防割装备现状及发展趋势

■ 文/公安部第一研究所 杨勇胜

关键字：防割装备 防割服 防割手套 芳纶 超高分子量聚乙烯 防割标准

1 引言

防护装备随着人类活动面对伤害的增加和材料的发展而发展。从最初的用牛皮制作披甲到铸造的盾牌，铁质铠甲到现今的软质防弹衣、透气式防化服等。按照对人体不同部位的防护分为：手套、护臂、护膝、护肘、护腕、靴子、头盔以及对躯干进行防护的防护服等；按照不同的威胁种类分为防割、防弹、防爆、防化、防毒、防辐射等防护装备。随着高强材料的发展，用高性能的纤维制作的新型防割材料制成防割装备成为主流，以高性能新材料为基础研发防割装备具有透气性好、轻便舒适的特点，包括防割手套，防护手臂的防割护臂，防护脖子的防割围脖，防护头部的防割面罩及防护躯干的防护服。本文就防割装备的现状及发展趋势作一个简单的介绍。

2 防割手套和防割护臂的现状及发展趋势

防割手套是目前使用量最大的防护装备，据统计我国的耐切割手套的年销量在30万双，主要分为两大类。超高分子量聚乙烯纤维（以下简称聚乙烯纤维）和芳纶纤维手套，单纯的超高分子量聚乙烯纤维或芳纶纤维的耐切割性能都不是很高，必须与其它材料混纺或包覆纺成防割纱线，再用防割纱线经手套机编织成手套。常用的高性能的聚乙烯纤维或芳纶纤维作为包覆材料，以玻纤或钢丝为芯材，纺成防割纱线。防割纱线根据包覆材料和芯材不同可分为聚乙烯纤维包玻纤，聚乙烯纤维包钢丝，芳纶包玻纤，芳纶包钢丝4种，其防割性能依次降低。舒适性则是芳纶优于聚乙烯纤维，钢丝优于玻纤，由于玻纤较脆，在使用时易断裂形成短纤，易脱落，粘在皮肤上，对于敏感体质的人造成刺痒、红肿等，国内很少采用玻璃纤维类耐切割纱线织成防割手套，国外使用较多。

在上世纪60年代以前，防割手套都是采用多层帆布制成，防割手套按照手型的大小不同，按照样板分为手掌，手背和手指的部位裁成不同的形状，再缝制成手套，这种多层机织物缝制的手套，手指的灵活性很差，不能抓取细小的物品，手套的透气性，舒适性很差。随着杜邦公司芳纶纤维的批量生产，把芳纶纤维应用于制作手套也越来越普遍。90年代中后期，中天锋公司开始使用芳纶纤维编织手套，由于防弹纤维的强度远高于普通的棉纤维，手套的性能得到了提高，采用编织工艺，手套的舒适性，灵活性也大大优于多层帆布手套。进入本世纪后,国产超高分子量聚乙烯纤维的产能逐渐扩大,价格逐渐降低，高性能纤维编织的防割手套逐渐取代了多层帆布式防割手套。随着高性能纤维的发展，纤维的性能得以提高，从最初的3.5D，发展到现在的1.1D，耐切割纱线也越来越细，越来越柔软，防割手套的舒适性也越来越好。随着国产聚乙烯纤维价格的逐步降低，用高性能的聚乙烯纤维逐步替代芳纶纤维生产防割手套也成为普遍趋势，但是在一些特定的领域，芳纶纤维具有一定的优势。例如，在玻璃加工、机械加工等领域芳纶手套以其舒适性好仍占据主导地位；耐高温、阻燃的消防防割手套，高炉炼钢的隔热防割手套，滑雪手套等仍然适用芳纶手套。

近年来，防割手套的功能也越来越多，除了防割功能外，还开发出具有其它功能防割手套：在防割手套上涂敷橡胶，制成兼具防油防水功能的防割手套（见图1）；在防割手套的手掌和手指前段部分涂胶的部分三防手套；橡胶类材料复合在一起制成的防割防刺防撕裂手套；用导电纤维编织的可操作智能手机的滑屏防割手套；用聚脂颗粒涂敷,增加手掌部位的摩擦性能的防滑防割手套（见图2）；在手掌部位加入粘胶纤维,具有吸汗防滑功能的防割手套等等。

图1 三防手套

图2 防滑防割手套

防割护臂是防割手套的延伸，通常是把防割手套的腕部向上延伸到上臂的位置，使其能够防护整个小臂。随后在此基础上，为了适应手臂对舒适性较高的要求，织成单纯的不连接防割手套的单独护臂，护臂由于对舒适性的要求较高，通常采用芳纶纤维制作。

防割护臂的变化不太明显，虽然有用聚乙烯纤维制作的防割护臂，但使用较少，主要是由于聚乙烯纤维制作的防割护臂性能虽好，但其舒适性较差；防割护臂还是以芳纶纤维为主，只是所用的芳纶纤维的性能有所提高。芳纶耐切割纱线的性能提高了，纱线也越来越细，护臂的舒适性越来越好。

3 防割服的现状及发展趋势

防割服有很多品种，按使用材料不同大体分为3类，第一类是针织结构，第二类是金属丝网结构，第三类用多层机织物或无纺布组合或复合在一起。

第一类的典型代表是英国一家公司的防割服，用复合纤维编织而成，据称可满足EN388 规定的5级防割性能要求。它采用68%的UHMW聚乙烯纤维（超高分子量超高模量聚乙烯）、21%聚酯纤维和11%的玻璃纤维编织而成。实际测试结果，按照GA641 标准测试其防护性能测试，按EN388 的判定准则，为防割性能大于2级，小于3级的要求；这是一款前年才出现的防割服（见图3），已经迅速流行。

图3 针织结构防割服

图4 金属防割服

国内有“一种防割混纺面料”的发明，最为接近。它是由：天丝20%-30%、麻纤维10-20%、金属纤维10-20%、铜氨纤维8-20%、聚氨酯纤维10-30%按重量百分比制备而成。它本质是一种机织物的复合材料，其舒适性也不如PPSS 公司的产品,防割性能未见报道。

第二类典型的代表金属丝网防割防刺服（见图4），它用金属丝制成防割防刺材料，其防割性可满足套EN388规定4级，甚至5级的防护要求。金属丝结构有多种，图5是几种典型的结构示意图。有公司在此基础上，把包裹材料进行了改变，采用针织布和灯芯绒夹金属丝形成新的防割材料。此类结构的防割产品，最大的缺点是重量太重，一件普通的防割背心就有 3.5KG。

图5 金属编织示意图

第三类的产品更多，用UHMW聚乙烯毡制作的防割服，用PU 复合的防割面料，用防弹材料，高性能防弹无纺布制成的防割服、防割围裙（见图6）等。此类防割产品的防护性能较高，但其普遍较厚，透气性、舒适性都较差，目前逐渐被第一类产品所取代，只是在屠宰、机加工等特定领域使用。

图6 多层无纺织物防割围裙

这些不同种类不同结构的防割装备防护性能、舒适性都各不相同。第一类，耐切割、耐冲击、耐磨性能都很好，灵活性、透气性、舒适性也很好，重量较轻，但其抗穿刺功能较差，是最近几年才开发出的防割服；第二类产品很早以前就有，使用的时间长，防护性能很好，透气性也很好，最大的缺点是重量大，舒适性较差，不适合长时间穿着使用；第三类产品重量较轻，耐冲击、耐磨性能都很好，但是灵活性和透气性差,舒适性差。通常做成后穿系带式大褂或做成围裙。

早期的防割服装的材料性能较差，其舒适性、灵活性也较差。随着材料性能的提高，防割服的性能也得到了提高，其重量也逐渐变轻，更好的加工工艺使得防割服的舒适性、灵活性更好，高性能纤维材料逐渐取代纯金属及其它材料，纯金属防割服只在屠宰领域使用，防割围裙的适用范围也越来越小。即使是金属材质的防割服，也在不断改进其舒适性，例如用灯芯绒包覆，采用更好的不锈钢材料替代普通的钢丝等措施，提高其舒适性，实用性。随着材料性能的提高，加工工艺的改进，防割服的柔软性、舒适性、灵活性越来越好，重量也越来越轻。

4 其它防割装备

防割围脖是用防割纱线织成的围脖，其舒适性要求较高，通常选用舒适性能较好的芳纶纤维制作，在昆明3.1事件后，防割围脖的应用才逐渐扩大。另外，还有防割袜、防割裤子、防割护腿等防割装备，其使用范围小，使用量也较小，但多是采用耐切割纱线编织成防割产品，很少采用机织物缝制。

5 防割标准及其国内外的差异

国内外的防割装备除了性能上的差异外，主要是标准的差异较大。欧洲普遍采用的标准是EN 388《机械危害防护手套》标准的要求，国内与之对应的标准就是GB 24541《手部防护 机械危害防护手套》，美国采用的标准是ASTM F1790《用CPP 测试仪测量防护材料的耐切割性能的标准测试方法》。

EN 388和GB 24541标准的耐切割性能测试是用圆刀的切割圈数的多少来判定材料的耐切割性能。当材料的耐切割性能较高时，圆刀的磨损就会增加，磨损较大，其测试结果的有效性，一致性变差，该测试方法的局限性也日益明显。EN388适用于防割手套，ASTM F1790 用于测试材料的耐切割性能,适用于防割服。对于防割性能的评价，ASTM F1790较为科学，它用直刀进行测试，刀片不重复使用。公安部第一研究所试制成功了直刀测试装置，可用于测试材料的耐切割性能。

6 结语

防割装备最初用多层机织物和金属材料，如帆布制成防割手套和防割围裙，发展到防割服装、防割裤子、防割护臂、防割围脖和金属链环上衣、围裙等。现有的防割装备多采用防割纱线编织而成的针织物，其柔软性舒适性都得到了提升。随着芳纶和超高分子分子量聚乙烯的发展，防割装备使用的材料出现分化，舒适性要求高的装备更多选用芳纶纤维，耐切割性能要求高的则多选用超高分子量聚乙烯纤维。另外，在高温环境下使用，或有阻燃要求的使用芳纶纤维。伴随高性能材料的发展，防割纱线的耐切割性能也得到了提高，防护装备也随之变薄，变轻。总之，防割装备随着高分子材料性能的提高，耐切割纱线越来越细，越来越柔软；纱线及织物的加工工艺也在不断改进；使其朝着轻薄化、专用化、多功能化和提高装备舒适性的方向发展。另外，随着防割性能的提高，测试标准也在发生变化，从早期的多采用圆刀测试变为直刀测试，尤其是高等级防割性能的产品要求使用直刀测试方法进行测试。