產(chǎn)業(yè)用紡織品第20卷總第143期熱防護服熱防護性能的分析與探討華濤(江南大學(xué),無錫,214063)擴要:本文在綜合分析國內(nèi)外熱防護服研究的基礎(chǔ)上,對熱防護服的熱防護原理和必須具備的熱紡護性能進行了分析和探討。關(guān)鍵詞:熱防護服,熱防護性能,阻燃性,隔熱性,完整性中圖分類號:1S94.731.3文獻標(biāo)識碼:B文章編號:1004-7093(2002)08-0028-04隨著社會的發(fā)展,人民生活水平和工作環(huán)境上,對熱防護服熱防護性能的基本原理以及熱防不斷改善,在消防、冶金、電力等行業(yè)的特殊環(huán)境護服必須具備的熱防護性能等進行分析和探討。中作業(yè)的職工穿著熱防護服,以減少工傷事故和火災(zāi)造成的損失,已成為大家的共識和基本國策。1熱防護服的熱防護原理因此,作為產(chǎn)業(yè)用紡織品的一個主要品種的熱防熱防護服是對在高溫或超高溫條件下工作的護服的應(yīng)用范圍不斷擴大,具有廣闊的發(fā)展前景。人員進行安全保護,從而避免熱源對人體造成傷美國、日本及歐洲的發(fā)達國家對熱防護服的害的各種保護性服裝研究和開發(fā)較早,熱防護服在許多行業(yè)中都得到人體皮膚對溫度非常敏感。當(dāng)人體皮膚的熱了廣泛的應(yīng)用。目前他們已制訂并實施了一系流密度達到268J/cm2,即皮膚溫度達到45℃列先進和完善的熱防護服產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和測試方法標(biāo)時,人就會有灼痛感;當(dāng)熱流密度增大到5.02J準(zhǔn),可以較系統(tǒng)地設(shè)計開發(fā)和生產(chǎn)各類熱防護cm2,即人體皮膚溫度達72℃時,就會造成皮膚的服,并較好地測試和評價熱防護服的熱防護性能。二度燒傷。因此,人們穿著熱防護服可以保護與國外相比,我國熱防護服研究開發(fā)起步較皮膚;在高溫環(huán)境中,通過穿著熱防護服,可以使晚,在熱防護服的開發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)和性能測試評人體皮膚的升溫速率降低并提供穿著者反應(yīng)和價等方面還未形成系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)。但隨著科技的發(fā)逃離的時間以避免或減輕熱源對人體的傷害。展以及人們工作條件的改善,借鑒國外先進經(jīng)驗對人體造成傷害的熱源有多種形式,它們的和技術(shù),我國在該領(lǐng)域的研究也正在取得顯著進性質(zhì)各不相同,因此對熱防護服的熱防護性能要步。目前我國已制訂了部分行業(yè)的熱防護服性求也不同。目前熱源的主要形式有:火焰(對流能要求,已制訂和建立了熱防護服阻燃性能測試熱)、接觸熱、輻射熱、火花和熔融金屬噴射物、高方法和系列標(biāo)準(zhǔn)。但總體上與國外相比還有一定溫氣體和熱蒸汽、電弧所產(chǎn)生的高熱等差距。同時熱防護服的熱防護性能也與熱源熱量本文在綜合分析國內(nèi)外熱防護服研究的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)移的方式有很大關(guān)系。通常熱量傳遞的方式有熱對流熱傳導(dǎo)、熱輻射以及以上三種方式的結(jié)收稿日期:2002-04-17合。例如,熱源中的火焰、高溫氣體、熱蒸汽是以作者簡介華濤,男,963年生,副教授。主要從事紡織新材熱對V凵中國煤化工花和熔融金屬是料的研究與開發(fā)應(yīng)用熱防護服性能與測試方法,紅外偽裝服、復(fù)以熱CNMH《以熱輻射方式傳合材料等課題的研究。遞。熱量傳遞的多少通常用熱流量表示,它是指2002年第8期產(chǎn)業(yè)用紡織品單位面積每秒鐘通過的熱量,單位是kW/m2,W/與熱源短時間接觸,增加織物重量可提高其熱容或J/cm2·8量改善防熱性能。對于由外層、隔潮層和隔熱層1.1熱對流組成的多層結(jié)構(gòu)熱防護服來講防熱傳導(dǎo)性能主熱對流是指熱量依靠液體或者氣體的流動來要取決于隔熱層。同時,增加熱源溫度和熱源與傳遞。在對流中,流體從高溫物體獲得能量后攜織物接觸時的壓力都會降低熱防護服的防熱傳帶著流向溫度較低的區(qū)域。它是通過流體的宏觀導(dǎo)性能。而熱防護服含濕率對熱傳導(dǎo)性能的影響運動進行熱交換的一種形式。在熱防護服的實際則取決于水分的含量和水分在服裝中所處的位應(yīng)用中熱對流是指熱量由各種高溫氣體和熱蒸置汽來傳遞。人們曾用以下方法來測試織物的防熱13熱輻射對流性能。即將垂直放置的織物暴露于1200℃熱輻射是指熱由物體沿直線向外輻射出去。的火焰前,其熱流量為138J/cm2·s,在織物后熱輻射的本質(zhì)是物體由于溫度而引起的熱量輻面測量引起人體皮膚一度燒傷(疼痛)和二度燒射其大小與熱源絕對溫度的四次方成正比2。傷(起泡)所需要的時間,以此來評價熱防護性與熱傳導(dǎo)和熱對流不同熱輻射是一種非接觸傳能熱方式,不需要任何物質(zhì)作媒介,而是以電磁波形織物防熱對流性能主要與織物的重量密度、式傳遞熱量。在熱防護服的實際應(yīng)用中熱輻射透氣性等密切相關(guān)。增加織物的重量可提高引起是造成受害者傷害的主要傳熱形式之一,即使是皮膚二度燒傷所需要的時間。同時,多層織物也具有火焰的燃燒其能量中也包括高達80%的熱比單層織物具有更好的防熱對流效果。輻射。1,2熱傳導(dǎo)在熱防護服防熱輻射性能的測試中,常將織熱傳導(dǎo)是指熱量沿著物體傳遞。它從溫度高物垂直暴露在輻射熱源下,在規(guī)定的距離內(nèi),熱源的物體傳遞到溫度低的物體。這種傳遞主要通過對織物試樣進行熱輻射通過測定造成試樣后面物質(zhì)中相鄰分子間的連續(xù)碰撞來實現(xiàn)。在熱防護人體皮膚二度燒傷所需要的時間及熱流密度來評服的應(yīng)用中,熱傳導(dǎo)是指熱量以火花熔融金屬噴價試樣的防熱輻射性能3。射物等為載體,接觸服裝并將熱量通過服裝傳遞織物防熱輻射性能與織物重量、厚度、密度,到人體,從而對人體造成傷害。以及織物表面狀況有直接關(guān)系。重或厚的織物具通常,織物防熔融金屬熱傳導(dǎo)性能可采用將有較高的防熱輻射性能同時,在纖維表面鍍鋁,標(biāo)準(zhǔn)Pvc薄膜制成的人造皮膚置于織物背后測在織物中夾雜一些碎鋁箔,或在織物表面復(fù)合鋁定熔融金屬熱量通過織物后對人造皮膚造成的傷箔使織物表面具有較高的反射率和良好的導(dǎo)電害。根據(jù)傷害的面積和程度,又可將織物熱防護性,可以大大提高織物的防熱輻射性能性能的優(yōu)劣分為一級至七級。一級最好,無傷害,二級和三級分別為傷害面積小于和大于001m22熱防護服必須具備的熱防護性能的一度燒傷,四級和五級分別為傷害面積小于和除了具有普通防護服的服用性能外,熱防護大于001m2的二度燒傷,六級和七級分別為傷服還必須具備在高溫條件下對人體進行安全保護害面積小于和大于001m2的三度燒傷1的功能即具有特殊的熱防護性能。在不同的使熱防護服的防熱傳導(dǎo)性能與熱防護服的纖維用場合,不同的使用環(huán)境下,對人體造成傷害的熱原料、結(jié)構(gòu)熱源溫度、熱源與服裝接觸時的壓力源性質(zhì)不同熱源熱量傳遞的方式不同,對熱防護以及織物的含濕率等密切相關(guān)。在長時間與熱源服的熱防護性能要求也不同。但總體來說,熱防接觸的使用條件下,織物的厚度和密度是影響熱護服必須具備以下熱防護性能流量的主要因素。如果織物厚度一定,適當(dāng)降低2中國煤化工織物密度,增加織物中靜止空氣的含量,可以降低高溫或火焰時難燃織物的導(dǎo)熱,但不能引起空氣的流動。如果織物或不,和CNMH婆延,并且火源產(chǎn)業(yè)用紡織品第20卷總第143期旦撤離能立即自行熄滅。因此,阻燃性是熱防護完整性是指熱防護服在高溫條件下能夠保持服最重要的熱防護性能之一。同時,最嚴(yán)重的燒織物原有的外觀形態(tài),內(nèi)在質(zhì)量不降低,不發(fā)生收傷也主要發(fā)生于人們衣著著火的部位,由此引起縮熔融和脆性炭化。不具備完整性的熱防護服的二度和三度燒傷比率是決定人員在受到暴燃時織物會裂開,并使人體直接暴露于熱源下,熔融產(chǎn)能否有效搶救和康復(fù)快慢的最主要因素。所以,生的熔滴也會直接損傷皮膚造成人體傷害。所在大多數(shù)的熱防護服性能要求中,都將阻燃性作以,完整性也是保證熱防護服具有良好熱防護性為考核的一個主要項目。能和使用性能的一項重要性能。測定織物阻燃性能的方法有很多種,國內(nèi)外熱防護服的完整性與織物的耐熱性、熱穩(wěn)定較通用的有垂直法、氧指數(shù)法、水平法、45°傾斜法性、抗熔孔性、燃燒性能等密切相關(guān)。在熱防護服等。但在熱防護服的阻燃性能測試中,國內(nèi)外普完整性的評價中,通常是將織物置于規(guī)定的高溫遍采用垂直法考核,即測定織物續(xù)燃時間、阻燃時條件下,通過觀察和測定織物外觀形態(tài)和性能的間和損毀長度等指標(biāo)。同時,在熱防護服的性能變化來評價其完整性。要求標(biāo)準(zhǔn)中,對續(xù)燃時間、陰燃時間和損毀長度都2.4防液體透過性能有具體的規(guī)定,并要求織物不得發(fā)生熔滴現(xiàn)象。它是指熱防護服具有阻止水、油和其他液體2.2隔熱性通過服裝的性能。熱防護服具有防液體透過性隔熱性是指熱防護服必須具備較好的減緩和能,可以防止高溫水、油溶劑或其他液體通過服阻止熱量傳遞的性能,避免熱源對人體造成傷害,裝纖維材料、織物內(nèi)孔隙服裝接縫處、針孔等達給高溫環(huán)境下工作的熱防護服使用者提供良好的到人體皮膚從而造成傷害。安全防護熱防護服防液體透過性能與服裝用纖維材料隔熱性也是熱防護服最重要的熱防護性能之性質(zhì)、織物結(jié)構(gòu)及服裝結(jié)構(gòu)有關(guān)。。在熱防護服的實際使用中,大多數(shù)使用者并不直接接觸火焰,而是外界熱量以熱對流熱輻3熱防護服應(yīng)具備的服用性能和穿射、熱傳導(dǎo)形式傳遞給人體對人體造成傷害。因著舒適性此,使用具有良好隔熱性的熱防護服,就可以在外界高溫和人體之間為使用者提供一道保護屏障熱防護服除了應(yīng)該具備以上的熱防護性能使外界熱量難以通過服裝,從而保證使用者在高外,還必須具有良好的服用性能如具有一定的拉溫環(huán)境中能安全工作。伸強度、撕破強度、耐磨性、染色牢度和耐洗性。熱防護服的隔熱性,不僅與熱防護服纖維原其中耐洗性是指熱防護服經(jīng)多次洗滌后仍能保持料的導(dǎo)熱性有關(guān),更與服裝的設(shè)計、服裝面料、襯原有的熱防護性能,并保持服裝尺寸穩(wěn)定。料、里料的結(jié)構(gòu)有很大的關(guān)系。隨著熱防護技術(shù)的發(fā)展和對熱防護要求的提在熱防護服隔熱性能的評定中,國內(nèi)外通常高熱防護服不僅應(yīng)具備較好的熱防護性能和使按熱傳遞方式分成不同的測試方法,并按熱防護用性能還應(yīng)具備良好的穿著舒適性,這對著裝者服的實際使用條件選用相應(yīng)的方法進行測試。目發(fā)揮工效十分重要。但是,在熱防護服的研究開前,主要有ASTM、NFPA(美國國家防火協(xié)會)、發(fā)中,增強熱防護性能與減小人體新陳代謝熱負(fù)CEN等制定的熱防護服防熱輻射性能試驗方法、荷總是相互矛盾的,這兩種因素都可能會對著裝防熱輻射和熱對流性能試驗方法、防熔融金屬沖者造成傷害或是影響其健康。因為優(yōu)良的熱防護擊性能試驗方法等46。測試時,織物試樣的一服要求對外來熱量具有良好的阻隔作用,同時又側(cè)經(jīng)受標(biāo)準(zhǔn)熱源的作用,測定織物另一側(cè)造成人要求服裝具有一定的熱濕傳遞能力,以利于人體體組織二度燒傷所需要的時間或熱能量,以此來熱量中國煤化工熱防護服的評價評價熱防護服的隔熱性能和產(chǎn)一些具有挑戰(zhàn)性CNMH2.3完整性的要,rm良好的熱防護、充2002年第8期產(chǎn)業(yè)用紡織品31分的活動性和低的生理熱負(fù)荷。的熱防護性能、服用性能,必將大大促進我國熱防4結(jié)語護服的設(shè)計、開發(fā)和生產(chǎn),使我國熱防護服更快更好地向前發(fā)展。在熱防護服的實際應(yīng)用中,針對不同的使用目的和使用環(huán)境,對熱防護性能和其他性能的要參考文獻求也不同。如消防服不僅要求具有良好的阻燃[1]jP, Sengupta A K. Protective Clothing. Textile性,而且應(yīng)具備較好的防熱輻射防熱對流性能Progress,1992,22:1-10,25-39以及一定的防水性;焊接服應(yīng)具有優(yōu)良的防熔融[2]斯帕羅EM,塞斯普RD.顧傳深等譯.輻射傳熱金屬熔滴沖擊性能;石化和煤礦用防護服還要增第一版.北京:高等教育出版社,198753~67加抗靜電性能要求。[3] Sun G, Yoo H S and Pan N. Radiant Protective and因此,在熱防護服的性能研究中,既要注重?zé)酺ransport Properties of Fabrics Used by Wildland Fire防護服性能要求的全面性,即熱防護服同時具備fighters. Textile Res. J, 2000, 70(7): 567-573良好的熱防護性能服用性能和穿著舒適性能,又41NP1997 Standard on Protective Clothing-d要根據(jù)各類熱防護服的不同用途,在其性能要求Equipment for Wildland Fire Fighting. National FireProtection Association, 1998上有所側(cè)重,即視不同的使用環(huán)境增加或增強熱防護服在某些性能方面的要求,使熱防護服的性〔5]阿達納S徐樸等譯.產(chǎn)業(yè)用紡織品手冊.第一版北京:中國紡織出版社,2000,335-342能要求進一步趨向全面、合理[6 BS EN 469 Protective Clothing for Firefighters---Re-在我國熱防護服的發(fā)展中,加強熱防護原理quirements and Test Method for Protective Clothing for特別是熱源和熱傳遞形式的研究,完善熱防護服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頁)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中國煤化工CNMHGKeywords: polyester fibre, cotton fibre, blended fabric, luminou