探讨消防員滅火防護服的研發現狀及發展趨勢。介紹了國内外消防員滅火防護服的發展現狀;對三個标準的整體熱防護性能、阻燃性能、耐熱性能和耐靜水壓性能進行了對比和分析,包括美國的 NFPA1971:2018《Stangard on Protective Ensembles for Strucral Fire Fighting and Proximity Fire Fighting》、歐盟的 BS EN 469:2014《Protective Clothing for Firefightingters—Performance Requirements for Protective Clothing for Firefighting》和我國的 GA 10—2014《消防員滅火防護服》。對消防員滅火防護服的研發方向進行了展望。認 爲:消防員滅火防護服應進一步提高熱防護性能,減少整體質量,增加舒适性,引入多功能性及高科技智能技術,實現綜合防護。
随着時代的發展和科技的進步,人類社會進入了一個科技和經濟高速發展的時代;伴随而來的火災情況也日益頻繁和複雜,對于在滅火過程中肩負着撲救火災和保證人民生命财産安全的消防人員的生命威脅也愈來愈大。在惡劣而複雜的火災現場,突發的危險情況随時都有可能發生,威脅着消防人員的生命安全。消防員滅火防護服是消防人員在滅火救援中免受傷害的最主要和最有效的防護裝備[1]。面對複雜多變的火災情況,作爲消防人員最後一道安全防護——消防員滅火防護服,其作用至關重要。消防員滅火防護服的材料和款式以及服裝整體的防護性能,随着時代的發展和産品加工工藝技術的革新而不斷改進和提高。
1 國内外消防員滅火防護服的發展現狀
1. 1 國外發展現狀
目前,國際上的消防員滅火防護服通常由多層面料結構組成,由外及内分别爲外層、防水透氣層、隔熱層和内襯[2]。外層面料主要由高性能纖維材料制成,包括芳綸 1414 纖維、芳綸 1313 纖 維、PBI 纖維、PBO 纖維等;以 PBI 纖維爲主要原材料做成的面料受到國外市場的廣泛關注和歡迎,如 PBI Gold、PBI Matrix、PBI Max 等。采用PBI 纖維爲主要材料做成的防護織物與其他熱防護織物相比,其防火性能好,經久耐用;其中,PBIMax 爲新款消防員滅火防護服的外層面料具有高度的舒适性和柔韌性,同時暴露于較高的熱和火焰下無收縮和破裂。防水透氣層主要作用不僅是使穿着者内環境中排出的水汽通過,而且還能阻擋外在環境中液态水的進入,同時起到擋風和減少熱量滲入;一般采用非織造布和阻燃 PT⁃FE 的複合材料複合而成。隔熱層面料主要由立體網眼針織物或非織造材料制作;内襯也稱作舒适層,具備穿着舒适性和阻燃性能,一般爲芳綸纖維和阻燃粘膠纖維的混紡機織物。
1. 2 國内發展現狀
我國對消防員滅火防護服的研究起步較晚,但經過科研工作者多年的不斷探索,已經在消防員滅火防護服的材料組合、新結構、新工藝及後整理工藝上取得了較大的進步。近年來,我國的消防員滅火防護服材料由後整理阻燃棉逐漸轉變爲芳綸,改善了消防員滅火防護服經過多次洗滌後喪失阻燃防火性能,同時提高了面料的強力和耐磨性能。芳綸纖維的生産企業主要有美國杜邦公司、日本帝人公司和我國的煙台泰和新材料公司等。
外層面料在結構上采用雙層或者多層結構,增加織物熱防護性能的同時,提高了織物的撕破強力。除芳綸纖維以外,在其他高性能阻燃耐高溫纖維應用上面也有突破和創新,其中陝西元豐紡織技術研究有限公司開發的外層面料是采用芳綸和聚酰亞胺混紡制成的雙層面料,面料的耐高溫防護性能和拉伸撕破強力均十分優異。
防水透氣層主要是阻止外面的水汽進入人體,同時将人體産生的汗液排出去,目前國内采用阻燃非織造布和阻燃PTFE 膜複合組成。隔熱層主要是隔絕熱源,避免消防員受到外面高溫的傷害,多采用耐高溫阻燃纖維經針刺工藝制成的針刺氈,常見的有芳綸針刺氈。蔡普甯等研制的芳綸 1414 縫編複合氈不僅具有優異的力學性能,而且熱防護性能優良,是一種理想的消防服隔熱層材料[3]
隔熱層在後整理工藝上采用氣凝膠塗層整理可增加織物的隔熱效果。氣凝膠是一種低密度、高孔隙率的納米多孔非晶态固體材料,也屬于一種非常好的隔熱材料。張興娟等提出了将二氧化矽氣凝膠用于消防員滅火防護服隔熱層材料的可行性,研究結果表明:其可以有效降低隔熱層的導熱性能,同時消防員滅火防護服的質量和厚度可以降低70% 以上[4⁃5]。
舒适層主要是貼近人的身體,具有舒适性和阻燃性,一般采用芳綸纖維和阻燃粘膠纖維混紡制成的機織物。陝西元豐紡織技術研究有限公司在一般舒适層面料的基礎上,引入了本質抗菌材料,通過充分發揮纖維之間的協同效應,開發了一款阻燃抗菌舒适型新産品;該面料不但具有很好的阻燃性能,還具有良好的抗菌性和穿着舒适性。
2 國内外消防員滅火防護服标準對比
歐美等發達國家對消防員滅火防護服的研究較早,目前已制定并實施了一系列完善的消防員滅火防護服标準和測試方法。美國的标準爲NFPA 1971:2018《Stangard on Protective Ensem⁃bles for Strucral Fire Fighting and Proximity FireFighting》(以下簡稱 NFPA 1971),歐盟的标準爲BS EN 469:2014《Protective Clothing for Firefigh⁃tingters—Performance Requirements for Protec⁃tive Clothing for Firefighting》(以 下 簡 稱 BS EN469)。我國對消防員滅火防護服的研究起步較晚,在其開發、設計、生産和性能測試評價等方面尚未形成系統的标準和方法。随着科技的進步和加工技術的不斷提高,以及人們對消防人員在火災救援中個人安全防護問題的重視程度的增強,相關标準在不斷更新和完善。目前,我國采用的消防員滅火防護服标準主要是 GA 10—2014《消防員滅火防護服》(以下簡稱 GA 10);該标準比較詳細地規定了消防員滅火防護服的阻燃性能、隔熱性能的評價指标,可較全面地反應和評價消防員滅火防護服的綜合熱防護性能。