高溫熱濕粉塵環(huán)境下水泥工人作業(yè)特點及防護服設計

宿 偉，張 莉，龍光來

(1.安徽職業(yè)技術學院 紡織服裝學院，安徽 合肥 230011；2.安徽長豐海螺水泥有限公司，安徽 合肥 230011）

當前，隨著城市化建設和發(fā)展，水泥產量和需求猛增，水泥企業(yè)的粉塵成為水泥行業(yè)的重點危害因素。水泥粉塵主要在水泥調配、粉磨、儲存、包裝、運輸等過程中產生。其中，水泥生產工序環(huán)節(jié)中的水泥包裝作業(yè)崗位、裝車作業(yè)崗位接觸水泥粉塵存在粉塵嚴重超標現象，對勞動者身體健康造成極大的危害和潛在致病隱患[1-2]。

通過現場調研和走訪，我國水泥行業(yè)工人的粉塵防護主要體現在作業(yè)工人的呼吸防護上，作業(yè)工人的作業(yè)服裝對于服裝穿著環(huán)境、工作要求、人體舒適等因素沒有充分考慮。若將人類工效學、服裝工效學結合，通過進一步研究高溫熱濕環(huán)境下水泥粉塵作業(yè)服人體舒適性與服裝防護功能性的對立統一關系，將極大降低粉塵危害水平，切實保障水泥行業(yè)勞動者的身體健康。

本文根據水泥生產行業(yè)水泥包裝、裝車崗位作業(yè)內容和場所等特定要求，進行高溫熱濕環(huán)境下的水泥粉塵防護服裝的結構開發(fā)。

一、高溫熱濕環(huán)境下粉塵作業(yè)現狀分析

本調研在7、8 月份高溫天氣，選取合肥長豐某水泥廠、池州某水泥廠進行調研。

（一）水泥行業(yè)作業(yè)性質和危害分析

從事水泥包裝、裝車崗位作業(yè)多為50 歲左右的男性，對于很多大型水泥廠，此崗位基本外包或者小型水泥廠的零散工人。工作人員流動性大，防護措施不當。水泥粉塵裝車作業(yè)勞動強度大，7、8 月份安徽省大部分氣溫高達30 度以上，有時甚至超過35 度以上，空氣悶熱，濕度大，作業(yè)過程中工人易產生大量汗液，人體各部位熱感覺強烈，人體舒適性差。水泥粉塵是高堿性的，遇到人體分泌的汗液形成濕水泥，在此過程中會產生高溫熱量，強腐蝕性，導致皮膚腐蝕、燒傷。為此，現有作業(yè)服暴露種種不足，嚴重影響工人有效作業(yè)和身體防護。

（二）高溫熱濕環(huán)境下水泥粉塵作業(yè)過程分析

水泥行業(yè)裝車崗位作業(yè)主要由2 名工人協作完成，具體作業(yè)過程分解如下：兩名作業(yè)者身體直立，上半身側向前傾，雙臂分別抓住傳輸帶滑下的水泥袋，抓住水泥袋之后，略轉身將水泥放置在貨車上，同時下肢屈膝，最后作業(yè)者恢復側向身體直立。

在此作業(yè)過程中人體產生熱和濕的主要人體部位在于：前胸、腋下、后背、腰部、以及大腿內側。同時由于水泥生產特殊的崗位作業(yè)環(huán)境，要求水泥粉塵作業(yè)服盡量密閉，減少粉塵進入衣服內部，衣內微環(huán)境與外界環(huán)境之間空氣交換不充分，這勢必形成熱蓄積。現在水泥行業(yè)裝車崗位作業(yè)過程主要如圖1、圖2 所示：

圖1 水泥行業(yè)工人作業(yè)環(huán)境（一般崗位）

圖2 水泥行業(yè)工人作業(yè)環(huán)境（裝車崗位）

（三）現有水泥作業(yè)防護服情況分析

我國的職業(yè)崗位服裝中水泥行業(yè)的作業(yè)服屬于常規(guī)作業(yè)防護服，材質主要為棉滌面料、寬松分體式普通工裝。上裝為長袖夾克款式，連翻領，下裝為直筒長褲。內衣主要為日常背心和短褲。調研過程中發(fā)現，水泥粉塵超標嚴重的裝車崗位作業(yè)工人沒有配備專用的防護服，他們上身為普通長袖服裝，戴有袖套，前身配戴有長款圍裙，頭戴帽子和呼吸防護口罩（見圖3、圖4）。

圖3 水泥行業(yè)作業(yè)工人著裝（一般崗位）

圖4 水泥行業(yè)作業(yè)工人著裝（裝車崗位）

二、高溫熱濕環(huán)境下水泥作業(yè)特殊性及對服裝的要求

人體皮膚通過服裝與外界環(huán)境之間的傳熱過程復雜，服裝的織物特性、服裝的款式、結構甚至穿著方式對于人體與環(huán)境之間的熱交換起到決定性影響。服裝的人體覆蓋率、服裝寬松量、服裝開口部位數量、穿著搭配等對于人體熱濕舒適性具有較密切的相關性。

（一）高溫熱濕環(huán)境下水泥粉塵作業(yè)對服裝面料的要求

鑒于水泥粉塵作業(yè)的客觀環(huán)境，與服裝工效學相關的服裝織物要具有良好的機械物理性能，抗拉伸強力和耐磨性能。結合夏季高溫悶熱的環(huán)境因素，織物吸濕性、透氣性等熱濕傳遞方面的性能卓越，織物克重和厚度適宜，穿著舒適輕便。除此之外，水泥粉塵作業(yè)服裝織物通透性能是影響粉塵防護的主要因素。根據相關行業(yè)的粉塵調研，粉塵作業(yè)服裝可以考慮選擇全滌成分、斜紋組織、高密度防靜電面料。通過優(yōu)選面料，實現水泥粉塵作業(yè)服的的機械物理防護性，以及減少粉塵的粘附，有效減少水泥粉塵通過服裝織物與人體皮膚接觸。

（二）高溫熱濕環(huán)境下水泥粉塵作業(yè)對服裝款式和搭配的要求

鑒于對水泥粉塵作業(yè)的客觀環(huán)境和作業(yè)過程的觀察分析，高溫熱濕環(huán)境下水泥粉塵作業(yè)服款式要充分考慮其作業(yè)防護性能、高溫環(huán)境下熱濕舒適性、作業(yè)活動舒適性等要求。作業(yè)防護性主要體現在人體頸部、手腕、腳踝、上下裝的連接處的束口設計，在款式結構上減少粉塵的直接進入，對于領口、手腕處還可以采用連帽、連手套的設計；作業(yè)熱濕舒適性，要充分考慮人體排汗散熱部位，后背、腋下、人體腹股溝等部位設置合理的結構開口，可以通過拉鏈、網眼、氣眼等實現；作業(yè)活動舒適性，要求在人體手臂、下肢、膝蓋、腰部等進行合理的服裝結構活動量的考慮，袖子可以采用插肩袖、膝蓋增加褶裥分割等方法。

傳統意義上，對于水泥粉塵作業(yè)服的研究，研究者往往將研究點集中在單獨的水泥粉塵作業(yè)服，對于服裝系統中的著裝搭配研究比較少。王云儀[3-4]等人對于著裝方式不同對于服裝的隔熱性能的研究為我們嘗試水泥粉塵作業(yè)服的著裝搭配提供了新的思路和視野。李莎[5]等人分析京津地區(qū)夏季空調辦公建筑中的典型著裝形式、著裝搭配，指出著裝的熱阻不是面料熱阻的簡單加法，服裝的熱濕參數與服裝面料的熱濕性能參數并不是簡單的對應關系。孟思[6]等人在《織物密度與衣內微氣候關系研究》、《織物熱濕傳遞性能及服裝熱濕舒適性評價的研究進展》的研究中，總結出內衣面料的吸濕、放濕與透氣性能夠顯著影響內衣微氣候的狀態(tài)，從而影響人體的舒適感。通過幾種常用內衣面料的實驗對比分析發(fā)現棉/莫代爾混紡的內衣面料的舒適性更佳。鑒于高溫熱濕環(huán)境下水泥粉塵作業(yè)人員的內衣穿著情況，本研究認為可以嘗試涼爽吸濕快干內衣褲的穿著搭配，代替作業(yè)工人日常普通內衣褲，有效提高高溫熱濕環(huán)境下作業(yè)人員穿著的舒適性。

3項研究[12,17,20]比較了IPC治療時間每日≤60 min與每日80 min～360 min對骨科大手術病人DVT發(fā)生率的影響。各研究間統計學異質性(P=0.73，I2=0%)，采用固定效應模型進行分析。Meta分析結果顯示：IPC治療時間為每日80 min～360 min的骨科大手術病人DVT發(fā)生率低于治療時間每日≤60 min的病人，差異有統計學意義[OR=3.21，95%CI(1.26，8.14)，P=0.01]，見圖2。

“人體-服裝-環(huán)境”是一個系統，彼此之間存在著復雜的熱濕交換。高溫熱濕環(huán)境下水泥粉塵作業(yè)對于防護性和熱濕舒適性的要求是一對矛盾體，通過合理的服裝款式結構優(yōu)化設計以及搭配穿著方式，找到防護性和舒適性的最佳平衡點。

三、高溫熱濕環(huán)境下粉塵作業(yè)防護服設計方案

（一）水泥粉塵防護服設計思路一

圖5 增加服裝開口部位的水泥粉塵防護服設計圖

J.E.Ruckman、張向輝[7-8]等人進行的服裝開口部位對著裝熱舒適性的影響研究，表明服裝通風效應的途徑中衣內微環(huán)境可以直接透過服裝織物、服裝開口部位與外界環(huán)境形成熱濕交換；服裝織物性能以及服裝開口部位、數量等設計特征最終決定人體著裝的生理舒適性。對于高溫熱濕環(huán)境下的水泥粉塵作業(yè)服，選擇好防護性與舒適性最佳組合的面料之后，服裝開口形成的通風效應，是促進服裝衣內環(huán)境與外界環(huán)境之間熱量散失的一個有效方法。根據人體熱量分布，我們大膽設計拉鏈分割開口（見圖5）。

服裝結構設計對防護服裝著裝舒適性的起著重要影響［9-10］。本款服裝設計主要是通過增加服裝開口來加速衣下熱濕與外界環(huán)境的交換。考慮到穿脫的方便和作業(yè)工人穿著喜好，設計分體式作業(yè)服。對于水泥粉塵作業(yè)服結構分析，要求服裝款式實現人體整體覆蓋，減少水泥粉塵與人體的接觸，降低對皮膚的腐蝕。服裝粉塵防護性要求實現領、袖、腳口、衣下擺與褲腰部的密封性，服裝結構設計上，采用立領、帶帽、松緊、抽繩等束袖口、腳口、以及下擺口。水泥粉塵作業(yè)服的活動性要求作業(yè)服能夠滿足人體作業(yè)的活動要求，不能束縛其肢體活動[11]。結構設計上要減少手臂、襠部、臀部、下肢等作業(yè)過程中衣服的阻礙束縛，通過插肩袖、分割增加褶裥量的方法可以實現，針對水泥粉塵作業(yè)中上體活動的需求，重點進行袖子以及背部的功能結構性設計。最后，從人體舒適性方面考慮，我們要增加服裝開口，實現人體熱濕平衡。根據人體夏季出汗部位，我們重點需要在胸部、背部、腋下、腰部、襠部等設置合理的結構開口。

帽子：可脫卸三片帽；

領部：采用的立領和外門襟蓋住拉鏈的設計都能防止粉塵等通過拉鏈齒進入衣服內部；

分割：前胸和背部采用拉鏈分割，增加服裝開口；

開口：袖口、衣身下擺采用橡筋；

衣袖：插肩袖便于活動。實驗結果表明 ，采用插肩袖結構設計可使作業(yè)過程中服裝以及外界壓力均勻分布在人體背部， 增大上肢手臂的活動圍[12-13]，有利于水泥粉塵裝車崗位作業(yè)需求；

襠部：分割設計，增加空間量；

膝蓋：前片膝蓋處設置褶裥起拱量增加下肢屈膝的活動量，后片膝蓋處采用拉鏈分割，增加服裝開口。

此設計通過常用服裝拉鏈的使用，有效增加服裝開口散熱途徑。本款水泥粉塵防護服能夠有效增強高溫熱濕環(huán)境下，作業(yè)工人人體舒適性，避免中暑等熱射病發(fā)生。

（二）水泥粉塵防護服設計思路二

通過張向輝[7]《防護服裝結構設計對著裝舒適性的影響》的研究，我們可以發(fā)現Karlesson 等關于捕魚工人穿著工作服作業(yè) ， Ilmarinen 等針對冷凍加工車間的作業(yè)工人的作業(yè)工作服的設計開發(fā)，均是以工人工作實際環(huán)境和工人作業(yè)活動需求為出發(fā)點，進行服裝結構優(yōu)化改進。考慮到水泥粉塵作業(yè)服防護性能和熱濕舒適性，根據水泥行業(yè)裝車崗位作業(yè)崗位工作作業(yè)過程特點，作業(yè)工人身體正面、手臂、雙手、膝蓋等大面積直接接觸水泥，為此設計專用圍裙式作業(yè)服，在原有防護的基礎上，增加作業(yè)工人前身接觸水泥粉塵的防護性，減少大面積直接接觸的水泥粉塵（見圖6）。

圖6 圍裙式水泥粉塵防護服設計圖

帽子：連帽，不可脫卸，避免粉塵通過衣服領口進人人體；

衣袖：插肩袖便于活動[12-13]；

前片：圍裙樣式；

后片：背部松緊分割半片結構，腰部設置有搭袢腰帶，可以調節(jié)松量提高活動舒適性；

手套：衣服直接帶有作業(yè)用手套，避免衣服袖口與手套接縫處的粉塵進入。

此款圍裙式水泥粉塵防護服，可以為作業(yè)工人提供雙重防護，有效阻隔水泥粉塵接觸人體對人體造成損傷。

四、結語

高溫熱濕環(huán)境下，傳統水泥粉塵作業(yè)服裝防塵效果不佳、熱濕舒適性差，不能夠滿足水泥粉塵作業(yè)的現實需求。本文針對工人實際作業(yè)環(huán)境、崗位需求，從服裝防護性、活動性以及熱濕舒適性方面全面進行分析，對作業(yè)工人頭部、頸部、手臂、襠部、膝蓋等處進行服裝結構優(yōu)化，同時采用圍裙式設計提供雙重防護需求和穿著方式，為高溫熱濕環(huán)境下水泥粉塵作業(yè)提供足夠作業(yè)防護性、作業(yè)活動量、作業(yè)穿著舒適度[14]。優(yōu)化設計后的水泥粉塵作業(yè)服在防護性、運動靈活性、高溫熱濕舒適性方面均有大幅度提升。總之，本文提出了適應高溫熱濕環(huán)境下，水泥粉塵作業(yè)服的設計開發(fā)思路，為水泥粉塵作業(yè)服的設計研發(fā)提供一定的參考依據。