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消防灭火防护服

 消防灭火防护服

摘要:消防灭火防护服是保护活跃在消防第一线的消防人员人身安全的重要装备之一,是火灾救助现场不可或缺的必备品。本文对消防灭火防护服的研究现状及发展趋势进行综述。对消防服性能评价与消防服的热舒适性评价的方法进行综述。
关键字:消防服;防护;芳纶
近年来,随着社会经济的快速发展,生产要素、生产设施的不断增加,造成了可燃物、助燃物及火源的种类和数量不断增多,火灾发生频率呈上升趋势,火场环境更加复杂。
消防服是保护消防队员人身安全的重要装备品之一,它不仅是消防作业中最基本的防护装备,也是保护消防队员身体免受伤害的防火用具。因此,研究设计适应火灾扑救活动的消防服就显得尤为重要。
但据某项权威的消防服调查显示,基本上所有的参与者都对现行使用的消防战斗服有不同程度的不满意。归结起来主要是:第一,消防服较厚、重,热舒适性能和热防护性能有待提高;第二,消防服结构设计不合理,灵活性不够。因此对传统消防服进行改善,设计研制高性能的消防服,使其达到更轻薄的外观、更高效的热防护性、更舒适的穿着性,己经成为众多科研人员和消防部队研究的重点。
01、消防服研究现状
消防服是保护奋战在消防第一线的消防人员生命安全的重要装备之一,它不仅是火灾救助现场的必需品,也是保护消防人员免受高温热源伤害的防火用具。
消防员灭火防护服由外层、防水透气层、隔热层、舒适层四层结构组成,具有防火耐热、防水透气、抗静电等性能。
1.1、消防服的分类
1.1.1按照结构划分
消防服种类按结构划分可分为两类[9]:上下分体式、上下连体式:
上下分体式的消防服优点是安全性高、容易活动、不易沾湿、防水性好、耐寒性好、功能和外观好,缺点是散热性差,体热不易排出,造价高、衣体重;上下连体式消防服的优点是散热性高,体热容易排出、造价低,缺点是安全性差、活动不便、衣体重[1]。
1.1.2按照功能划分
按照功能划分可分为五类[10]:消防灭火防护服、消防隔热服、消防避火服、消防指挥服及消防防化服。
其中消防灭火防护服是消防人员在火场外围执行灭火任务时穿着;消防隔热服是消防人员在火场上靠近或接近高温区进行灭火战斗时穿着;消防避火服是消防人员短时间穿越火区或短时间进入火焰区进行灭火战斗和抢险救援时穿着;消防指挥服供消防领导人员在火场统筹指挥灭火战斗和抢险救援时穿着;消防防化服供消防人员进入化学危险品或腐蚀性物质的火灾或事故现场进行灭火工作或抢险救援时穿着。
1.2、消防服的结构
火灾对人体造成伤害的主要因素[5]有:火焰(对流热)、接触热、辐射热、熔融金属或其他材料液滴及蒸汽等。
因此,消防服必须满足以下要求:阻燃、性能稳定、绝热和防液体渗透。同时,消防员在救援工作的时候,不仅会受到来自外部环境的损伤,同时也会受到自身新陈代谢的压力,所以消防服的作用就必须同时协调解决这两者之间的联系与矛盾[11]。此外,穿着消防服不仅对身体舒适性产生负影响,同时也大大影响消防人员自身的动作灵活程度,造成消防人员正常作业难度增加[12]。因此,消防服应具备特殊的多层结构来满足消防员工作及自身的各种要求。根据NF-PA1971的标准,消防服为三层结构:外层为防火阻燃层,使用高性能防火材料并经拒水整理形成一道坚实的外壁;中间层为防水透湿层,它能防止水分接触并烫伤皮肤且能把人体新陈代谢产生的水汽挥发出去;第三层为隔热舒适层,主要是用热阻较大的材料阻挡外界热量进入人体且对人体接触舒适。
1.3、消防灭火防护服的发展历程
我国最早的使用的是85式战斗服,它的阻燃材料是在纤维中加入化学阻燃添加剂或对织物进行阻燃处理。其阻燃性能是暂时的,会因长期洗涤而使阻燃效果降低甚至消失。它的耐磨性、防静电性、防化学试剂性都较差,热防护性能也很差,而且在高温情况下产生的高温气体、烟雾、煤焦油等增加了对人体的灼伤程度。
到20世纪90年代中期,公安消防局根据形势发展的需要研制了“九七型消防战斗服”。它的外表防火层是新型阻燃材料“美它斯”,防水透气层是在布基上覆盖聚四氟乙烯而成,隔热层是由阻热毯组成,舒适层是由普通棉布起绒外粘活性碳构成。科学合理的结构、材质决定了新式消防服具有旧式消防服无可比拟的优点,更加适用于保护消防队员。
02、发展趋势
随着社会的发展和人民生活水平的提高,消防员面对的火场环境更加复杂多变,要求消防服具有更优的性能保障消防员的安全。
2.1、新材料
一般消防服的外部环境较恶劣,所以对材料的阻燃性、表面抗湿性、断裂强力等有较高要求,特别是材料的阻燃性。
阻燃材料主要通过两种方法获得:
(1)、是在非阻燃纤维中加入化学阻燃添加剂或对织物进行阻燃整理,成本低;但阻燃性不稳定,一般随着使用年限和洗涤次数的增加而逐渐降低或消失。如光敏剂二苯甲酮(BP)磷酸蜜铵(MPP)在棉织物表面发生接枝聚合,对棉织物进行阻燃整理,改性后的棉织物的阻燃性能有很大提高[14]。
(2)、是使用阻燃纤维制成的织物,具有永久阻燃性。早期的消防服材料是由第一种方法制得的,阻燃性能是暂时的防护性能也差,且在高温情况下产生的高温气体、烟雾、煤焦油等易灼伤人体。
新式战斗服多采用永久性阻燃耐高温材料制得。芳纶是世界上应用广泛的合成耐高温纤维,其阻燃性能、耐高温性能、可纺性能、染色性能、耐老化性及各种物理机械性能等匀能满足消防服的要求。
2008年杜邦公司宣布,在20世纪60年代开始生产用于消防服的间位芳Nomex的基础上研制出最新智能纤维NomexOnDemand,在紧急高温环境可自动膨胀包容更多空气,从而提高其绝热性能,耐热性能提高20%,由其制成的防热内衬薄且柔软,具有良好的热防护性能和舒适性能[15]。法国KERMEL公司采用本质上不燃的聚酰胺-氩氨材料生产的Kermel?细纤维,具有阻燃性能优良,模量低手感柔软,易着色不易褪色等诸多优点,用99%Kermel细纤维和1%防静电纤维生产的斜纹纺织面料,能长时间防火,以超乎寻常的持续性保证高水平的表面安全,且用该面料做的服装不易起球,质轻,外型好,寿命长[16]。近年来我国科研工作者开发出芳纶1313,特别是芳砜纶的开发引起国际同行的热切关注。芳砜纶纤维是上海市纺织科学研究院和上海市合成纤维研究所经多年研究开发的拥有独立自主知识产权的有机耐高温纤维[17-18],具有优良的耐热性、热稳定性、高温尺寸稳定性、阻燃性、电绝缘性及抗辐射性,同时具有良好的物理机械性能、化学稳定性和染色性,是制作消防服的优良材料。
2.2、设计更加合理科学
目前,科研人员不断对各种高性能材料开发利用的同时,消防服的设计也有很大的改进,在保证安全的同时更注重适用、轻便、舒适、美观。
火灾现场通常是烟雾弥漫,可见度低,温度很高,消防员在作业时易造成不必要的伤亡,所以提高消防员的可视性极为重要,在消防员的帽子或头盔上安装灯光或标志带的同时,设计人员在消防服最外层的上衣、衣袖和裤子的合理位置缝制上反光标志带,保证穿着者在360°方向上均能被看见。国外在消防服的相关标准中,欧洲标准EN469和美国消防协会标准NFPA均规定了防护服上必须有反光条带。我国GA10-2002《消防员灭火防护服》中明确规定“在消防服的胸围线、上衣下摆、袖口、裤脚口等部位设计反光饰带,以增强消防人员作业时的可见性”。
03、消防服性能评价
3.1、阻燃性能的评价
3.1.1极限氧指数法
目前国际上广泛采用极限氧指数LOI来表征纤维的可燃性。LOI值越大,说明燃烧时所需氧气的浓度越大,表示常态下越难燃烧。由于空气中氧气的体积比接近20%,根据LOI值的大小,将纤维燃烧状态分为四类:不燃、难燃、可燃、易燃,其中不燃纤维和难燃纤维的LOI均超过了26%,可归为阻燃纤维。
3.1.2燃烧法
燃烧法可分为垂直燃烧法和45°倾斜燃烧法。
垂直燃烧法是指在规定条件下,对垂直放置具有一定规格的试样施加火焰作用,通过测定织物的续燃时间、阴燃时间和损毁长度等指标,来描述织物阻燃性能的测试方法,是一种国际通用的方法。
45°倾斜燃烧法是指在测试条件下,将标准试样倾斜呈45°,对试样点火规定的时间,记录试样有焰向上燃烧一定距离所需的时间,作为评定该试样燃烧剧烈程度的量度。
3.2、热防护性能的评价
3.2.1TPP法
TPP试验是热辐射和热对流混合作用防护性能试验,主要测试单层或多层织物的综合热防护能力。
TPP=F*t2
式中:F=2cal/(cm2.s)为暴露热通量;t2为导致Ⅱ度烧伤所需要的时间,s
TPP值越大,表示织物的热防护性能越好,已得到了ASTM及ISO的认可。
3.2.2RPP
RPP主要是用来测试单层或多层面料的热辐射防护性能。
3.2.3Thermoman燃烧假人
燃烧假人系统就是模拟人体穿着服装暴露在特定的火场中,通过检测假人皮肤表面信息,得到皮肤烧伤程度值、二级/三级烧伤面积百分比等指标,来评估服装的防火隔热性能,预测消防人员的烧伤程度。服装燃烧假人测试系统[22]比较复杂。燃烧假人的技术要求相对较高,国外比较经典的燃烧假人测试系统包括杜邦公司、美国北卡州立大学及加拿大阿尔伯特大学的“火人”[23,24]。国内也有研发机构[25],而且上海东华大学的“东华火人”开始投入使用。
3.2.4皮肤烧伤模型
皮肤烧伤程度与受热的温度和时间密切相关,低温长时间接触有可能导致深度烧伤,而高温短时间接触可能只会引起浅度烧伤。目前评价皮肤烧伤的方法层出不穷,但大多基于经典的皮肤烧伤模型而展开,包括Henriques烧伤积分模型、Stoll二级烧伤准则、Mehta&Wong冷却阶段烧伤模型。
04、热舒适性评价
热湿舒适性[28]是指在外部环境条件与自身活动条件的交互作用下,服装发挥适当的辅助体温调节功能,使人体保持热平衡,由皮肤表面下分布的温度感觉神经末梢感受。
4.1、客观试验评价
包括基础物理试验[28]、暖体假人、数值人体热模型法及人体生理参数测试法。
4.2、人体主观评价
人体主观评价是获得人体需求满意度最直接、最有效的方法。但是由于主观评价测量值完全依赖于受试者的主观公正性,影响因素颇多,因而需要大量的测量值才能得到较满意的结果。
05、展望
随着科学技术的不断进步,各种高性能阻燃纤维和阻燃整理技术不断涌现,为消防服提供了良好的原料,同时消防服的设计更加合理和多样化,未来的消防服装将更加安全、舒适、美观。o6fqhRuO
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标签:消防灭火防护服
分类:阻燃面料技术| 发布:clsrich| 查看: | 发表时间:2019-05-17
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