阻燃防護(hù)服吸濕速干性指標(biāo)研究

文/劉婷婭 袁媛

（本文作者單位系北京市勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)研究所）

編輯 朱麗晶

阻燃防護(hù)服是在接觸火焰及熾熱物體后，在一定時(shí)間內(nèi)能阻止被點(diǎn)燃、持續(xù)有焰燃燒和無焰燃燒的服裝，它可以保護(hù)著裝者在日常工作中免受明火、熱源等不可抗力的危害。阻燃服在生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，主要應(yīng)用于石油、化工、冶金、加油站等領(lǐng)域。隨著市場(chǎng)化的日趨成熟，許多企業(yè)希望服裝除了能夠具備本身的功能性，在舒適性方面也應(yīng)滿足使用要求。舒適性已經(jīng)與可靠性、功能性、環(huán)境適宜性等其他指標(biāo)一起，成為了阻燃服的重要組成部分。

現(xiàn)有舒適性指標(biāo)及測(cè)試方法

對(duì)于服裝面料來說，構(gòu)成其生理方面舒適性的因素主要包括：吸濕性、透氣性、柔軟性、伸縮性等。在現(xiàn)行產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)GB 8965.1—2020《防護(hù)服裝 阻燃服》中，引入了透氣率及透濕量指標(biāo)，來量化水汽傳遞阻力，但此指標(biāo)的測(cè)試方法存在一定的局限性。

現(xiàn)行阻燃服標(biāo)準(zhǔn)中，采用GB/T 12704.1—2019《紡織品 織物透濕性試驗(yàn)方法 第1 部分：吸濕法》中的方法A 進(jìn)行透濕量測(cè)定。此方法要求將試樣放置在一個(gè)環(huán)境溫度38 ℃，相對(duì)濕度90%，風(fēng)速為4 mm/s 的密封倉中，模擬人體皮膚與阻燃防護(hù)服之間的微環(huán)境，但其不能反映防護(hù)服內(nèi)部微環(huán)境與外部工作環(huán)境之間的水汽傳遞狀態(tài)。另外，測(cè)試中主要模擬人體汗液的成分為水蒸氣，但實(shí)際上二者的成分不同，電導(dǎo)率不同，蒸發(fā)速率也存在差異。如果能用成分與人體汗液更為接近的液體來進(jìn)行測(cè)試，會(huì)增強(qiáng)數(shù)據(jù)的可信度。

由于阻燃服著裝者工作時(shí)，通常會(huì)暴露在日曬或者炎熱的環(huán)境中，在貼身穿著防護(hù)服時(shí)織物將與身體直接接觸，導(dǎo)致部分汗液附著在阻燃服表面。目前的測(cè)試方法并未對(duì)汗液直接接觸面料后的情況進(jìn)行測(cè)定，不能模擬工作服的排汗速干效果。

綜上所述，僅靠透濕量及透氣率來反映阻燃服的舒適性指標(biāo)是不全面的，有必要引入科學(xué)合理的指標(biāo)作為阻燃服舒適性的額外判定依據(jù)。

阻燃服的舒適性指標(biāo)推薦吸濕速干性

構(gòu)成服裝的織物由各類纖維組成，當(dāng)纖維干燥時(shí)，其組成的面料彈性優(yōu)異，穿著舒適，但當(dāng)其被應(yīng)用于制作阻燃服時(shí)，由于使用者的勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作環(huán)境多為高溫，人體汗液排放增多，某些纖維就會(huì)因吸收汗液及水汽等原因而膨脹，阻塞空隙，妨礙皮膚與服裝之間的微氣候與外界環(huán)境的熱交換和濕交換，使人體熱量聚集，汗液難以排放。

汗液排放是人體散發(fā)熱量的主要方式，如果汗液聚集在織物表面，會(huì)加劇勞動(dòng)者的不適反應(yīng)，嚴(yán)重者甚至?xí)械叫貝灐舛?、中暑等虛脫休克現(xiàn)象。因此，用吸濕速干性來作為衡量阻燃服舒適性的指標(biāo)是非常合適的。

在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 21655.2—2019《紡織品 吸濕速干性的評(píng)定第2 部分：動(dòng)態(tài)水分傳遞法》中，規(guī)定了吸水速率、浸濕時(shí)間、滲透面最大浸濕半徑、滲透面液態(tài)水?dāng)U散速度、單向傳遞指數(shù)等項(xiàng)目的測(cè)試方法及判定依據(jù)。此標(biāo)準(zhǔn)目前通常被應(yīng)用為吸濕速干服功能性指標(biāo)的判定依據(jù)，未被引入阻燃服標(biāo)準(zhǔn)。參考阻燃服濕熱的工作環(huán)境，可以適當(dāng)引用其中的部分指標(biāo)，作為阻燃服舒適性的判定依據(jù)。

吸濕速干性與透濕量的測(cè)試方法比對(duì)

在GB/T 21655.2—2019《 紡織品 吸濕速干性的評(píng)定 第2 部分：動(dòng)態(tài)水分傳遞法》中規(guī)定，吸濕排汗各項(xiàng)數(shù)據(jù)的測(cè)試環(huán)境為溫度（20±2）℃，濕度（65±4）%，不同于的透濕量溫度（38±2）℃，濕度（90±2）%。其模擬的是日常工作中服裝吸收水分后液體的蒸發(fā)效果。

測(cè)試中模擬人體汗液的液體為電導(dǎo)率值為16 S/m 的鹽水，不同于透濕量直接用水蒸氣模擬人體汗液。每次測(cè)試均需要把固定量的液體滴入紡織品，模擬汗液浸濕面料的效果。相對(duì)于透濕量，吸濕速干性更能模擬人體微環(huán)境與日常工作環(huán)境的水汽交換情況。因此，將吸濕速干性的部分指標(biāo)作為輔助性測(cè)試指標(biāo)，能夠進(jìn)一步反映阻燃服的舒適性優(yōu)劣。

吸濕速干性的測(cè)量數(shù)據(jù)分析

我們采用MMT-M290 型液態(tài)水分管理測(cè)試儀（見圖1），對(duì)目前市場(chǎng)中的61 套阻燃服進(jìn)行測(cè)量，經(jīng)過分析，得出目前市場(chǎng)中在流通阻燃服吸濕速干性的大致情況，如表1 所示。

圖1 液態(tài)水分管理測(cè)試儀

表1 阻燃服吸濕速干性測(cè)試指標(biāo)

浸濕時(shí)間指的是從液體接觸織物表面到織物開始吸收水分所需的時(shí)間。浸濕時(shí)間數(shù)值越小，表示人體汗液停留在人體表面的時(shí)間越短，越有利于汗液進(jìn)一步的排放、蒸發(fā)，人體會(huì)感覺到更舒適清爽。通過對(duì)61 組數(shù)據(jù)分析得出，汗液從人體滲出到被工作服面料吸收的平均時(shí)間為4.4 s，中位數(shù)為3.8 s。大部分工作服面料的浸濕時(shí)間集中在2 s 至6 s 的區(qū)間內(nèi)，占比為84%。

吸水速率是指織物在單位時(shí)間內(nèi)其內(nèi)部所增加的含水量。經(jīng)過親水整理后的面料，會(huì)以更快的速率將汗液吸取到工作服的內(nèi)表面，再將汗液導(dǎo)出至工作服外表面，加大工作服外表面與外界的蒸發(fā)面積，提高汗液蒸發(fā)速度。相較于浸濕時(shí)間，吸水速率的數(shù)據(jù)分布更為分散，更能清晰地反映阻燃服吸濕速干性的優(yōu)劣。大部分阻燃服的吸水速率集中在50%/s 至80%/s 之間，占比80%，平均值為64.56%/s，中位數(shù)為65.23%/s。

液態(tài)水?dāng)U散速度是指織物表面浸濕后，擴(kuò)散到最大浸濕半徑時(shí)沿半徑方向液態(tài)水的累計(jì)傳遞速度。水在織物表面擴(kuò)散的速度越快，擴(kuò)散的范圍越大，越利于汗液的蒸發(fā)。相對(duì)于吸水速率，液態(tài)水?dāng)U散速率的數(shù)據(jù)相對(duì)集中，大部分阻燃服面料的液態(tài)水?dāng)U散速率集中在2.8 mm/s 至5.5 mm/s 之 間， 占比80%，平均值為4.2 mm/s，中位數(shù)為4.2 mm/s。

單向傳遞指數(shù)是指液態(tài)水從織物浸水面?zhèn)鬟f到滲透面的能力。單向傳遞指數(shù)是織物吸濕速干性的重要指標(biāo)，反映了汗液從服裝內(nèi)表面到外表面的傳遞能力，水分傳遞的能力越大，汗液越能盡快導(dǎo)出服裝外表面，盡快揮發(fā)。阻燃服的單向傳遞指數(shù)數(shù)據(jù)大部分分布在-180%到50%的區(qū)間內(nèi)，只有極少數(shù)的工作服數(shù)值高于50%或低于-180%，總體呈正態(tài)分布。其平均值為-65.7%，中位數(shù)為84.5%。

舒適性指標(biāo)權(quán)重分析

綜合所有數(shù)據(jù)，計(jì)算以上4 個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，采用公式：

STDEVP 函數(shù)是一個(gè)計(jì)算機(jī)函數(shù)，是基于以參數(shù)形式給出的整個(gè)樣本總體計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差，標(biāo)準(zhǔn)偏差反映相對(duì)于平均值的離散程度。s為每一個(gè)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)，為平均值。

得出每個(gè)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差：

根據(jù)信息權(quán)數(shù)法，將作為權(quán)重分值，變異系數(shù)越大，所賦予的權(quán)重就越大。由此可知，以上幾個(gè)數(shù)據(jù)指標(biāo)作為舒適性判定依據(jù)的重要性依次為：?jiǎn)蜗騻鬟f指數(shù)＞吸水速率＞浸濕時(shí)間＞液態(tài)水?dāng)U散速率。

其中，單向傳遞指數(shù)的變異系數(shù)過大，說明其數(shù)據(jù)相對(duì)離散，對(duì)于是否適宜作為阻燃服類面料的舒適性判定依據(jù)有待考察。而液態(tài)水?dāng)U散速率數(shù)據(jù)過于集中，不能完整反映織物吸濕速干性的差異。

綜合考慮調(diào)整以上4 個(gè)指標(biāo)的權(quán)重次序：吸水速率＞浸濕時(shí)間＞液態(tài)水?dāng)U散速率＞單向傳遞指數(shù)。因此，如要選擇唯一性指標(biāo)來判定面料的吸濕性，則推薦選擇吸水速率作為判定指標(biāo)為佳；如選擇唯一性指標(biāo)來判定面料的速干性，則液態(tài)水?dāng)U散速率是較好的選擇。

通過對(duì)阻燃服舒適性指標(biāo)的分析得出，現(xiàn)有的透濕量指標(biāo)不能完全滿足阻燃服舒適性的判定。在參考了著裝者使用阻燃服的工作環(huán)境后，選取以服裝舒適性為主要功能性指標(biāo)的吸濕速干服標(biāo)準(zhǔn)作為參考依據(jù)，將原有的僅模擬人體皮膚與面料內(nèi)部微環(huán)境測(cè)試，加入汗液接觸面料時(shí)面料與外部環(huán)境水汽交換的測(cè)試過程。經(jīng)過測(cè)量和數(shù)據(jù)分析得知，吸水速率和液態(tài)水?dāng)U散速率是比較好的衡量依據(jù)。此項(xiàng)研究將為今后阻燃服標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供參考。