熱防護服的熱防護性能機測試方法

在不同的使用場合 ,不同的使用環境下 ,對人體造成傷害的熱源性質不同 ,熱源熱量傳遞的方式不同 ,對熱防護服的熱防護性能要求也不同 。但總體來說 ,熱防護服必須具備以下熱防護性能。

1.隔熱性

隔熱性是指熱防護服必須具備較好的減緩和阻止熱量傳遞的性能,避免熱源對人體造成傷害,給高溫環境下工作的熱防護服使用者提供良好的安全防護。

2.阻燃性

阻燃性是指織物遇到特別高溫或火焰時難燃或不燃 ; 織物著火時能遏制燃燒蔓延 ,并且火源一旦撤離能立即自行熄滅 。因此 , 阻燃性是熱防護服最重要的熱防護性能之一 。同時 , 最嚴重的燒傷也主要發生于人們衣著著火的部位 , 由此引起的二度和三度燒傷比率是決定人員在受到暴燃時能否有效搶救和康復快慢的最主要因素 。所以 ,在大多數的熱防護服性能要求中 , 都將阻燃性作為考核的一個主要項目 。

3.完整性

完整性是指熱防護服在高溫條件下能夠保持織物原有的外觀形態,內在質量不降低,不發生收縮、熔融和脆性炭化。不具備完整性的熱防護服織物會裂開,并使人體直接暴露于熱源下,熔融產生的熔滴也會直接損傷皮膚造成人體傷害。所以,完整性也是保證熱防護服具有良好熱防護性能和使用性能的一項重要性能。

4.防液體透過性能

它是指熱防護服具有阻止水、油和其他液體通過服裝的性能。熱防護服具有防液體透過性能,可以防止高溫水、油、溶劑或其他液體通過服裝纖維材料、織物內孔隙、服裝接縫處、針孔等達到人體皮膚,從而造成傷害。

國際常用熱防護服熱防護性能測試方法

1.熱輻射防護性能測試方法( RPP 試驗)

該試驗是將試樣垂直放置在特定的輻射熱源前,在規定的距離內, 熱源對試樣進行熱輻射,用試樣后面的銅管量熱計測量出造成人體皮膚二度燒傷所需要的時間, 并計算出一定時間及暴露條件下的總熱量即RPP值。RPP值越大, 表示熱防護服的防熱輻射性能越好;反之,越差。

該方法的試驗儀器主要有輻射熱源裝置﹑ 熱源預熱屏蔽裝置﹑ 試樣夾持裝置﹑ 銅管量熱計和繪圖記錄儀組成。

輻射熱源裝置由五根 500 W 的紅外石英管作為輻射熱源, 垂直地對試樣進行熱輻射。熱源的輻射熱量由調壓變壓器控制, 通過調節輸入電壓 ,使石英管輻射出規定的熱流量為0.5 cal/(cm2·s) 或2.0cal/( cm2·s) 。

由于紅外石英管需要經過一段時間才能達到恒定的輻射熱流量, 在此預熱過程中, 試樣應不受到熱輻射, 因此, 在熱源與試樣之間設置一預熱屏蔽裝置, 防止試樣過早地受到熱輻射, 從而保證試驗的準確性 。

試樣夾持裝置將試樣夾持并垂直放置于輻射熱源前。它由兩塊中間開有長方形孔的金屬板組成。

放置在試樣后的銅管量熱計用于測定透過試樣的熱流量,并將量熱計的溫度轉換為電壓輸出,在記錄儀中繪出輸出電壓(量熱計的溫度) 隨熱輻射時間的變化曲線。

在實際試驗中, 首先剪取尺寸為22. 86cm ×10.16 cm 的五塊試樣, 并在標準大氣下調濕, 然后將試樣放入試樣夾持裝置內, 保持試樣夾持平整, 并將其放入試驗儀中。接著, 打開電源, 調節變壓器的輸出電壓至規定電壓, 保證紅外加熱石英管具有規定的輻射熱量。當紅外石英管預熱60 s 后, 撤去熱源預熱屏蔽裝置, 使試樣垂直暴露于規定的輻射熱量下, 并同時打開記錄儀。當試樣暴露在熱源下30s后, 關閉電源和記錄儀,放上預熱屏蔽裝置, 取下銅管量熱計并冷卻, 試驗完畢。當量熱計溫度下降至33℃時, 才能進行新一次試驗。

引起二度燒傷所需要的時間由紀錄儀繪制的量熱計溫度隨熱輻射時間變化曲線與二度燒傷標準曲線相交求得 , 最后 , 按下式計算試樣的 RPP值 :

RPP 值 =F T( cal/cm2)

式中 : F — — —規定輻射熱流量[ 0 . 5 cal/( cm2·s) 或

2 . 0 cal/( cm2·s) ] ;

T — — —引起二度燒傷所需要的時間( s)。

RPP 試驗主要用于測定熱防護服的輻射熱防護性能 。由于熱輻射是造成熱傷害的主要傳熱形式之一 , 所以 , 該方法可以從一個方面較好地測試和評價熱防護服的熱防護性能 , 在森林消防等領域已得到了較廣泛的應用 。

2.熱輻射和熱對流混合作用防護性能測試方法( TPP 試驗)

該測試方法是將試樣水平放置在特定的熱源上面 , 在規定距離內 , 熱源以兩種不同的傳熱形式出現 , 其中 50 %為熱對流 , 50 %為熱輻射 。置于試樣后的量熱計溫度隨熱源作用時間而變化 ,從而計量出造成人體皮膚二度燒傷所需要的時間 , 并計算此條件下的總熱量即 TPP 值 , 它可以直接反映試樣的熱防護性能 。

與 RPP 試驗相比 , TPP 試驗采用不同的熱源形式, TPP 試驗儀的熱源由氣體燃燒器和紅外石英管組成 , 它包括兩個與水平成 45° 位置放置的氣體燃燒器, 以及在它們之間排列的九根紅外石英管。熱源以熱對流和熱輻射兩種傳熱方式的混合形式向試樣傳遞熱量 。同時 , 試樣呈水平放置于熱源上面。

試樣的 TPP 值可按下式計算 :

TPP 值 =F T( cal/cm2)

式中 : F — — —規定的熱源熱流量[ 2 . 0 cal/( cm2 ·s) ] ;

T — — —引起二度燒傷所需要的時間( s)。

TPP 試驗是目前國際上通用的評價熱防護服熱防護性能的試驗方法。它采用熱對流和熱輻射兩種傳熱方式, 較客觀地預測熱防護服的實際熱防護效果, 得到廣泛的應用。

3.熱力人體模型測試法(Thermo-Man)

一些公司和研究所研制了裝有測試儀器的人體模型, 并用其試驗來預測真實服裝在暴燃情況下的熱防護性能。該方法是用人體大小的模型,施以實驗室模擬可控急速燃燒試驗條件, 通過對穿著在人體模型上的服裝阻隔熱量和降低燒傷程度的測量, 評價服裝對人體的熱防護效果。

在試驗中 , 將穿著實驗用服裝的人體模型置于實驗室模擬燃燒的環境中 , 并暴露一定時間 ,觀察燃燒情況 。同時 , 通過人體模型身上分布的122 個熱傳感器, 測量和計算透過被測服裝傳導到人體表面各部位的熱量和溫度 , 得出人體承受二度和三度燒傷的總量及位置 , 評價熱防護性能。

熱力人體模型測試法模擬和評價在極端不利條件下熱防護服的熱防護性能 , 有較高的實用價值 , 但實驗復雜 ,儀器昂貴 。

熱防護服熱防護性能的測試, 應綜合考慮熱防護服的實際使用目的﹑環境﹑熱源形式和傳熱方式等,選用合適的測試方法,客觀﹑ 全面地評價熱防護服的熱防護性能。