《单层织物湿态热防护性能测试与分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《单层织物湿态热防护性能测试与分析.pdf(4页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第3 0 卷第1 2 期 2 0 0 9 年1 2 月 纺织学报 J o u r n a lo fT e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 3 0 D e e N o 1 2 2 0 0 9 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 9 ) 1 2 0 0 9 5 0 4 单层织物湿态热防护性能测试与分析 李红燕 ( 上海第二工业大学人文学院,上海2 0 1 2 0 9 ) 摘要为研究消防服用织物的湿态热防护性能,以4 种适宜用作消防服装多层结构的面料为试样,通过热辐射 和热对流综合热防护性能实验( T P P 实验) ,测试织物在5 种湿状态下热辐
2、射和热对流综合热防护值T P P 和二级烧 伤时间,比较不同层面料吸湿后热防护性能的变化。用S P S S 软件分析了单层织物吸湿后含水率对二级烧伤时间和 T P P 值的影响。结果显示,在高强度热流量短时间作用情况下,水分有助于提高单层织物的热防护性能。二级烧 伤时间和T P P 值均随面料含水率的增大而增大,含水率与二级烧伤时间和T P P 值之间存在显著的线性正相关关 系,并在T P P 值、二级烧伤时间与含水率之间建立了一元线性回归方程。 关键词 消防服装;织物;热防护;热辐射和热对流综合防护值;二级烧伤时间;含水率 中图分类号:T S9 4 1 7 3 1文献标志码:A T e s
3、t i n ga n da n a l y s i so nw e tt h e r m a lp r o t e c t i v ep e r f o r m a n c e o fs i n g l el a y e rf a b r i c s L IH o n g y a n ( H u m a n t i e sC o l l e g e ,S h a n g h a iS e c o n dP o l y t e c h n i cV r a v e r s i t y ,S h a n g h a i2 0 1 2 0 9 ,C h n a ) A b s t r a c tT
4、os t u d yt h ew e tt h e r m a lp r o t e c t i v ep e r f o r m a n c eo ff a b r i cf o rf i r ef i g h t e r sw e a r s ,4k i n d so ff i r e r e t a r d a n tm u l t i l a y e rf a b r i cs u i t a b l ef o rf i r ef i g h t e r sw e a r sw e r eu s e d 幽s a m p l e s a n dt h et h e r m a lp r
5、 o t e c t i v e p e r f o r m a n c ev a l u e ( T P Pv a l u e ) o ft h es a m p l ef a b r i c sw e r et e s t e dt h r o u g ht l l e r m a lr a d i a t i o na n dt h e r m a l c o n v e c t i o ni n t e g r a t e de x p e r i m e n tu n d e r5k i n d so fw e ts t a t ea n dr e q u i r e dt i m
6、el e a d i n gt ot h es e c o n d d e g r e e b u r n D i f f e r e n tl a y e rf a b r i c s t h e r m a lp r o t e c t i v ep e r f o r m a n c ea f t e ra b s o r b i n gw a t e rW a Sc o m p a r e d T h e nt h e e f f e c to fs i n g l el a y e rf a b r i c sm o i s t u r ec o n t e n tp e r c e
7、 n ta f t e ra b s o r b i n gw a t e ro nt h es e c o n d d e g r e eb u r nt i m ea n d T P Pv a l u ew a ss t u d i e db yS P S Ss o f t w a r e T h ef i n d i n g sr e v e a l e dt h a ti nt h ec a s eo fs h o r tt i m ea n dh i g hi n t e n s i t y h e a tf l u x ,w a t e ri sb e n e f i tt oi
8、m p r o v es i n g l el a y e rf a b r i c St h e r m a lp r o t e c t i v ep e r f o r m a n c e B o t ht h eT P Pv a l u e a n dt h es e c o n d d e g r e eb u r nt i m ei n c r e a s ew i t ht h em o i s t u r ec o n t e n t T h e r ea r ep o s i t i v ec o r r e l a t i o nr e l a t i o n s h i
9、p b e t w e e nm o i s t u r ec o n t e n tp e r c e n t ,t h es e c o n d - d e g r e eb u r nt i m ea n dT P Pv a l u e S i m p l el i n e a rr e g r e s s i o n e q u a t i o n sa r ed e v e l o p e db e t w e e nT P Pv a l u e ,t h es e c o n d d e g r e eb u r nt i m ea n dm o i s t u r ec o n
10、t e n tp e r c e n t K e yw o r d sf i r e f i g h ts u i t ;f a b r i c ;t h e r m a lp r o t e c t i v e ;T P Pv a l u e ;t h es e c o n d d e g r e eb u mt i m e ;m o i s t u r e c o n t e n tp e r c e n t 消防服是防护服装中应用最为广泛的品种之 一,可保护人体免受热的伤害。消防队员工作的火 场现场并不是一个干燥的环境,特别是当消防队员 扑灭明火时,人体大量出汗,里层服装会吸收人体大 量
11、汗液,且消防用水也可通过服装外表层传递到内 层,这些水分在高温下汽化成水蒸汽传到人体皮肤 表面,可将人体皮肤灼伤,因此研究含湿织物的热防 护性能具有现实意义。 C h e n 等对暴露于纯辐射热流,含湿与干燥织 物层下的模拟皮肤温度值进行了测试与分析,发现 前者的温度值比后者高,但随着暴露时间延长,出现 相反的增长趋势;M o r s e 乜1 研究对流受热条件下的织 物热防护性能发现,织物中的水分有助于提高其热 防护性能;P e r k i n s 【3 1 将防护织物暴露于1 6 8k W m 2 收稿日期:2 0 0 9 一O l 一2 1修回日期:2 0 0 9 0 5 1 5 作者简
12、介:李红燕( 1 9 7 5 一) ,女,讲师,博士。主要研究领域为功能服装与舒适性。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 9 6 纺织学报 第3 0 卷 的辐射热流量下,测试与织物有一空气层间隔的热 流传感器的温度分布情况,得出含湿织物热防护性 能比干燥织物热防护性能好;L e e 。指出了织物中的 水分对织物热防护性能影响的复杂性,对于单层织 物,水蒸汽会显著改变织物层与铜片热流计之间空 气传热特性,而且1 P P 实验后发现铜片热流计有凝 结水。
13、由于测试条件以及防护织物实际受热情况的 复杂性,这些研究都没有得出统一的结论。但有一 点是肯定的,水分的存在必定会改变织物传热特性, 特别是在辐射和对流联合传热的环境下,其影响程 度更为复杂5 。8 1 。本文研究了强辐射和对流联合传 热环境下水分对单层织物热防护性能的影响,为研 制防护性能更好的消防服装提供一定的参考。 1实验部分 1 1 材料 消防服结构一般分为4 层,由最外层、防水透气 层、隔热层和舒适层构成。9 | 。从适宜做消防服的各 层丽料中,选取1 种作为实验面料,比较不同层面料 吸湿后热防护性能的变化。实验织物的基本参数如 表l 所示。 表1 实验织物基本参数 T a b 1P
14、 a r a m e t e r so ff a b r i cs a m p l e s 1 2 测试方法 T P P 值反映了织物对热辐射和热对流综合作用 的热防护能力,其值越大,表示热防护服的热防护性 能越好;反之,越差。T P P 实验( 热辐射和热对流综 合热防护性能实验) 已得到了A S T M ( 美国材料与试 验协会) 、I S O 及N F P A 的认可0 | 。该测试方法是将 试样水平放置在特定的热源上面,在规定距离内,热 源以2 种不同的传热形式热对流和热辐射出 现。置于试样另一侧的铜片热流计可测量试样背面 的温度。要求火焰与试样直接接触,使到达织物表 面的热流量达到8
15、 4k W m 2 ,用试样背面的铜片热流 计测量其升温曲线并与S t o l l 标准曲线比较,得到二 级烧伤所需时间t ,并与暴露热能量q 相乘得到 T P P 值。其计算式为 T P P = 2 q ( 1 ) 式中:q 为规定辐射热流量( 8 4k W m 2 ) ;t :为引起 二级烧伤所需要的时间,s 。 T P P 实验采用美国C S I 公司的T P P 2 0 6 热防护 性能测试仪,按照N F P A l 9 7 6 标准进行测试。试样 规格为1 5 0m r n 1 5 0m i l l ,总热流量为8 2 2 1k W m 2 , 燃烧时间设为3 0s 。 将试样分5
16、组,编号分别为l 5 ,每组试样包 括A 、B 、c 、D4 种织物,各组中每种织物均取3 块试 样,将每块试样分别放置在密封塑料袋中,第l 组为 对比组,不添加水,第2 5 组试样用喷壶均匀喷水 5 、1 0 、1 5 、2 0m L 。将吸湿后的试样静置在恒温恒湿 的环境中( 温度为2 0 ,相对湿度为6 5 ) 调湿 2 4h ,使试样充分吸收水分。用T P P 实验测定试样 吸湿后的T P P 值,每种织物取其3 次的平均值作为 该组试样的T P P 值。 2 实验结果与分析 2 1T P P 实验结果 不同含水率单层织物的T P P 实验结果见表2 。 含水率的计算见式( 2 ) 。
17、 含水率= 幽骂镰擎型0 0 ( 2 ) 2 2 实验结果分析 2 2 1 单层织物含水率对热防护性能的影响 由表2 可以看出,4 种织物中,B 织物含水率最 低,均在3 以下,与未吸湿前相比基本上无变化, 所以B 织物吸湿后的二级烧伤时间及T P P 值与未 吸湿前相比变化不大。这是由于B 织物为聚四氟 乙烯薄膜,它是一种性能极好的防水透湿织物,表面 基本没有凝结水,所以含水率极低。由于舒适层阻 燃棉织物D 吸水性很好,所以含水率最大,其次是 外层N o m e x B D 6 0 2 织物A ,吸湿性居中的是隔热层 K e r m e l 隔热毡C 。这3 层织物的吸湿性都随着水添 加量的
18、增多而增大,并且他们的二级烧伤时间和 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 第1 2 期李红燕:单层织物湿态热防护性能测试与分析 9 7 表2 不同含水率单层织物的T P P 实验结果 T a b 2T P Pr e s u l t so fd i f r e r e n tm o i s t u r ec o n t e n to f s i n g l e - l a y e rf a b r i c D51 4 8 0 7 01 3 5 T P P
19、 值均随着含水率的增加而增大。 通过S P S S 软件分析,得到含水率对单层织物 T P P 值、二级烧伤时间影响的关系三维图,结果见 图l 。由图可看出,单层织物的含水率与二级烧伤时 间和T P P 值之间的正相关性极高,含水率越大,织物 T P P 值也越大,相应皮肤达到二级烧伤的时间也将 延长,所以含水率对T P P 值的影响趋势与它对二级 烧伤时间影响趋势基本一致。 图1含水率、T P P 值、二级烧伤时间关系三维图 F i g 1 T h r e e d i m e n s i o n a lm a po fm o i s t u r ec o n t e n t , T P Pv
20、 a l u ea n ds e c o n d a r yb u r nt i m e 2 2 2 T P P 值和二级烧伤时间线性回归模型 分别以T P P 值和二级烧伤时问为因变量,含水 率为回归自变量,采用S P S S 软件建立一元线性回归 模型。 T P P 值与含水率的一元线性回归模型为 T P P 值= 1 0 7 3 2 + 0 0 7 2 含水率( 3 ) 二级烧伤时间与含水率的一元线性回归模型为 二级烧伤时间= 5 1 6 4 + 0 0 6 2 含水率( 4 ) 下面对式( 3 ) 、( 4 ) 分别进行统计检验。由于本 文实验的样本量较少,因此式( 3 ) 、( 4
21、) 还需要进一步 进行验证。 式( 3 ) 的统计检验过程如下。1 ) 拟合优度检验: 调整的判定系数R = 0 6 9 6 ,接近于1 。因此,式( 3 ) 的拟合优度较高,表明T P P 值的变化有6 9 6 是随 含水率的变化而改变的,含水率与T P P 值之间有较 强的线性关系,含水率越高,织物的T P P 值越大。2 ) 回归方程的显著性检验:F = 1 6 8 8 4 ,对应的概率 P = 0 0 0 1 ,近似为0 。如果显著性水平口= 0 0 5 ,则 方程总体显著,自变量与因变量之间可建立线性模 型。3 ) 回归系数的显著性检验:如果显著性水平 口= 0 0 5 ,含水率t
22、检验的概率P 值为0 0 0 1 口,所 以回归系数显著,应保留在方程中。4 ) 残差分析: 图2 为标准化残差的正态P - p 概率图。可以看出, 各散点基本在直线上或靠近直线,因此标准化残差 呈正态分布。说明模型对于数据的拟合效果较好。 需 警 骚| 1 躁 实际概率 图2 标准化残差的正态概率图 F i g 2 N o r m a lp r o b a b i l i t yp l o to fs t a n d a r d i z e dr e s i d u a l s 由以上分析证明,式( 3 ) 是一个合理的线性回归 模型,因此单层织物含湿状态下T P P 值与含水率之 间的关系
23、模型即为式( 3 ) 。 式( 4 ) 的统计检验过程同理,可验证含湿状态下 9 8 5 O O Oi 5 9 8 5 4 5 弘 3 1 2 1 l 5 5 5 A B C 如 如 加m O , 芝丹* 舡 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 9 8 纺织学报 第3 0 卷 单层织物二级烧伤时间与含水率之间的关系模型为 式( 4 ) 。 3 结论 由以上分析过程可知,单层织物含水率与二级 烧伤时间及T P P 值之间显著相关,二级烧伤时间、 ,I P
24、 P 值与含水率之间存在着显著的线性回归关系。 含水率每增加1 ,二级烧伤时间延长0 0 6 2s , T P P 值增J J n 0 0 7 2k J c m 2 ,二级烧伤时间和T P P 值均 随含水率的增大而增大。 在强辐射和对流( 8 2 2 1k W m 2 ) 联合传热条件 下,对于单层面料,水分有助于提高其热防护性能, 含水量越多,单层织物的热防护性能越强,在标准环 境下,含水织物的热防护性能优于干态织物。随着 含水率从0 增大至5 0 ,除防水透气层织物热防护 性能基本无变化,外层织物T P P 值比干态时增加 0 2 8 ,二级烧伤时间延长0 1 3s ;隔热层T P P
25、值增大0 3 0 ,二级烧伤时间延长0 2 2s ;舒适 层T P P 值增大O 一2 4 ,二级烧伤时间延长0 2 8s 。这是因为实验条件( 燃烧时间为3 0s ,热流量 为8 2 2 1k W m 2 ) 属高热流强度且短时间作用,在这 种条件下,织物中的水分将迅速蒸发,辐射对流热 还来不及传递到面料背面,就被蒸汽带走一部分热 量,到达人体的热量减少,从而使单层织物热防护性 能提高。含水率越大,蒸发的水分越多,带走的热量 越多,散热速度加快,织物的热防护性能进一步增 强。此结论适用于含水率小于5 0 的情况。F Z X B 参考文献: 1 C H E NNY T r a n s i e
26、n th e a ta n dm o i s t u r et r a n s f e rt h o u g h t h e r m a l l vi r r a d i a t e dc l o t h D M I T ,C a b r i d g e ,M A ,1 9 5 9 : l 1 0 M O R S EAL A n a l y s i so ft h et h e r m a lr e s p o n o fp r o t e c t i v e f a b r i c s C T e c h n i c a lr e p o r tA F M L 广T R - 7 3 1 7
27、,A i rf o r c e m a t e r i a l sl a b o r a t o r y 。N T I S - A D 7 5 95 2 5 ,1 9 7 3 :11 9 1 2 3 P E R K I N SRM I s o l a t i v ev a l u e so fs i n g l e l a y e rf a b r i c sf o r t h e r m a lp r o t e c t i v ec l o t h i n g J T e x t i l eR e s e a r c hJ o u r n a l , 1 9 7 9 ,4 9 ( 4 )
28、:2 0 2 2 1 6 L E EYM A n a l y s i so ft h e r m a lp r o t e c t i v ep e r f o r m a n c eo f h e a t - r e s i s t a n tp o l y m e r i cf a b r i c s D U S A :N o r t hC a r o l i n a S t a t eU n i v e r s i t y 1 9 8 5 :2 5 3 5 B E N I S E KP H I L L I P P r o t e c t i v ec l o t h i n gf a b
29、 r i c sp a r t2 : a g a i n s tc o n v e c t i v eh e a t ( o p e n f l a m e ) h a z a r d s J T e x t i l e R e s e a r c hJ o u r n a l 。1 9 8 1 ( 3 ) :3 4 3 8 R O G E R LB a r k e r ,Y O U N GM o oL e e A n a l y z i n gt h e t r a n s i e n tt h e r m o p h y s i c a lp r o p e r t i e so fh e
30、 a t r e s i s t a n tf a b r i c s i nT P Pe x p o s u r e s J T e x t i l eR e s e a r c hJ o u r n a l ,1 9 8 7 ( 7 ) : 4 5 4 8 O L D I C HJ i r s a k ,T E L E NG o k T h e r m o - i n s u l a t i n gp r o p e r t i e s o f p e r p e n d i c u l a r - l a i d v e r s u sc r 0 8 8 一l a i d l o f t
31、 y n o n w o v e n f a b f i c s J T e x t i l eR e s e a r c hJ o u m a l ,2 0 0 0 ( 2 ) :6 7 7 0 O L D l C HJ i r s a k ,T E L E NG o k C o m p a r i n gd y n a m i ca n d s t a t i cm e t h o d sf o rm e a s u r i n gt h e r m a lc o n d u c t i v ep r o p e r t i e so f t e x t i l e s J T e x t
32、 i l eR e s e a r c hJ o u r n a l ,1 9 9 8 ( 7 ) :7 1 张志源消防战斗服的发展概况 J 消防技术与产品 信息,2 0 0 3 ( 2 ) :6 6 6 7 Z H A N GZ h i y n a n F i r ef i g h t i n gc l o t h i n gd e v e l o p m e n t J F i r eT e c h n o l o g ya n dP r o d u c tI n f o r m a t i o n ,2 0 0 3 ( 2 ) :6 6 6 7 朱方龙热防护服隔热防护性能测试方法及皮肤烧
33、 伤度评价准则 J 中国个体防护装备,2 0 0 6 ( 6 ) : 2 6 3 1 Z H UF a n g l o o g P r o t e c t i v e c l o t h i n gp r o t e c t i v e t h e r m a l i n s u l a t i o n p e r f o r m a n c e t e s tm e t h o d sa n dc r i t o f i af o r e v a l u a t i o no fs k i nb u r n J C h i n e s eP e r s o n a lP r o t e e f i v e E q u i p m e n t ,2 0 0 6 ( 6 ) :2 6 3 1 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 1 J 2 3 4 5 6 7 8 9 加 r L r L r L r L r L r L r L r L r L 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark
链接地址:https://www.31doc.com/p-3700570.html