浅议舒适性个体安全防护面料的研发方向

苏利涛 林 娜 刘 琳 李 丽 赵 雷

（陕西省纺织科学研究院，陕西西安，710038）

随着社会的发展及生活水平的提高，我国社会的主要矛盾已经发生了转化，人们对美好生活的向往促使对个体防护面料有更高的要求，个体防护面料的研发朝着防护、舒适、时尚及环保的方向发展，不仅要具备理想的防护性能，还要尽可能满足穿着者对舒适性［1］的要求，同时结合当下时尚和环保的聚焦热点，将个体安全防护面料的专业化和人性化做到极致。对于个体安全防护服装而言，除必须具备的安全防护功能外，舒适性也非常重要，它是着装者对所穿防护服装的综合体验，包括心理和生理上的。影响舒适性的因素［2］包括生理因素、心理因素和环境因素。

舒适性的评价指标［3］包括热湿传递，透气透湿，吸湿速干指标等，具体涉及到湿阻、热阻、透气率和透湿量等，除了客观的评价指标外，舒适性还与环境温湿度有关，服装穿着最舒服的环境是:人体皮肤与衣服内层之间空气的温湿度处于一个适宜的范围，即空气温度（32±1）℃、相对湿度（50±10）%，越靠近这个温湿度范围人体感觉越舒适。

1 国内研究现状

国外对个体防护面料舒适性的研究较早，技术及检测设施较国内相对成熟，对舒适性的研究重视程度高，而国内个体防护面料在研发和应用方面更多的强调功能性指标，但在舒适性上没有引起足够的重视，主要体现在:标准中较多重视防护性能（功能性及耐久性），对舒适性考虑较少［4］，比如消防服的热气伤害、电工热伤害、警用执勤服等；材料轻质化与功能化的矛盾，即材料质量减轻，其防护功能没有提升；个体防护面料舒适性的评价较为复杂，产品开发难度大，主要是影响舒适性的因素太多［5］，有心理的，有生理的，有环境的，有客观的可以量化的，有主观的不能量化的；标准南北通用，没有考虑地域气候条件，标准没有细化，如南方湿热北方寒冷，符合不同地域特点的产品开发受到影响等。

2 个体安全防护面料舒适性研究

2.1 研究基础

舒适性的研究是基于材料的结构设计和人体工学的基础之上的，分为热湿舒适性、接触舒适性和运动舒适性。这三者相互区别，又相互联系。热湿舒适性［6］主要是指穿戴的材料可以在一定程度上维持人体与外界环境之间的湿热交换量，从而保证人体体温［7］稳定，使能量交换达到平衡状态，保持一定的舒适感，达到人体不热也不冷，不潮湿且透气的舒适满意程度。接触舒适性［8］主要是指材料接触皮肤时，不会因为材料的粗糙度、柔软度等使皮肤产生刺痛、瘙痒［9］的感觉。运动舒适性主要与人体运动时材料变形产生的压力有关，织物的结构、质量、弹性、活动受限感和宽松度等都与舒适性密切相关。

2.2 研究方法

原材料上采用纤维刚性降低的细特纤维以减少对皮肤的刺激，提升接触舒适性；采用回潮率高的、具有较好舒适性的纤维；采用弹性纤维增强运动的舒适性和灵活性；通过纺纱工艺减少毛羽数量和毛羽长度，降低毛羽的刚性，增强舒适性能的同时改善面料的起毛起球性能。织物组织结构设计过程中，通过空气层结构提高热湿舒适性，贴身一面采用舒适性的材料。后整理方面，通过吸湿排汗整理、柔软整理、轧光整理等来提升服用舒适性，同时提升外观品质。

总之，研发方法注重系统化，形成追踪溯源。面料研制与原料选择、纺纱方式选择、织物设计、后整理工艺、服装设计相结合，制成服装后研发人员采用试穿的方式，根据试穿结果优化材料成分比例及组织结构；同时对终端用户进行追踪，形成数据化的支撑材料，提升技术水平，最终提高面料的服用舒适性。

2.3 设计理念

2.3.1 热湿舒适性

2.3.1.1 空气层面料

空气层织物具有微气候效应，更有助于热湿［10］的传导，贴近皮肤的一面选用吸湿性［11］较好的材料。设计过程中主要考虑空气层结构设计及吸湿性材料的选择，主要用于冶金、消防等领域，通过空气层结构也可以达到外层隔热里层舒适的效果，里层采用舒适性的纱线经纬交织而成，与皮肤直接接触提升接触舒适性；一款新型消防面料在设计上也考虑到了这个因素，通过组织结构设计和原料的选择提升热湿舒适性［12］。同单位面积质量的消防用面料，双层结构面料的热防护性能较单层结构提高13%，撕破强力（纬向）提高80%，透气率提高320%，舒适性提升效果显著。

2.3.1.2 防水透湿面料

防水透湿面料是指水在一定压力下不会浸入织物，然而人体散发的汗液却能以水蒸气的形式通过面料传导到外界，避免了汗液积聚冷凝在体表与织物之间，保持服装的舒适性，它是一种技术含量高、独具特色的功能性织物。防水透湿面料的主要功能有:防水，透湿，透气，绝缘，防风，保暖。对于消防防水透气层材料，由高分子防水透气材料加上功能防护织物复合而成。对比国标、美标和欧标关于舒适性的测试方法，美标和欧标中对舒适性提出了要求，具体反映在湿阻这个指标上。湿阻是纺织品处于稳定的水蒸气压力梯度的条件下，通过一定面积的蒸发热流量，是试样两面的水蒸气压力差与垂直通过试样的单位面积蒸发热流量之比。当人体感受潮、热时，人体皮肤就会分泌汗液从而带走人体热量，采用平板法和热板法测试材料的湿阻也能模拟不同的穿着或不同的环境下所产生的状态。

国标GA 10—2014《消防员灭火防护服》主要对防水透气层提出了透湿量的指标要求，采用透湿杯法测试，指标要求大于等于 5 000 g/（m2·d）。目前市场上的产品有低透的也有高透的，高透的可以达到 15 000 g/（m2·d）～20 000 g/（m2·d），透湿量的多少与透湿膜的材料及其工艺有关，在设计中应根据具体需要进行优选。如高寒地区消防服防水透气层面料在一定压力条件下水分子易透过外层进入防水透气层，造成防水透气层浸湿质量增加，在寒冷条件下引起服装内部结冰，消防作业人员穿着后易产生冻伤危害，同时增加了消防人员的身体负担和心里负担。研发生产中可通过降低湿重的方法达到降低冻伤危害的目的，可也通过防油拒水后整理技术解决湿重的问题，从而降低伤害，提升舒适性。

2.3.2 接触舒适性

2.3.2.1 吸湿速干面料

吸湿速干面料有两类，一类是将具有异形截面的吸湿速干纤维应用于个体防护面料，可以快速将汗液吸收并传导至织物外表面快速挥发，使身体保持干爽舒适的状态。另一类是通过吸湿排汗后整理技术使织物具有吸湿速干功能，可应用于电力、警用、石化等领域。这两种方法现在均有应用，前者属于本质的永久的吸湿速干面料，不会受到洗涤次数的影响；后者通过吸湿排汗后整理赋予材料功能性，可以做为一种附加功能作用于原材料，受洗涤次数的影响较大。选用哪一类方法还要根据具体产品的特点及客户的需要制定。

应用于电力行业的750 kV的高压静电防护面料，用导电材料与纺织纤维混纺交织制成，由该面料制成的服装能有效防护电位作业人员免受高压电场及电磁波的影响。

将吸湿速干纤维与导电纤维混纺织造可提高材料的舒适性。其中的导电纤维多采用金属纤维，由于金属纤维含量高，考虑到金属纤维无回潮、不吸湿的缺点，在材料中加入吸湿速干纤维材料，可以通过增加湿度来改善面料的手感。舒适型的750 k V高压静电防护面料不仅符合GB/T 18136—2008《交流高压静电防护服装及试验方法》要求，同时满足机织物的吸湿速干标准要求。

对于夏季轻薄的阻燃警用面料，原材料采用本质阻燃的纤维，通过吸湿排汗后整理赋予材料新的功能，产品既能满足阻燃面料GB 8965.1—2009《防护服装阻燃防护第1部分:阻燃服》A级要求，又能满足吸湿排汗标准要求。

2.3.2.2 舒适性的阻燃材料

阻燃性防护服可应用于军警、石化、电力、消防等领域，由舒适性的阻燃材料即舒适性的纤维原料与高性能纤维混纺制成，高性能纤维赋予材料某种功能性，比如高强高模、阻燃等。在军用方面，应用于军用迷彩的面料，采用双面组织制成，其中贴皮肤的一面采用舒适性的材料；在警用方面，针对某地区气候太热的问题，采用舒适性的纤维素纤维开发薄款的特种警服面料；在石化领域，舒适性纤维与功能型纤维混纺制成的材料提升了舒适性能。这三种材料均使用纤维素纤维提升了接触舒适性。

2.3.3 运动舒适性

2.3.3.1 质轻高效面料

质量减轻，防护性能提升，在很大程度上提升了服用舒适性。主要应用于电力、消防等领域。应用于电力行业的防电弧服分四个等级，如何在不降低防电弧性能的条件下尽量减轻质量，是技术研发的核心。

DL/T 320—2010《个人电弧防护用品通用技术要求》［13］中规定了防电弧指标和面料单位面积质量范围。其中一级的面料单位面积质量范 围 150 g/m2～200 g/m2，二级的为 200 g/m2～290 g/m2。陕西某公司开发的一款防电弧面料，面料单位面积质量在一级范围，ATPV达到了二级的要求；市场上还有一款防电弧面料，面料单位面积质量为一级的最低临界值，电弧热防护性能及破裂阈值满足一级要求，同时其双层组合材料取代了原三层组合的面料，达到了防电弧三级的要求。

2.3.3.2 弹性材料

弹性材料应用于个体防护面料，包括阻燃耐高温面料、防割面料等，在不影响防护功能的条件下，增强着装者运动的灵活性，提高工作效率，主要应用于警用、消防等领域。个体防护面料可通过加入弹性材料来提高美观（抗皱）舒适性。利用功能弹力纱线及将功能性针织弹力面料与梭织面料结合的方法都可以作为重点的研发方向，弹力布可以分为四面弹及纬弹面料，在警用服装用面料方面，在原有材料的基础上，可以采用弹性纤维提高运动的灵活性，增强舒适性，提高作战效率。弹力面料中可加入氨纶弹力丝，采用低弹的纬向包芯纱方式实现。

3 未来展望和研发方向

个体防护面料作为从业人员为防御物理、化学、机械等外界因素所穿戴、配备和应用的纺织品，涉及应用范围广，领域多，主要应用于热防护、阻燃、机械防护、化学防护、电防护、医疗健康防护等方向。对于个体防护面料的市场需求，国外和国内需求量都呈现增长的态势。

个体安全防护面料在未来应注重以下研发方向:公共安全应急产业的发展及“军民融合”战略的实施将推动个体防护面料的市场需求；高性能纤维与新型纤维材料的发展加速了舒适性防护面料的开发；舒适性与健康环保有效结合形成环保舒适型个体防护面料，如阻燃舒适性纤维与长效环保型阻燃纤维及绿色环保型阻燃纤维的研发提升了舒适性；个体防护面料与智能技术，智能穿戴技术相结合提升材料的舒适性。

总之，结合热湿舒适性、接触舒适性及运动舒适性的理念及设计思路，从原材料、纺纱方式、组织结构设计、后整理及服装设计等方式入手最终可以提升个体安全防护面料的舒适性能。