劉 旺，鄭明遠(yuǎn)(.， ；.科技大學(xué)， 05008)

近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，生產(chǎn)要素、生產(chǎn)設(shè)施的不斷增加，造成了可燃物、助燃物及火源的種類(lèi)和數(shù)量不斷增多，火災(zāi)發(fā)生頻率呈上升趨勢(shì)，火場(chǎng)環(huán)境更加復(fù)雜?；馂?zāi)不僅給人們的財(cái)產(chǎn)帶來(lái)?yè)p失還會(huì)威脅人們的生命安全。消防服是保護(hù)消防隊(duì)員人身安全的重要裝備品之一，它不僅是火災(zāi)撲救現(xiàn)場(chǎng)的必需品，也是保護(hù)消防隊(duì)員身體免受傷害的防火用具。因此，研究設(shè)計(jì)適應(yīng)火災(zāi)撲救活動(dòng)的消防服就顯得尤為重要[1-3]。

1 早期消防及消防裝備

早在中世紀(jì)以前，羅馬帝國(guó)就有了專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)滅火的“看火員”，隨后歐洲各國(guó)也都有了早期的消防小隊(duì)。然而直到19世紀(jì)末期才有了專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)人員以及與專(zhuān)業(yè)裝備相結(jié)合的消防人員。隨之，消防裝備也由原來(lái)的簡(jiǎn)單裝備開(kāi)始向現(xiàn)代化、全方位發(fā)展。1836年Henry T.Grataca P設(shè)計(jì)出了現(xiàn)代頭盔的原形，使得消防員可以應(yīng)對(duì)一些掉落材料的砸傷危險(xiǎn)。同一時(shí)期，消防員穿著厚棉衣和皮革靴子以抵御火勢(shì)。1863年第一個(gè)攜帶獨(dú)立呼吸裝置的消防設(shè)備誕生，使得穿著人員可以防止被煙塵和有毒藥氣體嗆到。隨著19世紀(jì)晚期，橡膠的發(fā)現(xiàn)大大增強(qiáng)了材料的使用范圍，在二戰(zhàn)期間和之后的一段時(shí)間橡膠大衣和橡膠長(zhǎng)靴以及傳統(tǒng)的防火頭盔是消防員的常用裝備。直到二戰(zhàn)以后關(guān)于防護(hù)裝備的正規(guī)標(biāo)準(zhǔn)才逐漸發(fā)展起來(lái)，美國(guó)防火協(xié)會(huì)(NFPA)曾制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)。其中最典型的就是NFPA1971建筑滅火中消防員的全套裝備標(biāo)準(zhǔn)。這一時(shí)期，消防服開(kāi)始有三層結(jié)構(gòu)：外層防火層；中間防水層；內(nèi)層隔熱層[4]。1982年NFPA發(fā)展了一套個(gè)人安全報(bào)警系統(tǒng)，它能在救火中發(fā)出危險(xiǎn)警報(bào)。同一時(shí)期，杜邦公司的Nomex和Kevlar被應(yīng)用到外層防火層中，顯著地提高了消防服的應(yīng)用性能?，F(xiàn)如今消防裝備傳承了一直以來(lái)的科學(xué)技術(shù)：大衣和褲子都是采用NFPA規(guī)定的三層結(jié)構(gòu)；新的材料被應(yīng)用于裝備之中；多重口袋以攜帶多種工具；可移動(dòng)的護(hù)膝墊；帶有下巴支撐帶及耳朵脖子保護(hù)袋蓋的頭盔等。隨著以后要面臨更多的生物、化學(xué)、輻射和核污染的威脅，消防裝備的發(fā)展也要向著多功能的方向前進(jìn)。

我國(guó)消防服的發(fā)展也是經(jīng)歷了好幾代更新變化，早期使用的85式消防滅火服的阻燃材料是在纖維中加入化學(xué)阻燃添加劑或?qū)椢镞M(jìn)行阻燃處理。其阻燃性能是暫時(shí)的，會(huì)因長(zhǎng)期洗滌而使阻燃效果降低甚至消失。它的耐磨性、防靜電性、防化學(xué)試劑性都較差，熱防護(hù)性能也很差，而且在高溫情況下產(chǎn)生的高溫氣體、煙霧、煤焦油等增加了對(duì)人體的灼傷程度。到20世紀(jì)90年代中期，公安消防局根據(jù)形勢(shì)發(fā)展的需要研制了“九七型消防戰(zhàn)斗服”。它的外表防火層是新型阻燃材料“美它斯”，防水透氣層是在布基上覆蓋聚四氟乙烯而成，隔熱層是由阻熱毯組成，舒適層是由普通棉布起絨外粘活性碳構(gòu)成?？茖W(xué)合理的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)決定了新式消防服具有舊式消防服無(wú)可比擬的優(yōu)點(diǎn)，更加適用于保護(hù)消防隊(duì)員。

2 消防服的分類(lèi)

我國(guó)現(xiàn)行使用的消防員滅火防護(hù)服分為消防滅火服、消防隔熱服、消防防化服、消防避火服和指揮服等五大類(lèi)[5-6]。這些消防服是根據(jù)不同災(zāi)害事故對(duì)人體的傷害狀況研制而成，主要應(yīng)用于火災(zāi)撲救現(xiàn)場(chǎng)和各種災(zāi)害事故救助現(xiàn)場(chǎng)。

2.1 消防滅火服

消防滅火服，也就是傳統(tǒng)意義上的消防服，也稱(chēng)作戰(zhàn)斗服，是為消防人員在火場(chǎng)滅火戰(zhàn)斗中保護(hù)自身而設(shè)計(jì)的一種防護(hù)服裝，它集阻燃、隔熱、防水、透濕于一體，可有效保證消防員在滅火戰(zhàn)斗時(shí)的人身安全、滅火戰(zhàn)術(shù)的順利實(shí)施以及滅火器材的有效應(yīng)用。我國(guó)自2003年5月起，消防部隊(duì)開(kāi)始逐步使用符合GA10—2002《消防員滅火防護(hù)服》標(biāo)準(zhǔn)的新型消防滅火服。消防服的防護(hù)性能好壞是關(guān)系到消防員是否能成功救援的關(guān)鍵，如果消防服防護(hù)性能不足則可能延誤戰(zhàn)機(jī)，或降低戰(zhàn)斗力，甚至?xí)趽尵缺焕藛T時(shí)自身遭受燒傷。

2.2 消防隔熱服

消防隔熱服是消防人員在火場(chǎng)上靠近或接近高溫區(qū)進(jìn)行滅火戰(zhàn)斗時(shí)穿著的防護(hù)服裝。它是由復(fù)合鋁箔、防火布、舒適層組成，防輻射溫度900℃，具有質(zhì)輕、柔軟、防水等優(yōu)點(diǎn)。

2.3 消防避火服

消防避火服是專(zhuān)門(mén)為消防員短時(shí)間穿越火區(qū)或短時(shí)間進(jìn)入火焰區(qū)進(jìn)行滅火戰(zhàn)斗和搶險(xiǎn)救援時(shí)穿著而設(shè)計(jì)的防護(hù)服裝。它是由耐火纖維布、防火層、耐火隔熱層、防水層、阻燃隔熱層、舒適層組成，耐火焰溫度1000℃，防輻射溫度1300℃，具有優(yōu)越的抗火焰燃燒、抗熱輻射滲透和整體抗熱性能。

2.4 消防指揮服

消防指揮服是消防指揮員指揮滅火戰(zhàn)斗時(shí)穿著的具有一定防護(hù)功能的服裝，適用于公安消防部隊(duì)和企事業(yè)專(zhuān)職消防大隊(duì)以上指揮人員使用。

2.5 消防防化服

消防防化服是專(zhuān)門(mén)為消防人員進(jìn)入化學(xué)危險(xiǎn)品或腐蝕性物質(zhì)的火災(zāi)或事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行滅火戰(zhàn)斗、搶險(xiǎn)救援時(shí)穿著的一種防護(hù)裝備。它主要是由阻燃防化層、防火隔熱層、舒適層組成，具有應(yīng)急呼叫和通信聯(lián)絡(luò)等多種功能。

3 消防服的結(jié)構(gòu)

火災(zāi)對(duì)人體造成傷害的主要因素有：火焰(對(duì)流熱)、接觸熱、輻射熱、熔融金屬或其他材料液滴及蒸汽等。因此這就要求消防服必須滿(mǎn)足以下要求：阻燃、性能穩(wěn)定(受熱不收縮、不熔融或形成燒焦碳化等)、絕熱和防液體滲透(防止油、水或其他液體滲透)。同時(shí)，消防員在進(jìn)行作業(yè)時(shí)候，不僅會(huì)受到來(lái)自外部環(huán)境的損傷，同時(shí)也會(huì)受到自身新陳代謝的壓力，所以消防服的作用就必須同時(shí)協(xié)調(diào)解決這兩者之間的聯(lián)系與矛盾[7]。此外，穿著消防服不僅對(duì)身體舒適性產(chǎn)生負(fù)影響，同時(shí)也大大影響消防人員自身的動(dòng)作靈活程度，造成消防人員正常作業(yè)難度增加[8]?；诜N種要求，就決定了消防服必須具備特殊的多層結(jié)構(gòu)，從而滿(mǎn)足消防員工作及自身的各種要求。根據(jù)NFPA1971的標(biāo)準(zhǔn)，消防服為三層結(jié)構(gòu)：外層為防火阻燃層，使用高性能防火材料并經(jīng)拒水整理形成一道堅(jiān)實(shí)的外壁；中間層為防水透濕層，它能防止水分接觸并燙傷皮膚且能把人體新陳代謝產(chǎn)生的水汽揮發(fā)出去；第三層為隔熱舒適層，主要是用熱阻較大的材料阻擋外界熱量進(jìn)入人體且對(duì)人體接觸舒適。圖1就是經(jīng)典的消防服結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為消防服結(jié)構(gòu)實(shí)物圖。

圖1 消防服結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 消防服結(jié)構(gòu)實(shí)物圖

以美國(guó)為例，消防服通常分為三層構(gòu)造，由外及內(nèi)分別是外殼層、蒸汽阻擋層和隔熱層。外殼層多用Kevlar、PBI纖維織物，阻燃、耐高溫、防穿刺；蒸汽阻擋層選用聚四氟乙烯薄膜等，阻擋外界高溫液滴浸入，同時(shí)還能透氣，提供舒適性；隔熱層采用Nomex纖維織物阻擋外熱。蒸汽阻擋層雖然能使消防隊(duì)員不受蒸汽或有毒化學(xué)物的傷害，但卻阻礙了人體汗液的蒸發(fā)并使體熱上升，從而威脅消防隊(duì)員的健康和安全。因此，一些歐洲國(guó)家并不采用美國(guó)消防服中內(nèi)襯的蒸汽阻擋層。

消防服的服裝結(jié)構(gòu)也是隨著時(shí)代的變化而發(fā)展的?，F(xiàn)在，消防服大致可以分為兩種結(jié)構(gòu)：一種是上下分身式，另一種是上下連體式，兩者各有利弊。上下分身的消防服安全性高(含下半身防護(hù)，全身的防護(hù)性高)、容易活動(dòng)、不易沾濕、防水性好、耐寒性好、功能和外觀好，但是具有散熱性差，體熱不易排出、造價(jià)高、衣體重的缺點(diǎn)；上下連體式消防服散熱性高，體熱容易排出、造價(jià)低，但是存在安全性稍差、活動(dòng)不方便的缺點(diǎn)。我國(guó)現(xiàn)行使用的消防戰(zhàn)斗服符合GA10—2002標(biāo)準(zhǔn)[9]、歐洲EN469和美國(guó)NFPA1971標(biāo)準(zhǔn)，為上下分身型。

4 新型消防服的性能要求

4.1 外層具有永久阻燃防火性能

消防服的外層是與火和熱直接接觸的一層，也是關(guān)系到產(chǎn)品性能好壞的最關(guān)鍵的一層，目前阻燃外層面料的加工有兩種方式：①在纖維中加入化學(xué)添加劑或?qū)椢镞M(jìn)行阻燃處理，即以吸附沉積、化學(xué)鍵結(jié)合、非極性范德華力結(jié)合或粘結(jié)作用使阻燃劑固著在織物或紗線(xiàn)上，以獲得阻燃效果；②提高成纖高聚物的熱穩(wěn)定性，通過(guò)提高熱裂解溫度，抑制可燃?xì)怏w的產(chǎn)生，增加炭化程度，使纖維不易著火燃燒，比如在大分子鏈中引入芳環(huán)或芳雜環(huán)，使之與線(xiàn)形大分子之間發(fā)生反應(yīng)變成三維交聯(lián)立體結(jié)構(gòu)等。第一種方法的發(fā)展取決于阻燃劑的發(fā)展和工藝流程的改進(jìn)[10]，第二種方法則是和一些高性能纖維的發(fā)展聯(lián)系在一起。

4.2 良好的防水透氣性能

一般火場(chǎng)上大量使用水當(dāng)滅火劑來(lái)?yè)渚然馂?zāi)，如果消防服不防水，則會(huì)有很多不利影響：①在冬季，消防員穿著濕透的消防服會(huì)造成凍傷；②濕透的消防服靠近火焰時(shí)產(chǎn)生的熱蒸汽會(huì)對(duì)消防員造成燙傷；③吸水過(guò)多會(huì)增加負(fù)重，影響消防服的靈活性和舒適性，所以消防服必須具有一定的防水性能。同時(shí)，火場(chǎng)溫度高、熱量大，消防員活動(dòng)量大，人體排汗多，如果消防服透氣性差，就會(huì)使人感到悶熱、窒息，嚴(yán)重影響戰(zhàn)斗力。目前解決該問(wèn)題的方法是采用復(fù)合微孔四氟乙烯膜的阻燃布，微孔四氟乙烯膜本身是耐高溫的，只要微孔的孔徑在一定范圍內(nèi)，材料的耐靜水壓和透氣性能達(dá)到一定的指標(biāo)，就能阻擋水的通過(guò)而又暢通地排出汗蒸汽。例如我國(guó)的97式消防戰(zhàn)斗服和抗非典防護(hù)服就都采用了這種材料。

4.3 良好的隔熱性能

據(jù)資料表明，火場(chǎng)的溫度在60～1100℃之間，而輻射熱在1.5～200 kW/m2之間，因此消防服必須具有良好的熱防護(hù)性能，包括防直接灼燒的熱傳導(dǎo)性能和防輻射熱的滲透性能。只靠單薄的阻燃外層是不夠的，如果采用增加外層材料厚度來(lái)達(dá)到要求，又會(huì)使成本太高。新型消防服裝一般選用服用性能較好的永久性阻燃短纖維做成薄型氈類(lèi)無(wú)紡布，這類(lèi)材料作為消防服的隔熱材料對(duì)消防服的熱防護(hù)性能的作用特別突出。

4.4 防靜電性能

在石油化工等行業(yè)的工作環(huán)境中，靜電也有可能成為點(diǎn)火源，引起火災(zāi)。防靜電纖維在易燃易爆的環(huán)境中增加穿著者的安全系數(shù)，同時(shí)防靜電纖維還能改善服裝的舒適性和耐磨性。如杜邦公司的P-140消除靜電的碳芯纖維，能吸引織物上的電荷，在碳芯上感應(yīng)相反的電荷，當(dāng)感應(yīng)電荷達(dá)到一定能級(jí)時(shí)，就會(huì)使周?chē)目諝夥肿与x子化，中和織物上和碳芯纖維上的電荷，從而消除靜電。

4.5 整體結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)性

消防服不但要具備很好的熱防護(hù)性能，還要求重量輕、穿卸方便，結(jié)構(gòu)寬松，對(duì)跑、跳、爬等動(dòng)作沒(méi)有限制，不易引起勾掛，穿著舒適，在受力較大的部位和容易受傷的部位如膝、肘、檔、胸、肩等處的縫線(xiàn)和結(jié)構(gòu)上采取加強(qiáng)措施。

5 阻燃防護(hù)服的發(fā)展趨勢(shì)

消防服發(fā)展的總體趨勢(shì)是全面防護(hù)，實(shí)現(xiàn)由單一危險(xiǎn)因素防護(hù)到多種危害因素的綜合防護(hù)，由強(qiáng)調(diào)防護(hù)性到重視人體工效學(xué)特征與舒適性的轉(zhuǎn)變。這種趨勢(shì)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是服裝材料的高性能化；二是新技術(shù)的發(fā)展；三是織物復(fù)合及后整理加工技術(shù)的不斷成熟[11-12]。

我國(guó)和世界上大多數(shù)國(guó)家的阻燃紡織品性能測(cè)試方法都向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(ISO)靠近，有的是直接采用，有的是等同或等效采用；在產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)上則向國(guó)際化和系列化方向發(fā)展。我國(guó)消防部門(mén)已先行一步，消防員普通防護(hù)服性能要求及試驗(yàn)方法、消防隔熱服、消防避火服和消防防化服四個(gè)產(chǎn)品形成了行業(yè)系列標(biāo)準(zhǔn)。消防服裝的生產(chǎn)逐漸走向標(biāo)準(zhǔn)化、多功能化[13]，可以預(yù)想將來(lái)的火災(zāi)撲救作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)是一個(gè)高端科技縱橫的戰(zhàn)場(chǎng)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)分析研究發(fā)現(xiàn)，消防服研究方面仍存在一定的不足，例如：現(xiàn)有的研究對(duì)消防服實(shí)際使用情況、消防員對(duì)消防服的評(píng)價(jià)以及目前消防服的缺點(diǎn)調(diào)研得不夠充分，尤其是國(guó)內(nèi)尚無(wú)消防員對(duì)消防服性能的主觀評(píng)價(jià)方面的研究成果。目前存在這些不足，就需求我們進(jìn)一步對(duì)其消防服的研制工作作出更完善的研究，從而制備出更適宜消防作業(yè)的服裝。

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