dr inż. Katarzyna Majchrzycka
zespół Zakładu Ochron Osobistych CIOP-PIB

Do konstrukcji wzbogaconych środków ochrony indywidualnej wykorzystane będą innowacyjne materiały przewodzące oraz czujniki z wykorzystaniem nanomateriałów. Zostaną opracowane narzędzia do komunikacji i transferu danych między użytkownikami, a centrum koordynującym i wspomagającym działanie ratowników.

Środki ochrony indywidualnej należą do grupy urządzeń stanowiących bezpośrednią ochronę pracownika przed zagrożeniami występującymi w środowisku pracy. Decyzja o ich zastosowaniu powinna być poprzedzona wszelkimi możliwymi działaniami, zarówno technicznymi, jak i organizacyjnymi, mającymi na celu eliminację zagrożeń lub ich ograniczenie do poziomu dopuszczalnego. Pomimo tej zasady, stosowanie środków ochrony indywidualnej nadal jest powszechne na wielu stanowiskach pracy. W szczególności dotyczy to stanowisk pracy w górnictwie, budownictwie, transporcie, w pomieszczeniach o niewielkiej kubaturze, jak zbiorniki, studzienki, kanały oraz wszelkich działań ratowniczych.

Częstą przyczyną wypadków przy pracy jest nieużywanie przez pracowników środków ochrony indywidualnej dostarczanych przez pracodawcę, a także brak tych środków na wyposażeniu stanowisk pracy lub ich nieprawidłowy dobór. Niechęć do stosowania przez pracowników środków ochrony indywidualnej może wynikać z ich niedopasowania do warunków panujących na stanowiskach pracy oraz wyboru z oferty rynkowej wyrobów o niskich cenach, ale złej jakości, które stanowią jedynie iluzoryczną ochronę przed zagrożeniami. Jednocześnie należy podkreślić, że dzięki licznym pracom o charakterze badawczym i rozwojowym powstają nowe wyroby z wykorzystaniem nowoczesnych technologii, zaawansowanych technicznie materiałów, a także systemów elektronicznych, które na etapie projektowania i produkcji środków ochrony indywidualnej umożliwią uzyskanie nowoczesnych konkurencyjnych rozwiązań. Takie możliwości daje dynamiczny rozwój inżynierii materiałowej i technologii informatyczno-komunikacyjnych obserwowany w ciągu ostatnich lat. Poniżej przedstawiono podstawowe kierunki w odniesieniu do poszczególnych rodzajów środków ochrony indywidualnej.

Odzież ochronna
Dynamiczny rozwój technologii prowadzący do wytwarzania nowych tworzyw, kompozytów materiałowych, włókien stwarza realne możliwości modelowania nowych rodzajów odzieży ochronnej przy uwzględnieniu tak istotnych dla użytkownika aspektów ergonomicznych.
Kierunki rozwoju odzieży ochronnej zmierzają przede wszystkim do wytwarzania odzieży oferującej użytkownikowi poczucie komfortu i optymalną funkcjonalność. Pojawiła się nowa grupa odzieży, która skupia uwagę użytkowników – są to wyroby aktywne lub inteligentne (smart and inteligent textiles and clothing). Odzież inteligentna odbiera bodźce bezpośrednio z ciała człowieka, jak i z otoczenia, a następnie reaguje na nie znacznymi zmianami fizycznymi, chemicznymi i biologicznymi, często odwracalnymi. Bodźcami, które wywołują aktywne reakcje materiałów stosowanych do konstrukcji odzieży są: naprężenia, pole elektromagnetyczne, temperatura, wilgotność, promieniowanie UV, IR, substancje chemiczne. Inteligentne materiały odpowiadają na nie zmianą np. wymiarów geometrycznych, stanu skupienia, rozkładu naprężeń, współczynnika odbicia światła. Umiejętne wykorzystanie właściwości nowych włókien i materiałów przy konstruowaniu odzieży może przynieść znakomite efekty w postaci wysoko sprawnej odzieży współpracującej z organizmem człowieka i reagującej w sposób zaprogramowany na zmiany warunków środowiska zewnętrznego.

Do wyrobów inteligentnych zaliczane są wyroby z materiałami przemiany fazowej, które posiadają możliwość zmiany stanu skupienia w zależności od tego, czy ciepło jest uwalniane czy absorbowane przez ciało. W odzieży ochronnej mogą służyć do zmiany izolacyjności cieplnej odzieży. Wyniki badań materiałów przemiany fazowej zastosowanych w strukturach odzieży ochronnej wskazują na ich pozytywny wpływ na proces termoregulacji organizmu i wydłużenie czasu użytkowania odzieży ochronnej. Stwierdzono, że poprawa komfortu cieplnego użytkowników odzieży z materiałami przemiany fazowej zależy od ich ilości i rozmieszenia. W CIOP-PIB opracowano materiały z nowymi włóknami celulozowymi zawierającymi materiały przemiany fazowej, które będą stosowane pod szczelną odzieżą ochronną w celu zapewnienia termoregulacji organizmu użytkownika tej odzieży.
Możliwość konstruowania odzieży inteligentnej zapewniają włókna bikomponentowe, które zmieniają swój kształt w zależności od temperatury otoczenia, pozostają płaskie w temperaturze pokojowej, natomiast rozszerzają się nierównomiernie i skręcają w temperaturze wyższej. Przykładem technologii high-tech, które mogą znaleźć zastosowanie w odzieży chroniącej przed zimnem, są włókna zdolne do przekształcania szerokiego widma światła słonecznego w energię cieplną, mogące znaleźć zastosowanie w odzieży chroniącej przed zimnem.
Oddzielną grupę aktywnej odzieży stanowi odzież wyposażona w zintegrowane systemy grzewcze...

Środki ochrony rąk i nóg
Zachodzące w ostatnich latach zmiany w stylu życia i coraz intensywniejsza aktywność zawodowa osób stosujących środki ochrony indywidualnej mają istotny wpływ na zwiększenie się wymagań dotyczących ich właściwości użytkowych. Popularność wygodnego obuwia sportowego spowodowała, że użytkownicy zaczęli odczuwać potrzebę komfortu także w odniesieniu do innych typów obuwia, w tym również obuwia ochronnego. Intensywny rozwój technologii wytwarzania materiałów i doskonalenie konstrukcji obuwia, mające swój początek w obuwiu sportowym, pozwoliły na wprowadzenie wielu nowości do produkcji środków ochrony stóp i nóg. Współczesne obuwie ochronne do użytku zawodowego, obok określonych funkcji ochronnych, musi spełniać również wymagania z zakresu higieny oraz wygody użytkowania.
W ostatnich latach nastąpił szybki rozwój materiałów do wytwarzania skarpet i elementów obuwia, które łączą bardzo dobrą izolacyjność cieplną ze zdolnością do odparowywania wilgoci z bezpośredniego otoczenia stopy oraz aktywną i trwałą ochroną stopy przed mikroorganizmami. Do materiałów takich zalicza się m.in. materiał Cambrelle Extreme firmy DuPont czy materiał DRYZ IntelliTemp firmy Dicon. W ostatnich latach nastąpił również szybki rozwój produkcji materiałów, które są zdolne do szybkiego odprowadzania wilgoci z najbliższego otoczenia skóry i jej magazynowania w pewnym oddaleniu od powierzchni stopy. Duże nadzieje w tym zakresie wiąże się z zastosowaniem superabsorbentów. W zakresie innowacyjnych rozwiązań należy podkreślić badania związane z zastosowaniem w obuwiu ochronnym materiałów przemiany fazowej (PCM), które mają zdolność absorbowania, magazynowania i uwalniania dużych ilości energii w postaci ciepła utajonego, w ściśle określonym zakresie temperatury. Inkorporacja PCM do struktury włóknistej pozwala na uzyskanie materiałów obuwniczych o doskonałych właściwościach termoregulacyjnych.
W odniesieniu do rękawic ochronnych, istotnym wymaganiem ze strony użytkowników jest wciąż zapewnienie wielofunkcyjności w zakresie proponowanej ochrony, jak również spełnienie wymagań w odniesieniu do bezpieczeństwa produktu, przy wytworzeniu którego stosowane są środki ochrony rąk pracownika, np. w przemyśle spożywczym czy elektronicznym. Zapewnienie wielofunkcyjności rękawic ochronnych zwiększa zakres stosowania tych wyrobów. Przykładem nowych, wielofunkcyjnych rozwiązań rękawic ochronnych są rękawice wykonane z kilku warstw różnych polimerów, przeznaczone do ochrony rąk przed chemikaliami, urazami mechanicznymi, oparzeniem w kontakcie z gorącym przedmiotem oraz jednocześnie dopuszczone do kontaktu z żywnością.
Innym przykładem mogą być rękawice polimerowe...

Sprzęt chroniący przed upadkiem z wysokości
Rozpatrując rozwój indywidualnego sprzętu chroniącego przed upadkiem z wysokości, należy zauważyć, że następuje on zarówno w stosowanych materiałach, jak i konstrukcjach.
W przypadku materiałów włókienniczych, takich jak taśmy techniczne czy liny, coraz częściej stosowane są włókna aramidowe. Są one wykorzystywane w konstrukcjach zawierających również włókna poliamidowe lub poliestrowe. Dzięki temu uzyskuje się materiały włókiennicze do produkcji np. szelek bezpieczeństwa, pasów i linek do ustalania pozycji oraz linek bezpieczeństwa, które mają podwyższoną odporność na działanie czynników gorących, np. rozprysków stopionego metalu występujących podczas prowadzenia prac spawalniczych.
Interesujące nowości materiałowe można również zaobserwować wśród stopów metali lekkich, np. aluminium wykorzystywanych, do produkcji zatrzaśników...

więcej w numerze 12/2009