熱防護(hù)性能試驗(yàn)儀測(cè)試多層織物熱防護(hù)性解析

消防員滅火防護(hù)是熱防護(hù)的一種，于保護(hù)活躍在一線的消防隊(duì)員人身安全，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均要求熱防護(hù)必須由四層組成，即防火外層、防水透濕層、隔熱防火層、舒適層。外層織物直接與火源接觸，阻燃性是對(duì)外層織物的基本要求，熱防護(hù)性能試驗(yàn)儀是測(cè)試多層織物熱防護(hù)性的儀器，我司標(biāo)準(zhǔn)集團(tuán)（香港）有限公司研發(fā)生產(chǎn)的一款測(cè)試儀器，性價(jià)比高，售后服務(wù)快速齊全，歡迎有需求的客戶及時(shí)電詢。

另外，標(biāo)準(zhǔn)集團(tuán)工程師表示，多層織物消防服由于各層面料重疊在一起時(shí)，各層織物表面接觸后產(chǎn)生壓力，并且織物之間產(chǎn)生空氣層，對(duì)多層組合系統(tǒng)造成影響，導(dǎo)致了多層織物的熱防護(hù)系數(shù)(TPP)試驗(yàn)結(jié)果值與各層織物TPP值之和的差異。因此，多層織物TPP試驗(yàn)結(jié)果值并不等于各單層織物TPP值之和。本試驗(yàn)分別對(duì)各單層織物的熱防護(hù)性能進(jìn)行測(cè)試，在滿足基本性能的基礎(chǔ)上，分別組合成十種不同多層消防服防護(hù)系統(tǒng)再次進(jìn)行熱防護(hù)性能測(cè)試，篩選出符合標(biāo)準(zhǔn)的多層消防服用織物組合，希望對(duì)每個(gè)客戶有所幫助。
本試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)集團(tuán)（香港）有限公司生產(chǎn)的F145熱防護(hù)性能試驗(yàn)儀測(cè)試試樣TPP值并進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，測(cè)試方法按照GB8965.1—2009《防護(hù)裝 阻燃防護(hù)：阻燃服 附錄 A(規(guī)范性附錄)熱防護(hù)性能試驗(yàn)方法》 及ISO 17492∶2003(E)。
防火外層試樣選取編號(hào)為A1覆膜棉錦阻燃面料、A2覆膜阻燃防撕裂面料、A3覆膜阻燃帆布面料、A4芳綸-阻燃黏膠面料、A5芳綸-阻燃黏膠面料；防水透濕層試樣采用B1聚四氟乙烯(PTFE)膜；隔熱層試樣選取C1針刺氈芳綸1313、C2針刺氈芳綸1313；舒適層試樣采用D1。各面料取150mm×150mm試樣3塊，試驗(yàn)結(jié)果取平均值。具體織物規(guī)格如表1所示。

試驗(yàn)方法：
熱防護(hù)性能試驗(yàn)儀是用于測(cè)量水平放置的阻燃防護(hù)裝面料暴露于輻射熱源和對(duì)流熱源作用下的隔熱性能。當(dāng)透過的熱量與引起人體組織二級(jí)燒傷的熱量相等時(shí)，記錄暴露的時(shí)間，用樣品與測(cè)試傳感器直接接觸的方式來(lái)模擬阻燃防護(hù)與身體接觸穿著。本儀器適用于單層或多層阻燃材料的測(cè)試，不可用于非阻燃材料。
試驗(yàn)前儀器校準(zhǔn)和試驗(yàn)過程都應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行，以便帶走燃燒產(chǎn)物煙或煙氣。將總熱通量定在(83±2) kW/m2，其中輻射熱源和對(duì)流熱源產(chǎn)生的熱通量各占50%，應(yīng)用試驗(yàn)銅熱量計(jì)測(cè)量總熱通量。本試驗(yàn)中，樣品測(cè)試為接觸式，打開百葉窗，開始試驗(yàn)，當(dāng)傳感器的值達(dá)到人體二級(jí)燒傷忍耐極*(傳感器溫度上升35~40 ℃)，關(guān)閉百葉窗。
結(jié)果與討論：
1、TPP值的結(jié)果與分析
由于A1、A2、A3分別為覆膜棉錦阻燃面料、覆膜阻燃防撕裂棉面料、覆膜阻燃帆布面料，單層試驗(yàn)溫度過高時(shí)易于分解，因此僅將A1、A2、A3作為多層消防防護(hù)的外層及防水透濕層進(jìn)行試驗(yàn)采集數(shù)據(jù)。5種面料單層接觸式試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如表2所示。

試驗(yàn)中從反應(yīng)曲線和人體組織耐受曲線相交點(diǎn)讀出二度燒傷時(shí)間和相應(yīng)的暴露熱通量，根據(jù)式(1)計(jì)算出TPP值。
TPP=F·t (1)
式中：TPP為熱防護(hù)系數(shù)，kW·s/m2；
F為暴露熱通量，kW/m2；
t為導(dǎo)致二度燒傷的時(shí)間，s。由表2可知：
作為外層的A4、A5面料相比較，A5的TPP值較大，說(shuō)明A5的熱防護(hù)性能更佳；隔熱層C1、C2相比，顯然是面密度較大的C2的TPP值更大些，熱防護(hù)性能更好。由此可見：對(duì)于纖維成分相同的織物，TPP值與織物的厚度、面密度具有顯著的正相關(guān)性，即織物越厚重，其TPP值越大，熱防護(hù)性能也越好。因此，織物的物理特性對(duì)熱防護(hù)性能是有影響的。根據(jù)各單層組分織物試樣的試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)織物組合后進(jìn)行整體性能評(píng)價(jià)。各層配伍方式如表3所示。

根據(jù)GA10—2002《消防員滅火消防服標(biāo)準(zhǔn)》要求，滅火消防服整體熱防護(hù)能力TPP值不應(yīng)小于1172kW·s/m2。本試驗(yàn)中，多層織物組合熱防護(hù)性能測(cè)試方法與單層熱防護(hù)測(cè)試法相同，十種多層組合接觸式試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果如表4所示。

由表4試驗(yàn)結(jié)果可知：1#試樣的TPP值為1151.73kW·s/m2，未達(dá)到GA10—2002的要求；2#與3#相比，2#的TPP值較大，熱防護(hù)性能更好；4#、5#的TPP值分別為950.16kW·s/m2、1079.44kW·s/m2，均不達(dá)標(biāo)。可見用C1芳綸1313針刺氈作為隔熱層，僅有兩種樣品達(dá)到GA10—2002要求的TPP值。
6#~10#均滿足TPP值不應(yīng)小于1172kW·s/m2的要求。可見，隔熱層對(duì)多層織物的綜合熱防護(hù)性能起到了重要作用。6#、7#和8#中，8#試樣的外層及防水透濕層為覆PTFE膜的阻燃帆布，TPP值大，防護(hù)性能好；9#和10#相比，10#的TPP值稍大，因此防護(hù)性能略好些。
2、試樣燃燒性狀分析
多層組合試樣經(jīng)燃燒后的表面性狀如下：3#表面發(fā)生碳化，但仍保持平整；8#表面無(wú)明顯脆化發(fā)生，外層面料仍具有一定的強(qiáng)力；其他多層組合均有不同程度的脆化現(xiàn)象，其中，9#、10#表面脆化現(xiàn)象較為嚴(yán)重，有少部分碳化物掉落。因此，8#試樣的阻燃防護(hù)性能佳，適用于作為消防員滅火消防服的面料。