В последнее время возрос интерес к проектированию одежды для больных различными заболеваниями. В том числе, к проектированию госпитальной одежды, которая эксплуатируется больным в период его госпитализации, то есть нахождения в лечебном или лечебно-профилатическом учреждении. Волокнистый состав и строение материалов оказывают значительное влияние на микроклимат под одеждой и самочувствие человека. Особенно это важно для больных с повышенным потоотделением, например, страдающих сахарным диабетом и заболеваниями сердечнососудистой системы (аритмия, стенокардия, ишемическая болезнь сердца, сердечная недостаточность). При сахарном диабете нарушается углеводный обмен – недостаточное усвоение сахара организмом, увеличение образования сахара, выведение сахара с мочой, повышение количества сахара в крови. Наблюдается понижение функции поджелудочной железы (уменьшение образования инсулина). Среди основных симптомов сахарного диабета (наряду с общей слабостью, снижением трудоспособности, болями в руках и ногах, в области сердца, снижением зрения) наблюдается значительная потливость. Сердечная недостаточность – уменьшение сократительной функции миокарда до уровня, не обеспечивающего пропорциональное увеличение сердечного выброса при возрастающей потребности тканей в кислороде. При сердечной недостаточности возникает мучительное ощущение острой нехватки воздуха, тревожное состояние, одышка, потливость.
В связи с этим наше исследование материалов, пригодных для изготовления госпитальной одежды, направлено на изучение процесса влагопереноса. Влагоперенос материалов пакетов госпитальной одежды должен обеспечивать эффективное потоотделение, когда пот испаряется с поверхности кожи, а не стекает. Для материалов госпитальной одежды, эксплуатируемой больными сахарным диабетом, сердечнососудистыми заболеваниями, у которых наблюдается повышенное потоотделение, большое значение имеет способность не только быстро и полно впитывать влагу с поверхности кожи, но и медленно проводить влагу через материал к наружным слоям. Быстрое испарение влаги может вызвать охлаждение поверхности тела человека, особенно тех его участков, на которых материал плотно прилегает к телу. Интенсивное охлаждение увлажненной кожи, как известно, может привести к простудным заболеваниям, сопровождается неприятными ощущениями и плохим самочувствием.
Целью исследования было разработать методику оценки характеристик влагопереноса материалов для госпитальной одежды на основе результатов математической обработки показателей влагопереноса капельно-жидкой влаги, полученных с помощью экспериментального метода испытания.
Объектами исследования были ткани различных ассортиментных групп (хлопчатобумажные, льняные, шелковые) со схожими показателями структуры.
Можно отметить, что для изготовления эргономичной одежды используют материалы с большим содержанием натуральных волокон (хлопока, льна, шерсти) или приближенных по свойствам к натуральным (вискозных, смесовых, льносодержащих). Соотношение гидрофобных и гидрофильных волокон в материалах для госпитальной одежды должно определяться условиями эксплуатации последней – для дневного ношения или для сна, расположение слоя проектируемой одежды относительно поверхности кожи человека, особенности протекания того или иного заболевания (в частности, повышенный уровень потоотделения). Очевидно, что наиболее пригодны для изготовления госпитальной одежды гидрофильные материалы или материалы с низким содержанием гидрофобных химических волокон.
Хлопчатобумажные ткани традиционно используются для широкого ассортимента медицинских изделий (белье, нижние сорочки, халаты, куртки, комплекты). Большую часть ассортимента составляют классические однородные хлопчатобумажные ткани. Наряду с ними распространены смешанные ткани – из смеси хлопка с добавлением вискозных, полинозных, лавсановых, нитроновых волокон и из хлопчатобумажной пряжи в прикрутку с вискозными и капроновыми комплексными нитями. Хлопчатобумажные и смешанные ткани обладают рядом положительных свойств: значительной прочностью, достаточной устойчивостью к многократным растяжениям и изгибам, высокими гигиеническими свойствами.
Льняные ткани менее разнообразны по своей структуре, переплетению и отделке, чем хлопчатобумажные. Льняные ткани вырабатываются чаще всего из многокомпонентной пряжи: лен-хлопок; лен-полиэфир; лен-вискоза-полиэфир; лен-вискоза. Ткань из льняного волокна характеризуется большой прочностью, эластичностью, умеренной жесткостью, долговечностью. Льняные ткани устойчивы к действию грибков и бактерий, обладают антистатическими свойствами, не вызывают аллергических реакций. Ткань изо льна хорошо поглощает влагу – способна поглотить её до 20 % от своего сухого веса, прежде чем дать ощущение влаги. Применение льняных тканей в изготовлении одежды предупреждает целый ряд заболеваний, оказывает положительное влияние на физическое и эмоциональное состояние человека. Уникальные свойства льна создают приятные ощущения при соприкосновении изделий с телом человека и делают льняные ткани незаменимым при создании эргономичной одежды.
Шелковая промышленность вырабатывает ткани из натурального шелка, комплексных искусственных и синтетических нитей, штапельных химических волокон. Ткани плательного, блузочного, сорочечного, костюмного и плательно-костюмного назначения занимают наибольший удельный вес в ассортименте, для них характерны разнообразные структуры и отделки. Для изготовления госпитальной одежды производители предлагают смесовые ткани, выработанные из смеси синтетических волокон с хлопковыми или гидратцеллюлозными. Такие материалы имеют хлопкоподобный внешний вид, обладают сочетанием свойств гидрофобной (износостойкость, несминаемость) и гидрофильной составляющей (высокие сорбционные свойства, проницаемость). Варьируя количественное соотношение гидрофильных и гидрофобных волокон, а также оптимизируя структуру материала, можно создавать ассортимент тканей с заданными физико-гигиеническими свойствами.
Отбор образцов проводился с учетом тенденций развития современных ассортиментных групп тканей плательно-сорочечного назначения. Для испытаний были выбраны образцы различного волокнистого состава. Все ткани полотняного переплетения, из пряжи, толщиной 0,2-0,5мм, поверхностная плотность лежит в интервале 102-196г/м2, плотность тканей 130-320 по основе, 200-360 по утку.
Исследования проводились в условиях лаборатории материаловедения кафедры технологии и дизайна швейных изделий (ТДШИ).
Была изучена возможность разработки нормативных показателей характеристик влагопереноса капельно-жидкой влаги на основе математической обработки результатов исследования.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- разработана номенклатура физико-гигиенических свойств материалов для госпитальной одежды;
- проведены испытания образцов с целью определения показателей влагопереноса;
- выбран математический аппарат для обработки результатов эксперимента;
- проанализирован характер распределения полученных величин влагопереноса;
- разработаны нормативные показатели влагопереноса капельно-жидкой влаги.
Гигиенические требования к текстильным материалам для эргономичной одежды наиболее важны, они отвечают за сохранение нормального теплового состояния организма, обеспечение нормального кожного дыхания, кровообращения, дыхания и движения человека. Эти требования могут быть удовлетворены путем использования для одежды материалов с оптимальными показателями физико-гигиенических свойств. Физико-гигиенические свойства материала определяют способность одежды защищать тело человека от воздействия окружающей среды, своевременно удалять из пододежного слоя пары и газы, а также сохранять в пододежном пространстве необходимый для жизнедеятельности организма микроклимат. Физико-гигиенические свойства, влияющие на газовлажностный состав пододежного пространства и влажность кожи, подразделяются на сорбционные и свойства проницаемости.
Номенклатура физико-гигиенических свойств материалов для госпитальной одежды включает в себя гигроскопичность, влажность, влагоотдачу, водопоглощение, капиллярность, воздухопроницаемость и характеристики влагопереноса парообразной и капельно-жидкой влаги.
Для определения показателей всех вышеперечисленных свойств, кроме характеристик влагопереноса, существуют стандартные методы испытаний. Исследование характеристик влагопереноса представляет интерес с точки зрения применения экспериментальной методики, разработанной на кафедре технологии и дизайна швейных изделий НТИ МГУДТ (филиала). Сущность экспериментальной методики заключается в следующем: имитируется процесс прохождения жидкой влаги (пота) от поверхности тела человека через исследуемый материал в окружающую среду. Обработка результатов исследования заключается в расчете характеристик влагопереноса. Разработаны характеристики влагопереноса капельно-жидкой влаги – относительное влагопоглощение, ВВП , % и относительный влагоперенос, ВВПер, %. Следует отметить, что предложенные термины «относительное влагопоглощение» и «относительный влагоперенос» отражают физический смысл полученных величин [1].
Для исследования показателей влагопереноса капельно-жидкой влаги были выбраны восемь образцов материалов, пригодных для изготовления госпитальной одежды:
№1 – ткань «Бязь» (100% хлопок);
№2 – ткань плательно-сорочечная (56% хлопок, 44% Пэф);
№3 – ткань сорочечная (65% ПЭф, 35% хлопок);
№4 – ткань «Панацея» (65% ПЭф, 35% вискоза);
№5 – ткань плательная (45% лен, 35% вискоза, 20% ПЭф);
№6 – ткань плательная (50% лен, 50% вискоза);
№7 – ткань плательно-сорочечная (50% лен, 50% хлопок);
№8 – ткань плательная (40% Пэф, 40% вискоза, 20% лен).
Диаграмма показателей характеристик влагопереноса исследуемых восьми образцов представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 – Диаграмма показателей транспорта капельно-жидкой влаги исследуемых образцов
Диаграмма наглядно показывает соотношение показателей полученных характеристик. Установлено, что достаточными показателями влагопереноса обладают образцы № 2,3,4,5 и 6, так как величина относительного влагопереноса составляет больше 30%. Это значит, что эти ткани способны отводить влагу с поверхности кожи человека к последующим слоям одежды или в окружающую среду.
С целью проверки предположения о достоверности результатов определения характеристик влагопереноса с использованием экспериментальной методики проведена дополнительная математическая обработка. За основной показатель принят относительный влагоперенос (Ввпер, %). Для этого показателя необходимо построить статистическое распределение и проверить его согласованность с законом нормального распределения. Для проведения дополнительных испытаний целесообразно выбрать образцы с достаточными показателями характеристик влагопереноса, приблизительно равной толщины и поверхностной плотности, но разных волокнистых составов: № 3, 4 и 6.
В ходе нашей работы проанализированы возможные математические методы исследования распределения показателей исследуемой величины. Известны несколько методов получения нормального закона – это способы, предложенные Гауссом, Лапласом, Ляпуновым, Хагеном и др. Каждый из этих способов базируется на ряде допущений, очевидность которых с практической точки зрения не вызывает особых сомнений. Для построения графика распределения выбрана именно кривая Гаусса, так как функция Лапласа применяется для большого объема выборки.
При обработке результатов эксперимента на этапе исследования распределения показателей были построены полигоны частот и определен закон распределения отклонений путем сравнения полигона с кривой Гаусса. Примерный вид графиков представлен на рисунке 2. Если полученный полигон частот не позволяет визуально с достаточной уверенностью сделать вывод о законе распределения (чаще всего это происходит при малом числе точек), то применяются методы, основанные на использовании критериев согласия. Сущность этих методов состоит в том, что полученное статистическое распределение сравнивается с некоторой теоретической кривой, соответствующей предполагаемому закону распределения. Принимая ту или иную меру оценки отклонения статистического распределения от теоретического, получают различные критерии, характеризующие вероятность принятой гипотезы. Эти критерии называются критериями согласия (Пирсона и А. Н. Колмогорова). При обработке результатов нашего эксперимента были использованы как визуальный метод, так и метод применения критериев согласия для высокой точности результатов.
|
|
Рисунок 2 – Полигон частот и теоретическое распределение показателей относительного влагопереноса (для образца №3)
Из рисунка 2 видно, что построенная теоретическая кривая удовлетворительно отражает данные наблюдений. Таким образом, данные наблюдений согласуются с гипотезой о нормальном распределении генеральной совокупности. Проведена дополнительная оценка с помощью критерия согласия (Пирсона): так как фактические значения критерия Пирсона больше табличной величины, то нет оснований отвергать нулевую гипотезу. Другими словами, расхождение эмпирических и теоретических частот незначимое. Следовательно, данные наблюдений всех образцов согласуются с гипотезой о нормальном распределении генеральной совокупности.
Анализируя полученные данные, можно сделать вывод о том, что величины относительного влагопереноса распределены нормально. Следовательно, разработанная экспериментальная методика может быть рекомендована для проведения испытаний по определению показателей влагопереноса капельно-жидкой влаги.
Данные о показателях влагопереноса капельно-жидкой влаги исследуемых материалов и нормальном характере их распределения, стали основой для разработки нормативных значений. Нормативные показатели влагопереноса материалов предложено разработать путем обоснованного выделения групп материалов по их способности к влагопереносу. Предложено выделить две группы материалов: с хорошей и удовлетворительной способностью к влагопереносу.
Материалы с оценкой способности влагопереноса «хорошая» рекомендуется применять для госпитальной одежды людей с заболеваниями, сопровождающимися повышенным потоотделением. Материалы с оценкой способности влагопереноса «удовлетворительная» рекомендуется применять для госпитальной одежды людей с обычным уровнем выделения влаги (пота).
Применение данной методики оценки характеристик влагопереноса материалов позволит повысить качество процесса выбора материалов для госпитальной одежды с гигиеничной точки зрения, что улучшит качество изделий в целом и позволит значительно сократить время подбора материалов. Методика оценки характеристик влагопереноса материалов реализована на кафедре ТДШИ в виде проекта стандарта организации.
Литература:
1. Бунькова Т.О., Глушкова Т.В. Исследование транспорта жидкой влаги текстильными материалами. Новое в технике и технологии текстильной и легкой промышленности: материалы международной научной конференции, Витебск, ноябрь 2009г. В 2 ч. Ч.1 // УО «ВГТУ». – Витебск: УО «ВГТУ», 2009. – с.291-293.
