滅火防護(hù)服熱濕舒適性探討

消防員在工作中常常會(huì)面臨高溫、高濕的環(huán)境，因此，消防服的熱濕舒適性是一個(gè)重要指標(biāo)。為提高消防服的熱濕舒適性，目前比較先進(jìn)的技術(shù)方法包括選擇不同的纖維材料，改變纖維織物的結(jié)構(gòu)、組織、厚度以及層合、復(fù)合方式等。 
　　消防員在滅火及救援過(guò)程中常常面臨高溫、高濕的環(huán)境，這主要是由于燃燒產(chǎn)生的熱量及大量使用水槍等因素所致。為保護(hù)消防員的人身安全，通常消防員都必須穿戴滅火防護(hù)服。然而，目前消防員的滅火防護(hù)服普遍存在熱濕舒適性較差的問(wèn)題。 
　　國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究調(diào)查表明，許多消防員致傷的原因，除了顯而易見的高溫和火焰威脅，還有因消防服不能很好的導(dǎo)汗散熱，在人體皮膚和消防服之間呈現(xiàn)高溫高濕的微環(huán)境，使穿著者局部蓄熱嚴(yán)重且汗液無(wú)法排除，身體溫度急劇上升，出現(xiàn)熱抽筋、中暑昏厥、蒸汽燙傷等癥狀。圖1顯示了干熱、濕熱環(huán)境中人體的承受能力。 
　　如何提高消防服的耐高溫和隔熱防護(hù)性能，同時(shí)使消防服輕便并且防水透氣（能防止外部水、有害液體等接觸皮膚），使消防員在消防作業(yè)過(guò)程中活動(dòng)靈便、不感到悶熱，實(shí)現(xiàn)隔熱、防水、透氣、輕便等各項(xiàng)性能指標(biāo)的平衡，一直是個(gè)富有挑戰(zhàn)性的課題。為此，各國(guó)在消防服熱濕舒適性的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)探索、材料應(yīng)用等方面都積極研究并取得一定成效。 
　　主流標(biāo)準(zhǔn)對(duì)消防服熱濕舒適性的要求 
　　 
　　消防服從外到里通常由4層不同面料組成，即外層、防水透氣層、隔熱層、舒適層(如圖2所示)。外層一般具有較好的物理機(jī)械性能，如拉伸、撕裂、耐磨等，市場(chǎng)上應(yīng)用較廣泛的材料有Conex(對(duì)位芳綸，日本)，PBI(聚苯并咪唑纖維)，PBO(聚對(duì)苯撐苯并雙惡唑)，Nomex(對(duì)位芳綸，美國(guó))，Kevlar(間位芳綸)，New Star(對(duì)位芳綸，中國(guó))等永久阻燃性芳綸材料；防水透氣層由聚四氟乙烯膜(PTFE)貼合芳綸無(wú)紡或梭織基布組成，起到防水透氣的作用；隔熱層通常是由1~3層阻燃無(wú)紡纖維氈構(gòu)成，可進(jìn)一步提高服裝的熱防護(hù)性能；舒適層是最貼近皮膚的里層，通常采用薄型阻燃梭織布。 
　　不同地區(qū)和國(guó)家為提高消防服的熱濕舒適性，提出了不同的測(cè)試方法及性能的要求。下面簡(jiǎn)單介紹中國(guó)(GA）、歐洲(EN)及美國(guó)(NFPA)消防服標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)熱濕舒適性的評(píng)估方法及性能要求。 
　　中國(guó)公安行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GA10-2002《消防員滅火防護(hù)服》中要求測(cè)試消防服防水透氣層的透濕量，透濕量要不小于 5000g/(m2·24h)，測(cè)試方法參照 GB/T 1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸氣性試驗(yàn)方法 杯式法》。歐洲標(biāo)準(zhǔn)BS EN 469-2005《消防隊(duì)員用防護(hù)服—消防服的性能要求》中要求測(cè)試消防服多層面料組合的濕阻，規(guī)定織物濕阻值小于30m2Pa/W，測(cè)試方法參照BS EN 31092-1994《紡織品生理性能評(píng)估 紡織品熱阻濕阻測(cè)量—穩(wěn)態(tài)發(fā)汗熱板法》。美國(guó)國(guó)家消防協(xié)會(huì)的NFPA 1971-2007《建筑火災(zāi)及近火作戰(zhàn)防護(hù)裝備標(biāo)準(zhǔn)》要求測(cè)試消防服多層面料組合的總體熱散失量(THL)，THL值不小于205W/m2，測(cè)試方法參照ASTM F 1868-2002《紡織品熱阻濕阻測(cè)量-發(fā)汗熱板法》，采用發(fā)汗熱板測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)試織物的熱阻和濕阻，計(jì)算出綜合熱/濕生理舒適性評(píng)價(jià)指標(biāo)。 
　　從中國(guó)、歐洲和美國(guó)所制定的消防服標(biāo)準(zhǔn)中的熱濕舒適性要求來(lái)看，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)充分考慮了干/濕熱散失的情況，采用THL作為評(píng)價(jià)指標(biāo)衡量多層面料組合的整體熱散失性能，能較綜合客觀地反映服裝整體舒適性；歐洲標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法及取樣和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)類似，但選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)有差異，如歐洲標(biāo)準(zhǔn)中選取濕阻值作為評(píng)判指標(biāo)，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中選取熱阻、濕阻綜合計(jì)算的整體熱散失量(THL)作為評(píng)判指標(biāo)。發(fā)汗熱板評(píng)價(jià)方法的不足之處在于測(cè)試結(jié)果變異較大。中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)采用的測(cè)試方法相對(duì)簡(jiǎn)單，不能很好地模擬服裝與出汗皮膚接觸的狀態(tài)，取樣也僅限于防水透氣層，沒有整體選用多層面料的組合來(lái)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，但是中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中采用的方法對(duì)防水透氣層橫向比較有一定的參考意義，且測(cè)試結(jié)果相對(duì)比較穩(wěn)定。 
　　 
　　提高消防服熱濕舒適性的方法 
　　 
　　為提高消防服的熱濕舒適性，目前較先進(jìn)的技術(shù)方法是通過(guò)選擇不同的纖維材料，改變纖維織物的結(jié)構(gòu)、組織、厚度以及層合、復(fù)合方式等來(lái)提高消防服的熱濕舒適性。 
　　纖維原料的選擇和應(yīng)用 
　　消防服的阻燃特性要求在很大程度上限制了纖維原料的選擇。目前在消防服上應(yīng)用最廣的面料是芳綸類纖維。芳綸纖維屬于永久阻燃材料，并且有較好的機(jī)械性能，但吸濕導(dǎo)汗性能較差。阻燃粘膠纖維也是永久阻燃的纖維素纖維，其舒適性較芳綸纖維有極大的改善，然而力學(xué)性能較差。目前開發(fā)出的芳綸/阻燃粘膠纖維混紡面料應(yīng)用在消防服舒適層上，使消防服的舒適性比純芳綸面料的有很大提高，防護(hù)性能也可以滿足各標(biāo)準(zhǔn)的要求。此外，消防服的舒適層材料采用Nomex（間位芳綸）長(zhǎng)絲取代常規(guī)的短纖紗面料，也在一定程度上改善了面料的導(dǎo)濕性能和接觸舒適性。 
　　織物結(jié)構(gòu)變化與多層織物復(fù)合 
　　為有效兼顧消防服的功能性和舒適性，通過(guò)改變織物的結(jié)構(gòu)和組合可以起到一定效果，目前有3種技術(shù)常用于提高服裝熱濕舒適性。 
　　防水透氣膜與外層織物貼合復(fù)合。消防服的防水透氣層通常采用兩種貼合的方式，即PTFE(聚四氟乙烯)防水透氣膜貼合芳綸無(wú)紡基布和PTFE(聚四氟乙烯)貼合芳綸梭織基布。這兩種貼合方式可以兼顧液體滲漏防護(hù)性、阻燃性、耐用性和透氣性。 
　　采用三維立體復(fù)合結(jié)構(gòu)，在織物層間引入靜止空氣，使消防服在輕便的前提下提高隔熱性能。如采用具有3D凹凸效果的芳綸無(wú)紡基布貼合防水透氣層的PTFE(聚四氟乙烯)膜，引入更多的靜止空氣，保證防水透氣性的同時(shí)，提高熱防護(hù)性能?；蛘卟捎?D凹凸結(jié)構(gòu)的纖維氈，增加服裝層間靜止空氣的含量，在使用輕型隔熱層的基礎(chǔ)上，能有效提高消防服的熱防護(hù)值(TPP)和熱散失值(THL)，也就是靜止空氣隔熱鑲條專利技術(shù)。美國(guó)防護(hù)面料生產(chǎn)商根據(jù)這個(gè)原理推出Quantum3DTM隔熱層(如圖3所示)面料，來(lái)提高消防服的舒適性。 
　　還有通過(guò)在消防服襯里加上芳綸導(dǎo)濕網(wǎng)面，以此來(lái)改善消防服的熱濕舒適性。服裝內(nèi)層加導(dǎo)濕網(wǎng)面的設(shè)計(jì)如圖4所示。 
　　服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 
　　消防服的通透性可以借助服裝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)服裝松量來(lái)體現(xiàn)(包括運(yùn)動(dòng)舒適量、生理舒適量、造型舒適量等)。服裝有足夠的松量，一方面可以保證消防員有足夠的活動(dòng)便利性，另一方面使服裝具有一定的通透性。通過(guò)織物割口法可以測(cè)得服裝各個(gè)部位所需的最小放松量。實(shí)現(xiàn)服裝通透性的另一個(gè)有效的途徑是在服裝上加外設(shè)，如在消防服上添加通風(fēng)系統(tǒng)的專利技術(shù)(如圖5所示)。 
　　 
　　消防服熱濕舒適性的評(píng)估趨勢(shì) 
　　 
　　隨著技術(shù)的發(fā)展及“以人為本”理念的推行，消防服熱濕舒適性的評(píng)估方法也在不斷完善，消防服熱濕舒適性的評(píng)價(jià)將包括客觀和主觀兩類。 
　　客觀評(píng)價(jià)方法分為暖體假人評(píng)價(jià)方法和生理學(xué)評(píng)價(jià)方法兩個(gè)方向。暖體假人評(píng)價(jià)方法主要有干性暖體假人、出汗暖體假人、可浸水暖體假人3種。生理學(xué)評(píng)價(jià)方法主要是用溫濕度傳感器測(cè)試消防服裝內(nèi)微小氣候的溫、濕度變化，利用多個(gè)生理指標(biāo)測(cè)試儀測(cè)量被試者的生理學(xué)指標(biāo)如新陳代謝、體核溫度、平均皮膚溫度、心率、出汗量、體表面積等的情況。此外，也可以采用致冷型紅外熱像儀拍攝緊貼皮膚表面的溫度場(chǎng)圖像，分析和評(píng)估消防服裝的熱濕舒適性能。 
　　主觀評(píng)價(jià)方法主要是通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查評(píng)級(jí)、人體實(shí)際穿著等方式評(píng)價(jià)消防服裝的熱濕舒適性能。主觀感受對(duì)熱濕的評(píng)價(jià)包括：冷、暖、涼爽、熱、悶、濕、潮、黏、爽、不吸汗、汗流淌感、滑膩等；分級(jí)評(píng)價(jià)則分3級(jí)、5級(jí)或7級(jí)等(主觀敏感程度越高，相應(yīng)的評(píng)級(jí)越高)?；蛘卟捎萌斯夂蚴夷M恒溫、高低溫、恒定濕熱及交變濕熱等特殊環(huán)境，來(lái)評(píng)價(jià)不同環(huán)境下消防服裝的熱濕舒適性。 
　　消防服裝熱濕舒適性的主觀評(píng)價(jià)和客觀評(píng)價(jià)有很大的差異，各有優(yōu)劣。國(guó)內(nèi)的研究方向主要傾向于服裝面料性能的物理評(píng)價(jià)；生理、心理方面的研究較少。通常主觀和客觀的評(píng)價(jià)方法相結(jié)合能比較全面的反應(yīng)消防服裝的熱濕舒適性能。 
　　編輯 鄭 君