防护服热湿舒适性研究

2020-02-24李雪琪

纺织报告 2020年8期

李雪琪

（长春工业大学艺术设计学院，吉林长春 130012）

工作服作为日常工作中职业人员穿着的衣物，一直贯穿在人们的生活中。工作服的起源其实很早，北宋张择端的《清明上河图》中，用写实的手法描绘着百名各行各业的人士，他们穿着的服装形式各异，千姿百态。北宋时期，各行各业均有特定的服饰，号称“百工百衣”。随着社会的发展和科技的进步，不同行业、不同岗位的工作服已不仅局限在服饰的基本形态上，更在意的是功能性与防护性，防护服由此诞生。根据工作人员工作性质和工作特点的不同，对防护服的要求也有所不同，而且随着时代的不断变化，人们对于防护服的要求也越来越高。

防护服不仅要起到基本的防护作用，防护面料的制作和研发还应朝着舒适、环保、时尚的方向发展，同时关注专业化和个性化。要确保防护服的特殊防护作用，势必会牺牲部分的舒适性能，舒适性作为着装者对防护服的综合体验，如何利用新技术对其进行改善和提升，一直是研究者们努力的方向。本研究就防护服的基本情况进行了归纳，分析不同种类防护服对服装热湿舒适性的要求，总结改善防护服热湿舒适性的相关技术，并对其发展进行了展望。

1 防护服的定义与分类

1.1 防护服的定义

防护服作为个体防护的防护用品，是保障相关作业人员进行安全生产的必需品。所谓的防护性能，可以针对不同的防护要求，进行有效的防备和保护，不仅体现在对已知危险的防护，更体现在对未知风险的预测与预防。

1.2 防护服的分类

根据所需求的防护对象不同，劳动型防护服可以划分成一般劳动型防护服和特殊劳动型防护服。一般劳动型防护服是为了保障人们在从事基本生产与作业的过程中的安全，可以防静电、防脏和防止机械伤害等物理性伤害。特殊劳动型防护服主要是为了保证在特殊工作环境中作业的人们免受特殊环境中相关因素对人体的伤害。因此，防护服必须根据行业特点及使用环境进行精心设计与测试。

行业不同、所需防护的功能也不同，对防护服进行分类研究，可以使功能和舒适性研究更具有针对性。防护服按照用途可以划分成：人体健康防护型、安全防护型和保障穿着防护服；按使用行业可以划分为：消防防护服、工业用防护服、医疗防护服、军用防护服和特殊人群使用防护服。功能用途不同，防护服的材料、工艺、结构不同，提高热湿舒适性的途径也就不同。

2 热湿舒适性的定义与研究现状

2.1 热湿舒适性的定义

热湿舒适性是人体对环境温度、湿度的感受状态，热湿感是物理量值，一般采用人体试验方法进行热湿舒感应测试，获取评分标准：一种方式根据人体主观感受进行评分，另一种方式是通过客观的生理指标测量进行热湿舒适度评分。

首先，主观感觉评分采集，是指通过收集大量普通人对环境温度和空气湿度的感觉值，总结、建立标准化的评分表，将抽象的感觉转化为客观物理量并进行有效记录。该评价方法简单易用，但是对于热湿的表达会因为感受主体不同而不同，还会因为测试者表达的不同产生记录差异。使用该方式，必须进行大量的人员实验，才能得出具有代表性的数据，因此需要的实验成本较高。

其次，生理指标记录评分是指通过仪器设备测量人体进行正常生理活动时，在不同温度、湿度下，测试者体内、体表温度值和测试者的新陈代谢、耗氧量等生理数值，综合分析环境的温度、湿度变化对人体的影响。

2.2 防护服热湿舒适性的研究现状

不同岗位有不同的岗位职责，工作环境也有很大差别，对防护服的要求也会不同，但是防护服的热湿舒适度都基于人体感受进行设计。因此，衡量热湿舒适度的标尺尤为重要，为提高防护服的舒适度，对于热湿舒适度的研究有Bedford标尺、ASHRAE标尺、PMV指数、MTV标尺等。下面分析两种代表行业的防护服热湿舒适性的研究现状[1]。

首先，消防人员的防护服。对于消防员这一特殊的行业，防护服就是“铠甲”，是保护消防工作人员人身安全的有力武器。目前，我国消防人员的防护服，普遍存在热湿舒适度较差的情况。相关国际国内调查数据显示，致使消防员在火灾现场执行任务时受伤的原因，除了火焰的炙烤外，还有很大部分原因是由于消防服的导汗、散热功能差。消防员的皮肤在消防服内的极小空间，因为特殊环境造成在一定时间内持续处于高温、高湿状态，汗液无法有效排除，导致身体温度快速升高，出现热抽筋、中暑昏厥、蒸汽烫伤等问题。如何提高消防服的耐高温和隔热性能，同时使防护服更轻便、防水，透气性更好，是现代化消防防护衣的重要研究课题[2]。

其次，医用一次性防护服。现阶段，市场上的医用一次性防护服一般具备良好的防护性能，但在热湿舒适性方面存在一些不足。产生这一现象的主要问题是具备防护性功能的材料——聚丙烯纺黏非织造布不吸水，制作工艺进行覆膜时使用的防护膜通透效果差。原因可以从几方面思考：（1）透湿透气性不佳，医用一次性防护服为了有效阻隔病毒细菌，表面覆有结构致密的防护膜，可以有效保证医用防护服的防护作用，但是由于材料质地细密，表面空隙少，影响医护人员汗液的排出，穿着者很容易产生闷热感。（2）不具备吸湿快干能力，医用防护服的主体材料为聚丙烯纺粘非织造布，由于聚丙烯不具备亲水基团，使得穿着者产生的湿气难以排出，热湿舒适性体验较差，而医护人员工作量大，医治患者过程中会大量排汗，现阶段的医用防护服不具备吸湿快干性，导致大量湿气无法排出防护服。（3）无法实现微环境中的热量交换，为保证良好的阻隔和防护能力，目前使用医用一次性防护服多采用封紧开口的设计结构，使人体产生的热量难以通过服装的开口散出，且衣内空气对流少，不利于衣内热量的散发。人体与服装形成密闭的微型环境，难以与外界环境进行能量流通，很容易造成防护服穿着者的憋闷现象，进而大大降低医用一次性防护服的热湿舒适性[3]。

3 不同种类防护服对热湿舒适性的要求

3.1 消防服对热湿舒适性的要求

消防服从外到里一般由外层、防水透气层、隔热层、舒适层4层不同的面料组成，每一层都有不同的功效，都在消防救护工作中起着不可替代的作用。消防服的外层面料需要具有过硬的物理机械性能，可以经得住强负荷的撕、拉、磨、拽等；防水透气层，顾名思义，具有防水隔离的作用以及一定的透气性能，一般制作材质是聚四氟乙烯膜贴合芳纶无纺或梭织基布；隔热层，至关重要，由于消防员的特殊作业环境，要求防护衣具备很高的隔热功能，制作工艺一般会使用1～3层阻燃无纺纤维毡，保证高温作业的热防护性能；舒适层，是防护服的最内层结构，贴近皮肤，要求具备一定的亲肤性，最大限度地给消防员提供舒适性，制作工艺一般采用薄型阻燃梭织布。

3.2 医用一次性防护服对热湿舒适性的要求

医护是现代社会最重要的工作之一，基于其特殊的工作环境，需要装备一定性能的防护衣。随着经济生活水平的提升，防护衣在满足工作需要的前提下，其舒适性越来越被重视。衣服的舒适性是穿着者最直接的感受，其中热湿舒适度是评价服装舒适性的关键指标。

医护工作者的工作量特别大，身着工作服，工作期间不可避免地会产生大量热量，导致身体发热、出汗，因而要求防护服除了满足基本防护功能外，还要具有一定的热湿舒适性，可以及时排热、排汗，具备更好的穿着舒适度，便于医护人员全身心投入工作。医用一次性防护衣要基于医护人员特殊的工作环境进行技术研发，保证防护衣具有很好的液体阻隔能力，在医护人员周围形成保护膜，同时也要使医护人员的汗气有效排出。加大技术研究投入，提高医护人员防护衣的热湿舒适性，是新形势下未来医用防护衣材料和结构方面研究的主要方向。

4 改善防护服热湿舒适性的相关技术

4.1 提高消防服热湿舒适性

为提高消防服的热湿舒适性，目前较先进的技术方法是通过选择不同的纤维材料，改变纤维织物的结构、组织、厚度以及层合、复合方式等。

首先，选择和应用合适的纤维原料，由于消防服使用环境非常特殊，在满足阻燃的机械性能下，要有效改善面料的导湿性能和接触舒适性。

其次，可以利用织物的结构变化与多层织物复合，改善防护服的舒适度。目前市场上常用的是防水透气膜与外层织物贴合复合；利用三维立体复合结构，构建静止空气层，在消防服衬里加上芳纶导湿网面3种技术手段，可以在兼顾消防服功能性的基础上提高舒适性。

最后，进行服装结构设计，加强消防防护服性能设计，一方面进行休闲性设计，方便消防员运动，便于救助活动；另一方面，加强通透性设计，提高穿着舒适度。

4.2 改善医用一次性防护服热湿舒适性

医用一次性防护服是医护人员救助伤患的重要装备，加强防护服的热湿舒适性技术研究一般从以下几方面思考。

首先，单向导湿技术。该技术操作简单，成本低，将具有单导湿性的材料，或者用亲水性试剂处理后达到单导湿性能的材料，应用到医用一次性防护服的制作中，为医护人员工作提供具有特殊性能的衣服，可以增强防护效果，隔绝细菌感染，保护医护人员的人身安全。

其次，异形截面纤维。该技术是通过改变防护服材料亲肤面的纤维结构截面，实现排水、排汗的效果。目前较为成熟的3种异形截面纤维分别是：CoolDry的十字形截面，利用表面的凹槽快速排汗，改善闷热黏附感；CoolMax的中空异形纤维，相当于增加了表面积，透气性能更好；WellKey采用液相制孔法形成中空多微孔聚酯纤维，利用微孔快速排汗，可实现吸湿速干效果。

最后，纳米防护膜材料。目前医用防护服制作常用的聚乙烯防护膜，其阻隔能力在对医护人员的防护方面效果显著，但是，防护服覆膜后，透气性及热湿舒适性会大大降低。因此，在防护服的领口和背部位置，采用纳米防护膜材料，可以在保障医护人员工作安全的同时，提高防护服的透气性能，进而有效改善医用一次性防护服的热湿舒适性。