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    【个人防护】中外 灭火防护服标准对比研究

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  • 日期:2019/4/16 9:02:28
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【摘要】通过对我国灭火防 护服外层材料防火阻燃性能、防护服隔热性能、耐静水压性能及透水蒸汽性、反光带性能标准与欧美国家灭火防护服标准中具体技术指标的比较分析,指出我国灭火防护服标准与欧美国家的差距;提出我国灭火防护服装标准修订 的建议。

【关键词】 防护服性能,标准 ,比较研究

引言

标准灭火防护服

随着社会经济的发 展, 科学技术的不断进 步, 各种新材料、新工 艺、新技术被广泛应用, 火灾事故发生的形 式也呈现出多样性和复杂性。近年来, 在火灾扑救和事故 处置中, 因热辐射、爆炸等 原因牺牲、受伤的消防队员人数显著增加。新的火灾形势对消防队员在灭火救援中的人身安全带来了一定的威胁,  对消防员的 个人防护提出了新的挑战。 如何做好火灾救援时消防人员的防护, 灭火防护服装的防 护性能应达到哪些要求, 已经成为个人防护 装备领域研究的重要课题。

灭火防护服性能参 数比较

灭火防护服的主要 性能要求有: 外层阻燃防火性能 、隔热性能、防水透气性能、防静电性能、反光带的反光性能。

2.1 外层材料防火阻燃 性能要求比较

灭火防护服是由外 层、防水透气层、隔热层、舒适层多层织物复合而成的, 其中最外层是与火 和热直接接触的一层, 也是关系到产品质 量好坏的最关键的一层。消防员在灭火时一般处于高温和烈焰的环境中, 防护服的阻燃性能 是消防员工作安全的重要保障。

2.1.1 我国标准对防护服 外层面料及隔热层阻燃性能的要求

我国GA10-2002 《消防员灭火防护 服》中关于外层面料及隔热层阻燃性能的规定是, 要求服装试样点燃 试验后的损毁长度不应大于100mm 续燃时间不应大于 2s 且不应有熔融、滴 落现象。测试方法采用的是GB/T5455-1997 《纺织品燃烧性能 试验垂直法》进行测试, 该方法参考了日本 工业标准JIS 1091-1992 《纤维制品燃烧性 能试验方法》。

2.1.2 欧盟标准对防护服 外层防火阻燃性能的要求

根据欧盟标准 EN 533:1997中所介绍的短暂的 燃烧蔓延性能检测方法进行测试, 其判定标准采用了 三级指数评判标准。检测试样的准备:长(200±1 毫米×宽( 160±1 毫米六块测试材料 。

检测前的水洗要求 : A. 75水洗12 次(遵照EN ISO 10528的工业洗涤方法)  ;也可以根据客户的 要求水洗次, 再进行检测。

B. 将试样在水中浸泡 (BS5651:1978), 然后依据ISO 3175的要求干洗 次, 再进行检测。 三级评判标准如表1.1 所示。

1.1 EN496 对防护服外层防火 阻燃性能的分级要求

2.1.3 美国标准对防护服 外层材料防火阻燃性能的要求

NFPA 标准要求采用美国 ASTM D 6413 《纺织物阻燃性能 测试方法(垂直法)》进行测试防护服装外层材料的阻燃性能。

收集样本测试后产 生的熔滴或燃烧物进行测试, 记录燃烧时间和烧 焦长度, 燃烧时间和烧焦长 度应该分别记录近0.2 秒和近毫米。样品是否合格应 该通过观察融化物、滴落物、平均燃烧时间和平均烧焦长度来判断。任何一项标准未达到均判定为不合格。

2.1.4 对比

我国和欧美的标准 都是对灭火防护服进行燃烧试验以检验其阻燃性能, 不同的是欧盟标准 中先对防护服进行了洗涤, 使实验结果可信度 更高, 而且欧盟标准对材 料防火阻燃性能进行了分级, 这样分级的优点是 不同质量的灭火防护服有明确的判断标准, 可以对该服装的防 火阻燃性能进行更细化的分类。美国NFPA 标准中对灭火防护 服防火阻燃性能的要求较为严格, 测试标准及参数要 求均高于我国标准。

2.2 防护服隔热性能要 求比较

消防员的工作环境 是高温高辐射热的火场, 火场中温度处于 60℃~1100之间, 而其辐射热在 115kW/m2200kW/m2之间。高温极易导 致消防人员灼伤, 因此适应火场的消 防服必须具有良好的热防护性能, 包括防直接灼烧热 传导的性能和防辐射热渗透的性能。

2.2.1 我国标准对防护服 隔热性能标准的要求

我国用热防护能力 TPPthermal protective performance 的值来表征灭火防 护服隔热性能。其原理是通过对织物表面导致人体度烧伤(灼伤)  所需热能测定,  来评价服装热防护 的相对能力。GA10-2002 规定灭火防护服的 TPP值不应小于 28

TPP 的计算公式如下:

TPP = F×T

其中:

TPP—热防护能力;

F—暴露热通量,  cal/cm2s);

T—导致烧伤的时间 , s

2.2.2 欧盟标准对防护服 隔热性能的要求

欧盟标准是分别在 火焰直接烘烤和热辐射条件下, 测量灭火防护服的 传热能力来衡量灭火防护服的隔热性能。

2.2.2.1 火焰烘烤下传热性 能要求

按照EN 367 《防护服-隔热与阻燃  -暴露于火焰中材料 的传热能力测试方法》所确定的方法进行试验, 材料的传热能力用 热传递指数(HTI 表征, 测定结果按照表  1.2 进行分级。 

表1.2 火焰烘烤下热传递 能力分级

2.2.2.2 热辐射下传热性能 要求

按照EN ISO 6942 《防护服-隔热与阻燃  -测试方法:  对材料暴露于单一 辐射热源下的隔热性能评价》所确定的方法进行试验, 材料的辐射传热能 力用辐射热传递因子指数(RHTI 表征, 测定结果按照表  1.3 进行分级。 

表1.3 辐射热源下热传递 能力分级

2.2.3 美国标准对防护服 隔热性能的要求

按照ISO 17493 《耐热服装和设备 —采用热空气循环炉对耐热对流的试验方法》, 其测试方法与我国 灭火防护服测试方法相同。

2.2.4 对比

对于隔热性能要求 , 欧盟标准同样采用 对测试材料进行分级的方式进行要求, 且采用的测试方法 是直接测量防护服装材料的热传递能力来表征材料的绝对隔热性能; 而我国是采用间接 的方法, 来用TTP 来衡量防护服的相 对隔热能力。美国灭火防护服隔热性能要求与我国相同。

2.3 耐静水压性能及透 水蒸汽性能要求比较

防水透气层是用于 阻止水向隔热层渗透同时又能排出水蒸汽的防护服面料中的一层, 该层可以使消防员 灭火战斗过程中感觉到舒适, 使灭火救援行动更 为便利。

2.3.1 我国标准对耐静水 压性能及透水蒸汽性能的要求

我国标准规定耐静 水压的测试按照GB/4744-1997 《纺织织物 -抗渗水性测定 -静水压试验规定》 所规定的方法进行。该方法的原理是以织物承受的静水压来表示水透过织物所遇到的阻力。在标准大气条件下, 试样的一面承受一 个持续上升的水压,直到有处渗水为止,  并记录此时的压力 。可以从试样的上面或下面施加水压, 水压上升的速率应 为1.00kPamin±0.05kPamin 10cmH2Omin±0.5cmH2Omin), 防水透气层的耐静 水压值不应小于 17kPa。透水蒸汽试验按 GB/T 1037-1998 《塑料薄膜和片材 透水蒸气性试验方法》规定的方法进行, 水蒸汽透过量不应 小于5000g/m224h )。

2.3.2 欧盟标准对耐静水 压性能及透水蒸汽性能的要求

欧盟标准规定耐静 水压的测试按照EN 20811-1992 《纺织品-耐水渗透性的测定 -静水压试验》标准 所规定的方法进行试验,试验加压速率为 0.98±0.05kPa/min。欧盟标准用不透 气性来表征防护服透水蒸汽性能, 不透气性的测量按 照EN31092 《纺织品-生理效应-稳态条件下耐热和 耐水蒸汽性能的测量(防护热板排汗试验)》规定的方法进行测试, 欧盟标准对防护服 耐静水压性能和抗透水蒸汽性能分级要求如表1.4 所示。

表1.4 欧盟标准对防护服 耐静水压和透水蒸汽性能分级

2.3.3 美国标准对耐静水 压性能及透水蒸汽性能的要求

NFPA 中以抗水渗透性能 要求为判定灭火防护服防水性能要求, 而不是采用耐静水 压性能要求。要求如下:

样品要求,  样品面积至少 1m2 样品数量至少 个; 测试压力172kPA 根据《防水布料高 静水压测试方法》进行要求。测试方法按照联邦标准191A 《纺织物测试方法 》判定标准: 如出现水分渗出则 判定实验失败。

2.3.4 对比

通过比较发现,  我国对于该项参数 的要求低于欧盟标准和美国NFPA 标准。这项参数会 影响消防人员的战斗力, 提高此项标准的要 求有利于使我国灭火防护服更加人性化、科学化。我国基层消防部队, 尤其是东北地区由 于灭火防护服防水性能差而引起的冻伤人员数量居高不下, 造成这种现象的原 因是我国标准中防水性能较低, 因此提高我国灭火 防护服防水性能要求迫在眉睫。

2.4 反光带性能要求比 较

2.4.1 我国标准对反光标 志带性能的要求

反光标志带应牢固 地缝合在防护服上衣和裤子上, 分体式防护服在上 衣胸围、下摆、袖口、裤脚处。反光标志带的缝合宽度不应小于50 mm 反光标志带应设置 在其360°方位均能可见。 反光标志带性能参数有: 逆反射系数 、耐热 性能、阻燃性能、耐洗涤性能。反光标志带逆反射系数 的平方称为逆反射率, 所以逆反射系数 越 大放射性能越好, 我国标准对反光标 志带逆反射系数 的最低要求如表1.5 所示。耐热性能的 要求为在温度为260℃±5℃条件下试验 5 min后, 反光材料表面应无 炭化、脱落现象, 且逆反射系数 不应 小于表1.5 规定值的70%。阻燃性能的要求 是续燃时间不应大于 2s 且不应有熔融、滴 落现象。耐洗涤性能要求按照标准方法洗涤25 次后,不应出现破 损、脱落、变色的现象。高低温性能要求经高低温试验后反光标志带不应出现断裂、起皱、扭曲的现象。

表1.5 逆反射系数  单位cd/(lx·m2)

2.4.2 欧盟标准对反光标 志带性能的要求

欧盟标准要求独立 反光材料应该附于灭火防护服表面, 且面积不小于 0.13m2。反光材料应该环 绕防护服双臂, 双腿以及颈部,  以便使全身各个部 位可见。如果使用非反光材料或混合反光材料, 则荧光带最小面积 不小于0.2m2。独立反光材料要 进行耐热测试, 测试方法依照 ISO 17493 《防热服装和设备 -使用高温气体环流 电炉的对流防热测试方法》, 在温度为( 180±5 ℃, 放入测试箱进行测 试后, 材料未出现燃烧、 融化, 或材料收缩不超过 5%。值得注意的是在 欧盟标准中这种测试方法及要求不止针对服装外层阻燃性能, 对反光标志材料也 有同样严格的测试要求。

2.4.3 美国标准对反光标 志带性能的要求

美国标准对于反光 标志带性能的要求有反射系数标准和不同光线照射下的最小亮度因子。反光标志带的光度性能按照ASTME 991 《测量反光材料的 荧光特性的标准实施规程》的测试方法进行, 该标准要求分别测 试黄绿荧光、橙红荧光、红光下的色度坐标及最低亮度因子。

反射系数测试按照 ASTM E 809 《测量反光材料的 光度特性的标准实施规程》。


Ra 测试公式见如下公 式

Ra=R1/Ar

其中:

Ra—反射系数;

R1—发光强度系数;

Ar—反光材料表面积 。

NFPA 中对于反光标志带 的阻燃、耐磨擦及耐洗涤要求同服装外层材料的相关性能。

表3 摩擦色牢度指标对 比

2.4.4 对比

经过比较发现,  欧盟标准中对于不 同等级的反光标志带面积大小进行了具体的要求, 这样有利于不同等 级产品综合质量的提升。美国标准对灭火防护服反光标志带光度要求, 采用了不同荧光下 分别进行测试的方法, 该方法可以确保在 复杂的火场环境中反光标志带对各种光线均有良好反光性能。而我国标准中对于反光标志带的阻燃、耐摩擦及耐洗涤要求是低于其外层相关性能要求的。这就容易导致经过长时间的使用, 反光标志带的磨损 情况较其外层材料严重, 这影响了灭火防护 服的使用寿命,降低了消防人员灭火战斗的安全系数。

2.5 整体性能模拟测试 方法

整体性能模拟测试 方法的典型代表是假人测试方法, 其优点是精确度高 、重复性好, 并可在真人无法试 验的极端环境条件下进行测试试验。

“消防测试假人”  是一个装有 105 个测温传感器的摸 拟消防员人体, 每个测温传感器测 得的温度值代表150cm2 左右皮肤的温度,  测温传感器是由直 径10mm、厚1mm 的铜板焊接了直径 为0.3mm的热电偶构成,  为了不让热量从铜 板传递到铝合金假人壳体, 把铜板粘结在聚四 氟乙烯加工成的基座上进行隔热。

对我国灭火防护服 标准发展的启示

通过对比发现,  我国关于灭火防护 服的标准同欧美国家相比仍然存在一些差距。结合消防部队灭火防护服的实际使用出现的问题, 建议我国灭火服防 护标准从以下方面进行修订。

3.1 增加对防护服应用 地区的差异性要求

灭火防护服的性能 要求应当重视我国存在的地区气候差异。在北方地区应当增加对于冬季所穿着的内衬保温以及表面防水性能的要求, 防止消防人员冬季 作战冻伤。南方地区应提高对于散热透气性能的要求。

3.2 从系统角度出发,  提高灭火防护服的 整体性能

可借鉴欧盟标准中 的假人模拟试验方法, 增加对于灭火防护 服整体防护性能的测试。灭火防护服对于消防员灭火战斗来说是一个完整的躯体防护系统, 但是如果出现某些 部位防护水平低于其他部位, 则仍然会导致消防 员受伤, 影响整个灭火防护 服的防护水平。

3.3 制定灭火防护服管 理、保养、维护方法和要求

灭火防护服是由特 殊面料制成的, 如果没有正确的管 理、保养、维护方法容易导致灭火防护服使用寿命、效能受到影响。我国标准要求对于灭火防护服的保养、维护方法由生产厂家提供, 但是由于没有明确 的规定, 往往灭火防护服的 管理、保养、维护方法不当。因此, 建立统一的灭火防 护服管理、保养、维护的专业化方法以及有关服装报废方面的技术规定是十分必要的。

3.4 增加防静电性能要 求

对于消防员灭火防 护服装防静电性能, 我国与欧美国家的 标准中均未进行要求。但对于灭火防护服防静电性能的要求是十分必要的。目前火灾现场情况复杂, 静电也能成为点火 源, 例如在天然气泄露 事故中, 如果灭火防护服没 有良好的防静电性能, 当消防人员处于易 燃易爆的环境中容易导致爆炸, 危害消防人员的生 命安全, 也给消防灭火战斗带来了危险;  同时静电会使穿着 者感到不适, 降低消防人员的灭 火效率。

3.5 引入防护服装的分 级概念

欧盟标准对防护服 装进行了分级, 分别规定了不同等 级防护服装的最低标准。而我国仅规定了灭火防护服产品市场准入与产品认证的最低性能要求, 没有划分级别。建 议标准中规定出防护服装的级别, 这样细分和规范了 市场, 也为政府采购提供 了参考。同时, 高级别的性能要求 有利于产品性能的提高, 带动灭火防护服产 业的发展, 有利于新技术在灭 火防护服领域的应用, 也有利于提高我国 消防人员防护水平。

3.6 测试方法与国际接 轨

引入国外先进的测 试技术和试验方法, 如消防假人测试法 , ASTM E 991 《测量反光材料的荧光特性的标准实施规程》所介绍的不同光线照射下的最小亮度因子测试法等使我国标准中的技术性能指标与国际接轨, 有利于我国消防服装的产业发展。

3.7 制定消防员整套防护装备标准

我国和欧盟是对防护服装构成部分的各个产品分别制定标准。而美国采用的灭火防护服装标准不只包含防护服还包括头盔,靴子、手套等其他防护装备, 美国这一做法符合目前的发展趋势。所以,建议综合考虑消防员防护装备中各个产品如空气呼吸器、生命报警器等的相互配合和制约因素, 制定消防员整套防护装备标准。

结束语

本文通过对中外灭火防护服标准的比较研究,发现我国与欧美国家在灭火防护服标准方面的差距, 并提出针对性的修订建议, 为我国灭火防护服标准的完善提供了依据。

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