关于消防救援人员轻质灭火防护服的研究

姜佳良

摘要：随着我国一线消防队伍“全灾种、大应急”工作职能的拓展，消防救援人员所直面的灾害类型逐渐增多，对于现场处置人员的个人安全防护等级也提出了更高的需求。以一线消防救援人员实际配备的灭火防护服为研究对象，以常见轻质灭火防护服为实例，对实战处置过程中消防救援队伍实际穿戴的防护服防水透气层以及舒适层等部位的改进方式进行了逐一研判及对比，并以此为依据对防护服织物的防护性能测试提出了切实有效的相关建议，为相关功能装备的研发提供了思路与方法，有益于为消防救援队伍选择更安全、更高效的防护服。

关键词：灭火防护服；消防员；防护性能；热辐射

中图分类号：TU998.1       文献标识码：A       文章编号：2096-1227（2022）11-0019-05

为了有效保障一线消防救援人员的自身安全，在处置各类灾害事故的过程中，消防救援人员通常需要根据灾害的不同类型穿戴相应的灭火防护服。通常情况下，消防员灭火防护服特指消防员在进行灭火救援时穿着的用来对躯干、头颈、手臂和腿部进行防护的专用服装，根据XF10—2014《消防员灭火防护服》行业标准，该装备主要包括外层、防水透气层、隔热层和舒适层，除了四层织物之外还有外层补强布、拉链、螺纹袖口、防水衬布、拖拉带等，同时标准规定该装备的成衣重量不应超过3.5kg。近年来随着“全灾种、大应急”工作职能的拓展，特别是消防员职业化进程的有序推进，消防员个人防护装备的减重增效成为灭火防护服改进的主要趋势。

1 目前一线消防员配备的灭火防护服的设计方案

XF10—2014《消防员灭火防护服》详细规定了一套能够有效起到防护效能的灭火防护服外层、防水透气层、隔热层、舒适层的各个性能参数，此外还规定了四层织物抵御火焰和辐射的热防护性能TPP（Thermal protective performance）不得低于28cal/cm2。热防护性能对于消防员的火场安全十分重要，且通常由直接法进行测试，因此通过空气层结构设计来提升热防护性能、同时降低装备重量是目前我国消防救援人员灭火防护服的主要改进思路。

1.1  消防员灭火防护服外层的叠层交织设计

如表1所示为XF10—2014《消防员灭火防护服》对于灭火防护服外层的性能要求。2014年该标准修订后，有厂家针对传统芳纶外层织物进行了热防护性能的提升设计，形成了如表2所示的三种加强织物的形式。另外需要补充的是，目前大部分灭火防护服为了兼顾热防护性能和强力性能而采用了W3的设计模式。同时和其他菱形、平纹方格相比，六边形苯环花格的凸起更高、分布更匀而被广泛地采用。

1.2  消防员灭火防护服防水透气层的点胶滴塑设计等

如表3所示为XF10—2014《消防员灭火防护服》对于灭火防护服防水透气层的性能要求。通常情况下，灭火防护服防水透气层的基材为80%的间位芳纶和20%的对位芳纶，同时也有少部分采用了70%的间位芳纶和30%的对位芳纶，对位芳纶的加入可以有效提升芳纶水刺毡的强力，虽然标准并未规定防水透气层的强力性能参数，但是其对于覆膜后织物有洗涤缩水率的要求，因此需要提升水刺毡的强力。芳纶无纺布的两侧均为水平的平面，一侧覆防水透湿膜后可以形成防水透气层。除了加厚防水透气层基材之外，近年来有厂家针对传统芳纶无纺布进行了热防护性能提升设计，形成了如表4所示的整理形式。此外针对防水透气层的整理设计还有三点补充：第一，三维设计和滴塑点胶很难同时在一张防水透气层上实现，现有的滴塑技术很难保证点胶准确地固定在三维织物的格子上，而如果只是固定在各自之间的凹槽则不利于热防护性能的稳定提升，而对于标准中要求的各层单位面积质量不超过5%的波动也有影响；第二，虽然滴塑点胶技术有成功应用于膜上的研究，但是考虑到防水透气层的拒油性能要求，所以实际上的点胶仍然以固定于无纺布一侧为主；第三，目前还有使用阻燃性能更高、热稳定性更好的聚酰亚胺纤维替代间位芳纶制备无纺布的研究，但是进展缓慢。当然，上述的三维设计、滴塑点胶、加厚设计、聚酰亚胺材料替代的设计也可以应用于隔热层上，但是隔热层一般难以替代防水透气层，因此轻质装备通常是去除了隔热层后利用剩余的外层、防水透气层、舒适层来实现消防员灭火防护服功能的。

1.3  消防员灭火防护服舒适层的隆起波浪设计

如表5所示为XF10—2014《消防员灭火防护服》对于灭火战斗服防水透气层的相应性能要求。现有的防水透气层主要为芳纶和黏胶混纺的梭织布，目前国内部分科研机构针对传统灭火战斗服的舒适层进行了热防护性能的提升设计，形成了表6所示的多种形式方案。

2 轻质消防员灭火防护服的各个方案分析对比

XF10—2014《消防员灭火防护服》从安全性和舒适性两个角度对装备的性能进行了规范，其中安全性主要包括阻燃性能、热稳定性、热防护性、断裂强力、撕破强力等，而舒适性则包括表面抗湿性、抗渗水性、透湿率性能。针对上述改进型方案，继续进行安全性、舒适性和持久性的图示对比（如图1所示），可知兼顾各方面性能的外层方案是W3、防水透气层方案是F1、舒适层方案是S1。当然，可以根据实际需求进行不同的排列组合，进而更好地满足不同侧重的轻质装备现实需求。

3 轻质消防员灭火防护服的补充测试

3.1  针对轻质消防员灭火防护服各层织物的补充测试

對于消防员灭火防护服，由于热防护性能的测试只是针对各层织物开展的，所以有因为加强织物、点胶滴塑、隆起波浪等方案导致的成衣局部防护性能下降的风险。毕竟和普通的各层织物相比，上述方案都存在着一定的非均质情形，比如加强织物的菱形结构、点胶滴塑的不同密度、隆起波浪的受压变紧等，进而可能会导致局部出现问题。

为此，部分基材可以应用改性织物予以替代，检测保守织物的热防护性能看其是否满足行业标准的需求。比如针对上述外层方案是W3、防水透气层方案是F1、舒适层方案是S1来讲，其外层为双层外层，防水透气层为凹凸芳纶无纺布覆膜結构，而舒适层则为热波卡结构。上述结构的热防护性能可以达到33.5cal/cm2，而如果外层结构换成同克重的单层外层、防水透气层不采用凹凸三维结构、舒适层是普通的梭织布，则保守方案的织物的热防护性能经过测试为29.8cal/cm2，因此同样满足行标不低于28cal/cm2的要求[1]。

3.2  针对轻质消防员灭火防护服成衣的补充测试

此外，为了检验相关方案的成衣真实使用状况，可以参考GB8965.1—2020《防护服装 阻燃服》的标准测试轰燃条件下成品服装的阻燃性能，当二度烧伤和三度烧伤面积之和小于总面积的25%时，则达到A级阻燃服的性能。针对轻质三层消防员灭火防护服、基于热人仪开展8s的轰燃试验，结果表明一度烧伤面积达到了1.8%、二度烧伤面积达到了19.6%、三度烧伤面积达到了0.7%，因此二度烧伤和三度烧伤面积之和为20.3%，该三层消防员灭火防护服达到了A级阻燃服的性能。同时，烧伤面积分布较为均匀、未出现局部过热的情况，因此建议将热人仪试验作为轻质消防员灭火防护服的补充测试手段，进而更好地表征防护服的持久稳定性。轻质消防员灭火防护服的热人仪试验如图2所示。

4 结语

首先，本文参考XF10—2014《消防员灭火防护服》对于各层的规定，汇总了近年来轻质消防员灭火防护服的设计方案；其次，针对外层加强织物、防水透气层或隔热层点胶滴塑或三维设计、舒适层的隆起波浪等进行了不同轻质装备的方案对比；最后，针对各种方案中的非均质织物问题，提出了补充检测的建议。针对外层、防水透气层、隔热层和舒适层进行了各项改进方案，可以在保证热防护性能的同时进一步提升装备的安全舒适度；此外，为了避免轻质装备织物的非均质导致的安全问题，建议针对相关方案的基本织物进行热防护性（下转第56页）（上接第22页）能测试，或者将针对成品服装进行的热人仪测试作为补充参考，甚至通过设置相应的阈值进行辅助评价。

参考文献：

[1]肖勇.新型轻质消防员灭火防护服[J].消防技术与产品信息，2017（11）：42.

Study on Light Protective

Clothing for Fire Rescue Personnel

Jiang Jialiang

（Tianjin Fire and Rescue Corps Jizhou Brigade，Tianjin 301900）

Abstract：With the expansion of the work function of " All-hazards emergency " of the first-line firefighters in China， the types of disasters faced by fire rescue personnel are gradually increasing， and a higher level of personal safety protection for on-site disposal personnel is also put forward. Taking the firefighting protective clothing actually equipped for first-line fire rescue personnel as the research object， taking the common light firefighting protective clothing as an example， this paper studies and compares the improvement methods of the waterproof breathable layer and the comfortable layer of the protective clothing actually worn by the fire rescue team in the process of actual combat disposal， and puts forward practical and effective relevant suggestions on the protective performance test of the protective clothing fabric based on this， It provides ideas and methods for the research and development of relevant functional equipment， and is beneficial to the selection of safer and more efficient protective clothing for fire rescue teams.

Keywords：firefighting protective clothing; firemfighter; Protection performance; thermal radiation