灭火防护服热湿舒适性探讨

灭火防护服热湿舒适性探讨

消防员在工作中常常会面临高温、高湿的环境，因此，消防服的

热湿舒适性是一个重要指标。为提高消防服的热湿舒适性，目前比

较先进的技术方法包括选择不同的纤维材料，改变纤维织物的结构、组织、厚度以及层合、复合方式等。

消防员在灭火及救援过程中常常面临高温、高湿的环境，这主要是由于燃烧产生的热量及大量使用水枪等因素所致。为保护

消防员的人身安全，通常消防员都必须穿戴灭火防护服。然而，目

前消防员的灭火防护服普遍存在热湿舒适性较差的问题。

国内外相关的研究调查表明，许多消防员致伤的原因，除了显而易见的高温和火焰威胁，还有因消防服不能很好的导汗散热，在人体皮肤和消防服之间呈现高温高湿的微环境，使穿着者局部蓄热严重且汗液无法排除，身体温度急剧上升，出现热抽筋、中暑昏厥、蒸汽烫伤等症状。图1显示了干热、湿热环境中人体的承受能力。

如何提高消防服的耐高温和隔热防护性能，同时使消防服轻便并且防水透气（能防止外部水、有害液体等接触皮肤），使消防员在消防作业过程中活动灵便、不感到闷热，实现隔热、防水、透气、轻便等各项性能指标的平衡，一直是个富有挑战性的课题。为此，各国在消防服热湿舒适性的检测标准、技术探索、材料应用等方面都积极研究并取得一定成效。

主流标准对消防服热湿舒适性的要求

消防服从外到里通常由4层不同面料组成，即外层、防水透气层、隔热层、舒适层(如图2所示)。外层一般具有较好的物理机械性能，如拉伸、撕裂、耐磨等，市场上应用较广泛的材料有Conex(对位芳纶，日本)，PBI(聚苯并咪唑纤维)，PBO(聚对苯撑苯并双恶唑)，Nomex(对位芳纶，美国)，Kevlar(间位芳纶)，NewStar(对位芳纶，中国)等永久阻燃性芳纶材料；防水透气层由聚四氟乙烯膜(PTFE)贴合芳纶无纺或梭织基布组成，起到防水透气的作用；隔热层通常是由1~3层阻燃无纺纤维毡构成，可进一步提高服装的热防护性能；舒适层是最贴近皮肤的里层，通常采用薄型阻燃梭织布。

不同地区和国家为提高消防服的热湿舒适性，提出了不同的测试方法及性能的要求。下面简单介绍中国(GA）、欧洲(EN)及美国(NFPA)消防服标准中对热湿舒适性的评估方法及性能要求。

中国公安行业标准GA10-2002《消防员灭火防护服》中要求测试消防服防水透气层的透湿量，透湿量要不小于

5000g/(m2·24h)，测试方法参照GB/T1037-1988《塑料薄膜和片材透水蒸气性试验方法杯式法》。欧洲标准BSEN469-2005《消防队员用防护服—消防服的性能要求》中要求测试消防服多层面料组合的湿阻，规定织物湿阻值小于30m2Pa/W，测试方法参照BSEN31092-1994

《纺织品生理性能评估纺织品热阻湿阻测量—稳态发汗热板法》。美国国家消防协会的NFPA1971-2007《建筑火灾及近火作战防护装备标准》要求测试消防服多层面料组合的总体热散失量(THL)，THL值不

小于205W/m2，测试方法参照ASTMF1868-2002《纺织品热阻湿阻测量-发汗热板法》，采用发汗热板测试系统，通过测试织物的热阻和湿阻，计算出综合热/湿生理舒适性评价指标。

从中国、欧洲和美国所制定的消防服标准中的热湿舒适

性要求来看，美国标准充分考虑了干/湿热散失的情况，采用THL作

为评价指标衡量多层面料组合的整体热散失性能，能较综合客观地

反映服装整体舒适性；欧洲标准的测试方法及取样和美国标准类似，但选取的评价指标有差异，如欧洲标准中选取湿阻值作为评判指标，美国标准中选取热阻、湿阻综合计算的整体热散失量(THL)作为评判

指标。发汗热板评价方法的不足之处在于测试结果变异较大。中国

标准采用的测试方法相对简单，不能很好地模拟服装与出汗皮肤接

触的状态，取样也仅限于防水透气层，没有整体选用多层面料的组

合来进行综合评价，但是中国标准中采用的方法对防水透气层横向

比较有一定的参考意义，且测试结果相对比较稳定。

提高消防服热湿舒适性的方法

为提高消防服的热湿舒适性，目前较先进的技术方法是通过选择不同的纤维材料，改变纤维织物的结构、组织、厚度以及层合、复合方式等来提高消防服的热湿舒适性。

纤维原料的选择和应用

消防服的阻燃特性要求在很大程度上限制了纤维原料的选择。目前在消防服上应用最广的面料是芳纶类纤维。芳纶纤维属于永久阻燃材料，并且有较好的机械性能，但吸湿导汗性能较差。阻燃粘胶纤维也是永久阻燃的纤维素纤维，其舒适性较芳纶纤维有极大的改善，然而力学性能较差。目前开发出的芳纶/阻燃粘胶纤维混纺面料应用在消防服舒适层上，使消防服的舒适性比纯芳纶面料的有很大提高，防护性能也可以满足各标准的要求。此外，消防服

的舒适层材料采用Nomex（间位芳纶）长丝取代常规的短纤纱面料，也在一定程度上改善了面料的导湿性能和接触舒适性。

织物结构变化与多层织物复合

为有效兼顾消防服的功能性和舒适性，通过改变织物的

结构和组合可以起到一定效果，目前有3种技术常用于提高服装热

湿舒适性。

防水透气膜与外层织物贴合复合。消防服的防水透气层

通常采用两种贴合的方式，即PTFE(聚四氟乙烯)防水透气膜贴合芳

纶无纺基布和PTFE(聚四氟乙烯)贴合芳纶梭织基布。这两种贴合方

式可以兼顾液体渗漏防护性、阻燃性、耐用性和透气性。

采用三维立体复合结构，在织物层间引入静止空气，使

消防服在轻便的前提下提高隔热性能。如采用具有3D凹凸效果的芳

纶无纺基布贴合防水透气层的PTFE(聚四氟乙烯)膜，引入更多的静

止空气，保证防水透气性的同时，提高热防护性能。或者采用3D凹

凸结构的纤维毡，增加服装层间静止空气的含量，在使用轻型隔热

层的基础上，能有效提高消防服的热防护值(TPP)和热散失值(THL)，