阻燃防護服吸濕速干性指標研究

文/劉婷婭 袁媛

（本文作者單位系北京市勞動保護科學研究所）

編輯 朱麗晶

阻燃防護服是在接觸火焰及熾熱物體后，在一定時間內(nèi)能阻止被點燃、持續(xù)有焰燃燒和無焰燃燒的服裝，它可以保護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)中的應用非常廣泛，主要應用于石油、化工、冶金、加油站等領域。隨著市場化的日趨成熟，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一起，成為了阻燃服的重要組成部分。

現(xiàn)有舒適性指標及測試方法

對于服裝面料來說，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)品標準GB 8965.1—2020《防護服裝 阻燃服》中，引入了透氣率及透濕量指標，來量化水汽傳遞阻力，但此指標的測試方法存在一定的局限性。

現(xiàn)行阻燃服標準中，采用GB/T 12704.1—2019《紡織品 織物透濕性試驗方法 第1 部分：吸濕法》中的方法A 進行透濕量測定。此方法要求將試樣放置在一個環(huán)境溫度38 ℃，相對濕度90%，風速為4 mm/s 的密封倉中，模擬人體皮膚與阻燃防護服之間的微環(huán)境，但其不能反映防護服內(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，測試中主要模擬人體汗液的成分為水蒸氣，但實際上二者的成分不同，電導率不同，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行測試，會增強數(shù)據(jù)的可信度。

由于阻燃服著裝者工作時，通常會暴露在日曬或者炎熱的環(huán)境中，在貼身穿著防護服時織物將與身體直接接觸，導致部分汗液附著在阻燃服表面。目前的測試方法并未對汗液直接接觸面料后的情況進行測定，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是不全面的，有必要引入科學合理的指標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推薦吸濕速干性

構(gòu)成服裝的織物由各類纖維組成，當纖維干燥時，其組成的面料彈性優(yōu)異，穿著舒適，但當其被應用于制作阻燃服時，由于使用者的勞動強度大，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，會加劇勞動者的不適反應，嚴重者甚至會感到胸悶、氣短、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是非常合適的。

在國家標準GB/T 21655.2—2019《紡織品 吸濕速干性的評定第2 部分：動態(tài)水分傳遞法》中，規(guī)定了吸水速率、浸濕時間、滲透面最大浸濕半徑、滲透面液態(tài)水擴散速度、單向傳遞指數(shù)等項目的測試方法及判定依據(jù)。此標準目前通常被應用為吸濕速干服功能性指標的判定依據(jù)，未被引入阻燃服標準。參考阻燃服濕熱的工作環(huán)境，可以適當引用其中的部分指標，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試方法比對

在GB/T 21655.2—2019《 紡織品 吸濕速干性的評定 第2 部分：動態(tài)水分傳遞法》中規(guī)定，吸濕排汗各項數(shù)據(jù)的測試環(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。

測試中模擬人體汗液的液體為電導率值為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作為輔助性測試指標，能夠進一步反映阻燃服的舒適性優(yōu)劣。

吸濕速干性的測量數(shù)據(jù)分析

我們采用MMT-M290 型液態(tài)水分管理測試儀（見圖1），對目前市場中的61 套阻燃服進行測量，經(jīng)過分析，得出目前市場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)水分管理測試儀

表1 阻燃服吸濕速干性測試指標

浸濕時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間。浸濕時間數(shù)值越小，表示人體汗液停留在人體表面的時間越短，越有利于汗液進一步的排放、蒸發(fā)，人體會感覺到更舒適清爽。通過對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)水擴散速度是指織物表面浸濕后，擴散到最大浸濕半徑時沿半徑方向液態(tài)水的累計傳遞速度。水在織物表面擴散的速度越快，擴散的范圍越大，越利于汗液的蒸發(fā)。相對于吸水速率，液態(tài)水擴散速率的數(shù)據(jù)相對集中，大部分阻燃服面料的液態(tài)水擴散速率集中在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，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%。

舒適性指標權重分析

綜合所有數(shù)據(jù)，計算以上4 個指標數(shù)據(jù)的標準偏差，采用公式：

STDEVP 函數(shù)是一個計算機函數(shù)，是基于以參數(shù)形式給出的整個樣本總體計算標準偏差，標準偏差反映相對于平均值的離散程度。s為每一個實際測量數(shù)據(jù)，為平均值。

得出每個數(shù)據(jù)的標準偏差：

根據(jù)信息權數(shù)法，將作為權重分值，變異系數(shù)越大，所賦予的權重就越大。由此可知，以上幾個數(shù)據(jù)指標作為舒適性判定依據(jù)的重要性依次為：單向傳遞指數(shù)＞吸水速率＞浸濕時間＞液態(tài)水擴散速率。

其中，單向傳遞指數(shù)的變異系數(shù)過大，說明其數(shù)據(jù)相對離散，對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)水擴散速率數(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 個指標的權重次序：吸水速率＞浸濕時間＞液態(tài)水擴散速率＞單向傳遞指數(shù)。因此，如要選擇唯一性指標來判定面料的吸濕性，則推薦選擇吸水速率作為判定指標為佳；如選擇唯一性指標來判定面料的速干性，則液態(tài)水擴散速率是較好的選擇。

通過對阻燃服舒適性指標的分析得出，現(xiàn)有的透濕量指標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的吸濕速干服標準作為參考依據(jù)，將原有的僅模擬人體皮膚與面料內(nèi)部微環(huán)境測試，加入汗液接觸面料時面料與外部環(huán)境水汽交換的測試過程。經(jīng)過測量和數(shù)據(jù)分析得知，吸水速率和液態(tài)水擴散速率是比較好的衡量依據(jù)。此項研究將為今后阻燃服標準的修訂提供參考。