一種新型消防員防護(hù)服材料在火場救援中的應(yīng)用

摘要：在消防和救援行動中，消防員經(jīng)常暴露于高溫，煙霧和其他環(huán)境危害中。PPS面料可以滿足消防服制作的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)消防員化學(xué)防護(hù)服的標(biāo)準(zhǔn)要求，在本次研究中，我們還對PPS織物表面進(jìn)行了涂層處理，以達(dá)到耐化學(xué)滲透性制作外層防火服的要求。盡管織物密度影響經(jīng)紗和緯紗撕裂性能，但在該設(shè)計(jì)中，由于織物密度有限，密度影響較小。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，降低緯度和經(jīng)度之間的密度差異將會導(dǎo)致在緯度方向上更高的撕裂強(qiáng)度值。同時，在本次研究中，我們還進(jìn)一步探討了消防和實(shí)際救援工作中各種多級枕頭耐壓防護(hù)裝置的可能性，從而為消防員在消防救援作業(yè)中的安全提供了相對安全的人身防護(hù)。

關(guān)鍵詞：防護(hù)服;材料;火場救援

由于建筑物建筑材料的燃燒性能、建筑構(gòu)件的耐火極限、建筑結(jié)構(gòu)的耐火等級各不相同，導(dǎo)致建筑物在著火后因構(gòu)件破壞、結(jié)構(gòu)失穩(wěn)造成坍塌事故在時間上無法確定，嚴(yán)重威脅到在著火建筑中進(jìn)行人員搜救和滅火戰(zhàn)斗的消防官兵的生命安全。如果我們可以設(shè)計(jì)和開發(fā)出個人防護(hù)設(shè)備，那么，當(dāng)建筑物倒塌時該設(shè)備就能夠抵抗并消除重物對人體的影響，從而保證作業(yè)人員的人身安全。燒傷傷害的發(fā)生在現(xiàn)實(shí)生活中表現(xiàn)的十分的普遍。雖然中國消防員的防護(hù)服已經(jīng)多次改善，但消防防護(hù)服標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展仍在繼續(xù)且與消防設(shè)備的國際標(biāo)準(zhǔn)還存在十分明顯的距離。這就急需開發(fā)輕質(zhì)，同時具備良好的隔熱和阻燃性能的消防服，以節(jié)省消防員在消防活動中的體力，提高服裝舒適度，減少或防止消防員在滅火作業(yè)中面臨的人身安全風(fēng)險。

在許多消防員的防火服中，作戰(zhàn)服是最常用的防護(hù)服。戰(zhàn)斗服和消防員使用的是來自消防員戰(zhàn)士的主觀評價，并分析了目前在中國使用的消防服以及其中還存在的技術(shù)設(shè)計(jì)缺陷。阻燃物質(zhì)的研究是基于損傷的長度和現(xiàn)有的，并且還分析了單個因素對損傷長度的影響。同時還討論了多種因素對消防服制作材料選擇的影響。急救人員需要特定的消防服，以防止事故現(xiàn)場的環(huán)境威脅消防員人體健康。如果消防員在日常滅火作業(yè)過程中沒有特殊的裝備進(jìn)行保護(hù)，那么后果是不可想象的。設(shè)計(jì)和建造國產(chǎn)滅火器織物可以充分發(fā)揮聚丙烯在消防行業(yè)的熱性能作用，并可以彌補(bǔ)中國高性能專業(yè)防火服在這方面的空白。

一、紗線的選擇及織物的設(shè)計(jì)織造

目前在中國使用的消防服分為六類：消防避火服、防火衣、消防隔熱服、防火防化服、戰(zhàn)斗服和指揮服。這些防護(hù)服是為應(yīng)對各種人類災(zāi)害而開發(fā)的，用途不一通過編織單根紗線和細(xì)繩獲得股線，并且由股線制成的織物的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于具有相同線密度的單根紗線的強(qiáng)度。這是由于經(jīng)合并與再次加捻使得股線的條干不勻、強(qiáng)度不勻和捻度不勻有所下降，從而提高了紗線中纖維的強(qiáng)度利用程度?；瘜W(xué)防護(hù)服是消防人員在火災(zāi)或事故現(xiàn)場進(jìn)入化學(xué)毒物和危險物品及腐蝕性物質(zhì)時必須穿戴的個人防護(hù)裝備，以進(jìn)行消防和及時的救援行動，并可防止有毒和有害化學(xué)物質(zhì)直接損害人體皮膚。當(dāng)紗線被捻成紗線時，纖維在紗線軸向上的突出長度較短，導(dǎo)致塌陷的形成。捻縮過大不僅直接影響紗線的線密度和捻度值，而且對后續(xù)小樣織造造成嚴(yán)重影響。

由于大分子鏈上的強(qiáng)吸電子硫醇基團(tuán)，苯環(huán)的雙鍵共軛物使得分子結(jié)構(gòu)在耐熱性，熱穩(wěn)定性，高溫下的尺寸穩(wěn)定性方面跟高。實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的熱源由六根直徑為20毫米的U形碳棒組成，其兩端嵌入耐火磚中，并由鋼結(jié)構(gòu)殼支撐。它垂直排列。雖然它在高溫，高濕和高頻條件下具有高絕緣性，低介電損耗和優(yōu)異的耐電弧性，但它可以通過改性復(fù)合材料生產(chǎn)抗靜電復(fù)合材料和產(chǎn)品。經(jīng)過研究測試，F(xiàn)Y型單紗在捻縮過大的情況下，其捻縮率便會超過55%，如圖1所示，嚴(yán)重影響紗線織造，排除作為優(yōu)選紗線。而FY型股線與FO型股線均不存在捻縮現(xiàn)象。

在不同場合使用不同類型的紡織品時，有許多方法可以撕裂。實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)預(yù)熱隔熱屏上的熱流計(jì)讀書達(dá)到設(shè)定值時，抽出預(yù)熱隔熱屏，使實(shí)驗(yàn)樣品突然暴露在一定的輻射強(qiáng)度下。為了進(jìn)一步分析聚苯硫醚的性能，在試驗(yàn)設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合現(xiàn)有的試驗(yàn)條件，對聚苯硫醚織物樣品進(jìn)行編織，并通過對試驗(yàn)過程中遇到的問題的分析和總結(jié)。結(jié)果得出紗線不僅影響織物外觀的特性，還影響織物的編織性能。習(xí)慣上把5mm及以上的毛羽稱為臨界長度或有害長度，有害長度越多，對織造等后續(xù)工序危害越大，越需要上漿處理。在水解后含有大量水的網(wǎng)必須干燥，這樣一方面可以從絲織網(wǎng)中除去水分，另一方面在高溫范圍內(nèi)加熱水刺無紡布。

二、織物性能測試與分析

上衣、下褲主體部分分氣層：面層、防壓層和與身體的接觸層。防護(hù)服表面層由耐火，耐高溫和抗穿刺材料制成。多級氣囊墊防壓防護(hù)服分為兩層：織物和襯里。布是鋁箔復(fù)合阻燃布，背襯是天然纖維布。另外，帶螺紋的袖帶連接到內(nèi)襯，使得水通過內(nèi)襯和外層之間的間隙簡單地穿過袖帶，并且臂被不舒服地抬起并且衣身的下擺被拉動。就短纖維的結(jié)構(gòu)而言?？椢?，除了高強(qiáng)度外，還需要厚度的均勻性。由于反復(fù)試驗(yàn)，已經(jīng)解決了一系列技術(shù)問題?？椢飶埩κ强椢镏屑喚€投影面積占整個織物面積的比例，表明織物的緊密度。因此，要達(dá)到織物表面的強(qiáng)度和密度，以滿足標(biāo)準(zhǔn)的防護(hù)服要求，盡量選擇較小的尺寸規(guī)格，同時還需考慮增加每單位面積織物的交織數(shù)量。纖維試驗(yàn)的性能主要包括纖維斷裂伸長率和水分回收率，試驗(yàn)溫度為30℃，濕度為55%，濕度調(diào)節(jié)15小時。測試結(jié)果如下表1與圖2所示。

消防服內(nèi)部的熱傳遞過程是一個復(fù)雜的非線性動力學(xué)變化過程，消防服內(nèi)部熱濕傳遞機(jī)理是進(jìn)行消防服研究的基礎(chǔ)，也是幾十年來科技工作者研究的熱點(diǎn)問題。與纖維染色相比，紗線染色避免了纖維在染料中相互摩擦糾纏，減少了纖維機(jī)械性能的降低。手背是一個半圓形的環(huán)繞式氣囊，手掌沒有固定，氣囊放在背部的頂部，底部由堅(jiān)硬的防刺穿材料制成。鞋墊采用金屬防刺穿襯里。背部，防護(hù)服上衣和褲子分別設(shè)計(jì)，以解決人體高度對設(shè)計(jì)尺寸的負(fù)面影響。手臂的頻繁抬起是消防員在手術(shù)過程中不可避免的動作之一。當(dāng)手臂抬起時，人體的皮膚和身體后部附近的皮膚將會向上擴(kuò)展。減輕重量可以增加消防員防護(hù)服的舒適度，并有助于改善消防員的消防和救援工作中的作業(yè)壓力。

滅火防護(hù)服外層面料的設(shè)計(jì)并不局限于本課題所使用的FY型雙股紗線，由于生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，紡紗工藝、織造工藝的改良以及混紡型紗線的探索開發(fā)，相應(yīng)的織物設(shè)計(jì)方案也會隨之變化。織物的基本機(jī)械性能，特別是拉伸，撕裂，斷裂和其他織物性能的測試。拉伸，撕裂和織物分解性能直接影響織物的耐久性。在實(shí)驗(yàn)過程中，燃燒器一起向中間假人噴火，表面輻射強(qiáng)度可達(dá)80kWm-2。防護(hù)服的表面直接與火焰接觸，通過假人人體表面的熱流計(jì)測定表面接收到的輻射熱量及溫度?；诋?dāng)前呼氣閥添加兩個呼氣閥，考慮到在遇險后在高壓氣瓶中使用防護(hù)服人員之后的氧氣供應(yīng)問題。鞋墊采用金屬防穿刺內(nèi)襯，以滿足防撞，抗穿刺，抗切割，電絕緣性能，保溫性能，抗輻射熱，防水性能，以及普通防火靴的防滑性能。

三、結(jié)語

社會經(jīng)濟(jì)和城市建設(shè)的快速發(fā)展，生產(chǎn)中的新技術(shù)，新工藝，新材料和新產(chǎn)品的持續(xù)應(yīng)用，各種火災(zāi)和突發(fā)災(zāi)害的風(fēng)險，自然的出現(xiàn)和事故處理方法困難在增加，消防和救援過程中的危險正在增加。從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，針對現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采用新材料和新技術(shù)，開發(fā)實(shí)用的保護(hù)設(shè)備，以應(yīng)對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社區(qū)進(jìn)步。一般來說，水刺壓力對水刺布的強(qiáng)度和外觀有顯著影響。壓力越大，纖維越好，產(chǎn)品密度越高，強(qiáng)度越強(qiáng)。另外，折疊過程改善了紗線的拉伸性能，并且減少了旋轉(zhuǎn)的不均勻性和條帶的不均勻性?？雌饋硎呛谏模珳y得的機(jī)械性能明顯低于后者。并且鑒于織物層之間存在空氣層，該模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常一致。同時利用該模型，我們還首次研究了不同空氣層位置對組織內(nèi)部溫度變化的帶來的不同影響。

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作者簡介：

吳傳嵩（1983—），男，碩士學(xué)位，浙江杭州人，講師，主要從事滅火救援技術(shù)訓(xùn)練課程教學(xué)與研究。

項(xiàng)目基金：此論文為校級教改項(xiàng)目：教學(xué)展板設(shè)計(jì)在滅火技術(shù)訓(xùn)練課程的應(yīng)用研究（編號：JG201813）階段性成果。