Wykaz Projektów
Streszczenie

Opracowanie polimerowych sensorów temperatury i rozciągania do zastosowani w konstrukcji materiałów barierowych

Kierownik projektu: dr inż. Grzegorz Owczarek

Streszczenie projektu:

 

Projekt V.B.07: Opracowanie polimerowych sensorów temperatury i rozciągania do zastosowania w konstrukcji materiałów barierowych

Okres realizacji:

1.01.2011 − 31.12.2013

Zadanie/etap 3.:

Badania laboratoryjne i użytkowe modelu sensora temperatury w zakresie oceny właściwości tensometrycznych i termalnych. Publikacja

Główny wykonawca:

dr inż. Grzegorz Owczarek – Centralny Instytut Ochrony Pracy – Państwowy Instytut Badawczy, Zakład Ochron Osobistych

 

Celem projektu było opracowanie modelowych rozwiązań polimerowych sensorów temperatury i/lub rozciągania umożliwiających wizualną ocenę uszkodzenia mechanicznego lub termicznego materiałów stosowanych do wybranych konstrukcji środków ochrony indywidualnej.

Ocena procesu rozciągania odnosi się głównie do elementów, z których jest wykonywany sprzęt chroniący przed upadkiem z wysokości. Ocena wpływu wysokiej temperatury charakteryzującej tzw. gorące stanowiska pracy dotyczy w szczególności materiałów barierowych, czyli materiałów stosowanych np. w konstrukcji odzieży ochronnej chroniącej przed działaniem promieniowania cieplnego.

W konstrukcji opracowanych i wytworzonych modeli sensorów rozciągania i temperatury zastosowano dwa rodzaje barwników:

-       luminescencyjny (4,4'-Bis(2-benzoxazolyl)stilben) – do konstrukcji luminescencyjnych sensorów rozciągania i temperatury

-       termochromowy (cyjanożelazian bizmutu) – do konstrukcji termochromowych sensorów temperatury).

Zasada działania sensorów rozciągania i temperatury z barwnikiem luminescencyjnym polega na obserwacji zmian w widmie promieniowania widzialnego emitowanego przez sensor – po jego oświetleniu promieniowaniem UV – zachodzących w wyniku rozciągania lub wysokiej temperatury. Modele sensorów zostały wykonane w postaci pasków polimerowych. Paski te mogą być zamocowane do elementów stosowanych w konstrukcji środków ochrony indywidualnej, dla których sprawdza się, czy zostały poddane procesowi rozciągania lub warunkom podwyższonej temperatury (powyżej 50 oC).

Zasada działania sensora temperatury z barwnikiem termochromowym polega na obserwacji zmiany barwy zachodzącej w polimerze (bez konieczności oświetlania sensora promieniowaniem UV). Nieodwracalna zmiana barwy sensora wskazuje na jego zadziałanie w temperaturach charakterystycznych dla tzw. gorącego środowiska pracy. Są to warunki znacznie podwyższonej temperatury – powyżej 100 oC). Modele sensorów zostały wykonane w postaci krążków polimerowych (średnica – 15 mm, grubość – 1 mm), które są mocowane do elementów środków ochrony indywidualnej.

Do barwienia polimerów wykorzystano następujące metody:

-       barwienia w masie (poprzez wytłaczanie sproszkowanego barwnika z granulatem polimerowym lub dodanie barwnika do rozpuszczonego granulatu polimerowego)

-       technologii druku strumieniowego (ink-jet printing)

-       zanurzeniowa (poprzez zanurzenie folii polimerowej w roztworze barwnika).

 

Model luminescencyjnego sensora rozciągania jest przeznaczony do oceny procesu rozciągania elementów stosowanych w sprzęcie chroniącym przed upadkiem z wysokości. Wyznaczony zakres zmian długości elementów podlegających rozciąganiu, do których jest przymocowany model sensora, wynosi od 0,25 do 6,5 cm.

Natomiast model luminescencyjnego sensora temperatury może wskazywać na oddziaływanie podwyższonej temperatury – powyżej 50 oC, do około 120 oC (powyżej 120 oC następuje zniszczenie sensora) przez czas minimum 20 min.

Z kolei model termochromowego sensora temperatury, działającego na zasadzie zmiany barwy cyjanożelazianu bizmutu wprowadzonego do polimeru, wskazuje, że sensor był poddany działaniu temperatury powyżej 100 oC przez czas minimum 15 s. Sensor ten może być wykorzystany do wskazania wystąpienia tzw. szoku termicznego, który może być niebezpieczny zarówno dla użytkowników, jak i materiałów, z których wykonany jest sprzęt ochronny.

 

 

Projekt V.B.07. Barwa sensora termochromowego: a) przed działaniem wysokiej temperatury, b) po jej działaniu

 

 

 

 

 

 

 

W ramach projektu:

–       opracowano procedurę badania oraz dokumentację techniczną dla opracowanych modeli

–       przygotowano zgłoszenie patentowe pn.: Termochromowy indykator wysokich temperatur

–       opracowano Wytyczne dla producentów środków ochrony indywidualnej – polimerowe sensory rozciągania i temperatury w odzieży barierowej oraz elementach sprzętu chroniącego przed upadkiem z wysokości

–       przygotowano broszurę pt.: Materiał informacyjny dla użytkowników środków ochrony indywidualnej – polimerowe sensory rozciągania i temperatury w odzieży barierowej oraz elementach sprzętu chroniącego przed upadkiem z wysokości.

 

Wyniki projektu zostały przedstawione w 3 artykułach o zasięgu krajowym, a także na 2 konferencjach międzynarodowych i na spotkaniu dla kluczowych dystrybutorów oraz partnerów biznesowych firmy 3M.



Jednostka: Pracownia Ochron Oczu i Twarzy

Okres realizacji: 01.01.2011 – 31.12.2013