Influence of environmental conditions on mechanical properties of personal protective equipment

• Autorzy: Walczak Agata , Rogula-Kozłowska Wioletta , Pieniak Daniel , Piątek Piotr , Wąsik Wiktor

Warianty tytułu

PL

Wpływ warunków środowiska na właściwości mechaniczne środków ochrony indywidualnej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of this study was to determine the influence of environmental conditions on changes in the mechanical properties of personal protective equipment (PPE). The paper includes a review of the literature on the subject as well as results of own research. The focus was on ageing, abrasion and service conditions. In addition, the effect of direct exposure of the equipment to harmful and hazardous factors specific to the operating environment was considered. The following personal protective equipment (and/or materials used in their manufacture) was reviewed: special clothing, firefighter boots and firefighter helmet. Ageing processes, abrasion and operating conditions degrade the mechanical properties of PPE. The rate of degradation varies depending on the material used. Direct exposure to a humid environment degrades the properties of materials used in the manufacture of firefighter helmets. The strength of the materials used in the manufacture of head protection and firefighter’s boots decreases when exposed to elevated temperatures. In contrast, the shock absorption capacity of whole helmets when exposed to elevated and high temperatures with low impact energy becomes improved. The puncture resistance of firefighter boots under reduced temperature exposure was found to be higher.

PL

Celem pracy było określenie wpływu warunków środowiska na zmianę właściwości mechanicznych środków ochrony indywidualnej. W pracy zawarto przegląd literatury tematu oraz wyniki badań własnych. Skupiono się na procesie starzeniowym, ścieraniu oraz warunkach eksploatacji. Ponadto uwzględniono wpływ bezpośredniego narażenia środków na czynniki szkodliwe i niebezpieczne charakterystyczne dla danego środowiska eksploatacji. Wzięto pod uwagę następujące środki ochrony indywidualnej (i/lub materiały wykorzystywane w ich produkcji): ubranie specjalne, buty strażackie i hełm strażacki. Procesy starzeniowe, ścieranie i warunki eksploatacji powodują degradację właściwości mechanicznych środków ochrony indywidualnej. Szybkość degradacji różni się w zależności od wykorzystanego materiału. Bezpośrednie narażenie na wilgotne środowisko wpływa na pogorszenie właściwości materiałów stosowanych w produkcji hełmów strażackich. Wytrzymałość materiałów stosowanych w produkcji ochron głowy i butów strażackich pod wpływem podwyższonej wartości temperatury ulega spadkowi. Natomiast zdolność amortyzacji całych hełmów w warunkach narażenia na działanie podwyższonej i wysokiej temperatury, przy niskiej energii uderzenia, ulega poprawie. Odporność na przebicie butów strażackich pod wpływem obniżonej wartości temperatury jest wyższa.

Słowa kluczowe

EN

mechanical properties; environmental conditions; personal protective equipment

PL

właściwości mechaniczne; warunki środowiska; środki ochrony indywidualnej

• Wydawca: Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe SGSP / Szkoła Główna Służby Pożarniczej
• Rocznik: 2023
• Tom: Nr 88 (tom 1)
• Strony: 27--43
• Opis fizyczny: Bibliogr. 44 poz. rys. tab.

Twórcy

autor

Walczak Agata

• Fire University

• https://orcid.org/0000-0002-0303-1748

autor

Rogula-Kozłowska Wioletta

• Fire University

• https://orcid.org/0000-0002-4339-0657

autor

Pieniak Daniel

• Fire University

• https://orcid.org/0000-0001-7807-3515

autor

Piątek Piotr

• Fire University

autor

Wąsik Wiktor

• Fire University

• https://orcid.org/0000-0002-0934-3961

Bibliografia

• 1. Abacha, N., Kubouchi, M., Sakai, T. (2009). Diffusion behavior of water in polyamide6 organoclay nanocomposites. Express Polymer Letters, 3(4), pp. 245–255. https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2009.31
• 2. Arif, M.F., Meraghni, F., Chemisky, Y., Despringre, N., Robert, G., (2014). In situ damage mechanisms investigation of PA66/GF30 composite: Effect of relative humidity. Composites Part B Engineering, 58, pp. 487–495. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2013.11.001
• 3. Bajer, A., Żółkiewski, S., (2013). Initial research of epoxy and polyester warp laminates testing on abrasive wear used in car sheathing. Maintenance and Reliability, 15(1), pp.37–43.
• 4. Bełzowski, A. (2002)., Metoda oceny stopnia uszkodzenia kompozytów polimerowych. Kompozyty (Composites), 4, pp. 253–258.
• 5. Ciekot, Z., (2014). Bezpieczeństwo techniczne w użytkowaniu wojskowych pojazdów mechanicznych. Logistyka, 5, pp. 242–253.
• 6. Davis, R., Chin, J., Lin, Ch., Petit, S., (2010). Accelerated weathering of polyaramid and polybenzimidazole firefighter protective clothing fabrics. Polymer Degradation and Stability, 95, pp. 1642–1654. https://doi:10.1016/j.polymdegradstab.2010.05.029
• 7. Do, V.T., Nguyen-Tran, H.D., Chun, D.M., (2016). Effect of polypropylene on the mechanical properties and water absorption of carbon-fiber-reinforced-polyamide-6/polypropylene composites. Composite Structures, 150, pp. 240–245. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2016.05.011
• 8. EN 443:2008 – Helmets for use in firefighting in buildings and other structures.
• 9. Garbac, M., (2018). Badania starzeniowe materiałów stosowanych w taborze szynowym z symulacją światła słonecznego i warunków pogodowych. Prace Instytutu Kolejnictwa– Fascicles, 157.
• 10. Hashemi, S., (2011). Temperature, strain rate and weldine effects on strength and micromechanical parameters of short glass fibre reinforced polybutylene terephthalate (PBT). Polymer Testing, 30(8), pp. 801–810. https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2011.07.006.
• 11. Hashemi, S., Onishi, P., (2009). Effect of fibre concentration, temperature and mould thickness on weldline integrity of short glass-fibre-reinforced polypropylene copolymer composites. Journal of Materials Science, 44(20), pp. 5588–5594. https://doi.org/10.1007/s10853-009-3786-z
• 12. In accordance with the Regulation of the Minister of Internal Affairs and Administration of 29 September 2021 on the uniforms of firefighters of the State Fire Service, Polish Journal of Laws/Dz.U. of 2021, item 1795.
• 13. Kamocka-Bronisz, R., (2018). Tensile strength analysis of aramid fabric of firefighter’s clothing after accelerated aging and abrasion. MATEC Web of Conferences 247, 00052. https://doi.org/10.1051/matecconf/201824700052
• 14. Kamocka-Bronisz, R., Blukacz, M., Bronisz, S., (2016). Ocena wpływu zużycia tkaniny zewnętrznej ubrania specjalnego na jej wytrzymałość. Zeszyty Naukowe SGSP, 58(2), pp. 119–135.
• 15. Krzemińska, S, Szewczyńska, M., (2022). PAH contamination of firefighter protective clothing and cleaning effectiveness. Fire Safety Journal, 131, 103610. https://doi.org/10.1016/j.firesaf.2022.103610
• 16. Kumarasamy, S., Abidin, M.S.Z., Bakar, M.A, Nazida, M., Mustafa, Z., Anjang, A., (2018). Effects of high and low temperature on the tensile strength of glass fiber reinforced polymer composites. In: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, IOP Publishing, 012021.
• 17. Li, S., Xiao, Z., Zhang, Y., Li, Q.M., (2021). Impact analysis of a honeycomb-filled motorcycle helmet based on coupled head-helmet modelling. International Journal of Mechanical Sciences, 199, 106406. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2021.106406
• 18. Liu, D., Chang, C., Fan, C., Hsu, S., (2003). Influence of environmental factors on Energy absorp-tion degradation of polystyrene foam in protective helmets. Engineering Failure Analysis, 10, pp. 581–591. https://doi.org/10.1016/S1350-6307(03)00040-2
• 19. Lu, T., Solis-Ramos, E., Yi, Y.B., Kumosa, M., (2017). Particle removal mechanisms in synergistic aging of polymers and glass reinforced polymer composites under combined UV and water. Composites Science and Technology, 153, pp. 273–281. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2017.10.028.
• 20. Lu, T., Solis-Ramos, E., Yi, Y.B., Kumosa, M., (2016). Synergistic environmental degradation of glass reinforced polymer composites. Polymer Degradation and Stability, 131, pp. 1-8. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2016.06.025
• 21. Ogrodnik, P., Pieniak, D., (2016). Badanie wytrzymałości na przebicie podeszwy wybranego obuwia specjalnego stosowanego w jednostkach ochrony przeciwpożarowej. Zeszyty Naukowe SGSP, 58 (2), pp. 137–147.
• 22. Ogrodnik, P., Powęzka, A., Piec, R., Zwęgliński, T., Smolarkiewicz, M., Gromek, P., Wróbel, R., Węsierski, T., Majder-Łopatka, M., Wąsik W., (2021). Testing Selected Personal Protection Items of Firefighters in Combined Conditions of Mechanical Loads and Temperatures Occurring during Gas LNG Leaks. Energies, 14(22), 769. https://doi.org/10.3390/en14227698
• 23. Pieniak, D., Oszust, M., Kamocka-Bronisz, R., Ogrodnik, P., (2015). Degradacja właściwości wytrzymałościowych kompozytu polimerowego stosowanego do wytwarzania skorup hełmów strażackich pod wpływem czynników termicznych. Scientific Papers/ Polish Air Force Academy, 4, pp. 125–133.
• 24. Pieniak, D., Walczak, A., (2017). Wstępne badania degradacji mechanicznej materiałów wkładek absorbujących energię uderzenia wykorzystywanych w hełmach strażackich. Zeszyty Naukowe SGSP, 61(1), pp.121–135.
• 25. Pieniak, D., Walczak, A., (2016). Wstępne badania odporności na starzenie tworzyw wykorzystywanych w konstrukcji hełmów strażackich. Autobusy, 11, pp. 130–133.
• 26. Pieniak, D., Walczak, A., Kamocka-Bronisz, R., Gil, L. (2017). Ocena doświadczalna pozostałej wytrzymałości i sztywności kompozytu polimerowego stosowanego w konstrukcji hełmów strażackich ze względu na temperaturę środowiska eksploatacji. TTS Technika Transportu Szynowego, 12, pp. 194–199.
• 27. PN-EN 13087-1:2003. Protective helmets. Test methods. Conditions and conditioning.
• 28. Rajeesh, K.R., Gnanamoorthy, R., Velmurugan, R., (2010). Effect of humidity on the indentation hardness and flexural fatigue behavior of polyamide 6 nanocomposite. Materials Science, 527(12), pp. 2826–2830. https://doi.org/10.1016/j.msea.2010.01.070
• 29. Regulation (EU) 2016/425 of the European Parliament and of the Council of 9 March 2016 on personal protective equipment and repealing Council Directive 89/686/EEC.
• 30. Regulation of the Minister of Internal Affairs and Administration (MSWiA) of 20 June 2007 on the list of products serving to ensure public safety or protection of health and life, and property, and rules for issuing authorisations for use of these products (Polish Journal of Laws/Dz.U. 2007 No. 143 item 1002, as amended.
• 31. Regulation of the Minister of Internal Affairs and Administration of 29 September 2021 on uniforms of firefighters of the State Fire Service, Polish Journal of Laws/Dz.U. of 2021, item 1795.
• 32. Sang, L., Wang, Ch., Wang, Y., Hou, W., (2018). Effects of hydrothermal aging on moisture absorption and property prediction of short carbon fiber reinforced polyamide 6 composites. Composites Part B, 153, pp. 306–314. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2018.08.138
• 33. Sawicki, T., (2004). Czynniki zagrażające bezpieczeństwu strażaków w warunkach pożarowych. Bezpieczeńśtwo Pracy, 7–8, pp. 35–38.
• 34. Shreepannaga, M., Kini, V., Pai, D., (2022). The ageing effect on static and dynamic mechanical properties of fibre reinforced polymer composites under marine environment – A Review. Materials today: Proceedings, 52(3), pp. 689–696. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.10.084
• 35. Smith, T.D., DeYoy, D.M., Dyal, M., (2020). Safety specific transformational leadership, safety motivation and personal protective equipment use among firefighters. Safety Science, 131, 104930. https://doi.org/10.1016/j.ssci.2020.104930
• 36. Soków, D., Barton, J., Czaja, K., Sudoł, M., Mazoń B., (2014). Badania odporności materiałów na działanie czynników środowiska naturalnego. Chemik, 68(4), pp. 347–354.
• 37. Sutton, I., (2015). Chapter 6 – Personal protective equipment. Plant Design and Operations, pp. 127–137. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-29964-0.00006-8
• 38. Walczak, A., Naworol, I., Pieniak, D., Pasierbiewicz, K., Dzień, G., (2018). Experimental studies on changes in mechanical properties of polymer composites under impact of thermal load determined based on compression testing. MATEC Web Conferences 247. https://doi.org/10.1051/matecconf/201824700027.
• 39. Woropay, M., (1996). Podstawy racjonalnej eksploatacji maszyn. Bydgoszcz-Radom: Akademia Techniczna i Instytut Technologii Eksploatacji.
• 40. Yang, M., Li, W., He, Y., Zhang, X., Li, Y., Zhao, Z., Dong, P., Zheng, S., Wang, L., (2021). Modeling the temperature dependent ultimate tensile strength of fiber/polimer composites considering fiber agglomeration. Composites Science and Technology, 213, 108905. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2021.108905
• 41. Yousif, E., Haddad, R., (2013). Photodegradation and photostabilization of polymers, especially polystyrene: review. Springerplus, 2, 398. https://doi.org/10.1186/2193-1801- 2-398
• 42. Zhai, Z., Groeschel, C., Drummer, D., (2016). Tensile behavior of quasi-unidirectional glass fiber/polypropylene composites at room and elevated temperatures, Polymer Testing,54, pp. 126–133.
• 43. Zhang, H., Zhang, J., Chen, J., Hao, X., Wang, S., Feng, X., Guo, Y., (2006). Effects of solar UV irradiation on the tensile properties and structure of PPTA fiber. Polymer Degradation and Stability, 91(11), 2761e7.
• 44. Żurek, J., Zieja, M., (2008). The aging-processes-based forecasting of service lives of selected items of aircraft equipment. Journal of KONBiN, 4(7), pp. 287–305.

Uwagi

Przez pomyłkę nadano DOI z puli drugiego czasopisma uczelni, dlatego jest błąd wyświetlania.