熔融金屬噴濺防護服的應用與改進需求調研分析

楊 敏 汪澤幸 李文輝 王曼青

1. 湖南工程學院 紡織服裝學院(中國) 2. 湖南永霏特種防護用品有限公司(中國)

冶金作業屬于典型的高溫、高危、高風險作業，高溫金屬液體(包括熔融金屬及其液態爐渣等)傷害作為冶金行業最為典型的職業傷害之一，極易造成人員燙傷、燒傷或高溫窒息等事故[1-2]。除嚴格控制生產工藝條件，強化安全管理外，配備熔融金屬噴濺防護服可為相關作業人員提供有效的防護[3-5]。

目前，對于熔融金屬噴濺防護服的研究主要集中在面料制備與性能評估以及防護性能提高等方面[6-7]。然而，熔融金屬噴濺防護服的設計還要基于人體工程學原理。

為了解冶金作業人員對熔融金屬噴濺防護服的需求，本文在實地問卷調查和現場訪談的基礎上，以受訪者的主觀穿著評價為依據，對現有熔融金屬噴濺防護服的使用評價進行了歸納和總結。同時了解受訪者對熔融金屬噴濺防護服結構、款式和功能的需求，以期為熔融金屬噴濺防護面料的研發、服裝結構設計與優化提供參考依據。

1 調研目的與方式

本文采用實地問卷調查與現場訪談相結合，以熔融金屬噴濺防護服為研究對象開展調研，分析受訪者的穿著體驗與訴求，并將調研分析結果應用于熔融金屬噴濺防護服的結構設計。

實地走訪某鋼鐵集團有限公司的煉鐵廠和煉鋼廠，隨機選取煉鐵廠和煉鋼廠的爐前作業人員進行問卷調查，采用當場發放、填寫、回收問卷的方式。問卷調查主要圍繞現有熔融金屬噴濺防護服的穿著滿意度、配套防護裝備使用頻率以及熔融金屬噴濺防護服的服裝結構設計偏好等內容進行。

為進一步了解受訪者的潛在需求和熔融金屬噴濺防護服亟需改進之處，隨機選取20名爐前作業人員開展詳細訪談，并進行分析和總結。

考慮到爐前作業人員學歷普遍不高，為確保調查問卷的有效性，在問卷調查的填寫過程中對問卷中的題目配以專人解釋。

2 調研結果與分析

2.1 調研對象的基本信息

本文采用隨機抽樣法，問卷現場發放、現場填寫并回收的方式進行。問卷調查過程中，共發放調查問卷210份，實際回收有效調查問卷207份，回收率為98.57%。

因作業崗位的特殊性，所有受訪者均為男性，年齡區間為22～59歲，平均年齡為48歲；身高區間為160～180 cm，平均身高為173.6 cm；體型絕大部分為正常體型，但也存在極個別特體。

2.2 現有熔融金屬噴濺防護服的滿意度

為掌握爐前作業人員對熔融金屬噴濺防護服的滿意程度，從整體滿意度、安全防護滿意度、散熱滿意度、結構功能使用滿意度以及運動舒適滿意度5個方面開展調研。如表1所示。

調研結果表明，對于現有熔融金屬噴濺防護服，表示“滿意”和“基本滿意”的受訪者占比累計為67.23%，表明現有熔融金屬噴濺防護服從整體性能看可以滿足大多數作業人員的實際需求。

表1 現有熔融金屬噴濺防護服的穿著滿意度

71.50%的受訪者對安全防護性能表示“滿意”和“基本滿意”，表明現有熔融金屬噴濺防護服具有較好的防熔融金屬噴濺和阻燃性能，可有效防止熔融金屬對作業人員的傷害。但據受訪者反饋，現有熔融金屬噴濺防護服在領部、袖口和褲腳等收口部位的設計存在不足。

對散熱性“不滿意”的受訪者超過56%，主要是現有熔融金屬噴濺防護服的透氣性與透濕性能較差。煉鋼、煉鐵爐前作業存在高溫熱輻射、熔融金屬噴濺等危險，為確保防護性能，熔融金屬噴濺防護服面料的面密度較好，透氣性與透濕性能較差，盡管在出汗量較大的背部設計了散熱開口，但防護服整體的透氣性與透濕性能仍然難以滿足實際作業的需要。

對防護服裝的結構功能性“不滿意”的受訪者接近65%。“不滿意”主要在口袋取物不便、穿脫不便等方面。表明現有熔融金屬噴濺防護服在結構功能性方面存在較大不足。

調研結果還表明，對運動舒適性的“不滿意”比例為46.38%，接近50%。“不滿意”主要在作業時，防護服對主要運動關節的阻力過大，以及褲腰過于寬大造成束緊后形成褶皺，摩擦腰部產生不舒適感。

2.3 配套防護裝備的使用情況

對于熔融金屬噴濺的防護不僅需要對軀干防護，同時還需要對頭、手、足等部位進行防護，為此，本文通過對頭罩、手套、腳套的使用情況進行調研分析，旨在為配套防護裝備的設計提供參考依據。此外，袖口搭扣可以調節袖口松緊，防止熔融金屬進入服裝內部，其對手腕部位具有極為重要的防護作用，因而，也將袖口搭扣使用情況列入配套防護裝備使用情況的調研內容之中。配套防護裝備使用情況調研結果如表2所示。

表2 配套防護裝備的使用情況

調研結果表明，頭罩和腳套的使用頻率較低，超過80%的受訪者表示不使用配套的頭罩和腳套。主要是因為現場作業人員多佩戴含有防熔融金屬噴濺面屏的防護頭盔，并穿著耐高溫勞保鞋，現有防護裝備已能滿足防護要求。對于熔融金屬噴濺防護服可考慮按比例配備頭罩和腳套，或按需配備，而非按套配備，以減少使用企業的采購成本。

經常和偶爾使用具有防護功能手套的人員比例高達86.47%，92.27%的受訪者偶爾和經常使用袖口搭扣，二者占比均較高。分析其原因，主要是因為相對于身體其他部位，作業時手部和腕部與高溫熔融金屬相距更近，更易受到高溫和熔融金屬噴濺的傷害，因而爐前作業人員對手部的防護更為重視。

2.4 服裝結構設計偏好

服裝結構設計偏好主要涉及領型、下擺、口袋、背部開口、袖型、門襟、搭扣方式等7個方面，調研結果如表3所示。

領型方面，受訪者選擇拉鏈一體領和搭扣高領的占比為58.45%，主要是因為拉鏈一體領和搭扣高領對頸部防護的區域更大，防護性能更好。

下擺方面，偏向松緊帶下擺和搭扣下擺的受訪者占比分別為33.82%和29.95%，總體占比達到63.77%，拉繩下擺和直筒下擺的傾向選擇比例分別為19.32%和16.91%，占比相對較低。通過與受訪者深入交流發現，受訪者認為松緊帶下擺和搭扣下擺穿著更舒適、靈活，作業時肢體運動的靈活性較好。

表3 部分結構偏好選擇

口袋方面，爐前作業人員作業時通常需要帶對講機、手機、簽字筆等工作裝備配件，對口袋需求量較大。調研數據顯示，熔融金屬噴濺防護服外表面的胸部口袋、插筆孔和對講機襻使用較多，胸部(左、右)口袋、插筆孔和對講機襻的傾向率均超過40%，使用率較高；而左下、右下口袋因其所在位置易受熔融金屬噴濺破損，且不利于操作，故而使用傾向率較低，但相對于外部口袋，傾向內里口袋的人數相對較多。

背部開口方面，因熔融金屬噴濺防護服主要功能為防止熔融金屬對作業人員造成傷害，因而面料均較厚，透氣性和透濕性能較差，穿著時極易造成熱濕不平衡，不僅影響作業人員的操作，同時還會給作業人員的身體和心理帶來不利影響。因而，通常在服裝上增加開口設計，以加強服裝內與外界環境之間的熱、濕交換[8-9]，通常在出汗量最大的上背部做橫向開口設計。超過60%的受訪者并不在意開口形式，但較為關注其是否能有效散熱和散濕。

袖型方面，受訪者認為裝袖的熔融金屬噴濺防護服在活動時更為方便，插肩袖次之。

門襟方面，選擇拉鏈加黏扣、紐扣的門襟最多，因為穿脫方便，雙重防護，增加了服裝穿著的實用性。

搭扣方式方面，接近50%的受訪者更偏向黏扣，因為其使用更加便捷，而選擇無扣的占比不到20%，其主要原因在于，無扣形式袖口雖然對腕部的防護性能較差，但在一定程度上有利于手臂部位的散熱、散濕。

2.5 改進需求分析

基于現有熔融金屬噴濺防護服在實際使用過程中存在的問題，隨機選取20名受訪者進行較為細致的訪談。

2.5.1 安全防護性

爐前作業環境具有溫度高、熔融金屬噴濺風險高、工作強度高等特點，易發生熔融金屬噴濺而造成皮膚灼傷、燒傷等安全事故。因而防護性能是熔融金屬噴濺防護服的主要性能指標之一。

受訪者認為服裝結構設計與面料性能因素對安全防護性能的影響程度較高，其中服裝結構設計因素占比接近50%(48.65%)，面料性能因素的占比也超過40%(40.54%)，而款式、制備工藝以及其他方面的因素對安全防護性能的影響較小，所占比例分別為款式5.41%，制備工藝2.70%，其他方面2.70%。調研結果表明，相對于美觀性，受訪者更注重熔融金屬噴濺防護服的防護性能。

通過訪談和實地觀察發現，現有的熔融金屬噴濺防護服在收口部位對身體的保護性不強。受訪者認為即使選擇偏大的服裝號型，作業時仍有一些部位受到限制或者皮膚暴露，集中體現在上肢的腕部與頸部、下肢腳踝附近區域的防護存在不足，導致腕部、頸部以及腳踝部位易灼傷或燙傷，如圖1所示。究其原因，主要在于現有熔融金屬噴濺防護服在設計時，未考慮人體工程學要求，缺少對作業時典型肢體動作的關注，而導致作業時防護服裝未能始終包覆軀干和四肢，包覆部位存在暴露的現象。

袖子與手套連接區域存在空隙，抬臂過程中易露出手腕，起不到遮擋保護的作用，對腕部的防護存在弱環，如圖1 a)所示。因而，應考慮增加袖長和防護手套腕部的長度，加強對腕部的防護。

領子豎立時，其高度不及脖子的一半，導致對頸脖部位的保護作用不強，如圖1 b)所示。此外，領子與脖子之間存在較大的空隙，若熔融金屬由上向下噴濺時，易由領口進入防護服內部，并造成皮膚燙傷。因此，應考慮增加領子的高度并對領部結構進行優化設計。此外，還應優化防熔融金屬噴濺面屏或頭套的尺寸，以強化對脖頸部位的防護。

通常，考慮到熔融金屬噴濺防護服的散熱和散濕性能以及熔融金屬在面料表面的滑脫性能，其褲腿通常設計成較為寬大型。在做某些下蹲的動作時，易暴露腳踝處的肌膚，造成燙傷、灼傷，對腳踝附近區域的防護亦存在不足，如圖1 c)所示。可考慮增加耐高溫鞋鞋幫的高度，或在熔融金屬噴濺防護服的褲腿部位融入腳套設計。

圖1 易受熔融金屬傷害的部位

2.5.2 穿著舒適性

除穿著時的熱濕舒適性外，運動舒適性也是受訪者較為關注的點。

實地調研發現，在作業狀態下，防護服所提供的身體活動幅度不夠，導致做手臂動作時，衣身袖窿底會產生束縛拉力；下蹲幅度較大時，大腿表面和襠部共同產生牽制力；服裝面料過于硬挺，導致袖口、腋下等部位產生不適感(圖2)。此外，褲腰過于寬大，束緊后易形成褶皺而產生不適感。

部分受訪者認為，作業過程中肘關節部位和肩關節部位感受到來自服裝的不適感較為明顯，占比分別為31.03%和27.59%，表明現有熔融金屬噴濺防護服在這兩個關節處的結構設計存在不合理處，需要做進一步優化。其他部位的不適感分別為腰部3.45%、膝關節部位5.17%、大轉子部位3.45%，所占比例均較小，表明現有的防噴濺服基本上能滿足這些關節部位運動所需的放松量。

圖2 服裝對運動產生阻力

值得注意的是，有29.31%的受訪者選擇“其他”選項，所占的比例較高。通過進一步訪談和分析可知，主要原因在于受訪者并不能準確判斷不適感的具體來源，但確有不適感的存在。分析其原因，可能是受訪者對不舒適感的感知程度存在個體差異，或其他未提到的關節部位也存在不舒適感。

2.5.3 耐用性

調研發現，肘部和衣袖部位破損比例較高，分別占26.47%和23.53%，其次是腿部17.65%，臀部17.76%，衣身10.29%，衣領7.35%。因具體工種的不同，也有反映防護服其他部位有受損，但所占比例較小，為2.94%。現場觀察發現，熔融金屬噴濺防護服的破損部位多集中在正面，如圖3所示。

圖3 熔融金屬噴濺防護服的受損情況

結合服裝破損部位分析，發現熔融金屬噴濺防護服主要的破損原因是熔融金屬噴濺所致。此外，也有因超過使用期限而造成的磨損，以及作業動作過大或服裝局部結構設計不合理而造成破損的情況，通常表現為縫合部位崩線、開裂。

2.5.4 便捷性

通過訪談與實地觀察發現，衣身口袋設計和收口部位的搭扣設計對便捷性的影響程度最為明顯。其中，68.18%的受訪者認為口袋因素對熔融金屬噴濺防護服便捷性的影響最為顯著，主要表現在口袋的功能設計以及位置、大小不合理，無法滿足實際作業的需要，如圖4所示。

圖4 熔融金屬防噴濺防護服口袋

扣緊部件對熔融金屬噴濺防護服便捷性影響的占比為18.18%，主要表現為扣緊部件的設計不合理，有時會因系扣錯位，產生系扣不緊密、不平整等現象。

褲腰因素的占比為9.09%，其他因素為4.55%。調研中發現，為滿足更廣泛的人群穿著，目前熔融金屬噴濺防護服的腰圍規格通常設計偏大。但受訪者認為這種設計反而增加了穿著的不便，在實際穿著過程中，若未能迅速扣系住腰帶，極易導致褲子下滑，在一定程度上影響了穿著的便捷性。

3 結論

本文通過實地問卷調查和現場訪談，對煉鋼廠和煉鐵廠的爐前作業人員就熔融金屬噴濺防護服的穿著體驗以及改進訴求等進行了調研和分析。

調研結果表明，受訪者對現有熔融金屬噴濺防護服的整體滿意度偏低，主要集中在防護服透氣與透濕性能差、口袋取物不便、收口部位(領部、袖口、褲腳)對身體防護性不強、運動舒適性不佳等方面。

作為一類特種防護服裝，熔融金屬噴濺防護服不僅需要適應作業環境的需要，確保作業人員的人身安全，同時基于人體工程學原理，還需提高穿著的舒適性和作業運動時的舒適性，以及穿脫便捷性和美觀性。

基金項目：1. 國家重點研發計劃項目(2018YFC0810305)；2. 湘潭市科技計劃項目(S2017G0012)