多功能防護(hù)服設(shè)計研發(fā)過程及性能評價

　　隨著經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展，火災(zāi)也出現(xiàn)了量與質(zhì)的變化。一把火毀掉幾十條、上百條生命，幾十萬、上百萬乃至上千萬元財產(chǎn)損失的火災(zāi)已屢見不鮮。特別是特殊工種惡性火災(zāi)事故仍較嚴(yán)重，一次死亡10人以上或死亡、重傷20人以上的火災(zāi)，全國每年發(fā)生10多起。因此加強(qiáng)對特殊工種工人的勞動保護(hù)，要從防護(hù)服的設(shè)計研發(fā)及性能評價做起。

　　日前，由東華大學(xué)、深圳優(yōu)普泰服裝科技有限公司合作完成的“防護(hù)服多功能設(shè)計研發(fā)及性能評價”項目獲得了2013年度“紡織之光”科學(xué)技術(shù)二等獎，該項目進(jìn)行了防護(hù)服的多功能設(shè)計研發(fā)及性能評價，研制的防護(hù)服具有防火隔熱、防水透氣、防毒抗菌等多種功能，適合于災(zāi)變突發(fā)事件現(xiàn)場等應(yīng)急救援的個體防護(hù)需求。

　　多種危害一體防護(hù)

　　據(jù)了解，一般的防護(hù)服是使用本質(zhì)阻燃纖維加工的阻燃防護(hù)服。以間位芳綸為代表的本質(zhì)阻燃纖維因自身特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)而具備天然的阻燃性，在空氣中難以燃燒，火源移開后馬上自行熄滅，而且燃燒部分迅速炭化形成絕熱保護(hù)層，而不產(chǎn)生熔融、滴落或穿洞，可以有效減少或避免燒傷燙傷，這種防護(hù)服防護(hù)功能單一，舒適性和功能性較差。

　　據(jù)項目帶頭人東華大學(xué)服裝設(shè)計與工程系主任李俊介紹，“防護(hù)服多功能設(shè)計研發(fā)及性能評價”項目首先提出了防護(hù)服裝功能設(shè)計的理論模型，建立了“分層隔熱、多重防護(hù)、功能集結(jié)”等防護(hù)模式，實現(xiàn)了多種危害因素一體防護(hù)的目標(biāo)。采用熱防護(hù)性能TPP結(jié)合總散熱量THL進(jìn)行織物系統(tǒng)性能綜合設(shè)計。同時發(fā)展兩步法優(yōu)選技術(shù)，構(gòu)建由外層防水透氣層、隔熱層、舒適層組成的復(fù)合織物系統(tǒng);采用芳砜綸纖維研發(fā)防火阻燃外層和隔熱層;開發(fā)“三合一”技術(shù)，研制具有“三明治”結(jié)構(gòu)的防水透氣、防毒抗菌選擇性滲透織物;提出四維動體結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，進(jìn)行具有作業(yè)活動適應(yīng)性的防護(hù)服造型創(chuàng)新設(shè)計。

　　“火人”助力完善體系

　　據(jù)李俊介紹，在織物及服裝整體防護(hù)性能測評層面，該項目發(fā)展了綜合評價防護(hù)織物系統(tǒng)多種理化性能和舒適工效性能的表征技術(shù)，探索建立了系統(tǒng)科學(xué)的防護(hù)服裝從面料性能到服裝整體性能評價的體系和方法。項目通過研制模擬衣下微空間織物拉伸形變的熱防護(hù)性能測試裝置、揭示了多層織物系統(tǒng)綜合性能的演變規(guī)律;研發(fā)織物高溫液體燙傷防護(hù)性能測評裝置，取得了織物及其服裝整體在高溫液體滲透防護(hù)方面的理論研究成果。同時利用技術(shù)水平先進(jìn)的火場燃燒假人服裝熱防護(hù)性能測評系統(tǒng)——“東華火人”，作為生物人體的替身，在模擬火場實現(xiàn)人體皮膚燒傷部位及程度定量預(yù)測，對防護(hù)服、火災(zāi)防護(hù)服、熱防護(hù)工作服等服裝整體熱防護(hù)性能進(jìn)行客觀評測。

　　據(jù)了解，“東華火人”是中國第一個燃燒假人。在火場的高危環(huán)境中，優(yōu)良的防護(hù)裝備能有效降低對消防員、逃生者的傷害。以往測試一般使用面料燃燒實驗，但該實驗無法反映其對人體作用的實際效果，容易在使用中造成防護(hù)不足。用燃燒假人模擬火場環(huán)境進(jìn)行實驗，可更好地了解防護(hù)服的使用效果。“東華火人”實驗室是國際上首個火場人體全身防護(hù)裝備燃燒實驗室。同時，該假人完全模擬中國人體型構(gòu)造、可在不同活動姿勢下精準(zhǔn)感知高溫?zé)崃鳌⒕_報告身體皮膚燒傷程度。此外，它的關(guān)節(jié)均可調(diào)節(jié)，可模擬消防員的人體活動。這有助于研究者根據(jù)中國人的身體特征，對救援活動中易拉扯的服裝部位、易導(dǎo)致面料空隙的部位作進(jìn)一步改善，實驗室的研究團(tuán)隊隨后將對假人經(jīng)燃燒后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

　　研制防護(hù)服面料的東華大學(xué)化學(xué)纖維研究所所長胡祖明說，面料研發(fā)和燃燒試驗，正如“以彼之矛，攻彼之盾”。通過要求逐步升級的燃燒測試，研究者將更科學(xué)合理設(shè)計熱防護(hù)裝備，有效遏制火災(zāi)、戰(zhàn)場和熱輻射等危險環(huán)境對人體造成的熱傷害。

　　產(chǎn)學(xué)研用最快途徑

　　“我們項目團(tuán)隊采用課題負(fù)責(zé)人制，通過設(shè)立子課題，確定合作各方的責(zé)任，做到權(quán)責(zé)分明，任務(wù)明確。”李俊談道。針對“防護(hù)服多功能設(shè)計研發(fā)及性能評價”項目，在由東華大學(xué)與深圳優(yōu)普泰服裝公司組成的產(chǎn)學(xué)研用攻關(guān)團(tuán)隊中，東華大學(xué)依托“東華火人”實驗室的理論優(yōu)勢主要負(fù)責(zé)火場燃燒假人服裝熱防護(hù)性能測評系統(tǒng)的建立和完善。優(yōu)普泰公司將多年專業(yè)研發(fā)、生產(chǎn)特種防護(hù)服裝的生產(chǎn)經(jīng)驗反饋給東華大學(xué)，將最新的研究成果最快送達(dá)生產(chǎn)一線。

　　據(jù)介紹，產(chǎn)品開發(fā)方面雙方充分利用項目單位現(xiàn)有的產(chǎn)學(xué)研用一體化條件，東華大學(xué)化學(xué)纖維研究所與優(yōu)普泰公司全程參與，將所開發(fā)的技術(shù)快速應(yīng)用到規(guī)模生產(chǎn)中，縮短了技術(shù)和產(chǎn)品開發(fā)完成的過程和時間，產(chǎn)品生產(chǎn)方面主要利用項目單位現(xiàn)有的生產(chǎn)條件。通過定期總結(jié)課題經(jīng)驗，召集產(chǎn)學(xué)研用各方專家學(xué)者和工程技術(shù)人員會議，商討課題進(jìn)展中的難點(diǎn)、重點(diǎn)，研究成果通過產(chǎn)學(xué)研用平臺及時進(jìn)行轉(zhuǎn)化，為技術(shù)成果的轉(zhuǎn)化提供良好的氛圍和必要的配套措施。