Wielofunkcyjne ochrony rąk przed zagrożeniami mechanicznymi i termicznymi

Zapotrzebowanie na rękawice wielofunkcyjne chroniące przed zagrożeniami mechanicznymi i termicznymi istnieje wśród strażaków z jednostek ratowniczo-gaśniczych, leśników pracujących przy pozyskiwaniu drewna, rolników, pracowników zatrudnionych w budownictwie i transporcie itp. W oparciu o analizę zagrożeń występujących na konkretnych stanowiskach pracy i oczekiwań zatrudnionych tam osób, sprecyzowano wymagania, którym powinny odpowiadać opracowywane wzory rękawic, aby mogły w możliwie najlepszy sposób spełniać wszystkie założone funkcje ochronne i użytkowe. Produkowane dotychczas rękawice spełniają wprawdzie wymagania ujęte w obecnie obowiązujących normach, ale niektóre z ich parametrów ochronnych i użytkowych kształtują się na niskim poziomie. Zastrzeżenia wzbudza głównie niska odporność rękawic na przecięcie i niska termoizolacyjność w kontakcie z gorącym lub zimnym przedmiotem.
Zadaniem podjętych prac było w pierwszym rzędzie opracowanie warunków wytwarzania przędz i dzianin, które nadałyby opracowywanym wzorom rękawic wysoką odporność na przecięcie i które jednocześnie wykazywałyby odporność na działanie wysokiej temperatury. Przeprowadzone próby doprowadziły do wytworzenia dzianin, które spełniały  podane warunki. Ze względu jednak na obecność  w ich strukturze drutu stalowego charakteryzowały się one zbyt dużą sztywnością,  co mogło wpłynąć negatywnie na komfort użytkowania rękawic. Z tego względu w dalszej części pracy kontynuowano poszukiwania wariantów dzianin o równie korzystnych właściwościach ochronnych, ale bardziej miękkim i delikatnym chwycie. W wyniku przeprowadzonych prób otrzymano dzianinę rdzeniową z udziałem jedwabiu szklanego i włókien  Kevlar, która spełniała wszystkie stawiane jej wymagania.
W ramach tematu opracowano założenia do wykonania modeli rękawic i zaproponowano materiały  do wytworzenia poszczególnych elementów rękawic. Ich przydatność do konstrukcji rękawic została sprawdzona w badaniach laboratoryjnych. Zasadniczym etapem prowadzonych prac były kompleksowe badania właściwości ochronnych i użytkowych wielowarstwowych układów wybranych materiałów. Badania te pozwoliły na wybór optymalnych wariantów układów, z których wykonano trzy modele rękawic wielofunkcyjnych:
Rękawice chroniące przed zagrożeniami mechanicznymi, wysoką temperaturą i wodą (dla straży pożarnej)- dwa modele,
Rękawice chroniące przed zagrożeniami mechanicznymi, niską temperaturą i wodą - jeden model.
Wykonane w oparciu o przygotowaną dokumentację techniczno-technologiczną modele rękawic wielofunkcyjnych spełniają wymagania ujęte w podstawowych kryteriach oceny wyrobów na znak bezpieczeństwa i przewyższają  swoimi parametrami ochronnymi  i użytkowymi wzory dostępne na rynku.
Pozytywne wyniki badań laboratoryjnych modelowych rozwiązań rękawic uzasadniają celowość prowadzenia dalszych prac nad wdrożeniem technologii wytwarzania rękawic.

Opracowanie modelu rękawic ochronnych nie powodujących zmian chorobowych na skórze u pracowników służby zdrowia

W ostatnich latach odnotowuje się w służbie zdrowia wzrost liczby zachorowań spowodowanych kontaktem pracowników z rękawicami wykonanymi ze zwulkanizowanego lateksu kauczuku naturalnego, przy czym rozróżnia się trzy typy reakcji:
- Zapalenie skóry wywołane przez podrażnienie.
- Reakcje typu opóźnionego związane z IV mechanizmem alergii.
- Reakcje typu natychmiastowego związane z pierwszym mechanizmem alergii i zależne od przeciwciał  IgE.
Ten ostatni typ reakcji na lateks skupia obecnie główną uwagę alergologów.
Celem podjętych badań było opracowanie i wykonanie modelu rękawic dla personelu medycznego nie powodujących zmian chorobowych na skórze a jednocześnie stanowiących skuteczną barierę dla drobnoustrojów chorobotwórczych i charakteryzujących się korzystnymi właściwościami wytrzymałościowymi i użytkowymi. W ramach prowadzonych prac dokonano analizy wymagań dotyczących rękawic medycznych i metod ich badań, określonych w normach europejskich i międzynarodowych oraz dokonano przeglądu istniejących przepisów dotyczących ochrony pracowników służby zdrowia. Badania eksperymentalne prowadzono według dwóch wariantów. Wariant I obejmował możliwą eliminację białek z lateksu kauczuku naturalnego stosowanego w technologii wytwarzania gumy. Zbadano wpływ płukania, płukania z dodatkiem środków powierzchniowo-czynnych (siarczan dodecylo-sodowy) oraz enzymu proteolitycznego Neutrase.
W oddzielnej serii eksperymentów zbadano skuteczność destrukcji i ekstrakcji białek za pomocą chloru. Potwierdzono, że obróbka rękawic chlorem w ostatniej fazie procesu produkcyjnego jest nie tylko skuteczną metodą zapewniającą redukcję zawartości białek, ale daje  także możliwość wytwarzania rękawic bezpudrowych dzięki odpowiedniej modyfikacji ich powierzchni, co ma istotne znaczenie dla zapobiegania chorobom alergicznym.
Powszechnie uważa się, że puder, głównie skrobia kukurydziana, wchłania białka i inne resztkowe chemikalia z lateksu i może przenosić alergeny również drogą powietrzną. Skuteczność wybranych metod oraz środków oceniono na podstawie zmian zawartości azotu oznaczonego metodą mikro-Kiejdahla oraz zawartości białek oznaczonych metodą Lowry.   W oparciu o wyniki przeprowadzonych prac sformułowano wytyczne, skierowane głównie do producentów rękawic, zawierające propozycje działań pozwalających na zmniejszenie zawartości białek lateksowych. Dla osób uczulonych na białka występujące w lateksie kauczuku naturalnego zaproponowano wytwarzanie rękawic z dyspersji wodnej poliuretanu alifatycznego ACRALEN U500 produkowanego przez Spółkę Polymer Latex GmbH&Co. (wariant II) i opracowano schemat procesu technologicznego. Oprócz tego, że preparat poliuretanowy stanowi produkt bezbiałkowy, jego cenną zaletą jest to, że nie wymaga on  stosowania chemicznych środków sieciujących i przyspieszaczy, co  jest bardzo istotne w przypadku osób, wykazujących nadwrażliwość na te związki. Dokonano oceny właściwości ochronnych, wytrzymałościowych i użytkowych zaproponowanych modeli rękawic. Korzystne obniżenie zawartości białek w rękawicach lateksowych po ich obróbce chlorem i brak konieczności ich pudrowania skłoniły do wykonania  serii 100 par rękawic chlorowanych w Wytwórni Wyrobów z Lateksu "POLGUM" w Krakowie, która jest jedynym producentem rękawic medycznych w naszym kraju. Przyjęte stężenie chloru w kąpieli równe 0,10% i czas obróbki około 5 min nie spowodowały istotnego pogorszenia właściwości wytrzymałościowych rękawic, nawet po przyspieszonym starzeniu, a umożliwiły osiągnięcie  zamierzonego efektu. Dzięki procesowi chlorowania zawartość białek została obniżona do 40mg/g. Wykonane w Instytucie Leków testy wykazały, że opracowany wzór rękawic lateksowych chlorowanych nie wykazuje  działania miejscowo drażniącego. W ramach prac prowadzonych według wariantu II zastąpiono  w kąpieli koagulacyjnej, proponowany wstępnie kaolin - preparatem dolomitowym o nazwie Microdol Ekstra firmy A/S Norwegian Talc, co rozwiązało problem zdejmowania rękawic z form i wpłynęło korzystnie na jakość i równomierność grubości powstałego filmu. Opracowany model rękawic z poliuretanu dorównuje pod względem   wytrzymałości na rozciąganie rękawicom wykonanym ze zwulkanizowanego lateksu kauczuku naturalnego. W przypadku rękawic z poliuretanu mniejsze jest wydłużenie względne przy zerwaniu i większe naprężenie przy wydłużeniu 300%, co oznacza mniejszą wygodę użytkowania tych rękawic. Znalazło to potwierdzenie w opinii osób testujących rękawice. Mniej korzystna ocena parametrów użytkowych rękawic z poliuretanu w porównaniu z lateksowymi chlorowanymi nie przekreśla ich zalet wynikających z faktu, że otrzymuje się je z produktu bezbiałkowego nie wymagającego stosowania chemicznych przyspieszaczy, które są powodem nadwrażliwości typu opóźnionego. Badania wykonane w Centrum Mikrobiologii i Wirusologii w Łodzi przy użyciu aparatu Complete F-903 Penetration Test Apparatus potwierdziły spełnienie przez obydwa opracowywane wzory rękawic warunków barierowości w odniesieniu do krwi i płynów ustrojowych.

Modelowe struktury barier chroniących przed promieniowaniem elektromagnetycznym

Ryzyko związane z narażeniem na działanie pola elektromagnetycznego o nadmiernym lub niebezpiecznym natężeniu występuje przy eksploatacji źródeł promieniowania energii elektromagnetycznej jak np. urządzenia grzejne, maszty stacji radiowych i telewizyjnych, urządzenia radionawigacyjne i radiolokacyjne, urządzenia fizykoterapeutyczne i diagnostyczne.
W przypadkach, gdy nie jest możliwe zabezpieczenie człowieka  przed promieniowaniem mikrofalowym przez dokładne ekranowanie źródeł promieniowania i stanowisk pracy zachodzi konieczność stosowania środków ochrony indywidualnej w postaci ubioru otaczającego ciało pracownika na całej powierzchni, jednocześnie niepalnego, higienicznego, z warstwą elektrycznie izolującą. W chwili obecnej rynek krajowy nie dysponuje żadnymi ubiorami ochronnymi, które mogłyby być stosowane przy obsłudze urządzeń emitujących promieniowanie mikrofalowe. Konieczne staje się zatem opracowanie ubioru ochronnego, charakteryzującego się odpowiednimi właściwosciami ochronnymi i użytkowymi oraz wdrożenie technologii wytwarzania ubiorów do produkcji. W Centralnym Instytucie Ochrony Pracy podjęto działania zmierzające do opracowania i wytworzenia ubioru chroniącego przed promieniowaniem mikrofalowym.
Pierwszy etap prac obejmował zaprojektowanie i wykonanie dwóch rodzajów tkanin, stanowiacych barierę wobec promieniowania mikrofalowego. Efekt ochronny uzyskano przez włączenie w skład przędzy elementu metalowego. Otrzymane tkaniny charakteryzują się skutecznoscią tłumienia promieniowania mikrofalowego do 40 dB. Na bazie opracowanych tkanin wykonano dwa typy ubiorów ochronnych, w których tkanina ochronna została zastosowana jako materiał wewnętrzny. Po wstępnej ocenie użytkowej ubiorów wybrany został jeden typ ubioru, w którym zastosowano tkaninę ochronną o niższej masie powierzchniowej. Ubiór ochronny składa się z dwóch elementów: kombinezonu ochronnego oraz dopinanego do niego kaptura, który osłania głowę i barki. Skutecznosć tłumienia promieniowania mikrofalowego dla ubioru wynosi do 27 dB. Przy opracowywaniu ubioru ochronnego uwzględniono spełnienie wymagań projektu normy niemieckiej E DIN 32780/100, która jest w obecnej chwili jedynym dokumentem określającym wymagania i metody badań dla tego typu odzieży ochronnej i która ma szansę w przyszłości zostać przyjęta jako norma europejska.

Wpływ struktury fizykochemicznej polimerowych barier ochronnych na właściwości użytkowe rękawic wielofunkcyjnych
Rękawice  ochronne wykonane z błon polimerowych i materiałów powlekanych znajdują bardzo szerokie zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu z uwagi na możliwość zastosowania ich w pracach, przy wykonywaniu których istnieje zagrożenie związane z jednoczesnym występowaniem na stanowikach pracy kilku czynników niebezpiecznych. Rękawice te przy odpowiednim doborze surowców mogą  chronić przed zagrożeniami mechanicznymi i chemicznymi, niektóre z nich mogą być również stosowane do prac w niskiej temperaturze.
Celem projektu było zbadanie wpływu struktury fizykochemicznej materiałów powlekanych na właściwości ochronne i użytkowe rękawic pełniących rolę ochron wielofunkcyjnych.
Wykonano próbne partie rękawic z odpowiednio modyfikowanej mieszanki polimerowej z głównym udziałem kauczuku poliakrylonitrylowego, którą powlekano wkłady dzianinowe. Do modyfikacji składu mieszanki do powlekania wkładów zastosowano plastyfikator Reofos, kauczuk naturalny oraz polichlorek winylu. Wraz z podstawowym wariantem mieszanki (czysty kauczuk poliakrylonitrylowy) oraz zastosowanym dwu i trzykrotnym powlekaniem wkładów, otrzymano 8 wariantów rękawic ochronnych. Zależność właściwości wyrobów od zastosowanych materiałów barierowych określono na podstawie badań laboratoryjnych przeprowadzonych na otrzymanych rękawicach. Badania uwzględniały określenie parametrów mechanicznych: odporności na ścieranie, rozdzieranie, przecięcie i przekłucie; parametrów odpowiedzialnych za odporność chemiczną: szczelność, przenikanie substancji przez materiały i pęcznienie powierzchniowe, jak również parametrów określających odporność materiałów na działanie niskiej temperatury: wielokrotne zginanie w temperaturze (-20°C) i  jedno zgięcie w temperaturze (-50°C).  Ponadto wykonano szereg badań określających stopień zmian właściwości użytkowych rękawic oraz ich odporności na poszczególne parametry po wcześniejszym poddaniu ich działaniu innego czynnika niebezpiecznego czy szkodliwego, spośród wymienionych wcześniej.
Przeprowadzone badania potwierdziły, że parametry ochronne rękawic wielofunkcyjnych zależą od ich struktury. Zarówno sposób wytwarzania, rodzaj zastosowanego surowca, jak i ilość warstw powleczenia mają wpływ na osiągane wartości parametrów ochronnych i użytkowych. Kolejność występowania po sobie kilku czynników ryzyka może w niektórych przypadkach wpływać niekorzystnie na poszczególne właściwości ochron.
Poprzez zastosowanie odpowiednich modyfikacji składu mieszanki polimerowej z głównym udziałem kauczuku poliakrylonitrylowego udało się uzyskać rękawice o lepszych parametrach ochronnych.
Opracowano wskazówki dla producentów uwzględniające możliwości rozszerzenia asortymentu oferowanych rękawic o wyroby o ulepszonych parametrach wykonane na bazie stosowanego dotychczas kauczuku poliakrylonitrylowego. Sformułowano również wytyczne dla użytkowników dotyczące stosowania odpowiednich rękawic wielofunkcyjnych w zależności od rodzaju i natężenia zagrożeń występujących na stanowiskach pracy.