热防护服隔热防护性能测试方法及皮肤烧伤度评价准则1

　在各类防护服中，热防护服是应用最为广泛的品种之一。其作用是保护人体不受各种热的伤害，如对流、传导热、辐射热、溶融金属溅射以及热蒸汽或热气体的伤害。热防护服不仅具有普通防护服的服用性能，更必须具备在高温条件下对人体进行安全防护的功能。热防护服的热防护性能取决于热防护服的使用场合和使用环境，包括中温和高温强热流环境，同时热防护性能也与热量传递的方式有关。
　　
　　热防护服能防止辐射热的侵入，促进汗液的蒸发，增进体热散发。铠甲式工作服、铝箔工作服较常用，但防热效果有限，穿着时人体感到闷热，因此，应正确选择防护服装及服装层数，使各层配伍性能达到最佳，既能阻燃隔热，又能使人穿着舒适。国内所用消热服--热防护服品种之一，通常为三层构造，由外及内分别是外壳层、蒸汽阻挡层和隔热层。图1是典型消防类热防护服装多层结构示意图。

　　热防护服主要用来减少热在人体皮肤上的积聚，从而保护皮肤不被烧伤或灼伤，因此防护服不仅要求其阻燃性好，且具有高的隔热性能。一般来说，测试防护服装的热防护性能需要在背离织物受热一面放置铜片热流计或皮肤模拟传感器，测试通过服装面料的热流量，从而通过将吸收的热量转化为皮肤烧伤的级别来判断。因此，无论是用铜片热流计还是用皮肤模拟器作为测试传感器，最后是要得到在一定热暴露条件下，量化出皮肤达到二级烧伤度的量值，才能对服用织物热防护性能进行评价。本文首先讲述热防护织物与服装的热防护性能常用的测试方法，然后再介绍人体皮肤烧伤度的确定方法。
　　
　　热防护织物和服装阻燃与热防护性能测试方法
　　
　　热防护服的热防护性能可以通过一定的试验方法进行测试和评价，国内外在该方面都开展了广泛的研究，并制订了相应的标准与方法。国内对热防护服热防护性能测试方法的研究前期着重于热防护服阻燃性能的测试与评价。目前，我国已建立了较完整的织物阻燃性能测试方法与标准,其中包括垂直法、水平法、氧指数、45°倾斜法、烟浓度法等。在热防护服阻燃性能测试中，我国借鉴国外同类标准，采用垂直法进行测试和评价，即测定织物续燃时间、阴燃时间和损毁长度等指标。同时，我国还制定了《热防护织物防热性能、抗融溶金属冲击性能的测定》国家标准。在公安部《消防员防护服、隔热服性能要求和试验方法》行业标准中，制订了防护服抗辐射热渗透性能试验方法。
　　
　　与国内相比，美国、欧洲等西方发达国家对热防护服的研究和开发较早，目前已制定并实施了一系列先进和完善的热防护服产品标准和测试方法标准。在热防护性能的测试研究中，除了制定和建立了较完整的评定阻燃性能的测试方法外，还建立了热防护性能其他方面的各项测试标准，如热防护服的隔热性、完整性和抗液体透过性等，以及反映综合热防护性能的TPP法、 Thermo-man法。通过这些方法，可以较全面地测试和评价热防护服的热防护性能。
　　
　　织物与服装阻燃性能测试方法
　　
　　服装材料阻燃性能评价一般的指标为：难易程度、火焰表面传播速度、发烟能见度、燃烧产物的毒性和腐蚀性。前两项指标是燃烧性能评价的最主要指标。目前国内外在阻燃织物性能测试方面尚无比较全面理想的方法，常用的方法主要有以下几种。
　　
　　燃烧试验法（vertical flammability test）
　　
　　该方法主要用于测试材料的燃烧广度（炭化面积和损毁长度)、续燃时间、阴燃时间。其方法是将一定尺寸的试样在规定的燃烧箱里用规定的火源点燃12 s，除去火源后测定试样的续燃时间、阴燃时间，阴燃停止后，按规定方法测出损毁长度（炭化长度）。这是一种基本的测试方法，各国均有相应的测试标准，如：美国标准AATCC 34-66、NFPA 701-1966、德国标准DIN 53906、英国标准BS 2963A和我国标准GB 5455-1997等。
　　
　　限氧指数（LOI）
　　
　　该方法简称氧指数法，是指在规定的试验条件下，使材料恰好能保持燃烧状态所需氧氮混合气体中氧的最低体积浓度。试验在氧指数测定仪上进行。其方法是将一定尺寸的试样置于燃烧筒中的试样夹上，调节氧气和氮气比例，用特定的点火器点燃试样，使之燃烧一定时 间自熄或损毁长度为一定值时自熄，根据此时的氧、氮流量从表中查出氧指数值，即为该试样的氧指数。
　　
　　我国标准GB 5454-1997规定，试样恰好燃烧2 min自熄或损毁长度恰好为40 mm时所需氧的百分含量即为试样的氧指数值。
　　
　　服装阻燃性能试验方法主要是当穿着的衣服燃烧时，测定衣服接触火源时的着火性和因火焰蔓延而衣服各部位燃烧热的传导率，以及达到最高热量所需的时间。此法在美国虽已作为服装类的联邦标准试验方法用于研究工作中，但尚未标准化。这种方法又称蘑菇试验方法，如图2所示。
　　试验装置由燃烧器和记录仪两部分组成，燃烧部分装有热电偶传感器。试验时，将32cmx 16 cm的试样在燃烧筒上卷绕成圆筒状（如图所示），用火焰长19 mm 的燃烧器，从0.5 s、1 s到12 s，每隔1 s在该筒状试样下端的不同部位各接触火焰3次，观察试样有无着火并测定着火的时间，用以表示着火性。

　　目前国际上常用的热防护织物的热防护性能小规模标准测试方法主要有3种：ASTM D 4108，NFPA 1971和NFPA 1977，下文分别进行叙述。
　　
　　织物与服装热防护性能测试方法
　　
　　ASTM D4108明火法测试防护材料的热防护性能
　　这种标准从1995年以后就已经不再出版了，但后来的NFPA标准都是参照此标准而制订的。如图 3所示，将规格为100 mmX100 mm的织物试样水平放置在中间开有50 mmx50 mm小孔的试样架上，采用铜片热流计测量试样背面的温度，铜片热流计安装在一块绝热板内，其表面与绝热板表面平齐。 要求被测试的织物暴露于Meker燃烧器产生的火焰对流热，火焰与试样直接接触，使到达织物表面的热流量达到（84±2）kW/m2或（2.00±0.05）cal/cm2.s，用试样后面的铜片热流计测试其温升曲线并与Stoll曲线比较得出二级烧伤所需时间，并与暴露热能量q相乘，得到TPP值，其计算式为
　　
　　TPP=t2 X q
　　
　　TPP值越大，表示热防护服的热防护性能越好；反之越差。