优化消防防护服性能:织物透气性与防护功能的协同提升

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为解决消防员防护服舒适度低、生理热负荷大及防刺割性能不足的问题,研究人员开展不同织物组织用于防护服外层的研究。结果显示,蜂窝(Honeycomb)和席纹(Huck-a-back)织物性能优于标准斜纹(Twill 2/2)织物,对提升防护服性能有重要意义。

  在火灾救援的战场上,消防员们总是冲锋在前,与熊熊烈火和各种危险 “短兵相接”。他们身上的防护服,就像是守护生命的坚固堡垒,肩负着多重使命。然而,传统的消防员防护服虽能抵御火灾、化学物质等威胁,但却存在不少问题。厚重的材质不仅让消防员们在执行任务时行动受限,还会使他们承受巨大的生理热负荷,闷热感常常让他们汗流浃背,体力消耗加剧。而且,在防刺割方面,现有的防护服也有待提升。这些问题不仅影响了消防员的工作效率,还对他们的安全和健康构成了潜在威胁。
为了给消防员打造更优质的 “战斗装备”,来自德国亚琛工业大学纺织技术研究所(Institut für Textiltechnik of RWTH Aachen University)和印度德里理工大学纺织与纤维工程系(Department of Textile and Fibre Engineering, Indian Institute of Technology Delhi)的研究人员携手展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》上,为消防员防护服的改进指明了方向。

研究人员的主要技术方法包括:首先,采用林道尔多尼尔公司(Lindauer DORNIER GmbH)的 PTS 8/S C20 剑杆织机,以 93% 间位芳纶(m-aramid)、5% 对位芳纶(p-aramid)和 2% 抗静电纤维为原料,制作了斜纹 2/2(Twill 2/2)、席纹(Huck-a-back)和蜂窝(Honeycomb)三种不同组织的织物作为防护服外层。然后,在标准气候条件下,依据一系列德国工业标准(如 DIN EN 1049 - 2、DIN EN ISO 5084 等)对织物进行物理性能、防护性能和舒适性能测试 。

研究结果


  1. 物理性能:Twill 2/2 织物的经纬密度最低,Honeycomb 织物孔隙率最高。Honeycomb 织物的拉伸强度在经向和纬向均最高,Huck-a-back 织物的撕裂强度最高,三种织物的耐磨性均满足要求。
  2. 防护性能:Huck-a-back 织物和 Honeycomb 织物的热传递指数(HTI)和辐射热传递指数(RHTI)等防护性能指标均超过目标值,Twill 2/2 织物的 HTI24 - 12值未达标。
  3. 舒适性能:Huck-a-back 织物的外层透气率最高,Honeycomb 织物的总热损失最高,意味着其透气性最佳。三种织物的水蒸汽传输阻力均满足要求,且 Honeycomb 织物的总层结构水蒸汽传输阻力最低。

研究结论与讨论


研究发现,长浮长有利于提高撕裂强度和透气性,但会降低耐磨性和拉伸强度,同时减少热传导。Huck-a-back 织物的高撕裂强度为消防员提供了更好的防刺割保护。Honeycomb 和 Huck-a-back 织物的整体结构在热防护和其他物理性能方面均优于 Twill 2/2 织物。这一研究成果为消防员防护服的选材和设计提供了重要依据,有望显著提升消防员在执行任务时的舒适度和安全性,减少因防护服性能不足带来的风险,对消防行业的发展具有重要意义。

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