防护服装热防护性能测试方法

[2018-11-12 17:36]
本标准规定了热防护材料的热防护性能值(以下简称为“TPP”)和热防护性能评估(以下简称为“TPE”)的测试方法,内容包含了原理、实验室人员健康与安全、设备和材料、试样的制备和调湿、校准和维护保养、测试步骤、结果计算等方面。
本标准适用于单层或多层材料的热防护性能测试,应用于暴露在对流及辐射热危害的从业人员的热防护材料的评估。本标准不适用于非阻燃及遇高温易熔融、滴落等材料的测试.
 
原理
将试样水平放置并暴露于对流辐射组合热源,暴露的总热通量为(84±2) kW/m2 [(2.00±0.05)cal/cm2?s]。使用铜量热传感器测量并记录试样的温度随时间变化情况,结合铜的热学性能参数将温度变化情况换算为透过试样传递的热能,得到热能随时间变化的传热反应曲线。可采取以下两种测试方法表征材料的热防护性能:
——第 1 个测试方法:铜量热传感器测的传热反应曲线与 Stoll 曲线相交点所对应的时间与材料暴露的总热通量的乘积(即:累积能量),得到试样的热防护性能值(TPP)。
——第 2 个测试方法:铜量热传感器在移出规定的对流辐射热后记录的传热反应曲线与 Stoll 曲线相切(或近似相切)时的暴露时间与总热通量的乘积即为试样的热防护性能评估(TPE)。
 
测试步骤
一、热防护性能值测试(TPP)
1、热防护性能值为 3 个试样测试结果的平均值。
2、校准热源—按步骤 8.1.2.2~8.1.2.5 中校准热源,使总热通量达到(84±2) kW/m2 [(2.00±0.05)cal/cm2?s ],记录总热通量数据。随后取下试样夹持架,装上试样和传感器准备测试。建议在测试完成 3组样品共 9 个试样后重新校准总热通量(可增加校准频次)。
3、试样正面朝向热源,背面放置铜量热传感器。多层试样的内层正对传感器。传感器和试样之间加隔距框即为非接触式,不加则为接触式测试,应在报告中注明。6.4 mm 厚的隔距框仅在非接触式测试时使用。
多层试样隔距框的使用—非接触式(加隔距框)测试通常用于模拟衣服内层和穿着者之间的空气层。在本项测试方法中,对于测试时间超过 60 s 的多层试样,不建议使用非接触式(加隔距框)测试。
4、测试前使用隔热遮板隔离热源。隔热遮板移出后,试样暴露于热源上方中心点处并开始记录数据。
5、当铜量热传感器测得的累积能量(计算方法见 10.2)与 Stoll 曲线相交后,中止测试,记录暴露时间,试样移出热源。Stoll 曲线计算公式见 10.1。
6、热防护性能值是暴露时间与校准总热通量的乘积(公式见 10.3)计算得出。
7、记录测试中观察到的现象(参见附录 A)。
8、将试样夹持架和传感器组件冷却至(28~33) °C (模拟人体表皮的温度),再按步骤 9.1.3-9.1.7进行剩余样品的测试。完成三个试样测试后取平均值记录为试样的热防护性能值。
9、剔除与平均值相差超过 ± 10 % 的测试结果,重新裁样补足三个试样进行测试。
 
二、热防护性能评估测试(TPE)
1、一般需要三组试样完成热防护性能评估,一组试样确定评估时间,后两组试样作为评估时间验证。
2、按步骤 9.1.2 校准热源,记录下总热通量数值。
3、按步骤 9.1.3-9.1.5 热防护性能值方法测试试样,得到试样的最大暴露时间(tmax).
4、将最大暴露时间除以 2 即为暴露时间(ttrail)。
5、在设备软件中输入暴露时间(ttrail),装备样品准备测试。
6、当达到暴露时间(ttrail)后,隔热遮板复位,试样离开热源,仪器依然记录数据。在此过程中,环境温度不可超过 35 °C 。
如果无法满足此要求,也可以将样品架整体设计为可取下的结构,当隔热遮板复位后,可快速手动将“样品架/试样/传感器”整体取下远离热源,但要持续记录数据。
7、试样在热源暴露结束后仪器持续采集数据的时间应不少于 30 s ,以完全释放试样上的蓄积热能。当传感器上测量的传热反应曲线下降时便可手动停止采集数据。30 s 后传热反应曲线未下降时须延长采集时间(采集时间不超过 120 s )。
8、从传感器测得的传热反应曲线与 Stoll 曲线的下列关系来测定热防护性能评估。
a) 如果 60 s (或 120 s )内传感器测量到的传热反应曲线超过Stoll曲线(即超出二度烧伤),需要减少暴露时间ttrail。取从前序较低暴露时间(首次最低暴露时间为 0 s )到当前暴露时间ttrail的中间值。设定此时间,重复步骤 9.2.5~9.2.7,直到试样的传热反应曲线与Stoll曲线相切,或当前的暴露时间ttrail和前序暴露时间差值不大于 0.5 s ,此试样组的热防护性能评估为当前的暴露时间ttrail与校准总热通量数值的乘积。(实例参考请见附录D)
g) 如果 60 s (或 120 s )内传感器测量到的传热反应曲线远低于Stoll曲线(即未能预计到二度烧伤),需要增加暴露时间ttrail,取当前暴露时间与前序较高暴露时间(首次最高暴露时间为 9.2.3中的暴露时间tmax)的中间值,设定此时间,重复步骤 9.2.5~9.2.7。直到试样的传热反应曲线与Stoll曲线相切,或当前的暴露时间ttrail和前序暴露时间差值不大于 0.5 s ,此试样组的热防护性能评估为当前的暴露时间ttrail与校准总热通量数值的乘积。(实例参考请见附录D)。
9、记录测试中观察到的现象。(见附录 A)
10、重复验证暴露时间ttrail,热防护性能评估是已验证的暴露时间ttrail与校准总热通量的乘积(公式见 10.4),取三个数值的平均值即为平均热防护性能评估。
11、剔除与平均值相差超过 ± 10 % 的测试结果,重新裁样补足试样进行测试。