电焊工人的作业特征及防护服设计

王秋寒



电焊工人的作业特征及防护服设计

王秋寒

（武汉纺织大学 服装学院，湖北 武汉 430073）

电焊工作是一门比较特殊的职业，工作环境比较恶劣，受光污染及喷溅影响，对人体躯体防护中的服装要求极其严格。本文着重介绍电焊工人作业服的特点及防护要求，从电焊作业环境、作业对象、电焊作业服面料及工作特点要求出发，在大量调研基础上，根据实际需求进行设计研发，为特种行业服装设计开发提供实践指导。

电焊工人作业服；特殊要求；设计

随着科技进步和社会发展，新兴行业不断兴起和深化，一些特殊行业从劳动保护和科学规范的要求出发，对其服装和装备提出了更高的要求。在特殊行业的服装设计中，有很多的服装设计师从理论和实践的需要出发，对特种行业服装进行了一系列的探讨。朱华、陈刚（2014）[1]对芳纶1313纤维的发展历程、性能特点、生产加工、产品应用等各个方面进行了详细的阐述。郭晓芳、李俊(2008)[2]综述了防护服装的需求和分类，分析了防护服装的组成部件和面料层次设计，以阻燃隔热防护服中常用功能材料为例详细分析了纤维性能，并论述了未来防护服装的发展趋势。李利君与李风(2009)[3]重点论述了耐高温阻燃防护服的面料情况，并对防护服的性能评价方法作了分析和探讨。吕海荣、杨彩云（2008）[4]对使用新型纤维材料研发阻燃防护服装的主要工艺，包括各层面料的选择、层次的搭配，参数的确定以及不同层次间的复合进行了分析，同时还对阻燃防护服装应该达到的国家及国际标准、在进行测试时所需要的仪器及测试方法、阻燃防护服装应达到的性能指标进行了详细介绍。但是，特指电焊工人作业服的文章与探讨较为少见，已有的研究都没有深入的分析电焊工人作业服实践与应用中存在的不足。鉴于此，本文结合现代材料和电焊工作业的特殊要求，从材料、款式及颜色等新的视角进行探讨与分析。

一、电焊工人作业环境与着装问题

电焊工种是既特殊但也很普遍的职业，特殊是因为此工作具有一定的技术含量和操作的危险性，一般要求持证上岗；普遍性是此项工作在许多行业都需要，小到街头和建筑工地的普通焊接，大到高铁和航空上的高精尖焊接。作业工种庞杂多样，在现代工业中具有重要地位。

图1 普通电焊工人作业环境和模式

图2 特殊工种的高强阻燃防护服

电焊作业，依施工现场分为室内与室外部分。室内部分是在相对封闭的环境里工作，如汽车、火车、飞机、潜艇、轮船、建筑等内部的电焊车间。这样的工作环境，空气流动差，夏天温度尤其高（如图1）。室外部分是在户外作业，例如桥梁施工、大型建筑物外观焊接、车船外焊接等。同时，由于电焊工作因岗位不同，存在着俯焊、仰焊、蹲焊、交叉焊等不同的焊接姿势，各个躯体部位的防喷溅要求有所不同。通常来说，简单工种或零散性的电焊服不需要特别的材料和特别设计，但是，很多特殊岗位的电焊服就需要带有高强阻燃性能的面料及款式，才能对人体进行更好的防护（如图2）。

因此，针对不同环境、不同工作岗位进行服装精准设计，是一门比较科学的以人为本的躯体防护设计艺术。由于躯体防护是由头盔、眼罩、护目眼镜、耳塞、手套、服装、鞋、装具等很多产品组成，本文就不一一展开，只对服装设计进行阐述。

二、电焊对象材料对防护服装面料的特殊要求

目前常用的焊接工艺有电弧焊、电阻焊、高能束焊、钎焊，以及以电阻热为能源的电渣焊、高频焊；以化学能为焊接源的气焊、气压焊、爆炸焊；以机械能为焊接源的摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩散焊等多种工艺。其作业方式，主要是手持电焊与自动焊两种形式。

（一）电焊对象材料分析

由于工业需求越来越差异化，电焊工作业对象越来越庞杂。但目前常用电焊作业时，以铁和钢为主，其它多种金属材料也有作为焊结对象，这些金属材料的熔点差异很大，如表1所示。

表1 常用电焊对象材料熔点分析

数据来源：https://zhidao.baidu.com/question/2143665029271277188.html，2017-07-19.

手持电焊，在各种金属熔点喷溅的过程中，由于空气降温作用，滑落到服装上，喷溅火花的温度大约为500-700度。同时喷溅火花铁水直径大于1mm时，在离人体30cm-50cm距离之内，喷溅到服装上就会出现熔洞现象。甚至会对人体皮肤造成灼伤。同时，电焊工人作业服因为存在着工业洗涤，对材料的断裂强力、撕裂强力也有着很高的要求，电焊弧的高光性，对服装色彩的耐光性能等标准要求极其严格。因此，电焊工人作业服首先要考虑到材料的熔点温度，也要注意面料的断裂强力、撕裂强力以及色彩的耐光性。同时面料研发也要考虑到不能出现熔融现象，以免对人体造成二次伤害。

（二）服装材料分析

根据以上各种金属材料的熔点高低，目前大部分电焊工作服所应用的几种面料，其特点与指标如下：

（1）加厚纯棉进行三防后处理。纯棉有天然纤维的吸湿排汗性，人体着装时会感到舒适。但因为电焊作业时，电焊弧熔点较高，但纯棉的熔点低，很快就会出现熔洞现象，并且一旦出现熔洞后，在强力工业洗涤之后，由于棉纤维的特性，溶洞会越来越大，以至于服装很快就会报废。致使工业生产成本增加。

（2）芳纶及芳纶复合材料。芳纶由于其高耐磨性能与阻燃性能，一直被世界上各种行业采用。但是由于芳纶的熔点较低，不具有透湿性，因此着装时会出现闷热、大面积熔洞现象，甚至在穿着时间较长时，人体皮肤会出现瘙痒现象。但熔洞在工业洗涤时不会出现扩大现象。

（3）聚酰亚胺复合材料。聚酰亚胺材料具有高熔点、透湿性、亲肤性较好等优点，也不会在工业洗涤时出现熔洞扩大现象，具有较大优势。

（4）芳砜纶复合材料。目前芳砜纶复合材料，由于毛料或预氧丝等材料相复合，具有高熔点的特性，芳砜纶熔点温度几乎与聚酰亚胺在同一个温度带上，所以本材料也比较具有实用性。同样具有熔洞在工业洗涤时不会扩大现象。

各种复合材料的指标如表2所示：

表2 常用电焊工服材料性能

以上材料各有优缺点，但就目前市场上研发的面料来看，电焊工人作业服需要的耐500°-700°高温的材料不多，因此，电焊工人作业服材料研发也是一门重要的课题。目前市场上也有类似的电焊工服，但往往面料阻燃性能不强，款式设计往往与行业特点和要求有差距，不太符合人体工程学原理，色彩也不具备警示性。

三、新型电焊工作业服及其款式设计

目前，我国劳动法没有对电焊工的服装做具体的规定，但对劳动安全卫生做了相应规定，强调必须提供必要的劳动防护用品。在本次设计中，全面考虑电焊工的特殊性，从材料、形制到颜色进行了综合采选，同时也考虑舒适性、美观性和经济性等要求，在实际设计中，遵循以下几个原则：

（一）材料选取

在电焊实践中，实际穿着的电焊服有各种材料，包括一般的粗布、芳纶等，各有其优缺点与针对性，结合表2数据，在本次设计方案中，为了兼顾一般工种与特殊工种，选取了聚酰亚胺材料，由于聚酰亚胺复合材料具有高熔点、透湿性、亲肤性、耐洗涤等优点，作为本次设计方案中首选的面料。

（二）款式设计原则

（1）款式以简洁大方为主，尽量不在服装表面做出过多的装饰结构缝线，以免造成电焊弧喷溅时落在夹缝处，造成熔洞。这样既不美观，又容易对人体造成二次伤害。

（2）尽量避免外观口袋设计。

（3）根据人体工程学原理，在不容易受到喷溅的腋窝处，应该稍带弹力的洞孔设计，既起到排汗作用，又考虑到上臂活动量，最大限度的让作业工人感到舒适。

（4）在容易磨损或者不同工种容易受损的部位时，应该加大耐磨阻燃面料的使用。例如肘关节处和膝关节处等。

（三）色彩设计原则

目前市场上多见的色彩为白色，经过调查发现其耐脏性能较差，并且在复杂的作业车间中，白色并不能引起人们的高度警觉，警示性较差。并且工作对象为金属，工作环境中金属的原色为灰色居多，在这种环境里作业时，灰黑色或者绿色等都不容易被发现，为了减少不必要的作业人员受伤，故应该以警示色为主，同时附加反光条设计，这样可以起到警示作用，以便于及时救援。

（四）案例分析

例如在某集团电焊工人作业服设计中，集手持电焊与埋弧焊、二氧化碳气体保护焊等多工种作业，原来的电焊工作业服是以320g纯棉服装，色彩以灰色为主，外观装饰分割线条过多，包含了插笔袋。但由于纯棉的阻燃点太低，虽然灰色遮挡了部分的电焊弧熔洞，但是由于棉纤维的特点，在工业洗涤的过程中，熔洞越洗越大。

在本次设计中，首先从面料上采用聚酰亚胺复合材料。在外观设计上，几乎看不到结构分割线造成的装饰线，口袋也放在服装的内胆里，肘关节、膝关节及蹲坐处，采用了耐磨材料（图3）。色彩采用警示性较高的橘黄色，并在前胸、后背、小腿处采用小面积反光条，在起到良好防护的同时，也具备了舒适性与美观性、警示性有机地结合统一（图4），较好地体现了电焊工人作业服装的特点。

图3 外观总体设计

图4 细节设计说明

本次设计既吸取了市场上现有的电焊服的优点，同时在其基础上，从材料、结构、色彩、细节等处进行了优化改进，除了强化和提升基本的防护功能外，也体现了穿着的舒适性，作业时的美观度和较高的性价比。

四、结语

目前由于国内没有电焊工人作业服的相关技术标准与技术指标，因此在做这类特殊服装的时候，需要从工人的作业环境进行调研。通过对其工作环境、工作分工不同的角度考察，根据面料的特点，甚至要提出新面料的研发性能与指标，再根据作业工种的不同，结合人体工程学原理、人体舒适性能要求等，才能设计出满足电焊作业人员需求的服装。只有通过新材料、新款式的研发，尽快设立电焊工人作业服的国标，才能对这个行业的需求做出最好的满足。我国目前电焊工人大约50-80万人，需求量非常大。以上案例仅仅是这个行业的一小点设计尝试，是躯体防护服装中的设计实践，应用由小见大。对未来躯体防护服装设计创新，甚至整个躯体防护服装产业的发展可以起到一定的促进作用。

[1] 朱华，陈刚．芳纶1313纤维的特点及其在个体防护服装领域的应用[J]．中国安全生产科学技术，2014，(05)．

[2] 郭晓芳，李俊．防护服装的应用及发展趋势[J]．中国个体防护装备，2008，(06)．

[3] 李利君，李风．耐高温阻燃防护服研究进展[J]．消防技术与产品信息，2009，(04)．

[4] 吕海荣，杨彩云．新型阻燃防护服的研发及其性能测试[J]．中国个体防护装备，2008，(06)．

The Work Features of the Welding Workers and the Design of Protective Clothing

WANG Qiu-han

(School of Fashion, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430073, China)

Welding work is a relatively special job. Because of its harsh working environment, light pollution, and splashing, the clothing requirements for human body protection are extremely strict. This article focuses on the characteristics and protection requirements of work clothes for welding workers. Starting from the requirements of welding work environment, work objects, fabrics for welding work clothes and job characteristics, based on a large amount of research, the design of R&D is carried out based on the actual actual needs. Special industry apparel design and development put forward practical guidance.

electric welder work clothes; special requirements; design

王秋寒（1969-），男，副教授，研究方向：户外装和职业防护服的理论与设计.

TS108.6

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2095－414X(2018)04－0008－05