火灾避难篷，创新救人命

汪娇

美国加州持续数天的火灾已相关至少致17人死亡，给本地造成了有史以来最为严重的灾难。美国火灾频发已是不争的事实。早在2015年一场野外大火就烧毁了美国超1000万英亩的森林。由于此类火灾发生极其危险，常常将消防员困在大火中，所以自1977年以来，美国进入现场灭火的消防队员都要求随身携带应急防护设备。这是最后的避难所，它可拯救许多人的生命，但火灾避难篷的防护能力需要不断提高。最近来自美国北卡州立大学纺织学院纺织保护与舒适度研究中心（Textile Protection and Comfort Center，简称T-PACC）的学生完成了他们的研究：有效提高了避难篷的缝合技术以提高其保护能力。

主修纺织工程和纺织技术的学生通过一整年的高阶课程学习，有机会参与到公司和組织的实际产品的开发，以解决现存的问题或达成既定的目标。学生们在2016—2017学年度共同开展了一个项目，该项目由T-PACC支持，旨在增强荒地火灾防护的设计和建设，提高野外消防安全。同时他们的设计项目也获得国家认证支持。

目前他们开发出的火灾庇护篷有双层系统，外层为镀铝的二氧化硅织物，内层是镀铝的玻璃纤维织物，可折叠成小砖块形，采用真空密封以减小整体包装尺寸，防温度渗透。美国过去就曾研发火灾防护罩，但当它直接接触到火焰时就失去了效用，特别是在接缝处。T-PACC也在研究并尝试寻求新的材料和分层系统以改善庇护所的防火性，同时寻找更多学者将这些新材料创新设计，结构调整，包装精简，最大限度地减少整体重量和减少热量传递给被庇护者。

野外防火保护材料作为项目最重要的一部分，T-PACC一直在研究效果更佳的防火材料。在过去几年中，他们在特殊实验室进行防火庇护测试，发现一个反复出现的问题，就是在火焰进入庇护篷内之前其边缝连接处是否已失去防火效能。事实上，在这个测试过程中拍摄的视频显示，火焰进入点和接缝位置恰好吻合。

接缝若能提高防火能力，那么防护的总时间就得以延长。该项目的主要目的就是从实践中证明防护罩的接缝处对庇护篷整体传热有着重要影响。在该项目开始前，学生们通过深入研究现有的消防设施，包括其历史和发展。防火庇护篷的规格正在不断调整以改善其功能；直到2002年都一直在设计不同的形状，截至目前，胶囊式的设计（大致的外观和形状与铝箔包裹的烤土豆类似）被选中。这也是根据美国农业部林务局关于防护、消防品标准M-2002（5100-606c）的指导意见选择了该形状的设计。基于T-PACC的标准和方向，研究组试图用合成材料对过去的防护篷进行改造，以防燃烧时渗入有毒气体和其他物质，也保证测试的结果是与接缝的变化直接相关而不与材料的变化相关。

该研究团队把关注点集中到接缝方法的研究上。标准的庇护篷使用缝纫作为主要的连接手段。缝纫，就其性质而言，就是通过线把布料一块一块缝合起来，但他们却希望找到能减少通过针孔发生热传导的方法。他们很快发现典型的可选择的缝纫技术，包括热焊、超声波焊接、粘合剂，但在1800℃的野火高温下防火效果都不理想。若只改变缝合的形状而不改变庇护所的材料，那么在设计的选择上就变得不能令人满意。

接缝原型制造关注点又落在4种缝合织品上，他们打算以理论上的低热量传导和与双层系统的相容性来确定原型。由此，该小组研发出小尺寸样本，以便进行实验室规模的测试和材料的保存。他们使用工业缝纫机来构造接缝，以便调整针的大小、针脚密度、线圈大小和张力，并设计出一个原型后测试三个变量：拉伸强度、辐射热暴露或对流热暴露。

研发出原型样品后，他们又以25%比例尺寸研发出火灾避难篷和全尺寸火灾防护篷，展示其新设计缝合技术。原来他们使用了最高级的原型缝合了庇护篷圆顶区域的三个主体弧形的缝隙，这已构成庇护篷大部分，并使用4次缝合加固材料的交叉搭接。

在研发过程中，团队使用了几种方法以分析防护篷的性能。由于火苗和温度渗入度十分重要，他们首先对拉伸强度进行了测试，然后使用由团队设计的装置进行辐射热暴露试验，以隔离接缝的热传导。最后，让火焰对流时产生的热暴露，以确定和扩大辐射测试结果。

试验表明，焊缝设计可至少减少焊缝区10%的对流热传导。原有庇护所的辐射测试表明材料的可见灼热和降解发生在约370℃，新设计的高性能庇护篷增加了大约0.25磅，比起原有的庇护篷增加近55%的抗高温拉撕强度。

由此，该团队成功地开发和完成了新型野外火灾防护的设计，并且使用了极具个性的方法测试了缝合隔离区域。测试结果显示新设计的缝合技术有效减少了防护蓬夹层的热传导，能直接和间接保护野外受庇护者，尤其是消防员的生命安全。

（据美国《纺织世界》最新资料http：//www.textileworld.com/textile-world/features/2017/07/innovative-fire-shelter-seam-design/）endprint