Приложение А (справочное). Научное обоснование

Приложение А
(справочное)

Научное обоснование

Значения порога возникновения ожога, установленные в 4.2, основаны на научных исследованиях, выполненных несколькими группами.

Эксперименты были выполнены на коже свиней, которая очень сходна с кожей человека (см. [8]). Были исследованы температурные значения поверхности кожи, которые приводят к ожогам. Возникновение повреждения кожи зависит от температуры поверхности кожи и времени, в течение которого эта поверхность была подвержена воздействию высокой температуры. В результате этих исследований выделены две границы температуры поверхности кожи для каждого периода воздействия высокой температуры. Нижняя граница указывает границу между отсутствием повреждения и началом возникновения обратимого повреждения кожи. Верхняя граница указывает границу между возникновением обратимого повреждения кожи и возникновением необратимого повреждения кожи, которое приводит к полному разрушению кожи (глубокий ожог).

Тепловой поток от горячего объекта к коже при контакте также был исследован с теоретической точки зрения (см. [9], [10]). Были установлены формулы для вычисления температуры поверхности кожи и внутри кожи. Используя пороговые значения порога возникновения ожогов кожи из [8] в некоторых случаях можно вычислить температуру поверхности горячего объекта, приводящую к ожогу кожи при контакте с объектом.

Был сконструирован прибор под названием термоэстезиометр, способный измерить температуру на поверхности кожи при контакте с горячим объектом (см. [11], [12]).

Термоэстезиометр был использован для определения температуры поверхности горячего объекта, которая приводит к возникновению ожога при контакте с кожей (см. [15], [16]). Термоэстезиометр указал значение температуры, лежащее на нижней границе между отсутствием повреждения и началом возникновения обратимого повреждения кожи, как определено в [8]. Тогда температура поверхности объекта была определена с помощью обычного прибора измерения температуры. Измерения были выполнены для поверхностей объекта, сделанных из различных материалов и для различных периодов контакта.

Эксперименты проводили на крысах и свиньях (см. [17]). В процессе эксперимента была определена температура различных материалов, приводящая к ожогам различной глубины и опасности при контакте кожи животного с горячей поверхностью материалов. Хотя используемые интервалы температуры были довольно большими, результаты показывают их соответствие таковым из [15] и [16].

Значения температуры поверхности объектов для начала возникновения ожога, измеренные в соответствии с [15] и [16] для коротких периодов контакта с металлами, составляют от 2 °С до 3 °С в соответствии с [9] и [10]. Для материалов с более низкой теплопроводностью вычисления и измерения соотносятся аналогично, но не в такой степени, как для металлов. Для материалов с очень низкой теплопроводностью вычисления приводят к результатам, превышающим измеренные значения. Для таких материалов вычисления не приводят к получению достоверных результатов.

Значения порога возникновения ожога, установленные в настоящем стандарте, основаны на результатах измерений, приведенных в [15] и [16] для коротких периодов контакта и в [8] для продолжительных периодов контакта. Значения порога возникновения ожога, в особенности для коротких периодов контакта, не являются точными по следующим причинам:

- сила касания может быть различной;

- кожа может быть сухой или влажной (наличие пота);

- научное определение порога возникновения ожога содержит погрешности;

- материалы с незначительным отличием тепловой инерции объединены в одну группу, чтобы упростить использование настоящего стандарта.

Все эти влияния приводят к неточности в определении порога возникновения ожога. Чтобы учесть эту неточность значения порога возникновения ожога были представлены на рисунках 2, 5, 6 и 7 не как линии, а как области разброса. Однако упомянутые влияния считают незначительными по сравнению с влиянием свойств теплопроводности материалов. Таким образом, области разброса малы по сравнению с различиями теплопроводности разных групп материалов. Для продолжительных периодов контакта значение порога возникновения ожога известно с большей точностью. В этих случаях в настоящем стандарте определены точные значения.

Поскольку в стандарте рассмотрены только поверхности твердой продукции, значения порога возникновения ожога для воды не были установлены в настоящем стандарте. Однако при необходимости значения порога возникновения ожога для контакта кожи с водой могут быть выведены на основе нижней границы области разброса порога возникновения ожога, установленного для металлов без покрытия, показанных на рисунке 2, и значений для металла без покрытия, приведенных в таблице 1.

Для материалов, не установленных на рисунках 2, 5, 6 и 7 и в таблице 1, значения порога возникновения ожога в некоторых случаях могут быть получены в соответствии с 5.5.3. Это возможно, если свойства теплопроводности рассматриваемого материала известны. Самым важным количественным значением является тепловая инерция, которая является произведением плотности продукции, теплопроводности и теплоемкости (см. [10]). Тепловая инерция может быть выведена из таблиц (например, в приложении D) или должна быть измерена. Если тепловая инерция существенно отличается от тепловой инерции групп материалов, упомянутых в 4.2, то значение порога возникновения ожога не может быть получено с использованием настоящего стандарта. В этих случаях для определения значения порога возникновения ожога рекомендовано использовать термоэстезиометр и метод, описанный в [13], [14], [15] и [16].

В настоящем стандарте рассмотрены только данные температуры для порога возникновения ожога. Но в некоторых случаях порог возникновения боли также представляет интерес, например, если конструкцией предусмотрен контакт горячей поверхности с кожей. В этом случае значения порога возникновения боли могут быть получены в соответствии с [18].