Wykaz Projektów
Streszczenie

Opracowanie w technologii PVD (Phisical Vapour Deposition) nanostrukturalnych powłok zmniejszających wpływ promieniowania cieplnego na środki ochrony głowy i twarzy

Kierownik projektu: dr inż. Marcin Jachowicz

Streszczenie projektu:

 

Na wielu stanowiskach pracy, szczególnie w sektorach hutniczym, energetycznym  i odlewniczym, ale także w ratownictwie, występuje zagrożenie w postaci promieniowania cieplnego o dużym natężeniu. W takich miejscach obecnie używane środki ochrony głowy  i twarzy bardzo często nie zapewniają wystarczającej ochrony. Ponadto hełmy przemysłowe poddane promieniowaniu podczerwonemu tracą takie podstawowe właściwości ochronne, jak zdolność amortyzacji czy odporność na przebicie. Podwyższona temperatura powoduje także obniżenie komfortu użytkowania, a pracownik szybciej odczuwa zmęczenie. Obecnie w środkach ochrony głowy rzadko wykorzystuje się specjalne zabezpieczenia przed promieniowaniem cieplnym. Filtry w postaci cienkich powłok, chroniące przed takim zagrożeniem, najczęściej są montowane w okularach, goglach lub osłonach twarzy.

Jedną z nowoczesnych metod modyfikacji powierzchni, stosowaną do produkcji specjalistycznych narzędzi, odpowiedzialnych konstrukcji technicznych, a także w wyrobach medycznych i optycznych, jest technologia PVD. Jedna z tych metod, którą jest rozpylanie magnetronowe, umożliwia nakładanie warstw w temperaturze poniżej 100 ºC na podłoża z tworzyw sztucznych.

W ramach realizacji projektu opracowano, z wykorzystaniem ww. technologii, nowoczesne powłoki odbijające i blokujące promieniowanie podczerwone, które jednocześnie mają wysokie parametry mechaniczne w zakresie twardości i adhezji. Takie cechy są niezbędne w przypadku intensywnie użytkowanych środków ochrony głowy stosowanych np. przez hutników, odlewników, służby ratownicze, strażaków itp. Zastosowanie powłok tego typu zmniejszyło znacząco wzrost temperatury zarówno wewnątrz hełmu, jak i na jego powierzchni.

W 1. etapie projektu opracowano skład chemiczny i dobrano strukturę powłok mających na celu zmniejszenie wpływu promieniowania cieplnego. Dokonano oceny warunków środowiskowych na stanowiskach pracy, gdzie występuje podwyższony stopień promieniowania cieplnego, oraz przeprowadzono analizę możliwości technologicznych i materiałowych wytwarzania powłok ochronnych. Zdecydowano, że do nakładania powłok zostanie wybrana technologia rozpylania magnetronowego PVD.

 

 

Projekt  III.P.02. Model przemysłowego hełmu ochronnego z powłoką TiN

 

W 2. etapie projektu zostały dobrane parametry metody nanoszenia powłok z wykorzystaniem ww. technologii na podłoża polimerowe najczęściej stosowane na środki ochrony głowy i twarzy, takie jak: ABS (poli akrylonitryl co butadien co styren), PC (poliwęglan), PE i HDPE (polietylen)  i PA (poliamid). Wybrano także podłoża krzemowe i szklane przewidziane do badań optycznych powłok. Opracowano metodykę przygotowania wybranych podłoży i sposób ich umieszczenia  w komorze próżniowej aparatury do nanoszenia powłok. Zdefiniowane parametry wykorzystano podczas osadzania powłok wykonanych z Al, Cu, TiN i TiAl.

3. etap projektu obejmował wytworzenie próbek z wybranych powłok na podłożach  z tworzyw sztucznych oraz poddanie ich badaniom w zakresie takich parametrów fizycznych, jak: skład chemiczny i fazowy, morfologia, twardość, grubość, adhezja, struktura, oraz cieplnych  w zakresie odbijania promieniowania i różnicy temperatur przed i za próbką. Ostatecznie dokonano wyboru powłoki o najwyższych parametrach i wykonano model przemysłowego hełmu ochronnego i osłony twarzy z naniesioną powłoką ochronną.

Wyniki projektu przedstawiono w 3 artykułach: 2 popularnonaukowych i 1 naukowym,  a także zaprezentowano podczas 3 spotkań grupy VG1 oraz na 6 konferencjach, seminariach  i szkoleniach.



Jednostka: Pracownia Ochron Głowy i Sprzętu Zabezpieczejącego Przed Upadkiem z Wysokości

Okres realizacji: 01.01.2014 – 31.12.2016