消防灭火救援服设计探讨*

杨 陈12

1. 江西服装学院，江西 南昌 330201；2. 江西省现代服装工程技术研究中心，江西 南昌 330201

消防灭火救援服是特殊防护服中使用频率较高的一种防护服，是保障救援人员生命安全与提高救援极限的重要装备。为此，欧美、中国等国家和地区均制定了相应的消防灭火救援服的制作标准。这些制作标准均以隔热、防水为主要设计目标，为兼顾服装的透气与舒适性而多采用多层面料配伍的设计理念，但该设计方法也存着一定的弊端。如多层面料的使用阻碍了消防员在救援过程中产生的热量的向外扩散，使得人体在较高温度下出现心跳加速、体温升高、出汗增多，甚至恶心、头晕等不良反应，从而降低了救援效率[1-3]。因此，消防灭火救援服设计的合理性直接关系到人们生命与财产的安全。本文在阐述消防灭火救援服设计要求的基础上，分析优化措施，以期为消防灭火救援服的设计改良提供一定的参考。

1 消防灭火救援服设计要求

消防灭火救援服作为特殊防护服的重要成员之一，其使用环境复杂多变，因此在设计过程中有一定的特殊性，下文将从以下4个方面具体分析设计要求。

1.1 阻燃性

消防灭火救援服最为关键的设计要求即是阻燃性。由于其最外层与高温火场直接接触，因此要求最外层面料必须具有较好的防火性，防止引燃，从而给救援人员提供生命保障，因此消防灭火救援服的防火层应位于最外层。目前，国内现役的消防灭火救援服多采用间位芳纶，该产品不仅具有良好的力学性能和热稳定性，同时该类纤维材料在我国已经实现产业化，极大地降低了生产成本。但是间位芳纶相比于国外现役消防灭火救援服常用的聚苯并咪唑纤维，其热稳定性略有不足，因此国内研究学者在不断尝试使用阻燃黏胶纤维与间位芳纶进行混纺，以提高间位芳纶的热稳定性[4]。

1.2 隔热性

具备隔热性消防灭火救援服可阻止外部环境与人体进行热辐射与热传导，可以防止在救援过程中由于热辐射与热传导而造成人体失水过多，从而避免给救援人员带来生命危险。因此，消防灭火救援服在设计的过程中必须要考虑服装的隔热性。通常，隔热层是消防灭火救援服的第3层。消防灭火救援服的隔热性与阻燃性存在着很大的关联，这是由于很多纤维材料不仅具有阻燃性，同时具有一定程度的隔热性。除去制作材料影响因素外，设计过程应尽可能减少服装开口面积与开口部位，并使用多层织物进行配伍，提高消防灭火救援服的防护效果。

1.3 防静电性

火灾现场的情况复杂多变，尤其是在有易燃易爆物品的救援环境中，由服装表面摩擦产生的静电可能引燃或引爆易燃易爆物品，从而使救援现场变得更加危险与复杂，因此消防灭火救援服应提高抗静电性能。目前在消防灭火救援服中，一般选择导电性能较好的纤维材料来避免服装静电的产生，如选择碳芯结构的Metamex纤维。当该纤维中的碳芯感应到较高电荷时，便会对纤维周围空气分子进行电离，从而使得纤维表面的电荷与带有相反电性的电荷发生中和，减少静电的产生[5]。

1.4 防水透汽性

在救援过程中，若消防灭火救援服湿透，则会降低服装的舒适性和人体的灵活性，同时浸入的水分在火灾现场会产生高温水蒸气，造成消防人员被高温烫伤，而在气温较低的救援环境中又会使得消防人员被冻伤，因此消防灭火救援服必须具有一定的防水性。透汽性则是因为消防人员在救援现场运动量较大，产生的汗液必须及时排出，这样可以避免人员疲劳与服装舒适感降低。消防灭火救援服的防水和透汽在设计过程中往往要求兼有，但两者一定程度上又相互矛盾。因此，应最大限度地综合考虑这2项指标，如可选择功能性的面料，复合微孔四氟乙烯膜面料等，用作消防面料。在消防灭火救援服的设计过程中应多采用新型功能性材料以满足特殊的设计要求。

2 服装设计工艺探讨

与普通服装的设计相比，消防灭火救援服的设计要求多样且严格，在设计过程中应对消防灭火救援服进行以下2方面的优化。

2.1 服装设计的优化

消防灭火救援服除特殊功能性材料的使用外，服装的整体与细节部位的优化也尤为重要。目前消防灭火救援服整体上多采用多层织物配伍的方法提升综合性能。消防灭火救援服从外到内分别为阻燃层、防水透汽层、隔热层、舒适层。在设计过程中需测试每层服装面料的性能，选出合适面料规格后，通过正交试验选出各层面料的最优配伍方案。

在确定面料配伍后，即要对消防灭火救援服的合体性与规格尺寸进行设计。根据空气层传热模型[6]可知，理论上增加服装内部空气层厚度即增加服装的宽松度，对改变服装的热防护性具有明显的提升作用，但实践中增加宽松度很难起到提升隔热的效果，而是多采用增加防护层的层数，并且重要防护部位叠层设计的方法。另一方面，若服装内部空气层厚度太小，消防员在靠近高温火焰时，热传递效率较高，这会致使对消防员的人身伤害隐患加大，因此对服装的热传导性能的掌握也尤为重要。通过三维人体扫描仪测量消防灭火救援服表面面积、体积、面料间空气层厚度、人与服装面料间空气层厚度，并研究上述因素与服装热传导的关系。发现服装的热传导效率与人体姿势、服装宽松度、面料性能等有较大关系，其中服装宽松度、空气层厚度与服装的热传导效率呈负相关。四肢与关节部位是容易烧伤的关键部位，属于重点的防护部位。因此，在消防灭火救援服的整体设计中应在优化多层面料配伍的基础上，合理设计服装尺寸及细节部位。如在保证良好宽松度的前提下，对关键部位进行叠层处理，增加面料的厚度；下摆、腋下、手臂、领口等部位减少开口，避免皮肤的过多暴露；腰部增加腰托；袖口设计内罗纹防止水的倒灌等[7]。

2.2 功能材料与智能电子配件的引入

消防灭火救援服的设计革新很大程度上依赖新型材料的开发。近年来，气凝胶材料、形状记忆材料、相变材料、高强高模阻燃材料等备受消防灭火救援服设计师的青睐。其中，气凝胶材料导热系数低、密度小，所制作的消防灭火救援服隔热效果好、质地轻盈，尤其是使用高强度的硅钙石与二氧化硅气凝胶制备的复合材料，其具有较为优异的隔热性能[8]；形状记忆材料的隔热效果主要缘于材料的较好形状恢复性，保证了服装内部空气层厚度的稳定，降低了服装的导热系数[9]；相变材料则是近年来消防灭火救援服的热点材料，其在相变的过程中会释放或吸收热量，以此来缓解消防员人体产热而导致的身体疲劳，提高服装的舒适性[10]。

除面料材料外，消防灭火救援服智能化也是未来的一个重要设计方向。随着智能电子配件的微型化、操作便捷化的发展，很多智能电子软硬件均可作为消防灭火救援服的辅助配件，如红外辐射传感器在消防灭火救援服中可以监测救援现场环境(如火场温度、火源距离等)，观察救援人员身体指标(如体温、心跳等)以便及时发出预警，保障救援人员的生命安全。

3 结语

消防灭火救援服的防护与舒适性能，不仅直接影响到消防员的救援效率和人身安全，也关系到人们的生命财产安全。因此，在消防灭火救援服的设计过程中选择新型功能防护材料，合理优化服装尺寸，引进智能电子配件，对提高消防灭火救援服的防护效果、改善其舒适性具有深远的意义。