化水平不高,没有伤员信息采集装置,各车辆和功能组室之间没有信息系统和链路连接,没有卫勤指挥管理系统,无法与后勤指挥网实现信息共享。这些限制制约了二代野战卫生装备综合功能的发挥,对做好信息化条件下的卫勤保障和参与非战争军事行动还有较大差距[4]。
1.2 装备体系不够健全
(1)缺少卫勤指挥车,卫勤组织指挥手段落后;(2)没有配发“三防”装备器材,核化生损伤现场医学应急处置明显受限;(3)没有配发体检主要装备,缺少彩色超声诊断仪、数字X线机、全自动生化分析仪、脑功能分析仪等骨干体检装备,使部队健康体检工作质量不够高、效果不理想;(4)基层卫生车辆维修没有专项经费,车辆维修保养有困难。
1.3 车辆性能不够全面
(1)二代野战卫生车辆速度慢,爬坡能力差,跟不上其他军用车辆行军速度,容易掉队;(2)乘员舒适性较差,由于玻璃窗设计小,车厢内产生共振现象明显,伤员输送车舒适性更弱;(3)卫生车辆尤其是急救车、伤员输送车防冲撞、防击打、防扎胎、防燃烧的性能不足;(4)防疫车旋转电动机设计功率只有60 W,导致旋转轴堵塞后电动机极易烧毁[5]。
1.4 操作使用不够简便
(1)野战X线诊断车、车载洗片机收拢前需放出洗片液,影响战时撤收转移时间,且洗片液不便携带。(2)手术车术前准备帐篷搭设比较烦琐,车体及车载设备展开程序较多,不利于快速展开;发电机组比较笨重,上下车体困难,不便展开。(3)野战灭菌挂车展开、撤收过于烦琐,4 个人至少需要20 min才能完全展开。
1.5 配套设备不够完整
(1)缺少配套发电车,野战X线诊断车、野战灭菌挂车自身无发电设备,电源指定为380 V,不便于野外使用;(2)缺乏车载防化学污染、生物污染、核辐射自动报警装置;(3)急救车辆本身不具备“三防”功能,应急救援能力明显受限;(4)没有配置北斗导航系统,定位困难。
1.6 安全设计不够完美
(1)野战手术车的车厢密封性未能真正达到无菌要求;(2)洗手装置质量差,容易漏电损坏;(3)野战X线诊断车对控制室操作人员防护不足,上级疾控中心多次检测电离辐射均严重超标;(4)野战灭菌挂车在高速行驶拐弯时容易被甩出造成事故[6]。
2 提升二代野战卫生装备的思路
2.1 提升信息化水平
二代野战卫生装备或新一代野战卫生装备信息系统需要与军事一体化指挥平台相衔接,与后勤指挥网相兼容,与北斗导航系统相适应,与救护所局域网、电子伤票机、远程会诊系统相匹配,利用“军卫”系统构建有线、无线网络。如手术车加装远程视频会诊系统,便于手术中远程指导;系统应具有可视频通话等功能,达到迅速处理、传递电子伤票,对危重伤员进行远程会诊及指导伤员抢救等要求,并具备将有关伤员信息传输至上一级卫勤机构的信息共享功能。同时,装有卫勤指挥管理系统,可以实施即时通信指挥、医疗信息共享、远程技术支持;每个士兵携带数字化个人信息卡和佩戴身体状况监测器,医务人员可通过信息卡随时存取、更新个人医疗信息数据等,以实现精确卫勤保障[7]。
2.2 完善装备体系
(1)完善装备系列化,配发新电子伤票机、医技保障车、药材保障车、卫勤指挥车、发电车等;(2)研发轻型化、小型化、模块化野战卫生装备,配发团、营单位,师级单位以集装箱化为主,以适应快速机动、参与非战争军事行动等实际需求;(3)增加机动性、越野性卫生车辆装备,以便增强团、营急救单元救护的时效性,如勇士车或猛士车改装为营单元抢救车;(4)研发对单兵情况感知与自救设备,对战场单兵负伤情况能及时掌控与指导救护;(5)形成质量控制体系,从设计、配发、退役等一系列感知可控,全程跟踪;(6)增加基层卫生车辆维修专项经费,解决部分卫生装备维护保养不及时的问题,同时将卫生装备经费划拨卫生科归口管理[8]。
2.3 提升车辆性能
(1)创立军民融合、军民一体的保障模式,充分动员地方检修力量,借助民力,将急救车厢、伤员输送车的玻璃窗较现有车辆的玻璃窗扩大一倍;窗户设置双层玻璃,底盘降低10~20 cm,改进减震系统。(2)增大急救车、伤员输送车、防疫车的发动机功率,更换底盘,提高车辆速度和爬坡度。(3)对伤员输送车车厢进行改造,增强伤员及医护人员的舒适度;使用环保皮革等内饰材料,以减轻车厢异味。(4)改变发电机放置位置,使发电机组放置更合理、装卸更方便。(5)将消毒供应挂车改为消毒供应车,并改为液压式展开,以提高效率。(6)改进手术车、放射车厢体展开方式,由电动液压式代替手摇式[9]。
2.4 强化使用理念
(1)强化建立野战卫生装备档案,严格按装备操作规程对装备实施操作;(2)充分利用全军卫生装备维修信息中心技术平台,全力打造出一个现代化、科学化、信息化的卫生装备零配件集散地;(3)增强卫生装备防海水浸泡、防锈功能,增加防锈涂层,保护装备;(4)始终着眼全程监管,大力加强医疗卫生装备质量控制技术基础建设,积极构筑卫生装备质量控制体系;(5)改变车载洗片机收拢前需放尽药液的做法,改善手术帐篷搭设展开方法,将消杀设备管道改为可拆卸清洗的配件;(6)增设售后服务点,让故障装备得到及时维修[10]。
2.5 增加配套装备
(1)增加配发车辆,如卫勤指挥车、医技保障车、消毒供应车、野战发电车、野战战材车、野战叉车;(2)增加配发“三防”装备器材;(3)增加配发体检装备,主要配发彩色超声诊断仪、数字X线机、全自动生化分析仪、脑功能分析仪等骨干体检装备;(4)增加放射车电源转换器,卫生装备所用的开关、插座要设计防水浸泡功能,达到开关湿后不短路、不漏电;(5)增加手术车氧气管道外接口处开关。
2.6 消除安全隐患
(1)淘汰现有挂车,改成车载一体式。(2)改进野战手术车的车厢密封条,增强抗老化性能;更新更换洗手装置,增加漏电保护设备。(3)改进野战X线诊断车的防电离辐射设备,更新防护涂层和增加密封性;将发电机放在车厢底下,设计滑轮结构,上下车轻松方便。(4)对折叠式网架帐篷采用叉车进行装卸载;更换或加固帐篷网架,增强网架的牢固性。同时要避免卫生装备在维修过程中诱发新的不安全因素,在装备使用的全过程中要保证安全。
3 结语
随着我国经济实力的不断增强,我军现代化、信息化建设步伐的逐步加快以及军民融洽发展战略的深入实施,相信在不久的将来,我们一定能够建立一个功能齐全、平战结合、系统配套、编配合理、维护便利、汰换及时、建管一体、平衡发展的部队卫生装备供应和保障体系。该体系应能够为适应卫勤保障能力新的生成模式、保障战斗力的提升、维护官兵健康、野战卫生装备率先实现系列化、信息化、模块化作出积极努力,并提供强大的技术支撑。
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卫生安全性能 篇4
舰载卫生装备是在海上特殊环境中, 以舰船为载体, 在航行状态下使用的卫生装备[1]。舰载卫生装备长期处在高温、高湿、高盐等海洋气候条件下, 而舰艇自身又存在摇摆和倾斜、振动和冲击等复杂的机械环境, 同时, 舰艇内部有不同频率、强度的电磁波相互作用, 这种恶劣的自然环境、特殊的机械与电气环境, 必然会对舰载卫生装备保障效能产生不良影响。其危害性除了造成经济损失外, 更重要的是有引发医疗事故的可能, 甚至危害伤病员的生命。
近年来, 舰艇部队赴远洋训练、护航、出访等活动越来越多, 舰载卫生装备要经历比通用卫生装备更为复杂和严酷的海上自然环境和作战环境的考验, 因此, 必须加强作战环境学的研究。
1 卫生装备的海上环境条件
1.1 气候条件
我国海岸线长, 沿海分布着南海、东海、黄海和渤海等海域, 各大海域在不同季节有着不同的气候特点。其中, 南海海域夏季时间长, 高温和湿热天气多, 海洋环境温度一般较高, 在海上航行的舰艇的高温、高湿情况就更严重。有的舰艇由于定型较早、服役期过长以及船体结构等原因, 许多舱室都不具备安装空调的条件, 有的舰艇虽然安装了空调, 但在使用上会有很多限制, 因此, 舰艇舱室夏季的温度通常在30℃以上, 空气中相对湿度高达90%以上[2]。
相较于陆地环境, 海上空气中的盐分含量明显偏高, 盐雾对舰载卫生装备的影响不是独立的, 还要综合考虑环境温度和空气湿度的共同作用。在南海海域, 在高温和湿热的条件下, 盐雾对卫生装备的影响更加明显。
我国各大海域气候环境参数, 从北到南, 呈现出温度、湿度、盐雾、辐射逐渐升高的趋势, 详见表1。
1.2 机械环境
1.2.1 冲击和振动
冲击分为重复性冲击和非重复性冲击。重复性冲击来自于海浪, 冲击强度一般不大;非重复性冲击比较强烈, 主要是由触礁、搁浅等情况引起的冲击。振动主要来自于海浪和舰船自身的工作, 比如发动机工作等活动, 船体受到内部机器的周期性不平衡力的作用, 易产生振动。
1.2.2 摇摆和倾斜
在舰艇航行过程中, 由于海浪的影响, 船体不可避免地会出现摇摆和倾斜, 船舶倾斜状态有2种, 即:横倾和纵倾。横倾是指船舶向左或向右倾斜, 纵倾是指船舶向船首或船尾倾斜。在纵倾小于10°、横倾小于15°的倾斜范围内, 纵摇小于10°、横摇小于45°、周期3~14 s的摇摆范围内, 医学仪器应能正常运行。
1.3 电磁环境
舰船上观察、通讯设备较多, 包括雷达、对海电台、对空电台等, 电磁环境特别复杂, 既有来自仪表和系统内部的电磁干扰, 也有来自外部的电磁干扰。这些干扰对不同种类的卫生装备有着不同程度的影响。
2 舰载卫生装备环境参数分析
与舰船设备环境条件有关的标准[3,4,5,6,7,8]包括:GJB4—1983《舰船电子设备环境试验》、GJB 150—1986《军用设备环境试验方法》、GJB 2503—1995《舰船电子设备通用规范》、GJB 1060—1991《舰船环境条件要求》等。其中, GJB 2503—1995《舰船电子设备通用规范》明文规定:本规范适用于装备水面战斗舰艇、潜艇和军辅船的各种电子设备。因此, 本文研究的卫生装备应能满足GJB 2503—1995标准的要求, 在GJB 4.2~4.8、GJB 150.9~150.18和GJB 1060.1~1060.2规定的环境条件下, 在产品规范所规定的性能范围内连续可靠地工作。
当前, 我国海上卫生装备建设尚处于初期, 大部分品种是在通用卫生装备的基础上, 根据特殊使用要求, 通过结构、形式的改变和功能的扩展而实现的, 其设计中对环境适应能力的标准不高[9,10], 主要是依据国家标准GB 9706.1—2007《医用电气设备第1部分:安全通用要求》, 按照GB/T 14170—2009《医用电器环境要求及实验方法》进行检验。在GB/T14170—2009中, 把气候环境条件分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3组, 分别对应良好、一般、恶劣的气候条件;机械环境条件也分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ3组, 分别对应允许受到轻微振动和冲击、允许受到一般轻微振动和冲击、允许受到振动和冲击的机械环境。通用卫生装备是按照Ⅰ组环境条件进行检验的, 即在良好的气候条件、允许受到轻微振动和冲击的机械条件下进行检验, 与舰船电子仪器要求的环境条件差异较大。
通过对照分析, 舰船电子仪器对大气压、工作低温和贮存低温等参数没有特别的要求, 对工作高温、贮存高温、相对湿度、盐雾等参数要求较高, 通用卫生装备的气候环境条件远达不到规范要求, 具体参数对照见表2。
舰载卫生装备主要固定在舱室内, 只要固定牢固, 摇摆和倾斜均不影响装备的正常使用。现主要讨论振动和冲击参数的差异, 通用卫生装备不允许被冲击, 舰船电子仪器要耐受一定的冲击和振动, 具体参数对照见表3。
3 环境参数对舰载卫生装备的影响
3.1 环境参数对卫生装备完好率的影响
从2008年开始, 对海军某部的舰船卫生装备和某陆基综合医院装备故障情况进行统计, 统计样本为5种常用仪器, 型号均为进口知名品牌, 结果见表4。
从表4中可以看出, 舰船卫生装备的故障率明显高于陆地环境设备, 陆地医院设备在使用初期 (2 a内) 基本无故障发生, 舰船卫生装备的故障率达到26.3%;而在5 a使用期, 舰船卫生装备的故障率接近陆地医院的3倍。
3.2 环境参数对卫生装备质量检测的影响
对海军某部的舰船卫生装备和某陆基综合医院质量检测情况进行统计, 统计样本为呼吸机、除颤仪、麻醉机、输液泵和多参数监护仪等5种常用仪器, 型号均为知名品牌, 统计结果见表5。
结果显示, 舰船卫生装备质量检测的合格率明显低于陆地环境设备。
4 结语
舰载卫生装备作业环境涉及了海洋水文环境、气象环境、舰艇内部环境和电磁环境等多维战场环境, 通用卫生装备的环境条件参数达不到舰船环境的要求, 这就要求我们在卫生装备的需求论证、采购过程中必须要充分考虑海洋环境的影响, 强化三防 (防湿热、防盐雾、防霉菌) 性能试验要求, 提高卫生装备的使用可靠性, 使装备能充分发挥战斗力[11,12]。
参考文献
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[5]GJB 4.2—1983舰船电子设备环境试验高温试验[S].北京:国防科学技术委员会, 1983.
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[7]GJB 4.7—1983舰船电子设备环境试验振动试验[S].北京:国防科学技术委员会, 1983.
[8]GJB 4.9—1983舰船电子设备环境试验冲击试验[S].北京:国防科学技术委员会, 1983.
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[10]GB/T 14170—2009医用电器环境要求及实验方法[S].北京:中国标准出版社, 2010.
[11]龚国川.舰艇卫生保障技术与装备的基本发展趋势[J].人民军医, 2006, 49 (11) :682.
卫生安全性能 篇5
聚氨酯一般由二元或多元异氰酸酯与多元醇经缩合聚合而制得,是一种软硬段结构交替构成的嵌段聚合物,软段在室温下处于高弹态,可以产生很大的拉伸变形,而硬段为软段的伸长和变形提供节点,其主链上含有许多重复的氨基甲酸酯基团 ( - NH - CO - O - )[1],广泛应用于家具、皮革、 合成革等行业,其中合成革行业使用的聚氨酯种类较多。合成革是指以人工合成方式在非织造布表面形成聚氨酯树脂的膜层或类似皮革的过程,外观像天然皮革的一种材料,但由于合成革表面所施加的聚氨酯膜涂层较致密,对合成革透气性、透水汽性能影响较大,因此在仿真革的研究中,在手感特别是卫生性能等方面和真皮存在的差距亟需改进[2]。
聚氨酯的成膜加工方法主要分为湿法和干法两种生产工艺。湿法加工是将聚氨酯树脂的二甲基甲酰胺 ( DMF) 溶液添加各种助剂后,调配制成浆料,浸渍或涂层于非织造布上,然后放入与溶剂 ( DMF) 具有亲和性而与聚氨酯树脂不亲和的水中。DMF被水置换,PU逐渐凝固,从而形成多孔性的膜。干法加工是将聚氨酯浆料涂布于片状载体,多为离型纸,通过流平,浆料可形成一层均匀的膜,经烘干后溶剂挥发,聚氨酯形成连续均匀的膜。水蒸汽透过复合膜[3]可以看成三个过程: 蒸汽在薄膜的一表面溶解; 在一定浓度梯度下在薄膜内扩散,最后从浓度低即压力低的另一表面蒸发。 为了改善合成革的卫生性能,提高聚氨酯涂层的透水汽性, 可以通过物理共混及化学接枝改性方法增加聚氨酯膜亲水基团的含量或改善聚氨酯膜微孔结构,增加水蒸汽扩散驱动力及通道,从而达到改善合成革卫生性能目的。
2聚氨酯膜性能的研究方法
聚氨酯膜的卫生性能可以通过测定膜的透水汽性,膜的吸湿性及透气性等来表征。
2.1透水汽性测定
将聚氨酯膜放在80 ℃ 烘箱中烘5 h。量取30 m L蒸馏水倒入测试瓶中,将试样使用面向内盖住瓶口,然后将螺旋盖上紧,于天平上称量,称量后测试瓶置于干燥器内,静置24 h后再次称量。透水汽性 ( WVP) 的计算如公式 ( 1) 所示。
式中:
WVP———透水汽性,mg·10 cm- 1·24 h- 1;
m0———试样及测试瓶未放入干燥器前的质量,mg;
m1———试样及测试瓶放入干燥器中静置24 h后的质量,mg。
2.2饱和湿度下吸湿性的测定
将聚氨酯膜放在80 ℃ 烘箱中烘5 h,称量。然后将其置于装有一定量蒸馏水的干燥器内,静置24 h后再次称量。饱和湿度下24 h膜的吸湿性计算如公式 ( 2) 所示。
式中:
m0———试样未放入干燥器前的质量,mg
m1 ———试样放入干燥器中静置24 h后的质量,mg
2.3称量法测定吸水性
从聚氨酯膜上切取一圆块试样,直径为5 cm,放在80 ℃ 烘箱中烘5 h,然后称量,准确到0. 001 g,将数粒小玻璃珠放到平底玻璃皿中,再将试样使用面向上平放于玻璃珠上。加入试样质量10倍左右的 ( 20 ± 2) ℃ 的蒸馏水于皿内。 在实验过程中,要保持试样浸没在水中,水温始终保持在规定范围以内。15 min后,取出试样,并用滤纸轻轻吸去试样表面的水,称量。将称量后的试样,再放入原来盛水的玻璃皿中,继续浸泡23 h 45 min后取出,用滤纸轻轻吸去表面浮水,再称量。计算如公式 ( 3) 和 ( 4) 所示。
式中:
m0———试样原质量,g;
m1———试样浸泡吸水15 min后的质量,g;
m2———试样浸泡吸水24 h后的质量,g。
2.4耐溶剂性测定
从聚氨酯膜上取3 cm × 3 cm的试样,放在80 ℃ 烘箱中烘5 h,称量,放在丙酮 ( 或乙酸丁酯) 中,于室温下浸泡2 h后取出,称量。按照公式 ( 5) 计算其溶胀率。
式中:
m0———吸丙酮 ( 或乙酸丁酯) 前样品的质量,g;
m1———吸丙酮 ( 或乙酸丁酯) 2 h后样品的质量,g。
2.5抗张强度与断裂伸长率的测定
使用HT8024试片切样机取样品,将样品放在DXLL 5000电子拉力试验机上测试抗张强度和断裂伸长率。
3改善聚氨酯膜卫生性能的方法
3.1物理共混法
在合成革湿法成膜过程中,一般会加入一定量的填料。 填料一方面可以减少PU的用量,同时可调整PU微孔结构。 物理共混法是依靠物理作用实现聚合物共混的目的,在混合的过程中通常仅有物理变化。将具有较多亲水基团的物质, 如天然蛋白类物质,或可改善聚氨酯膜微孔结构的物质,如致孔剂或无机粉体与聚氨酯树脂共混[4],可改善聚氨酯膜的透水汽性。
3.1.1添加致孔剂
致孔剂是利用液体之间的溶解度迅速扩散,在膜中形成孔,为水汽及气体提供空穴及通道的物质,可以通过添加致孔剂改善聚氨酯膜的透水汽及透气性。王全杰等[5]以聚乙二醇、改性纤维素、尿素、聚乙烯吡咯烷酮和木粉等材料作为聚氨酯微孔膜的致孔剂,通过对聚氨酯微孔膜的透湿性能、 力学性能等进行表征,考察不同致孔剂对聚氨酯膜性能的影响,添加不同致孔剂后聚氨酯微孔膜的SEM照片如图1所示。可以看出,不同致孔剂对膜孔穴结构的影响不同。添加致孔剂后,聚氨酯微孔膜透湿量增大,柔软度增加,考虑厚度影响后,w( 木粉)= 8% ,w( 聚乙二醇)= 3% 和w( 尿素)= 3% 时透湿量较高,分别为1876. 81、1840. 20和1700. 34 g · mm/ ( m2·24 h) ,相比空白样的透湿量450. 78 g·mm/ ( m2·24 h) ,最高增加了315% 。对比不同致孔剂,聚氨酯微孔膜透湿量、吸湿率和孔隙率最高分别达到1876. 81 g·mm/ ( m2·24 h)( w( 木粉)= 8% ) 、180% ( w( 木粉)= 8% ) 和7. 55% ( w( 聚乙二醇)= 3% ) ,分别比未加致孔剂的聚氨酯微孔膜提高了315% 、350% 和358% 。
木粉是木材打成的粉末,用途广泛,可作为皮革、服装、造纸等多种产品的原料,在合成革中主要是用作填充料。张韬琳等[6]加入不同比例的白木粉制备不同聚氨酯膜, 通过显微观察及性能检测,研究白木粉对聚氨酯膜结构和性能的影响,结果表明,白木粉的加入可以改善聚氨酯膜的透气及透水汽性能,提高膜的卫生性能,却不会增加其吸水性能,有利于聚氨酯膜在皮革工业中的应用。
3.1.2天然蛋白与多糖类
天然蛋白类材料含有大量活性基团,如氨基、羧基、羟基等亲水基团,因此常被用作聚氨酯填料,改善聚氨酯膜的透水汽性等卫生性能。程正平等[7]将木粉、自制的超微皮革粉体 ( LSP)[8,9]和马来酸酐改性的超微皮革粉体 ( MAH LSP) 应用在合成革基布浸渍用聚氨酯中,改变浆料中MAH - LSP与聚氨酯的混合比例,在聚四氟乙烯表面皿中静置一段时间后,将表面皿置于35% 的DMF凝固液中,凝固成膜。 通过测试膜的透水汽性、饱和湿度下吸湿性、抗张强度等性能,讨论了加入粉体种类和用量对成膜性能的影响。结果表明,MAH - LSP在皮粉中引入了更多的亲水性羧基,一方面羧基可以结合空气中的水分子,提高吸湿性能,另一方面皮革纤维本身的毛细管结构,可以吸附空气中的水份,也可以提高吸湿性能,所以吸湿性优于LSP。但膜的断裂伸长率及抗张强度均随着MAH - LSP用量的增大而减小。
马兴元等[10]采用铬鞣胶原纤维粉和聚氨酯通过湿法凝固的方法制备了胶原纤维 /PU复合膜,测定了胶原纤维/PU复合膜的透水汽性等性能。研究结果表明,胶原纤维/PU复合膜具有分布比较均匀且相互贯通的指形微孔,最大的泡孔直径在500 μm左右,胶原纤维穿插其中,在胶原纤维周围, 分布有大量的小泡孔,提高了膜的透水汽性和透气性,胶原纤维和湿法凝固膜的TGA曲线如图2所示,但膜的物理机力学能有所降低。
大豆蛋白分子空间结构松散、无序,多肽链表面含有较多极性基团 ( 如 - OH、 - COOH、 - NH2、 > NH、 - SH等) ,易与水性聚氨酯中活性基团结合,构成物理和化学的交联点。冯佼姣等[11]首先合成一系列稳定性良好的IPDI基水性聚氨酯,然后与大豆蛋白共混改性,得到大豆蛋白/水性聚氨酯复合膜。研究发现,大豆蛋白及水性聚氨酯分子链的C = O基、C - O - C基和N - H基在成膜过程中会产生氢键作用,从而改善膜的亲水性及抗紫外辐射等性能。进一步调节纳米硅溶胶发现,就地生成的纳米二氧化硅粒子与水性聚氨酯及大豆蛋白中的活性基团发生多层级作用,固化过程中起到修复补强的作用。复合膜的水接触角测定如图3所示,测定结果如表1所示。
A. WPU 膜 / 水; B. SPSi / WPU 复合膜 / 水; C. WPU 膜 / 硅油; D. SPSi / WPU 复合膜 / 硅油
丝素蛋白是蚕丝脱胶后得到的天然高分子纤维蛋白,含有两种蛋白质链,即重链 ( H - ,约390 k Da) 和轻链 ( L - ,约26 k Da) ,这两种蛋白由二硫键连接在一起。陶咏真等[12]将丝素水溶液与水性聚氨酯共混,采用流延法制备了一系列不同组成的聚氨酯 /丝素共混膜。结果表明,聚氨酯和丝素蛋白分子间,以及丝素蛋白与丝素蛋白分子间存在较强的氢键作用,导致共混膜中丝素蛋白分子形成小的聚集体均匀分散在聚氨酯中,形成新的交联网络,丝素蛋白对聚氨酯具有良好的增强效果,力学性能明显改善,同时保持了聚氨酯的韧性。
彭志平等[13]以聚氨酯膜为基膜,采用流延法制备了一系列不同结构的壳聚糖 - 聚氨酯复合膜。壳聚糖 ( CS) 膜表面存在极性基团 - NH2、 - OH,在聚氨酯膜表面存在极性基团NH、C = O和 - O - 。当CS膜与PU膜充分接近时,极性基团形成的氢键和范德华力使两层膜紧密粘合在一起,如图4所示。同时在截面上的侧链能相互渗透,使复合膜不会分成两层,水浸24 h后晾干的复合膜界面的SEM图如图5所示。壳聚糖膜与聚氨酯膜经水浸24 h后仍紧密粘合在一起,没有出现脱落,说明两层膜之间靠分子间力粘合在一起。
3.1.3添加无机粉体
无机粉体改性聚氨酯可使聚氨酯材料的拉伸强度、断裂伸长等力学性能和热稳定性得到大幅提升[14]。无机粉体的加入,也可以改善聚氨酯膜的透湿性能,其中纳米材料具有较大的比表面积,引入聚氨酯树脂,在成膜过程中,可以有效改善聚氨酯膜的微孔结构,形成孔隙,提升膜的透气、透湿性能。鲍艳等[15]采用十六烷基三甲基溴化铵胶束为软模板,四乙氧基硅烷 ( TEOS) 和 γ - 氨丙基三乙氧基硅烷 ( KH - 550) 为混合硅源,氨水为催化剂制备了表面亲水的中空Si O2微球。将制备的中空Si O2微球与水性聚氨酯乳液物理共混,考察中空Si O2微球对水性聚氨酯涂膜透水汽性、 耐水性及力学性能的影响。中空Si O2微球的引入可以为水汽分子的扩散提供通道,显著提高WPU涂膜的透水汽性能。不同硅源用量下制备的中空Si O2微球的SEM照片如图6所示。当TEOS / KH - 550体积比为2∶ 1,硅源总用量为0. 75 m L时所得中空Si O2微球形成的复合涂膜的透水汽性能最佳,同时中空Si O2微球可以改善涂膜的物理力学性能和耐水性能。
陈意等[16]采用原位有机 - 无机杂化技术将纳米Si O2引入合成革用聚氨酯膜中,并对杂化薄膜的表面 /截面形态、 膜的力学性能、透水汽性等性能进行了研究。图7和图8分别为纳米Si O2含量分别为0. 50% 和1. 00% 的聚氨酯膜的SEM图,当Si O2的含量不超过0. 50% 时,原位生成的Si O2颗粒不仅在聚氨酯薄膜的表面和截面分布均匀,且平均粒径被控制在100 nm左右; 当用量上升到1. 00% 时,Si O2颗粒分布不均匀,而且还明显发生了团聚现象 ( 平均粒径大于600 nm) 。纳米Si O2的原位引入对聚氨酯薄膜的抗张强度和透水汽性均有提高,杂化膜还具有优异的防霉 ( 黑曲霉) 性能。
邓春雨等[17]采用超细羊毛粉体和Ti O2复合改性聚氨酯膜的方法制成了聚氨酯干法膜。当加入羊毛粉体时,其粉体粒径没有达到纳米级别,因此对聚氨酯的力学性能有很大的损害作用。在加入微米Ti O2粉体后,成为无机/有机杂化聚氨酯膜,经偶联剂对超细粉体进行表面改性,降低了微米Ti O2的表面活性,使PU与超细粉体之间形成比较牢固的无机/有机界面层,因此膜的断裂强度及韧性都得到了相当程度的提高。羊毛粉体的加入,使聚氨酯的回潮率有了明显提高,从纯聚氨酯膜的0. 47% 提高到3. 64% ,说明羊毛粉体的加入在聚氨酯膜中形成一定的连续相,满足吸湿、透湿的需求。
罗晓民等[18,19]采用KH550对纳米Ti O2进行改性,制备了改性纳米Ti O2/ WPU复合材料,并将其应用于超细纤维合成革上,研究了该复合材料的应用性能。纳米Ti O2的SEM图如图9所示。通过改变改性纳米Ti O2的含量 ( 0、1% 、 2% 、3% 、4% 、5% 质量分数) ,制备一系列复合材料,分别命名为KWPU0、KWPU1、KWPU2、KWPU3、KWPU4和KWPU5, 膜表面接 触角分别 为62. 3°、 74. 8°、 84. 1°、 79. 2°、73. 8°和70. 3°,可见,添加改性纳米Ti O2后涂层接触角比未添加的大,接触角先增大后减小。纳米Ti O2的质量分数与纳米Ti O2/ 水性聚氨酯复合膜透气性的关系如图10所示。随着改性纳米Ti O2用量的增加,超细纤维合成革的透汽性、透水汽性先增大后减小; 当改性纳米Ti O2含量为2% 时最大。这是由于改性纳米Ti O2的加入使复合膜中产生微孔。当改性纳米Ti O2用量为3% 时,超细纤维合成革的透气性提高了40% ,透水汽性提高了64% ,微孔结构最多。随着纳米Ti O2的增加,纳米Ti O2发生团聚,透水汽性和透气性能有所下降。质量分数为4% 时纳米Ti O2/ 水性聚氨酯复合膜的表面 ( a) 和截面 ( b) 扫描电镜图如图11所示。
3.1.4其他
超支化聚合物高度支化结构使其具备了传统线性聚合物所不具有的性能,如在高相对分子质量的条件下具有较低的粘度、良好的热稳定性和溶解性等特点。王娜等研究了采用端氨基超支化聚合物 ( HBP - NH2) ,以物理复配的方式 ( 如图12) 改性合成革用面层PU树脂,制成干法膜。当HBP - NH2用量为聚 氨酯的3% 时,薄膜吸水 率由初始0. 34% 增大至7. 51% ,透湿量由原来的161 g / ( m2·d) 增加至879 g/ ( m2·d) ,添加HBP - NH2后薄膜内部形成了更多孔隙,有助于水蒸汽的透过 ( 如图13所示[20]) ,增加了薄膜内部的自由体积,即增加了水分子传递通道,薄膜的透湿性更好。
3.2化学接枝法
化学接枝方法是利用材料表面的反应基团与接枝单体或大分子链发生化学反应而实现表面接枝,通过将含有较多活性亲水基团的单体或者化合物与聚氨酯预聚体或聚氨酯树脂之间发生接枝反应,应用较多的改性剂为天然蛋白类物质。
孙东豪等[21]以再生丝素蛋白和液状端异氰酸酯基预聚物为原料,使预聚物在丝素膜界面发生化学反应,再通过控制相对湿度和溶解条件,制备了丝素改性聚氨酯膜。衰减全反射傅里叶变换红外光谱 ( ATR - FTIR) 及X - 射线能谱分析 ( XPS) 分析结果表明,丝素蛋白已经接枝于聚氨酯膜的表面,用丝素改性聚氨酯后,膜表面接触角从原来的74. 2° 降至50. 8°,表面极性提高,表面能增强,亲水性提高。而且具有较好的柔韧性和一定的透汽性。PU膜和丝素改性PU膜的水汽渗透率分别为10. 8 g· ( m2·h)- 1和5. 1 g· ( m2·h)- 1,这是由于水分子在通过PUS膜时,需分别经过丝素分子层和聚氨酯分子层,总的渗透速率取决于最慢的一步, 因而出现上述结果。
李伟等[22]研究了胶原蛋白接枝改性聚氨酯皮革涂饰剂, 探讨了接枝改性过程中反应温度、时间、成盐亲水物质量等因素对反应的影响。结果表明,最佳接枝条件为成盐亲水物质为单体质量分数的5. 0% ,反应温度为80 ℃ ,反应时间为2. 5 h。胶原蛋白用量为20% 时,改性后试样的断裂伸长率最高可达1401% ,透水汽速 率为470. 9 mg · ( 10 cm2· 24 h)- 1,成膜较软,能满足底涂的要求。
靳园敏等[23]首先通过水杨醛对聚氨酯预聚体进行改性, 制备水性聚氨酯预聚体,之后与明胶之间发生接枝共聚反应,制备聚氨酯/明胶共聚物,合成路线如图14所示。将制备的水性聚氨酯及聚氨酯 /明胶共聚物用于绵羊皮服装革的顶涂,涂饰后结果表明,聚氨酯的加入明显提高了涂层的耐水性,但同时保留了蛋白类涂饰剂良好的透水汽性能。
罗琼等[24]用环氧基封端的水性聚氨酯对废弃羊毛角蛋白进行改性,制备成膜材料实现了固体废弃物的资源化利用。研究表明,随着角蛋白用量的增加,聚氨酯改性角蛋白膜的透水汽速率逐渐增加,原因是薄膜的透水汽性与膜材料亲水基团的热运动有关。随着聚氨酯预聚体的量不断增加, 角蛋白分子链上的亲水基团不断减少,透水汽性不断下降。 随着角蛋白用量的增加,聚氨酯预聚体改性角蛋白胶膜的透气速率不断增加。在满足其它性能的条件下,角蛋白的用量越多,膜的透气性能越好。
4小结
卫生安全性能 篇6
皮鞋的卫生性能是指不会导致脚部疾病, 也不会因此而影响到人体健康和人身安全。在“脚-皮鞋-外界环境”所构成的体系中, 皮鞋为脚提供保护性的生存环境, 其舒适度直接关系到人体脚部健康;而且由于脚与人体全身的血液循环、上呼吸道及内脏之间均有着十分密切的关系, 所以如果足部健康受到影响, 则势必影响到呼吸道和内脏, 从而引起胃疼、腰腿疼等种种疾病。由此可见, 皮鞋与人体健康息息相关。
由于不同的面里搭配、穿着环境、穿着状态、脚的新陈代谢等, 鞋腔内形成了各种微气候环境, 赋予了成鞋不同程度的卫生性能。鞋材的卫生性能通常采用吸湿性、透气性、透水汽性、传热保温性、耐菌性等指标来表征。
一、皮鞋材料的透气性能
由于脚体皮肤蒸发的水分及代谢产生的二氧化碳等气体需要与外界新鲜空气进行交换, 所以透气性是指鞋材的透空气能力。从卫生学角度要求, 鞋材的透气性良好, 成鞋鞋腔与外界环境的空气交流快, 则热量和汗液能很好的排出, 保持鞋腔内的卫生和舒适;反之, 鞋腔内热量会积聚, 捂脚出汗, 滋生细菌, 产生臭味, 从而降低了皮鞋的卫生和舒适性。
透气性指标以在鞋材试样两侧相反方向上的压力差等于10 cm水柱高时, 每小时通过1 cm2试样的空气体积 (以m L计) 来表征。
试样的透气度:
式中:
K———试样透气度, m L/ (cm2·h) ;
t———规定面积试样透过100 m L空气所需时间, s;
t0———空白试验所需时间, s;
10———透过空气的试样面积, cm2。
如果试样的透气度很小, 通过100 m L空气的时间在15 min以上, 就把量筒内水位调到“0”位后, 记下5～10 min内透过空气的量, 结果按下式计算:
式中:
K———试样透气度, m L/ (cm2·h) ;
t1———规定面积 (10 cm2) 试样透过测定空气量空气所需时间, s;
t0———空白试验所需时间, s;
V———规定面积试样透过的空气量, mL。
二、皮鞋材料的透水汽性能
透水汽性是鞋材渗透水汽的能力, 即水蒸汽的流动强度, 即单位时间内, 从一种介质通过皮鞋向另一种介质所传递的蒸汽量。水汽通过鞋材有两个途径, 一是经分布在纤维之间的孔隙导出, 二是由空气湿度较高的一面的鞋材先将水汽吸附、而后经纤维壁向湿度较低的面扩散、解吸, 排出鞋外。
为了保证优良的卫生性能, 鞋材必须具备以下三个条件: (1) 迅速吸收脚汗, 这样鞋腔内湿度不会太高, 人的感觉良好; (2) 汗液能迅速透过鞋材, 由材料内表面向外表面渗透的速度必须与材料内表面吸收的速度相同; (3) 材料外表面挥发水分的速度应大于吸收的速度。
透水汽性指标以将试样 (面积为10cm2) 紧密盖于盛有水的小皿或小杯内, 再把小杯放在盛有干燥剂的干燥器内, 利用试样两边空气的湿度差, 使水汽透过试样, 再根据小杯在一定时间内 (15 min和24 h) 所失去或增加的重量来表征。
因透过试样的试样面积正好为10 cm2, 故皮革的透水汽性:
式中:
M———皮革的透水汽性, mg/ (10 cm2·24 h) ;
m1——试样及皿未放入干燥器前的质量, mg;
m2——试样及皿放入干燥器静置24 h后的质量, mg。
三、皮鞋材料的吸湿性能
鞋材吸收、渗入、保留水分的性能称为吸湿性。在较冷环境中, 脚通过辐射、对流和汗液蒸发来保持体内外热平衡;当外界气温与脚表面温度相等, 甚至高于体表温度时辐射和对流散热无法进行, 此时唯一的散热途径就是蒸发汗液。在鞋的穿用过程中, 由于人脚皮肤会不断散发热量, 排出汗液, 而使鞋腔内温度升高、湿度增大, 吸湿性良好的鞋材能迅速地吸收全部脚汗, 然后再迅速将水分排出, 使鞋腔微气候环境干爽, 从而减少细菌滋生。
另外, 鞋材的吸湿性会影响其许多性能发生变化, 湿度增加会使材料的刚性下降, 断裂伸长增加, 导电性增大等。
鞋材吸湿性用回潮率和含水率指标表示。回潮率是指材料的湿重减干重与干重的比率;含水率是指湿重减干重与湿重的比率, 结果以鞋材试样在规定温度的定量水中浸泡15 min和24 h后所吸收水的质量或体积所占鞋材试样质量的百分比来表征。
式中:
A15———试样15 min吸水性, %;
A24———试样24 h吸水性, %;
V1———15 min水分损失量, ml;
V2———24 h水分损失量, ml;
V01———15 min空白试验水分损失量, mL;
V02———24 h空白试验水分损失量, mL;
m———试样质量, g。
四、皮鞋材料的保温性能
保温性是冬季皮鞋不可缺少的重要性能, 它是指皮鞋材料在有温差存在的情况下, 防止高温方向低温方向传递热量的性能。保温性差的鞋子不能保证鞋腔内适合人脚生理需求的温度, 从而导致脚冻。
热量有多种传输方式, 热传导是热量传输的方式之一, 它是温度不同的物体直接相互接触而产生的。因此, 皮鞋材料的保温性用导热系数表征, 导热系数是反映材料的导热性能的重要参数之一, 导热系数越大, 保温性越小;反之, 导热系数越小, 保温性越大。常用指标保暖率、导热系数、克罗值、热阻、绝热指数、材料冷暖感等表征。使用纺织品保暖性能测试仪可测定皮鞋材料的保暖性能。
式中:
Q1—无试样散热量 (W/℃) ;
Q2—有试样散热量 (W/℃) 。
传热系数:
式中:
Ubp———无试样时试验板传热系数 (W/m2·℃) ;
U1———有试样时试验板传热系数 (W/m2·℃) 。
五、皮鞋材料的耐菌性能
皮鞋材料放置于潮湿的环境中会遭受微生物的侵蚀, 而发生霉臭、变色、脆化现象, 甚至使厚度和质量减小。皮鞋材料的耐菌性是指皮鞋材料抵御细菌和真菌繁殖侵蚀防止变性的能力。皮鞋材料为蛋白纤维的皮革和纺织材料, 皮革在加工过程中使用的辅料有淀粉、油脂和干酪素, 这些物质都是微生物的丰富养料。虽然在鞋子的生产过程中添加了某些防霉剂, 但由于微生物存在抗药性, 一旦温度和湿度环境适宜, 微生物仍能繁殖。
皮鞋材料上有很多能产生疾病与臭气的细菌、皮癣菌、病毒, 其中最具代表性细菌菌种有:金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、红色毛癣菌、白色念珠菌、黑曲霉等。
皮鞋材料耐菌性测定原理是:采用纯白色棉布经过一定的洗涤处理之后制成空白样品, 将需要测定的皮鞋材料同空白样品一同剪至成为同样大小, 吸取一定量的待检测菌种的菌液, 将待测菌液分别接入皮鞋材料中, 同空白样品一起在相同条件下进行培养, 培养结束后通过洗脱震荡进行活菌计数。通过不同皮鞋材料上的活菌数同空白样品的对照比来获得耐菌性。
式中:R———抗菌率, %;
A———经过24 h培养的标准空白样的活菌数的平均值;
B———经过24 h培养的抗菌样品的活菌数的平均数。
总之, 本项目的研究表明:若鞋腔内微气候的温度在24～33℃, 湿度在60%～73%, 脚的皮肤温度在28～33℃时, 人脚最为舒适;若温度过高则脚部开始出汗, 过低则感觉凉冷;湿度若低于40%则使脚燥热, 若高于73%鞋腔内又会产生潮湿感。卫生性能良好的皮鞋能长时间的保持鞋腔内干爽的微气候, 使脚部皮肤自由呼吸, 保证脚的健康;反之, 卫生性能差的皮鞋不易及时排出脚分泌的汗液, 在鞋内形成潮湿的环境, 易滋生霉菌, 产生霉臭气而患脚气病, 而且脚部皮肤长期缺氧, 会减弱人体抵抗力, 病菌慢慢侵入体内, 导致支气管炎和感冒、关节炎等疾病的产生, 给人的工作和日常生活带来诸多不便。因此皮鞋的卫生性能不容忽视。
参考文献
[1]葛伟慧.不同面料及胶粘剂对皮鞋帮面卫生性能影响的研究.西安:陕西科技大学硕士学位论文, 2005.