热防护服热防护性能的分析与探讨

产业用纺织品第20卷总第143期热防护服热防护性能的分析与探讨华涛(江南大学,无锡,214063)擴要:本文在综合分析国内外热防护服研究的基础上,对热防护服的热防护原理和必须具备的热纺护性能进行了分析和探讨。关键词:热防护服,热防护性能,阻燃性,隔热性,完整性中图分类号:1S94.731.3文献标识码:B文章编号:1004-7093(2002)08-0028-04随着社会的发展,人民生活水平和工作环境上,对热防护服热防护性能的基本原理以及热防不断改善,在消防、冶金、电力等行业的特殊环境护服必须具备的热防护性能等进行分析和探讨。中作业的职工穿着热防护服,以减少工伤事故和火灾造成的损失,已成为大家的共识和基本国策。1热防护服的热防护原理因此,作为产业用纺织品的一个主要品种的热防热防护服是对在高温或超高温条件下工作的护服的应用范围不断扩大,具有广阔的发展前景。人员进行安全保护,从而避免热源对人体造成伤美国、日本及欧洲的发达国家对热防护服的害的各种保护性服装研究和开发较早,热防护服在许多行业中都得到人体皮肤对温度非常敏感。当人体皮肤的热了广泛的应用。目前他们已制订并实施了一系流密度达到268J/cm2,即皮肤温度达到45℃列先进和完善的热防护服产品标准和测试方法标时,人就会有灼痛感;当热流密度增大到5.02J准,可以较系统地设计开发和生产各类热防护cm2,即人体皮肤温度达72℃时,就会造成皮肤的服,并较好地测试和评价热防护服的热防护性能。二度烧伤。因此,人们穿着热防护服可以保护与国外相比,我国热防护服研究开发起步较皮肤;在高温环境中,通过穿着热防护服,可以使晚,在热防护服的开发、设计、生产和性能测试评人体皮肤的升温速率降低并提供穿着者反应和价等方面还未形成系统的标准。但随着科技的发逃离的时间以避免或减轻热源对人体的伤害。展以及人们工作条件的改善,借鉴国外先进经验对人体造成伤害的热源有多种形式,它们的和技术,我国在该领域的研究也正在取得显著进性质各不相同,因此对热防护服的热防护性能要步。目前我国已制订了部分行业的热防护服性求也不同。目前热源的主要形式有:火焰(对流能要求,已制订和建立了热防护服阻燃性能测试热)、接触热、辐射热、火花和熔融金属喷射物、高方法和系列标准。但总体上与国外相比还有一定温气体和热蒸汽、电弧所产生的高热等差距。同时热防护服的热防护性能也与热源热量本文在综合分析国内外热防护服研究的基础转移的方式有很大关系。通常热量传递的方式有热对流热传导、热辐射以及以上三种方式的结收稿日期:2002-04-17合。例如,热源中的火焰、高温气体、热蒸汽是以作者简介华涛,男,963年生,副教授。主要从事纺织新材热对V凵中国煤化工花和熔融金属是料的研究与开发应用热防护服性能与测试方法,红外伪装服、复以热CNMH《以热辐射方式传合材料等课题的研究。递。热量传递的多少通常用热流量表示,它是指2002年第8期产业用纺织品单位面积每秒钟通过的热量,单位是kW/m2,W/与热源短时间接触,增加织物重量可提高其热容或J/cm2·8量改善防热性能。对于由外层、隔潮层和隔热层1.1热对流组成的多层结构热防护服来讲防热传导性能主热对流是指热量依靠液体或者气体的流动来要取决于隔热层。同时,增加热源温度和热源与传递。在对流中,流体从高温物体获得能量后携织物接触时的压力都会降低热防护服的防热传带着流向温度较低的区域。它是通过流体的宏观导性能。而热防护服含湿率对热传导性能的影响运动进行热交换的一种形式。在热防护服的实际则取决于水分的含量和水分在服装中所处的位应用中热对流是指热量由各种高温气体和热蒸置汽来传递。人们曾用以下方法来测试织物的防热13热辐射对流性能。即将垂直放置的织物暴露于1200℃热辐射是指热由物体沿直线向外辐射出去。的火焰前,其热流量为138J/cm2·s,在织物后热辐射的本质是物体由于温度而引起的热量辐面测量引起人体皮肤一度烧伤(疼痛)和二度烧射其大小与热源绝对温度的四次方成正比2。伤(起泡)所需要的时间,以此来评价热防护性与热传导和热对流不同热辐射是一种非接触传能热方式,不需要任何物质作媒介,而是以电磁波形织物防热对流性能主要与织物的重量密度、式传递热量。在热防护服的实际应用中热辐射透气性等密切相关。增加织物的重量可提高引起是造成受害者伤害的主要传热形式之一,即使是皮肤二度烧伤所需要的时间。同时,多层织物也具有火焰的燃烧其能量中也包括高达80%的热比单层织物具有更好的防热对流效果。辐射。1,2热传导在热防护服防热辐射性能的测试中,常将织热传导是指热量沿着物体传递。它从温度高物垂直暴露在辐射热源下,在规定的距离内,热源的物体传递到温度低的物体。这种传递主要通过对织物试样进行热辐射通过测定造成试样后面物质中相邻分子间的连续碰撞来实现。在热防护人体皮肤二度烧伤所需要的时间及热流密度来评服的应用中,热传导是指热量以火花熔融金属喷价试样的防热辐射性能3。射物等为载体,接触服装并将热量通过服装传递织物防热辐射性能与织物重量、厚度、密度,到人体,从而对人体造成伤害。以及织物表面状况有直接关系。重或厚的织物具通常,织物防熔融金属热传导性能可采用将有较高的防热辐射性能同时,在纤维表面镀铝,标准Pvc薄膜制成的人造皮肤置于织物背后测在织物中夹杂一些碎铝箔,或在织物表面复合铝定熔融金属热量通过织物后对人造皮肤造成的伤箔使织物表面具有较高的反射率和良好的导电害。根据伤害的面积和程度,又可将织物热防护性,可以大大提高织物的防热辐射性能性能的优劣分为一级至七级。一级最好,无伤害,二级和三级分别为伤害面积小于和大于001m22热防护服必须具备的热防护性能的一度烧伤,四级和五级分别为伤害面积小于和除了具有普通防护服的服用性能外,热防护大于001m2的二度烧伤,六级和七级分别为伤服还必须具备在高温条件下对人体进行安全保护害面积小于和大于001m2的三度烧伤1的功能即具有特殊的热防护性能。在不同的使热防护服的防热传导性能与热防护服的纤维用场合,不同的使用环境下,对人体造成伤害的热原料、结构热源温度、热源与服装接触时的压力源性质不同热源热量传递的方式不同,对热防护以及织物的含湿率等密切相关。在长时间与热源服的热防护性能要求也不同。但总体来说,热防接触的使用条件下,织物的厚度和密度是影响热护服必须具备以下热防护性能流量的主要因素。如果织物厚度一定,适当降低2中国煤化工织物密度,增加织物中静止空气的含量,可以降低高温或火焰时难燃织物的导热,但不能引起空气的流动。如果织物或不,和CNMH婆延,并且火源产业用纺织品第20卷总第143期旦撤离能立即自行熄灭。因此,阻燃性是热防护完整性是指热防护服在高温条件下能够保持服最重要的热防护性能之一。同时,最严重的烧织物原有的外观形态,内在质量不降低,不发生收伤也主要发生于人们衣着着火的部位,由此引起缩熔融和脆性炭化。不具备完整性的热防护服的二度和三度烧伤比率是决定人员在受到暴燃时织物会裂开,并使人体直接暴露于热源下,熔融产能否有效抢救和康复快慢的最主要因素。所以,生的熔滴也会直接损伤皮肤造成人体伤害。所在大多数的热防护服性能要求中,都将阻燃性作以,完整性也是保证热防护服具有良好热防护性为考核的一个主要项目。能和使用性能的一项重要性能。测定织物阻燃性能的方法有很多种,国内外热防护服的完整性与织物的耐热性、热稳定较通用的有垂直法、氧指数法、水平法、45°倾斜法性、抗熔孔性、燃烧性能等密切相关。在熱防护服等。但在热防护服的阻燃性能测试中,国内外普完整性的评价中,通常是将织物置于规定的高温遍采用垂直法考核,即测定织物续燃时间、阻燃时条件下,通过观察和测定织物外观形态和性能的间和损毁长度等指标。同时,在热防护服的性能变化来评价其完整性。要求标准中,对续燃时间、阴燃时间和损毁长度都2.4防液体透过性能有具体的规定,并要求织物不得发生熔滴现象。它是指热防护服具有阻止水、油和其他液体2.2隔热性通过服装的性能。热防护服具有防液体透过性隔热性是指热防护服必须具备较好的减缓和能,可以防止高温水、油溶剂或其他液体通过服阻止热量传递的性能,避免热源对人体造成伤害,装纤维材料、织物内孔隙服装接缝处、针孔等达给高温环境下工作的热防护服使用者提供良好的到人体皮肤从而造成伤害。安全防护热防护服防液体透过性能与服装用纤维材料隔热性也是热防护服最重要的热防护性能之性质、织物结构及服装结构有关。。在热防护服的实际使用中,大多数使用者并不直接接触火焰,而是外界热量以热对流热辐3热防护服应具备的服用性能和穿射、热传导形式传递给人体对人体造成伤害。因着舒适性此,使用具有良好隔热性的热防护服,就可以在外界高温和人体之间为使用者提供一道保护屏障热防护服除了应该具备以上的热防护性能使外界热量难以通过服装,从而保证使用者在高外,还必须具有良好的服用性能如具有一定的拉温环境中能安全工作。伸强度、撕破强度、耐磨性、染色牢度和耐洗性。热防护服的隔热性,不仅与热防护服纤维原其中耐洗性是指热防护服经多次洗涤后仍能保持料的导热性有关,更与服装的设计、服装面料、衬原有的热防护性能,并保持服装尺寸稳定。料、里料的结构有很大的关系。随着热防护技术的发展和对热防护要求的提在热防护服隔热性能的评定中,国内外通常高热防护服不仅应具备较好的热防护性能和使按热传递方式分成不同的测试方法,并按热防护用性能还应具备良好的穿着舒适性,这对着装者服的实际使用条件选用相应的方法进行测试。目发挥工效十分重要。但是,在热防护服的研究开前,主要有ASTM、NFPA(美国国家防火协会)、发中,增强热防护性能与减小人体新陈代谢热负CEN等制定的热防护服防热辐射性能试验方法、荷总是相互矛盾的,这两种因素都可能会对着装防热辐射和热对流性能试验方法、防熔融金属冲者造成伤害或是影响其健康。因为优良的热防护击性能试验方法等46。测试时,织物试样的一服要求对外来热量具有良好的阻隔作用,同时又侧经受标准热源的作用,测定织物另一侧造成人要求服装具有一定的热湿传递能力,以利于人体体组织二度烧伤所需要的时间或热能量,以此来热量中国煤化工热防护服的评价评价热防护服的隔热性能和产一些具有挑战性CNMH2.3完整性的要,rm良好的热防护、充2002年第8期产业用纺织品31分的活动性和低的生理热负荷。的热防护性能、服用性能,必将大大促进我国热防4结语护服的设计、开发和生产,使我国热防护服更快更好地向前发展。在热防护服的实际应用中,针对不同的使用目的和使用环境,对热防护性能和其他性能的要参考文献求也不同。如消防服不仅要求具有良好的阻燃[1]jP, Sengupta A K. Protective Clothing. Textile性,而且应具备较好的防热辐射防热对流性能Progress,1992,22:1-10,25-39以及一定的防水性;焊接服应具有优良的防熔融[2]斯帕罗EM,塞斯普RD.顾传深等译.辐射传热金属熔滴冲击性能;石化和煤矿用防护服还要增第一版.北京:高等教育出版社,198753~67加抗静电性能要求。[3] Sun G, Yoo H S and Pan N. Radiant Protective and因此,在热防护服的性能研究中,既要注重热Transport Properties of Fabrics Used by Wildland Fire防护服性能要求的全面性,即热防护服同时具备fighters. Textile Res. J, 2000, 70(7): 567-573良好的热防护性能服用性能和穿着舒适性能,又41NP1997 Standard on Protective Clothing-d要根据各类热防护服的不同用途,在其性能要求Equipment for Wildland Fire Fighting. National FireProtection Association, 1998上有所侧重,即视不同的使用环境增加或增强热防护服在某些性能方面的要求,使热防护服的性〔5]阿达纳S徐朴等译.产业用纺织品手册.第一版北京:中国纺织出版社,2000,335-342能要求进一步趋向全面、合理[6 BS EN 469 Protective Clothing for Firefighters---Re-在我国热防护服的发展中,加强热防护原理quirements and Test Method for Protective Clothing for特别是热源和热传递形式的研究,完善热防护服Firefighting. CENanalysis of Thermal Protective Performance ofThermal Protective ClothingHua Tao (Southem Yangtze University)Abstract: Based on research of thermal protective clothing in the world, thermal protective principles andthermal protective performance of thermal protective clothing are analysed in this paper.Keywords: thermal protective clothing, thermal protective performance, fire resistance, thermal insulation,(上接第23页)Technology of Stereoscopic Printing on T/C FurnishingFabrics with Luminous PigmentGao Jie, Liu Jie, Li Qingshan and Ma ying(Qiqihar University)Abstract: Printing on T/C furnishing fabrics with luminous pigment is to obtain the stereoscopic patteming sparkling and beautiful coloudarkto printing mAlity frocrosslinker and urea is studied中国煤化工CNMHGKeywords: polyester fibre, cotton fibre, blended fabric, luminou