开放/封闭空气层对阻燃织物热防护性能的影响

为探究衣下空气层间的传热方式对阻燃织物外观性能和阻燃织物系统传热机制的影响,基于热防护性能(TPP) 实验装置,构建开放式和封闭式空气层以模拟实际着装时“服装-人体皮肤”的空间关系。利用彩色图像处理方法对比热暴露前后的织物外观和热收缩情况,从能量传递、TPP值和二级烧伤时间角度评估“织物-空气层”系统的传热特性和热防护性能。结果表明:空气层的介入会降低热传递效率,进而提升阻燃织物的热防护性能,但会加速织物老化,加剧织物热收缩;当打开空气层与周围环境热量交换的通路时,空气层间热量的流动路径变复杂,且织物的热防护性能进一步提升。     

蒸汽暴露条件对织物热防护性能的影响

为评价蒸汽压力、蒸汽与人体相对距离等条件对织物中热湿传递的作用规律,在蒸汽暴露条件下,测量不同蒸汽压力与喷射距离时织物的热防护性能,分析织物内储水量、蒸汽渗透量与热防护性能之间的关系,并探究蒸汽压力对储水量、渗透量的影响规律。结果表明:蒸汽暴露条件下,增大蒸汽压力与减少喷射距离能够降低织物的隔热性能,明显影响织物蒸汽热防护性能;织物透气性与皮肤二级烧伤时间呈显著负相关关系;另外,储水量、渗透量与蒸汽压力呈现正相关,且分别与织物的回潮率和透气性呈现正相关;降低水分吸收和减少蒸汽渗透是提高织物热防护性能的重要因素。     

热防护服热防护性能测试方法的探讨

本文对国内外热防护服热防护性能的测试方法进行了对比分析 ,介绍了一些国际常用的热防护服热防护性能的测试方法     

空气层对织物动态热湿传递性能的影响

分析空气层对织物动态热湿传递性能测试仪灵敏度的影响 ,通过实验研究空气层对织物动态热湿传递性能测试结果的影响 ,指出合理处理空气层的方法。     

热防护服热防护性能的分析与探讨

本文在综合分析国内外热防护服研究的基础上 ,对热防护服的热防护原理和必须具备的热防护性能进行了分析和探讨     

石墨烯气凝胶复合防火面料防护性能的影响因素

为进一步提高热防护服的综合性能,满足增加防护性和降低热应激的需求,构建了石墨烯气凝胶复合面料系统。通过不同的评价指标,在低辐射热环境下探讨了制备过程中氧化石墨烯水溶液的质量分数、石墨烯气凝胶的厚度、石墨烯气凝胶中是否添加碳纤维3个因素对复合面料系统热防护效果的影响。实验结果表明,与对照组相比,加入石墨烯气凝胶的复合面料系统有较好的热防护性能,可将人体产生热损伤的时间延长165%~318%,将产生二级烧伤时间延长87%~225%,将面料系统最大温差降低35.6%~63.9%;温升12 ℃的时间、温升24 ℃的时间和面料系统最大温差3个影响因素之间存在交互作用,而指标面料系统到达最高温度的时间在3个因素之间不存在交互作用,碳纤维因素主效应显著。     

空气层对针织物热传递性能的影响

在实际穿着过程中,衣服并不是全部紧贴皮肤的,衣服和皮肤之间、衣服和衣服之间有空气层存在,由于空气的导热系数远小于纤维的导热系数,因此空气层对针织物热传递性能有一定的影响。在GB/T 11048—2008《纺织品生理舒适性稳态条件下热阻和湿阻的测定》测试方法的基础上,采用自制试验装置,在针织物和模拟皮肤之间形成空气层以测定针织物在隔空气层状态下的热阻,由此计算和分析实际穿着时服装的散热量。结果表明,无空气层时多层针织物的复合热阻略小于各层针织物的热阻之和;隔相同厚度、不同面积的空气层时,针织物与空气层的复合热阻随着空气层的面积增大而增大,且呈线性关系;隔相同面积、不同厚度的空气层时,针织物与空气层的复合热阻随着空气层的厚度增加而增大,且呈线性关系。     

形状记忆合金尺寸对消防服面料防护性能的影响

为提升嵌入形状记忆合金消防服面料组合的防护性能,构筑了3种形变高度和3种排列方式的面料组合以分析形状记忆合金尺寸对其性能的影响。在高温热接触和低辐射热灾害环境下分别测试不同面料组合的防护性能。研究结果表明：形状记忆合金有效地提高了消防服面料的防护性能,合金弹簧的形变高度影响组合面料层间空气层厚度,从而改变其防护性能;在不同的排列方式下弹簧形变高度也不同,可能与弹簧形变产生的空气层形状及分布有关;在不同的热源条件下,不同排列方式的面料组合的防护性能呈现出不同的规律,即在 2 种热源条件下,1 个合金弹簧中心排列与 3 个合金弹簧对角排列方式下全高型试样的隔热性能均明显优于减半型,而 2 个合金弹簧对角排列方式下 2 种弹簧试样隔热性能的差异较大。     

消防员防护服面料的热湿舒适性

为研究消防员防护服面料的舒适性并考察其是否满足欧美国家相关标准,选取了我国消防员防护服常用的几种面料,进行单层织物热阻和湿阻以及多层织物热阻、湿阻和总热损失的测试与分析,考察空气层对多层织物热阻的影响,并将测试结果与欧美标准的相关要求进行对比。结果表明:在厚度大致相同时,外层面料的密度对热阻和湿阻影响较大;因为隔热层材料是非织造布结构,热阻和湿阻较大;空气层的位置对多层织物的热阻值影响不大,但其厚度对多层织物的热阻影响较大;选取的几种面料组合,湿阻低于30 Pa·m~2/W,总热损失高于205 W/m~2,均满足欧美国家相关标准要求。     

衣下空气层对透气型防护服热阻和湿阻的影响

为确定适宜的服装宽松量,提升透气型核生化(NBC)防护服的热湿舒适性,设计了穿着实验。在温、湿度可控制的气候室内,借助出汗暖体假人和三维扫描技术,观察常温、静止状态下5套不同松量服装的热湿传递性能,探讨衣下空气层对NBC防护服热阻和湿阻的影响。研究结果表明:衣下空气层体积与平均厚度的增量变化相似,不同松量服装的衣下空气层对服装总热阻和总湿阻有显著影响;随着透气型NBC防护服松量的增大,服装总热阻随着衣下空气层的增加呈现先增后减的变化趋势,服装总湿阻随着衣下空气层的增加呈现逐渐增大的变化趋势。     

The effect of moisture and air gap on the thermal protective performance of fabric assemblies used by wildland firefighters

The thermal protection performance (TPP) provided by fabric assemblies used by wildland firefighters is greatly affected by both the moisture and the air gap trapped in multilayer fabrics. In this paper, the effect of moisture, coupled with air gap on TPP was analyzed under radiant heat exposures of 21 kW/m². The air gap sizes from 0 to 5.2 mm were analyzed using an air gap height regulation device; the moisture content of the multilayer fabric combinations around 0–70% were obtained by spraying distilled water to simulate varying amounts of sweat absorption. The results obtained indicate that certain air gaps entrapped in multilayer fabric system have a positive effect on TPP for both dry and wet multilayer fabric combinations. However, obvious trend changes in thermal protection were observed among dry and wet configurations when the air gap was moved to different positions. For the wet configurations, the second-degree burn time increased as the air gap moved further from the heat source, which was contrary to burn time response under dry conditions. These findings suggest that the complicated reciprocal effect of air gap and moisture on thermal protection should be both considered in analyzing the TPP of fabric assemblies.     

消防服衣下空气层的作用与测定方法研究进展

为探究消防服衣下空气层对消防服热防护性能的影响,从衣下空气层的厚度与位置、影响因素以及测量方法 3个方面综述了消防服衣下空气层研究的发展过程及最新进展,分析了现有研究中存在的问题。研究表明:衣下空气层的厚度和位置影响衣下热传递机制,从而影响消防服的热防护性能;织物的硬挺度和悬垂性、服装的合体度以及人体动作影响消防服衣下空气层的分布;目前主要使用三维人体扫描技术获取燃烧假人裸体及着装状态下的三维图像,使用图像处理软件计算衣下空气层厚度。基于当前消防服衣下空气层的研究现状认为,未来研究需深入分析衣下空气层的作用机制,建立多层消防服衣下空气层的测量方法,提高衣下空气层的测量精度。     

火灾环境下防水透气层对消防服热湿防护性能的影响

为评价防水透气层织物对消防服热湿防护性能的影响,采用新研发的热防护性能测评装置,在干态与湿态2种热暴露条件下,测量不同防水透气层织物系统的热防护性能,分析防水透气层织物的基本参数与其热防护性能之间的关系。结果表明:在干态热暴露条件下,防水透气层织物厚度与面密度的增加能显著提高织物系统的热防护性能;在湿态热暴露条件下,含有防水透气层的织物系统能明显提高织物的热湿防护性能,其主要的影响因素是织物的回潮率与透气性。另外,在湿态条件下的总传递热量主要通过高温蒸汽的相变来传递热量,防护的重点在于蒸汽的渗透与吸收。     

充气防寒服的保暖性能

为维持户外活动人体热舒适性,研发一种保暖性能可调的防寒服装,以满足人体在不同活动量或环境温度变化情况下对服装保暖性能的需求,评价了一件充气服装的保暖性能,通过“Newton”出汗暖体假人实验测试了充气服装在4种充气量和3种风速下的上身总热阻和局部热阻。实验结果表明:充气状态下胸部、腹部和背部的局部热阻以及上身总热阻显著大于未充气状态,但是充气量之间没有明显差异;充气服装局部热阻和上身总热阻均随着风速的增加显著降低,不同充气量之间也没有显著差异。研究表明,充气服装在一定程度上可以作为一种有效的手段动态调节服装的保暖性。     

消防服衣下空气层热传递机制研究进展

空气层热传递机制的研究不仅可为更加准确的实验室热防护性能测试提供指导,也可提高消防服热湿传递数值模拟的精确度。在阐述了热防护性能测试中空气层的作用以及空气层热传递模型的研究现状的基础上,分析了服装与人体之间空气层微气候的特征,从热传导、对流换热和辐射换热3个方面总结了空气层的热传递机理,提出不同条件下空气层传热模型建立的基本思路,并对未来消防服衣下空气层热传递机理的研究动向作出了预测。     

热防护服蓄热防护与放热危害双重特性的研究进展

为全面评价热防护服在热暴露阶段的蓄热防护作用以及在冷却阶段因蓄热释放对人体造成的热危害效应,介绍了防护服热蓄积产生的原因,阐述了现阶段防护服热蓄积的测试方法以及数值模拟研究现状;从服装因素、环境因素以及人体因素3个方面归纳了防护服在热暴露阶段蓄热特性的影响因素;并总结了织物基本物理性能、空气层配置、织物水分、织物受压等因素对冷却阶段防护织物放热危害特性的影响。最后提出：在未来的研究中应针对多元化的热灾害环境以及冷却环境开展热防护服蓄放热双重特性的基础研究,并基于热防护服蓄放热双重效应探究其最优的配伍设计。     

Correlation between clothing air gap space and fabric mechanical properties

To investigate the distribution of clothing air gap layers, clothes with the same pattern but different fabrics were put on a standard scan model. The [TC]² NX-16 three-dimensional (3D) body scanning technique was used to collect point cloud data and the overall 3D visualization model of clothing air gaps was represented in a novel way through computer graphics processing. The volumes of air gap space were calculated. The main fabric mechanical properties were investigated and the relationship among them was analyzed by stepwise regression. The results demonstrated a close relationship between clothing air gap space and fabric mechanical properties. The volumes of air gap space were significantly positively correlated with stiffness-bending length and warp density and significantly negatively correlated with drape-crest angle uniformity. The conclusion could play a role in predicting and controlling the clothing design process, especially the material design process of clothing.     

高温液体及蒸汽防护服装防护性能研究进展

为合理评价高温液体和高压蒸汽防护服的防护性能,通过回顾国内外实验室模拟高温液体和高压蒸汽环境中防护服装性能研究的最新成果,从“人体-服装-环境”系统的角度分析了影响高温液体和蒸汽防护服装防护性能的关键因素;总结了现阶段防护服高温液体和蒸汽防护性能的测评技术和标准;从服装材料基本性能和静态空气层等服装因素、人体体型、人体出汗、人体运动以及造成的磨损等人体因素,以及灾害种类、冲击角度、温度、距离、压力等环境因素3个维度归纳了各因素对服装防护性能的具体影响;指出了目前在服装、人体、环境3个因素中研究存在的不足,预测了未来探索高温液体及蒸汽防护性能的研究方向,提出在今后的研究中应建立全面的高温液体和蒸汽防护性能评价体系,以提高高温液体和蒸汽防护性能测评的准确性。