热防护服热防护性能测试方法的探讨
热防护服是产业用纺织品的一个主要品种，广泛应用于冶金、电力、林业、消防、公安等行业和部门，具有广阔的发展前景。在热防护服的发展中，准确全面地测试和评价热防护服的热防护性能是促进热防护服研究和应用的一个重要基础。
本文在综合分析国内外热防护服热防护性能测试研究的基础上，对热防护服热防护性能的测试方法进行对比与分析，为我国热防护服热防护性能测试系统的发展和完善提供参考。
一、国内外热防护服热防护性能测试方法的比较
热防护服是指对在高温条件下工作的人体进行安全保护，从而避免人体受高温伤害的各种保护性服装。热防护服不仅具有普通防护服的服用性能，更必须具备在高温条件下对人体进行安全防护的功能。热防护服的热防护性能取决于热防护服的使用场合和使用环境。因为在不同的使用条件下，对人体造成伤害的热源有多种形式，如：火焰、接触热、辐射热、火花和熔融金属喷射物、高温气体和热蒸气、电弧所产生的高热，因此对热防护性能的要求也不同。同时，热防护性能也与热源热量传递的方式有关。通常，热量传递的方式 有热对流、热传递、热辐射以及以上两种或三种方式的结合。所以，在热防护服的实际应用中，针对不同的使用目的和使用环境，热防护服应具有不同的热防护性能。但总体来说，热防护服必须具备阻燃性、隔热性、完整性和抗液体透过性等热防护性能。
热防护服的热防护性能可以通过一定的试验方法进行测试和评价，国内外在该方面都开展了广泛的研究，并制订了相应的试验方法和标准。
国内热防护服热防护性能测试方法的研究，前期着重于热防护服阻燃性能的测试和评价。目前，我国已建立了较完整的织物阻燃性能测试方法和标准，其中包括垂直法、水平法、氧指数法、 45°倾斜法烟浓度法等。在热防护服阻燃性能测试中，我国借鉴国外同类标准，采用垂直法进行测试和评价，即测定织物续燃时间、阴燃时间和损毁长度等指标。同时,我国还制订了《热防护织物防热性能、抗熔融金属冲击性能的测定》国家标准。在公安部《消防员普通防护服隔热服性能 要求和试验方法》行业标准中制订了防护服抗辐射热渗透性能试验方法。
与国内相比，美国欧洲等西方发达国家对热防护服的研究和开发较早，目前已制订并实施了一系列和完善的热防护服产品标准和测试方法标准。在热防护性能的测试研究中，除了制订和建立了较完整的评定阻燃性能的测试方法外，还建立了热防护性能其他方面的各项测试标准，如热防护服的隔热性完整性和抗液体透过性等，以及反映综合热防护性能的TPP法Thermoman法。通过这些方法，可以较全面地测试和评价热防护服的热防护性能。现在，国际上普遍采用的有ASTM(美国试验与材料协会），NFPA(美国国家防火协会），EN (欧盟）所制订的测试方法。如ASTM D4108（服装材料防热性能TPP明火测试方法），ASTM F0955 (防护服 接触熔融物体时通过防护材料传递的热量测定方法），NFPA1971（多层结构消防服标准），NFPA 1976(接近火场消防员防护服标准），NFPA 1977（野地消防员防护服和消防器材标准），EN 469（消防员防护服标准）EN 366（防护服防 辐射性能测试方法），EN 367（防护服暴露于火焰下的对流热传递性能测试方法），EN 368（防护服抗液体渗透性能测试方法)等。
对国内外热防护服热防护性能测试方法的对比分析，能发现我国除已制订了较完善的阻燃性能测试标准外，还应尽快建立防护服其他热防护性能测试方法标准，并在热防护服的性能要求上增加其他热防护性能服用性能和穿着舒适性方面的性能指标，不断发展和完善热防护性能测试系统和热防护服标准，促进我国热防护服市场的发展。
二、国际常用热防护服热防护性能测试方法
1、热辐射防护性能测试方法（RPP试验）
该试验是将试样垂直放置在特定的辐射热源前，在规定的距离内，热源对试样进行热辐射，用试样后面的铜管量热计测量出造成人体皮肤二度烧伤所需要的时间，并计算出一定时间及暴露条件下的总热量即RPP值。RPP值越大，表示热防护服的防热辐射性能越好，反之越差。
该方法的试验仪器主要由辐射热源装置，热源预热屏蔽装置，试样夹持装置，铜管量热计和绘图记录仪组成。
辐射热源装置由五根500 W的红外石英管作为辐射热源，垂直地对试样进行热辐射。热源的辐射热量由调压变压器控制，通过调节输入电压，使石英管辐射出规定的热流量为0.5 cal/(cm2 s)或2.0 cal/（cm2 s）。
由于红外石英管需要经过一段时间才能达到恒定的辐射热流量，在此预热过程中，试样应不受到热辐射，因此，在热源与试样之间设置一预热屏蔽装置，防止试样过早地受到热辐射，从而保证试验的准确性。
试样夹持装置将试样夹持并垂直放置于辐射热源前。它由两块中间开有长方形孔的金属板组成。
放置在试样后的铜管量热计用于测定透过试样的热流量，并将量热计的温度转换为电压输出， 在记录仪中绘出输出电压(量热计的温度)随热辐射时间的变化曲线。
在实际试验中，首先剪取尺寸为22.86 cm X 10.16 cm的五块试样，并在标准大气下调湿，然后将试样放入试样夹持装置内，保持试样夹持平整，并将其放入试验仪中。接着，打开电源，调节变压器的输出电压至规定电压，保证红外加热石英管具有规定的辐射热量。当红外石英管预热60s后，撤去热源预热屏蔽装置，使试样垂直暴露于规定的辐射热量下，并同时打开记录仪。当试样暴露在热源下30s后，关闭电源和记录仪， 放上预热屏蔽装置，取下铜管量热计并冷却，试验完毕。当量热计温度下降至33℃时，才能进行新一次试验。
引起二度烧伤所需要的时间是由纪录仪绘制的，量热计温度随热辐射时间变化曲线与二度烧伤标准曲线相交求得，后，按下式计算试样的RPP 值：
RPP值=FT(cal/cm2)
式中：F---规定辐射热流量[0.5 cal/(cm2 s)或 2. 0 cal/ (cm2 s)]；
T---引起二度烧伤所需要的时间（s)。
RPP试验主要用于测定热防护服的辐射热防护性能。由于热辐射是造成热伤害的主要传热形式之一，所以，该方法可以从一个方面较好地测试和评价热防护服的热防护性能，在森林消防等领域已得到了较广泛的应用。
2、热辐射和热对流混合作用防护性能测试方 法(TPP试验)
该测试方法是将试样水平放置在特定的热源上面，在规定距离内，热源以两种不同的传热形式出现，其中50%为热对流，50%为热辐射。置于试样后的量热计温度随热源作用时间而变化，从而计量出造成人体皮肤二度烧伤所需要的时间，并计算此条件下的总热量即TPP值，它可以直接反映试样的热防护性能。
与RPP试验相比，TPP试验采用不同的热源形式，TPP试验仪的热源由气体燃烧器和红外石英管组成，它包括两个与水平成45°位置放置的气体燃烧器，以及在它们之间排列的九根红外石英管。热源以热对流和热辐射两种传热方式的混合形式向试样传递热量。同时，试样呈水平放置于热源上面。
试样的TPP值可按下式计算：
TPP值=FT(cal/cm2)
式中：F---规定的热源热流量[2.0 cal/ (cm2 s)]；
T---引起二度烧伤所需要的时间（s）。
TPP试验是目前国际上通用的评价热防护服热防护性能的试验方法。它采用热对流和热辐射两种传热方式，较客观地预测热防护服的实际热防护效果，从而得到了广泛的应用。
3、热力人体模型测试法(ThermoMan)
一些公司和研究所研制了装有测试仪器的人体模型，并用其试验来预测真实服装在暴燃情况下的热防护性能。该方法是用人体大小的模型，施以实验室模拟可控急速燃烧试验条件，通过对穿着在人体模型上的服装阻隔热量和降低烧伤程度的测量，评价服装对人体的热防护效果。
在试验中，将穿着实验用服装的人体模型置于实验室模拟燃烧的环境中，并暴露一定时间，观察燃烧情况。同时，通过人体模型身上分布的122个热传感器，测量和计算透过被测服装传导到人体表面各部位的热量和温度得出人体承受二度和三度烧伤的总量及位置，评价热防护性能。
热力人体模型测试法模拟和评价在极端不利条件下热防护服的热防护性能，有较高的实用价值，但实验复杂，仪器昂贵。
热防护服热防护性能的测试，应综合考虑热 防护服的实际使用目的环境热源形式和传热方式等，选用合适的测试方法，客观全面地评价热防护服的热防护性能。
三、结语
在热防护服的热防护性能测试和评价上，我国目前还缺乏全面系统的标准方法。但随着我国 经济社会的发展，人们安全防护意识的不断提高，热防护服必将在各行业得到更广泛的应用。所以，在借鉴国外经验和技术的基础上进一步研究和制订系统的热防护性能测试方法和试验仪器设备，必将促进我国热防护服的设计生产和应用。
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