新型消防员灭火防护服的研制yd17722
朱毅峰 上海服装集团进出口有限公司，上海200336
收稿日期：2014-04-13
作者简介：朱毅峰(1969-)，男，上海市人，高级工程师，主要从事纺织服装面料的研发与应用工作。
原载：上海纺织科技2014/9；10-12
【摘要】新型消防员灭火防护服由阻燃层、防水透气层、隔热层和舒适层组成。介绍了新型消防员灭火防护服复合面料的构成和性能指标要求，同时提出了新型消防员灭火防护服的工艺设计思路，最后探讨了款式设计和制作工艺。试验结果表明，对新型消防员灭火防护服进行复合面料优化组合可以实现阻燃隔热、防水透气、穿着舒适等多种功能。
【关键词】消防防护服；复合面料；阻燃性能；防水透气
【中图分类号】TS176．9 文献标识码：B 文章编号：1001-2044(2014)09-0010-03
消防队员穿着的灭火防护服必须具有良好的阻燃、热防护以及防水透气功能，又要穿着舒适，便于作业。因此研制和开发新型消防服具有显著的社会效益和经济效益。
1 灭火防护服发展简介
美国、日本及欧洲的发达国家对防护服面料的研究和开发较早，热防护服在许多行业中都已得到广泛的应用。目前已制订并实施了一系列先进和完善的防护服面料、热防护服产品标准和测试方法标准，可以系统地设计、开发和生产各类热防护服，并较好地测试和评价热防护服的热防护性能。
与国外相比，我国在热防护服的开发、设计、生产和性能测试评价等方面还未形成系统的标准。目前我国已着手制订了部分行业的热防护服性能要求，已制订和建立了热防护服阻燃性能测试方法和系列标准，但总体上与国外还有一定差距。
我国消防服的发展历史体现在两代产品上：(1)第一代产品。沿袭国外陈旧的传统消防服面料，用白细帆布在阻燃剂中浸泡，服装厚重而坚硬，表面阻燃，只具备一定防火的作用，在火场上不能有效地保障消防官兵的安全和健康。(2)第二代产品。1997年推出的新型产品，对原有的消防服作了修改。经过几年的使用，发现了材质不够优异，功能不完善，使用诸多不便，款式简单，面料(纱卡其布)仍停留在后处理阻燃阶段，具体标准达不到国际水平，跟不上现代消防的要求。
2 灭火防护服使用要求
研制和开发新一代的消防服灭火防护服必须具备
以下特点：
(1)设计的防护服应功能比较完备。能充分吸收国内外各类服装面料，特别是各类特种服装的穿着功能，并结合中国消防战士的身材特点和实际消防需要。
(2)提高消防救火的能力。由原来消防战士的远距离灭火改变为近距离，提高灭火效果。
(3)采用新颖阻燃隔热材料及先进工艺手段，将原来的面、材、里等材料进行改造和革新。
(4)提高所用材料的国产化率，充分体现中国最新纺织材料的科研水平。
3 新型灭火防护服的组成
研制和开发新一代消防员灭火防护服的关键问题是研制开发消防服专用面料，现经多次研究、测试和试用，认为可以由阻燃层、防水透气层、隔热层和舒适层组成一种新型的复合面料。这种复合面料可以选用几种不同的材质构成，用合理的制作方法将它们组合起来，选用的材质必须分别达到和超过专业检测标准，有其独特的功能，用特殊的服装制作工艺手段确保功能的实现，同时根据市场需求来充分考虑产品的性价比。这种复合面料具体分解为以下几部分。
3．1 阻燃层
摈弃以往对普通面料进行阻燃整理的陈旧工艺，采用天然阻燃的碳纤维为主要成份。将高比例的阻燃碳纤维与适量的高强度纤维(增加强度和耐磨性能)和防静电纤维(金属丝)交织，达到既阻燃，有相当的抗断裂、抗撕破强度，又能防静电的效果。若采用100％ 阻燃碳纤维则面料强度不够，且高强度纤维成本高。只有合理的成份配比才能使面料成本由原来国际上每平方米300元左右下降至每平方米1 10元左右，使高质量的新型阻燃面料运用在我国消防服上成为可能，其整套消防服的价格也能被接受。
3．2 防水透气层
若用非织造布上覆PU塑料，价格尚可，但不能达到透气、防水作用，且非织造布牢度不够；用非织造布上覆聚氨酯，价格尚可，但不耐高温，非织造布牢度不够。经过反复研制和检测，用国产全棉布上覆聚四氟乙烯较为适宜，它能耐高温，又能防水透气。价格虽然提高，但能实现功能。
3．3 隔热层
如果选用国产中空棉，虽有隔热效果，但TPP(热传递性能)达不到28．0的标准，并且有熔滴现象；如果选用国产阻燃纤维与国外粘胶相结合的隔热层，强度不够，且有熔滴现象；选用香港地区提供的隔热棉也同样达不到效果。
经过反复研制，用阻燃纤维下脚料和其他材料共同制成隔热棉比较适宜，其性能指标高于前几种隔热棉，且价格较低。
3．4 舒适层
内层织物用尼丝纺或涤丝纺组成，其缺点是：牢度不够，缝制的拼接处容易撕裂，贴身穿对皮肤有一定毒性；遇高温熔融后黏合皮肤造成创伤。现选用全棉细梳布，与碳纤维隔热棉相绗合，既穿着舒适柔软，贴身吸汗，又能防止与皮肤黏合产生创伤，减轻整体质量使每套小于3．5 kg。
以上这4层材质的选用，既考虑到这些材质所具有独特性能，又考虑到它们有机地组合在一起后所能达到的整体理化性能指标，同时也考虑到整体服装的性能价格比。
4 新型复合面料的主要性能指标
4．1 阻燃层
(1)阻燃性能：损毁长度应不大于100 mm，续燃时间应不大于2 s，且不应有熔融、滴落现象。
2)表面抗湿性能：沾水等级应不小于3级。
(3)经、纬向干态断裂强力应不小于650 N。
(4)经、纬向撕破强力应不小于100 N。
(5)经260~C±5~C热稳定性能试验后，沿经、纬方向的尺寸变化率应不大于10％ 。
(6)色牢度：耐洗沾色应不小于3级，耐水摩擦应不小于3级。
4．2 防水透气层
(1)耐静水压应不小于17 Kpa。
(2)水蒸汽透过量应不小于5 000 g／(m·24 h)。
(3)经180~C±5~C热稳定性能试验后，沿经、纬方向的尺寸变化率应不大于5％ 。
4．3 隔热层
(1)阻燃性能：应与阻燃层标准一致。
(2)热稳定性能应与防水透气层标准一致。
4．4 舒适层
舒适层不应有熔融、滴落现象。
5 款式设计及制作工艺
由这种新型复合面料制成的新一代消防员灭火防护服还可以在款式设计及制作工艺上进行大胆创新和独特构思，通过制作工艺来更好地实现新型复合面料所具备的多种功能。
主要的款式设计和制作工艺中可以由以下方面组成：
(1)防风防火墙。为了防止战士攀登作业时，火苗随风从下摆向身内延伸灼伤皮肤，甚至危及生命，可以将消防服下摆的里层和外层脱开，巧妙地固定连接防风防火层，将底部做成紧身宽橡筋结构，达到既阻燃，又降低衣服的材料成本。
(2)自制腰托。为了使战士可以倚靠在附近支撑物上较长时间用高压水枪喷射而不致于让冷水直接渗透到腰部，使之受寒，可以在防护裤后背上侧加制一块由多种材料组成的腰托。
(3)加制可识别的显示标志。根据防护服内胆可以脱卸的特点，在内胆后背下摆的中间固定连接一个反光带，这样就能迅速识别该消防战士是否穿带有防火隔热保暖的内胆进火场操作。
(4)可在手肘部、腿部膝盖处及防护服上衣门里襟夹里中加缝双层阻燃面料、内衬隔热棉和防水布，以增强牢度，防止破损。
(5)可在消防服的袖口和脚口处进行款式改进，并进行实用而美观的裤膝设计、实用工具袋设计和上衣口袋的功能性设计。
(6)在生产工艺中还应在主要缝制部位采用缝合后的压胶新工艺，使之滴水不进；在消防服左胸内侧缝贴洗涤说明和“名片”，标有消防战士的姓名、单位、血型等。
(7)为了加强缝制牢度，应采用以阻燃纤维织成的线(阻燃线l9．4 tex×3)作为缝纫线和套结线，确保其缩水性、色泽度与面料相适应。
(8)应该采用高强度树脂拉链，对金属的拉链头进行消磁处理，对消防服所选用的金属扣全部经过防锈、防腐和消磁处理。对即将出厂的消防服，经过验针检测装置检测。
6 结语
根据资料统计，我国消防部门每年需要阻燃防护服20万套，冶金行业每年需要隔热、透气、柔软的阻燃防护服30万套，水电、核工业等部门中从事特殊环境作业的工种每年需要30万套防护服，加上其他需要阻燃防护服的行业，我国每年需要250万套阻燃防护服，而目前全国阻燃防护服的总产量仅为40万套左右，占全国需求量的15％。可见新型的阻燃防护服在国内还有很大的需求空间。
新型阻燃防护服具备良好的社会效益，具体可体现在：(1)提高全国消防部队的整体作战能力，实现消防员灭火防护服的更新换代。(2)提升消防官兵整体形象，充分体现对消防官兵的人文关怀和爱护。(3)对全国工矿企业、森林矿山的消防灭火队员、中国人民解放军防化兵、冶金化工等特殊行业防护服的设计、制作具有应用价值。
综上所述，研制和开发新型的阻燃隔热、防水透气组合面料以及由这种面料制作而成的新一代消防服具有“安全、实用、优质、美观”的优点和综合功能，是发展消防装备事业，提高消防员灭火功能，确保消防人员安全和健康的重要手段。
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