高檔阻燃防護(hù)服的設(shè)計(jì)探討*

劉呈坤 賀海軍

(1. 東華大學(xué)紡織學(xué)院，上海，201620；2. 西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，西安，710048；3. 山東如意集團(tuán)，濟(jì)寧，272073)

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高檔阻燃防護(hù)服的設(shè)計(jì)探討*

劉呈坤1,2,3賀海軍2

(1. 東華大學(xué)紡織學(xué)院，上海，201620；2. 西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院，西安，710048；3. 山東如意集團(tuán)，濟(jì)寧，272073)

介紹了阻燃防護(hù)服的相關(guān)評價(jià)方法及標(biāo)準(zhǔn)。概述了阻燃防護(hù)服有關(guān)的研究成果，從纖維材料的選擇、紗線的設(shè)計(jì)以及防護(hù)服的服用舒適性三個(gè)方面對高檔阻燃防護(hù)服的設(shè)計(jì)進(jìn)行了討論，并指出了目前阻燃防護(hù)服設(shè)計(jì)中存在的問題和需要改進(jìn)之處。

阻燃防護(hù)服，設(shè)計(jì)，阻燃性能，服用舒適性

據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，世界上大約有20%以上的火災(zāi)事故都是由紡織品燃燒引起的，美國火災(zāi)死亡人數(shù)每年約8 000余人，其中主要是源自床上用品、家具裝飾用品和服裝用品引起的火災(zāi)[1]。因此，紡織品的阻燃功能對消除火災(zāi)隱患，延緩火勢蔓延，降低人們生命財(cái)產(chǎn)和國有資產(chǎn)的損失都極為重要。

近年來，世界各國積極開展阻燃紡織品方面的技術(shù)研究，并制定了相應(yīng)的紡織品燃燒性能測定方法、標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用法規(guī)等。

我國標(biāo)準(zhǔn)GB 8965.1—2009《防護(hù)服裝 阻燃防護(hù) 第1部分：阻燃服》規(guī)定的面料阻燃性能分為A、B、C三級。 A級面料適用于使用者從事有明火、散發(fā)火花、在熔融金屬附近操作有輻射熱和對流熱的場合穿用的阻燃服。A級面料要求洗滌50次后續(xù)燃和陰燃時(shí)間均小于2 s，損毀長度不大于5 cm；要求洗滌50次后與皮膚直接接觸的熱防護(hù)系數(shù)(TPP)≥126 kW·s/m2，皮膚與服裝間有空隙的TPP≥250 kW·s/m2。B級面料適用于使用者從事有明火、散發(fā)火花、有易燃物質(zhì)并有發(fā)火危險(xiǎn)的場所穿用的阻燃服，要求洗滌50次后續(xù)燃和陰燃時(shí)間均小于2 s，損毀長度不大于10 cm。C級面料適用于臨時(shí)或不長期使用的使用者從事在有易燃物質(zhì)并有發(fā)火危險(xiǎn)的場所穿用的阻燃服，要求洗滌12次后續(xù)燃和陰燃時(shí)間均小于5 s，損毀長度不大于15 cm。三個(gè)等級的面料均不允許有熔融滴落。

國外有關(guān)防護(hù)服的標(biāo)準(zhǔn)也有很多，如美國的16 CFR 1610和NFPA 2112、歐盟的EN531、日本的JISL1091、德國的DIN23320和澳大利亞的AS 4824—2001等標(biāo)準(zhǔn)。總后勤部軍需裝備研究所教授級高工施楣梧博士指出，這些標(biāo)準(zhǔn)有的更加嚴(yán)格，諸如采用了更加接近實(shí)際使用狀態(tài)的專用測試方法。我國阻燃防護(hù)服標(biāo)準(zhǔn)與國外標(biāo)準(zhǔn)所列的阻燃要求雖較接近，但內(nèi)容上還需更加完善，這樣才能與國際接軌。

阻燃面料大致可分為兩類：一類是利用阻燃整理劑對織物進(jìn)行阻燃整理得到的整理型阻燃面料；另一類是以阻燃纖維(包括改性阻燃纖維和本質(zhì)阻燃纖維)為原料進(jìn)行純紡或者與其他纖維混紡，再經(jīng)織造染整加工得到的阻燃面料。目前國內(nèi)除消防服為了與國際接軌，部分采用芳綸面料外，其他行業(yè)的個(gè)體安全防護(hù)服基本上還是以采用經(jīng)阻燃整理的棉布或滌綸面料為主，普遍存在洗滌后阻燃性能顯著下降、使用壽命短、耐高溫性能差、強(qiáng)度特別是撕破強(qiáng)度低、舒適性能差等缺點(diǎn)，因此通常不作為高檔阻燃產(chǎn)品使用。另外，針對阻燃劑的致癌性和毒性問題，聯(lián)合國衛(wèi)生組織曾委托歐美的3家檢測公司進(jìn)行了測定分析，最后得出相同的結(jié)論：除了鋯系和鈮系阻燃劑之外，其他所有有機(jī)阻燃劑全部具有致癌性。因此，美國和歐盟禁止在本國生產(chǎn)整理型阻燃紡織品和禁止整理型阻燃紡織品進(jìn)入美國市場[1]?；诖吮尘?，本文將重點(diǎn)討論以阻燃纖維為原料加工的阻燃面料。

高檔阻燃防護(hù)服除了應(yīng)具有必要的拉伸、撕裂、耐磨、染色和耐洗性等常規(guī)性能外，更重要的是要求其具有良好的阻燃隔熱性以及服用舒適性。綜合性能良好的阻燃防護(hù)服既可以保證穿著者自身的生命安全，又可以保證執(zhí)行任務(wù)時(shí)的專注度，從而最大限度地提高救災(zāi)效率。本文將從纖維材料的選擇、紗線的設(shè)計(jì)以及防護(hù)服的服用舒適性三個(gè)方面對高檔阻燃防護(hù)服的設(shè)計(jì)進(jìn)行討論。

1 纖維選擇

阻燃纖維通常分為兩類：本質(zhì)阻燃纖維和改性阻燃纖維。

本質(zhì)阻燃纖維就是指在250～300 ℃溫度范圍內(nèi)可長期使用的纖維，纖維柔軟、有彈性且具有一定的加工性能。重點(diǎn)是指一些梯形結(jié)構(gòu)、金屬螯合、分子高度交聯(lián)或芳雜環(huán)類高聚物以及大分子中含有鹵素的高聚物，如聚丙烯腈預(yù)氧化(PO)纖維、間位芳綸(芳綸1313，PMIA纖維)、對位芳綸(芳綸1414，PPTA纖維)、聚芳酯(PAR)纖維、芳砜綸(PSA纖維)、聚苯硫醚(PPS)纖維、聚酰胺-酰亞胺(PAI)纖維、聚酰亞胺(PI)纖維、三聚氰胺-甲醛(MF)纖維、聚苯并咪唑(PBI)纖維、聚醚醚酮(PEEK)纖維、聚芳噁二唑(POD)纖維、聚四氟乙烯(PTFE)纖維、聚醚(PEI)纖維和酚醛(PN)纖維等阻燃纖維[2-3]，其中用量相對較多的是芳綸。傳統(tǒng)芳綸的分子結(jié)構(gòu)排列緊密，制成的面料質(zhì)硬，穿著不舒適，且玻璃化溫度高達(dá)270 ℃，染料分子不易進(jìn)入，上染率較低，特別是深顏色的染色牢度較差，使用常規(guī)染色方法很難使芳綸染上滿意的顏色。我國應(yīng)用的芳綸大部分是本色纖維，但如果想用其開發(fā)高檔阻燃面料，染色和舒適性問題是必須要面對和解決的問題[4-5]。解決芳綸著色問題的主要途徑有兩個(gè)：一是在紡絲液中直接加入色母粒，生產(chǎn)有色芳綸，該方法的優(yōu)點(diǎn)是色牢度較好，但其鮮艷度較差，成本較高；二是通過對纖維表面進(jìn)行物理和化學(xué)改性，以增大其比表面積并引入親水性基團(tuán)，使得纖維對染料的親和力增加，從而提高上染率及色牢度。張穎[6]利用低溫等離子體對芳綸表面進(jìn)行改性，研究了處理前后物理性能及染色性能的變化。結(jié)果表明，通過改性，芳綸表面引入了親水性基團(tuán)，使用陽離子分散染料對其進(jìn)行染色，K/S值有所提高，水洗色牢度可達(dá)到3級，濕摩擦色牢度達(dá)到2～3級，240 ℃溫度條件下5 min色變不大于3級，且改性后的力學(xué)性能基本保持不變。沈麗等[7]利用低溫氧等離子體對芳綸1313紗線表面進(jìn)行改性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：由于纖維表面被刻蝕，增加了纖維之間的抱合力，使得紗線的強(qiáng)力得到提高；在纖維表面引入了含氧基團(tuán)，加之纖維比表面積的增加，使紗線的親水能力增強(qiáng)，染色性能改善。

除了染色困難，芳綸還存在抗紫外線能力較差的問題。這是由于芳綸大分子鏈上含有大量的酰胺基，在紫外光照射下容易發(fā)生斷鏈，進(jìn)而引起力學(xué)性能的下降，特別是在氧原子和紫外光的共同作用下，對其性能影響更大。有研究人員利用共聚改性的方法提高芳綸的抗紫外線性能，但該方法會在一定程度上破壞大分子鏈的原始結(jié)構(gòu)[5]。與芳綸不同，PEI阻燃纖維卻對紫外線具有很強(qiáng)的吸收作用，而且能輕易上染，成本低廉，柔韌性好，完全適合戶外穿著使用，符合可持續(xù)發(fā)展的需要[8]。

改性阻燃纖維就是在本身不阻燃的聚合物中加入少量的阻燃單體，通過共混、共聚、接枝以及輻照交聯(lián)等方法制成的具有阻燃性能的纖維。該方法工藝簡單，可紡性好，成本較低，易于工業(yè)化，因此應(yīng)用較多。為了同時(shí)考慮到防護(hù)服的熱調(diào)節(jié)舒適性，研究人員也有將阻燃單體和相變材料共混制得納米級的阻燃相變微膠囊，然后再紡制蓄熱調(diào)溫阻燃纖維[9-10]。改性阻燃纖維也存在缺點(diǎn)，如：阻燃單體含量的提高雖然能提高阻燃性能，但卻會在一定程度上降低阻燃纖維的強(qiáng)度；部分產(chǎn)品還存在熔融滴落的現(xiàn)象。目前已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化且應(yīng)用較多的改性阻燃纖維主要有腈氯綸、阻燃黏膠纖維、阻燃腈綸(PAN纖維)、阻燃維綸(PVA纖維)、阻燃滌綸(PET纖維)和阻燃錦綸(PA纖維)等[11]。蘭精熱防護(hù)纖維就是一種植入阻燃介質(zhì)，采用Modal工藝生產(chǎn)的改性阻燃黏膠纖維。該纖維可以和其他許多高性能纖維進(jìn)行混紡，如美國杜邦的Nomex纖維、日本帝人的Conex纖維，以及我國煙臺氨綸的NewStar Meta-aramid纖維、上海市合成纖維研究所的PSA纖維等。蘭精熱防護(hù)纖維是由奧地利蘭精公司本地生產(chǎn)的，對于中國市場來說價(jià)格相對偏高，但在阻燃類纖維中其價(jià)格還是低于本白間位芳綸，屬于中等價(jià)位纖維，因而將具有很好的應(yīng)用前景。這既可有效降低防護(hù)服的生產(chǎn)成本，又能提高防護(hù)服的舒適感。

阻燃抗熔滴是改性阻燃纖維領(lǐng)域一個(gè)非?；钴S的研究方向。輻射處理作為一種節(jié)能、環(huán)保、易產(chǎn)業(yè)化的冷加工技術(shù)，可以使被處理的聚合物形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而有效改善纖維抗熔滴的性能。施楣梧等[12]研究了經(jīng)γ射線輻照交聯(lián)的三聚氰胺/PA 6纖維的抗熔滴和熱降解行為。結(jié)果表明，輻照交聯(lián)可以大幅提高體系的成炭量，且燃燒后的炭層結(jié)構(gòu)致密，從而最終有效改善了熱塑性阻燃纖維的熔融滴落現(xiàn)象。

防護(hù)服的燃燒性能不僅與紡織面料本身的結(jié)構(gòu)有關(guān)，更取決于纖維自身的結(jié)構(gòu)和性能?，F(xiàn)有的阻燃標(biāo)準(zhǔn)測試體系主要是針對面料的測試，而針對纖維的阻燃性能測試方法和標(biāo)準(zhǔn)還是空白。這就在一定程度上制約了阻燃纖維產(chǎn)品的研發(fā)和推廣。如果每次都需要將纖維紡成紗織成布，然后再能進(jìn)行燃燒性能檢測，則將使整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期變長、成本變高。因此，制定必要的纖維阻燃性能檢測標(biāo)準(zhǔn)，并在此基礎(chǔ)上開發(fā)阻燃性持久、賦予高性能和多功能、價(jià)格適中的高檔阻燃耐高溫纖維，將會成為未來人們研究的重要課題。

2 紗線設(shè)計(jì)

對于阻燃性能要求較高的阻燃制品，歐美一些國家傾向于使用高性能纖維直接純紡織造。制成的產(chǎn)品其耐高溫和阻燃隔熱性能均來自纖維自身，因此產(chǎn)品的防護(hù)性能不會因洗滌或穿著次數(shù)的增加而減弱。美國目前很多消防隊(duì)員使用的就是PBI纖維純紡面料，其阻燃隔熱性能較佳，但價(jià)格昂貴(約是芳綸1313的4～5倍)，因而該面料很難在我國國內(nèi)推廣使用。除了成本因素外，部分阻燃產(chǎn)品還存在一旦著火，煙霧太大(如腈氯綸)以及熔融滴落(如熱塑性阻燃纖維)的現(xiàn)象。中國工程院院士周國泰認(rèn)為：要滿足不同使用場合及不同層次用戶的需求，僅利用一種纖維開發(fā)純紡阻燃產(chǎn)品的方法是行不通的，選用不同種類、不同價(jià)位的纖維原料進(jìn)行混紡，取長補(bǔ)短才是未來阻燃制品開發(fā)的主要思路?；旒徏瓤梢赃_(dá)到降低成本的目的，又可以利用纖維性能的優(yōu)勢互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)阻燃防護(hù)服功能性、舒適性和經(jīng)濟(jì)性的有機(jī)統(tǒng)一。杭州西湖科技有限公司工程師段勝偉指出，目前國內(nèi)常見的阻燃面料絕大部分是采用2～3種纖維混紡，未來可考慮在保證可紡性的基礎(chǔ)上利用5種甚至6種不同的纖維進(jìn)行混紡，通過充分利用不同纖維的不同性能，才能制造出阻燃耐用、發(fā)煙量少、染色性好、舒適以及價(jià)位更趨合理的高性能面料。因此，企業(yè)開發(fā)阻燃產(chǎn)品時(shí)可通過紗線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)協(xié)同效應(yīng)，使得阻燃產(chǎn)品在具有良好阻燃性、隔熱性、舒適性、耐久性和染色性等性能的同時(shí)，兼顧低煙、無毒、無熔滴等特性[13]。

施楣梧等[14]利用羊毛、阻燃羊毛、POD纖維、芳綸1313、阻燃黏膠纖維和有機(jī)導(dǎo)電短纖維進(jìn)行交叉混配制備纖維束小樣，并對比了樣品的燃燒狀態(tài)，目的是尋找兼具良好阻燃效果和毛型感的纖維混比配方。結(jié)果表明，采用約20%左右的羊毛纖維與其他阻燃纖維進(jìn)行混紡，可以制成具有良好阻燃效果的毛型阻燃面料，且發(fā)現(xiàn)混入普通羊毛和混入阻燃羊毛在阻燃性能上沒有明顯的差異。

張曉芳[15]將轉(zhuǎn)杯紡紗技術(shù)應(yīng)用到阻燃紗線的開發(fā)中，成功紡制了芳綸1313/阻燃PAN纖維的混紡紗線，并將其試織成面料，測試了織物的力學(xué)性能、阻燃性能以及舒適性能。結(jié)果表明，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了阻燃防護(hù)服標(biāo)準(zhǔn)的要求。

趙麗麗等[16]利用芳綸1313和高支澳毛，采用緊密紡紗技術(shù)，探討了制備混紡高支紗的生產(chǎn)工藝。研究表明，芳綸1313混紡比為20%時(shí)，既可以大大降低原料成本，又能保證服用舒適性能和阻燃特性達(dá)到較高的水平。

Ferreira等[17]利用摩擦紡紗方式制備了三種混紡比例的芯層為芳綸、皮層為羊毛的復(fù)合紗線，其羊毛/芳綸混紡比分別為50/50、 70/30和80/20，并利用其在橫機(jī)上織成片狀針織物，研究了織物的耐切割性能、阻燃性能、染色性能和抗紫外線性能。結(jié)果表明，耐切割性能、阻燃性能和抗紫外線性能均隨芳綸含量的增加而提高。織物是利用酸性染料進(jìn)行染色的，對位于皮層的羊毛上染，無需考慮芳綸的含量，這就可以根據(jù)實(shí)際需要將紗線染成相應(yīng)的顏色。該皮芯結(jié)構(gòu)纖維可以回避芳綸由于高玻璃化溫度和高結(jié)晶度帶來的難以上染的問題。

劉建鳳[18]利用PO纖維、中長芳綸1313和羊毛混紡制得的粗紗作為外包纖維，PET長絲作為芯絲紡制不同包覆比的包芯紗，并進(jìn)而織制阻燃織物。該工藝不僅可以增強(qiáng)紗線強(qiáng)力，提高纖維可紡性，而且還可以降低成本，形成良好的織物外觀和服用舒適性。研究了包覆比對織物阻燃性能的影響。結(jié)果表明，包覆比為79.7%和88.06%的包芯紗織物的極限氧指數(shù)分別為25.4%和28.9%。前者具有離火自熄的性能，而后者已屬于難燃紡織品的范疇。

汪永明等[19]采用對PSA纖維和羊毛分別染色、分別成條進(jìn)行條并的方式生產(chǎn)PSA/羊毛色紡紗。結(jié)果表明，生產(chǎn)的14.6 tex的PSA/羊毛(80/20)混紡紗線強(qiáng)力和色牢度均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，對應(yīng)的混紡織物顏色鮮艷，手感柔軟，服用性能和阻燃性能均佳。

李向紅等[20]通過對PSA纖維和芳綸1313進(jìn)行抗靜電預(yù)處理，并配合開清棉、梳理、并條、粗紗、細(xì)紗和絡(luò)筒各工序工藝的嚴(yán)格調(diào)整，成功紡制出了能滿足用于加工消防服的機(jī)織面料用紗性能要求的42 tex PSA/芳綸1313混紡紗。

姬洪等[21-22]利用磷系共聚阻燃PET纖維與芳綸1313兩種纖維制備混紡紗線，探討了混紡紗線的吸濕和耐熱性能。結(jié)果表明，隨著芳綸1313含量的增加，混紡紗線的吸濕性能和耐熱性能都隨之提高。芳綸1313的混入可以形成堅(jiān)韌的焦炭層，能隔絕氧氣，提高阻燃特性，還能為改性阻燃PET纖維提供有效的支架保護(hù)，從而防止熔滴的產(chǎn)生。當(dāng)芳綸1313質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%～40%時(shí)，熔滴現(xiàn)象基本消失。

鞠海虹等[23]利用可環(huán)保降解且吸濕透氣的天然阻燃海藻纖維和芳綸混紡成紗，織制了一種兼具安全和舒適性的防護(hù)阻燃面料，并對力學(xué)性能、阻燃性能以及導(dǎo)濕透氣性能進(jìn)行了測試。結(jié)果顯示，當(dāng)混紡比為30/70時(shí)，混紡面料可以同時(shí)具備較好的強(qiáng)力、優(yōu)良的阻燃和吸濕透氣性，從而在保證阻燃的前提下，提高阻燃面料的服用舒適性。

3 服用舒適性

消防員等人員穿著的阻燃防護(hù)服雖然可以提供較好的熱防護(hù)性能，但如果由于服裝通透性等因素而導(dǎo)致在服裝-人體所構(gòu)成的微環(huán)境中積聚過多的熱和濕，必然會使得消防員在滅火戰(zhàn)斗過程中體溫急劇上升，從而感到不舒服，因此必須將阻燃防護(hù)服的熱防護(hù)性和舒適性放在同等重要的地位。然而，傳統(tǒng)阻燃防護(hù)服在設(shè)計(jì)時(shí)考慮更多的是阻燃防護(hù)服的阻燃性，而較少注重產(chǎn)品的舒適性。阻燃織物的結(jié)構(gòu)(紗線結(jié)構(gòu)、經(jīng)緯密度和織物組織等)除了影響阻燃隔熱等功能性外，還與織物的重量、拉伸性能、彎曲性能、折皺彈性、懸垂性、剛?cè)嵝院屯笟馔笣裥缘扔嘘P(guān)。美國美利肯公司李叔隆博士曾指出，對于同一等級的防火產(chǎn)品來說，其重量越輕，手感越舒適，則越能被使用者接受。因此，面對防火性能和舒適性能存在的矛盾，為使織物既能達(dá)到最佳的防護(hù)性能，又能賦予產(chǎn)品優(yōu)良的舒適性能，加強(qiáng)織物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究也許是一個(gè)非常有效的途徑[24-25]。

目前阻燃防護(hù)服面料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常是依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GA10—2002《消防員滅火防護(hù)服》制定的。面料主要由4層構(gòu)成，由外及內(nèi)分別是阻燃外層、防水透濕層、隔熱層和舒適襯里層。阻燃外層多采用阻燃纖維織物(如芳綸1313織物)，具有耐高溫、阻燃等性能；防水透濕層通常選用PTFE薄膜，阻擋外層高溫熔滴侵入，同時(shí)還要具備透濕性；隔熱層采用隔熱性能優(yōu)良的材料，起阻擋外熱作用；舒適襯里層靠近人體，可以使用較為柔軟的棉機(jī)織或針織面料等，保證阻燃防護(hù)面料的舒適感。這種多層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使防護(hù)服具有較高的熱阻，可極大提高服裝的隔熱性能，但是高熱阻和防水性會降低防護(hù)服的透濕性，阻礙汗水的導(dǎo)出和揮發(fā)。另外，各層織物之間還存在容易撕裂的缺點(diǎn)。因此，為提高現(xiàn)有國產(chǎn)阻燃防護(hù)服的熱濕舒適性能，降低穿著人員生理荷載和心理不適感，需從整體設(shè)計(jì)出發(fā)，開發(fā)阻燃和舒適性能兼具的防護(hù)服面料。

譚冬宜等[26]采用阻燃芳綸/黏膠纖維混紡紗作為表經(jīng)表緯，普通純棉紗線作為里經(jīng)里緯，設(shè)計(jì)織造了5種表層阻燃、里層舒適的阻燃雙層機(jī)織物試樣，并對其進(jìn)行阻燃和舒適性能測試。結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的5種雙層織物阻燃效果均完全符合標(biāo)準(zhǔn)GB 8965.1—2009的要求，且試樣的里層舒適性能達(dá)到了服用要求。

沈蘭萍等[27]利用織物結(jié)構(gòu)的變化，采用雙層表里接結(jié)組織，設(shè)計(jì)出了一種雙層阻燃防護(hù)織物，外層采用強(qiáng)度高、耐磨性好和彈性好的阻燃PET長絲，以保證織物挺括不皺、結(jié)實(shí)耐穿，而內(nèi)層選擇吸濕強(qiáng)且柔軟性好的棉紗為原料，這樣既能滿足防護(hù)服的阻燃隔熱性能要求，又能提高其服用舒適性能。

呂海榮等[28]對比了阻燃防護(hù)服實(shí)現(xiàn)防水透濕性能的幾種方案，包括采用高密織物、微孔膜層壓/涂層織物、致密親水膜層壓/涂層織物和復(fù)合膜層壓/涂層織物等。

漆政昆等[29]采用多元回歸分析方法綜合評價(jià)消防服各層材料的熱濕舒適性能。結(jié)果表明，織物的吸濕速率與厚度、面密度以及經(jīng)緯密度有關(guān)?？椢锏耐笣衤手饕Q于織物的面密度和經(jīng)緯密度，而干燥率則主要取決于織物的經(jīng)緯密度和熱導(dǎo)率。以黑色PSA纖維為外層材料、Gore-Tex為防水透氣層材料、Nomex針刺氈為隔熱層材料、Nomex/FR Viscose 50/50為舒適層材料的消防服熱濕舒適性最好。

鄭春琴[30]對芳綸/棉混紡織物、阻燃PAN纖維/棉混紡織物、阻燃PET纖維/棉混紡織物、阻燃黏膠纖維/羊毛混紡織物和阻燃純棉織物等5種隔熱阻燃面料進(jìn)行了熱防護(hù)性能和熱濕舒適性能研究。對于熱防護(hù)性能，分別測試了單層和多層結(jié)構(gòu)面料的TPP值；對于熱濕舒適性能，采用出汗暖體假人“Walter”測試單層和多層阻燃隔熱面料的熱阻和濕阻。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：單層結(jié)構(gòu)面料的熱防護(hù)性能均未達(dá)到國標(biāo)規(guī)定，而多層結(jié)構(gòu)面料均達(dá)到了阻燃防護(hù)服對于熱防護(hù)性能的基本要求；阻燃黏膠纖維/羊毛混紡織物不適合用于防火類服裝。同時(shí)，作者利用瑞典干態(tài)暖體假人“Tore”和出汗暖體假人“Walter”進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，提出了出汗暖體假人“Walter”的熱阻和濕阻修正公式。

王敏等[31]指出，如果將燃燒假人和暖體假人結(jié)合使用，防護(hù)服的熱防護(hù)性能和舒適性能的整體測試將更加客觀全面，從而可以更好地指導(dǎo)防護(hù)服款式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

崔志英[32]采用12種常用的阻燃服用外層織物，包括NomexIIIA、PBI/Kevlar、Kermel、PSA、芳綸和阻燃棉織物等，防水透濕層選用Nomex以及阻燃棉與PTFE膜的層壓織物，隔熱層為Nomex氈、PSA氈和芳綸氈織物，利用混合正交方法進(jìn)行試樣組合，并分別對其進(jìn)行熱防護(hù)性能(TPP值)和透濕性能(WVTR)測試。結(jié)果表明：組合織物體系中各層織物對熱防護(hù)性能的影響程度是外層>防水層>隔熱層；組合織物體系中各層織物對透濕性能的影響程度是防水層>隔熱層>外層。同時(shí)，作者還研究了在總熱流量相同、對流/輻射構(gòu)成比例不同的熱源下，織物的熱防護(hù)性能及熱量在織物中傳遞的機(jī)理；研究了水分含量對織物熱防護(hù)性能的影響規(guī)律；建立了消防服多層組合織物體系熱防護(hù)性能的預(yù)測模型。

姚波等[33]選用外層為PBI/Kevlar、芳綸/阻燃棉(FR Cotton)、NomexIIIA、芳綸1313，防水透氣層為PTFE面料和聚氨酯(TPU)涂層織物，隔熱層為PSA針刺氈和芳綸水刺氈的多層織物組合試樣進(jìn)行熱防護(hù)、隔熱、透濕透氣性能的分析研究。結(jié)果表明，多層織物組合的厚度、面密度、透氣率與多層織物組合系統(tǒng)的熱防護(hù)性能都存在著明顯的正線性相關(guān)性，其中以厚度的影響最大。防水透氣層織物對多層織物組合系統(tǒng)的透氣透濕性起著主導(dǎo)的作用，而外層與隔熱層織物的影響相對較小。

4 結(jié)語

綜上所述，阻燃防護(hù)服面料的阻燃性能再好，但如果服裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，服裝的服用舒適性及其功能性的發(fā)揮必然會受到影響，也就不能稱之為高檔阻燃防護(hù)服。因此，高檔阻燃防護(hù)服的生產(chǎn)需要從阻燃纖維的選擇、紗線的設(shè)計(jì)、面料的開發(fā)、服裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，甚至到測試工作等各方面進(jìn)行全方位的考慮，這是一個(gè)完整的開發(fā)過程，如果任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都勢必會影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量。未來的高檔阻燃防護(hù)服應(yīng)該兼顧性能、價(jià)格和環(huán)保等方面，是一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、觸感良好、穿著舒適、價(jià)格低廉、應(yīng)用普及的產(chǎn)品。只有這樣的產(chǎn)品才有長盛不衰的生命力，才有廣闊的市場，才能創(chuàng)造出更大的社會效益。

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Discussion on design of high-end flame-retardant protective clothing

LiuChengkun1, 2, 3,HeHaijun2

(1. College of Textiles, Donghua University; 2. School of Textile and Materials, Xi’an Polytechnic University; 3. Shandong Ruyi Textile Co., Ltd.)

The evaluation method and standard of flame retardant protective clothing were introduced. The relevant research results were summarized. Design of high-end flame retardant protective clothing in three aspects including selection of fiber materials, design of yarn and comfortability was discussed. The problems and improvement in the design of flame retardant protective clothing were pointed out.

flame-retardant protective clothing, design, flame resistance, comfortability

*陜西省教育廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科研計(jì)劃項(xiàng)目(13JS035)；西安工程大學(xué)博士科研啟動基金項(xiàng)目(BS1107)

2015-01-31；修改稿：2015-03-17

劉呈坤，男，1981年生，副教授，西安工程大學(xué)紡織與材料學(xué)院副院長。主要研究方向?yàn)榧徔棽牧吓c紡織品設(shè)計(jì)。

TS941.731+.3

A

1004-7093(2015)07-0028-06