高温热湿粉尘环境下水泥工人作业特点及防护服设计

宿 伟，张 莉，龙光来

(1.安徽职业技术学院 纺织服装学院，安徽 合肥 230011；2.安徽长丰海螺水泥有限公司，安徽 合肥 230011）

当前，随着城市化建设和发展，水泥产量和需求猛增，水泥企业的粉尘成为水泥行业的重点危害因素。水泥粉尘主要在水泥调配、粉磨、储存、包装、运输等过程中产生。其中，水泥生产工序环节中的水泥包装作业岗位、装车作业岗位接触水泥粉尘存在粉尘严重超标现象，对劳动者身体健康造成极大的危害和潜在致病隐患[1-2]。

通过现场调研和走访，我国水泥行业工人的粉尘防护主要体现在作业工人的呼吸防护上，作业工人的作业服装对于服装穿着环境、工作要求、人体舒适等因素没有充分考虑。若将人类工效学、服装工效学结合，通过进一步研究高温热湿环境下水泥粉尘作业服人体舒适性与服装防护功能性的对立统一关系，将极大降低粉尘危害水平，切实保障水泥行业劳动者的身体健康。

本文根据水泥生产行业水泥包装、装车岗位作业内容和场所等特定要求，进行高温热湿环境下的水泥粉尘防护服装的结构开发。

一、高温热湿环境下粉尘作业现状分析

本调研在7、8 月份高温天气，选取合肥长丰某水泥厂、池州某水泥厂进行调研。

（一）水泥行业作业性质和危害分析

从事水泥包装、装车岗位作业多为50 岁左右的男性，对于很多大型水泥厂，此岗位基本外包或者小型水泥厂的零散工人。工作人员流动性大，防护措施不当。水泥粉尘装车作业劳动强度大，7、8 月份安徽省大部分气温高达30 度以上，有时甚至超过35 度以上，空气闷热，湿度大，作业过程中工人易产生大量汗液，人体各部位热感觉强烈，人体舒适性差。水泥粉尘是高碱性的，遇到人体分泌的汗液形成湿水泥，在此过程中会产生高温热量，强腐蚀性，导致皮肤腐蚀、烧伤。为此，现有作业服暴露种种不足，严重影响工人有效作业和身体防护。

（二）高温热湿环境下水泥粉尘作业过程分析

水泥行业装车岗位作业主要由2 名工人协作完成，具体作业过程分解如下：两名作业者身体直立，上半身侧向前倾，双臂分别抓住传输带滑下的水泥袋，抓住水泥袋之后，略转身将水泥放置在货车上，同时下肢屈膝，最后作业者恢复侧向身体直立。

在此作业过程中人体产生热和湿的主要人体部位在于：前胸、腋下、后背、腰部、以及大腿内侧。同时由于水泥生产特殊的岗位作业环境，要求水泥粉尘作业服尽量密闭，减少粉尘进入衣服内部，衣内微环境与外界环境之间空气交换不充分，这势必形成热蓄积。现在水泥行业装车岗位作业过程主要如图1、图2 所示：

图1 水泥行业工人作业环境（一般岗位）

图2 水泥行业工人作业环境（装车岗位）

（三）现有水泥作业防护服情况分析

我国的职业岗位服装中水泥行业的作业服属于常规作业防护服，材质主要为棉涤面料、宽松分体式普通工装。上装为长袖夹克款式，连翻领，下装为直筒长裤。内衣主要为日常背心和短裤。调研过程中发现，水泥粉尘超标严重的装车岗位作业工人没有配备专用的防护服，他们上身为普通长袖服装，戴有袖套，前身配戴有长款围裙，头戴帽子和呼吸防护口罩（见图3、图4）。

图3 水泥行业作业工人着装（一般岗位）

图4 水泥行业作业工人着装（装车岗位）

二、高温热湿环境下水泥作业特殊性及对服装的要求

人体皮肤通过服装与外界环境之间的传热过程复杂，服装的织物特性、服装的款式、结构甚至穿着方式对于人体与环境之间的热交换起到决定性影响。服装的人体覆盖率、服装宽松量、服装开口部位数量、穿着搭配等对于人体热湿舒适性具有较密切的相关性。

（一）高温热湿环境下水泥粉尘作业对服装面料的要求

鉴于水泥粉尘作业的客观环境，与服装工效学相关的服装织物要具有良好的机械物理性能，抗拉伸强力和耐磨性能。结合夏季高温闷热的环境因素，织物吸湿性、透气性等热湿传递方面的性能卓越，织物克重和厚度适宜，穿着舒适轻便。除此之外，水泥粉尘作业服装织物通透性能是影响粉尘防护的主要因素。根据相关行业的粉尘调研，粉尘作业服装可以考虑选择全涤成分、斜纹组织、高密度防静电面料。通过优选面料，实现水泥粉尘作业服的的机械物理防护性，以及减少粉尘的粘附，有效减少水泥粉尘通过服装织物与人体皮肤接触。

（二）高温热湿环境下水泥粉尘作业对服装款式和搭配的要求

鉴于对水泥粉尘作业的客观环境和作业过程的观察分析，高温热湿环境下水泥粉尘作业服款式要充分考虑其作业防护性能、高温环境下热湿舒适性、作业活动舒适性等要求。作业防护性主要体现在人体颈部、手腕、脚踝、上下装的连接处的束口设计，在款式结构上减少粉尘的直接进入，对于领口、手腕处还可以采用连帽、连手套的设计；作业热湿舒适性，要充分考虑人体排汗散热部位，后背、腋下、人体腹股沟等部位设置合理的结构开口，可以通过拉链、网眼、气眼等实现；作业活动舒适性，要求在人体手臂、下肢、膝盖、腰部等进行合理的服装结构活动量的考虑，袖子可以采用插肩袖、膝盖增加褶裥分割等方法。

传统意义上，对于水泥粉尘作业服的研究，研究者往往将研究点集中在单独的水泥粉尘作业服，对于服装系统中的着装搭配研究比较少。王云仪[3-4]等人对于着装方式不同对于服装的隔热性能的研究为我们尝试水泥粉尘作业服的着装搭配提供了新的思路和视野。李莎[5]等人分析京津地区夏季空调办公建筑中的典型着装形式、着装搭配，指出着装的热阻不是面料热阻的简单加法，服装的热湿参数与服装面料的热湿性能参数并不是简单的对应关系。孟思[6]等人在《织物密度与衣内微气候关系研究》、《织物热湿传递性能及服装热湿舒适性评价的研究进展》的研究中，总结出内衣面料的吸湿、放湿与透气性能够显著影响内衣微气候的状态，从而影响人体的舒适感。通过几种常用内衣面料的实验对比分析发现棉/莫代尔混纺的内衣面料的舒适性更佳。鉴于高温热湿环境下水泥粉尘作业人员的内衣穿着情况，本研究认为可以尝试凉爽吸湿快干内衣裤的穿着搭配，代替作业工人日常普通内衣裤，有效提高高温热湿环境下作业人员穿着的舒适性。

3项研究[12,17,20]比较了IPC治疗时间每日≤60 min与每日80 min～360 min对骨科大手术病人DVT发生率的影响。各研究间统计学异质性(P=0.73，I2=0%)，采用固定效应模型进行分析。Meta分析结果显示：IPC治疗时间为每日80 min～360 min的骨科大手术病人DVT发生率低于治疗时间每日≤60 min的病人，差异有统计学意义[OR=3.21，95%CI(1.26，8.14)，P=0.01]，见图2。

“人体-服装-环境”是一个系统，彼此之间存在着复杂的热湿交换。高温热湿环境下水泥粉尘作业对于防护性和热湿舒适性的要求是一对矛盾体，通过合理的服装款式结构优化设计以及搭配穿着方式，找到防护性和舒适性的最佳平衡点。

三、高温热湿环境下粉尘作业防护服设计方案

（一）水泥粉尘防护服设计思路一

图5 增加服装开口部位的水泥粉尘防护服设计图

J.E.Ruckman、张向辉[7-8]等人进行的服装开口部位对着装热舒适性的影响研究，表明服装通风效应的途径中衣内微环境可以直接透过服装织物、服装开口部位与外界环境形成热湿交换；服装织物性能以及服装开口部位、数量等设计特征最终决定人体着装的生理舒适性。对于高温热湿环境下的水泥粉尘作业服，选择好防护性与舒适性最佳组合的面料之后，服装开口形成的通风效应，是促进服装衣内环境与外界环境之间热量散失的一个有效方法。根据人体热量分布，我们大胆设计拉链分割开口（见图5）。

服装结构设计对防护服装着装舒适性的起着重要影响［9-10］。本款服装设计主要是通过增加服装开口来加速衣下热湿与外界环境的交换。考虑到穿脱的方便和作业工人穿着喜好，设计分体式作业服。对于水泥粉尘作业服结构分析，要求服装款式实现人体整体覆盖，减少水泥粉尘与人体的接触，降低对皮肤的腐蚀。服装粉尘防护性要求实现领、袖、脚口、衣下摆与裤腰部的密封性，服装结构设计上，采用立领、带帽、松紧、抽绳等束袖口、脚口、以及下摆口。水泥粉尘作业服的活动性要求作业服能够满足人体作业的活动要求，不能束缚其肢体活动[11]。结构设计上要减少手臂、裆部、臀部、下肢等作业过程中衣服的阻碍束缚，通过插肩袖、分割增加褶裥量的方法可以实现，针对水泥粉尘作业中上体活动的需求，重点进行袖子以及背部的功能结构性设计。最后，从人体舒适性方面考虑，我们要增加服装开口，实现人体热湿平衡。根据人体夏季出汗部位，我们重点需要在胸部、背部、腋下、腰部、裆部等设置合理的结构开口。

帽子：可脱卸三片帽；

领部：采用的立领和外门襟盖住拉链的设计都能防止粉尘等通过拉链齿进入衣服内部；

分割：前胸和背部采用拉链分割，增加服装开口；

开口：袖口、衣身下摆采用橡筋；

衣袖：插肩袖便于活动。实验结果表明 ，采用插肩袖结构设计可使作业过程中服装以及外界压力均匀分布在人体背部， 增大上肢手臂的活动围[12-13]，有利于水泥粉尘装车岗位作业需求；

裆部：分割设计，增加空间量；

膝盖：前片膝盖处设置褶裥起拱量增加下肢屈膝的活动量，后片膝盖处采用拉链分割，增加服装开口。

此设计通过常用服装拉链的使用，有效增加服装开口散热途径。本款水泥粉尘防护服能够有效增强高温热湿环境下，作业工人人体舒适性，避免中暑等热射病发生。

（二）水泥粉尘防护服设计思路二

通过张向辉[7]《防护服装结构设计对着装舒适性的影响》的研究，我们可以发现Karlesson 等关于捕鱼工人穿着工作服作业 ， Ilmarinen 等针对冷冻加工车间的作业工人的作业工作服的设计开发，均是以工人工作实际环境和工人作业活动需求为出发点，进行服装结构优化改进。考虑到水泥粉尘作业服防护性能和热湿舒适性，根据水泥行业装车岗位作业岗位工作作业过程特点，作业工人身体正面、手臂、双手、膝盖等大面积直接接触水泥，为此设计专用围裙式作业服，在原有防护的基础上，增加作业工人前身接触水泥粉尘的防护性，减少大面积直接接触的水泥粉尘（见图6）。

图6 围裙式水泥粉尘防护服设计图

帽子：连帽，不可脱卸，避免粉尘通过衣服领口进人人体；

衣袖：插肩袖便于活动[12-13]；

前片：围裙样式；

后片：背部松紧分割半片结构，腰部设置有搭袢腰带，可以调节松量提高活动舒适性；

手套：衣服直接带有作业用手套，避免衣服袖口与手套接缝处的粉尘进入。

此款围裙式水泥粉尘防护服，可以为作业工人提供双重防护，有效阻隔水泥粉尘接触人体对人体造成损伤。

四、结语

高温热湿环境下，传统水泥粉尘作业服装防尘效果不佳、热湿舒适性差，不能够满足水泥粉尘作业的现实需求。本文针对工人实际作业环境、岗位需求，从服装防护性、活动性以及热湿舒适性方面全面进行分析，对作业工人头部、颈部、手臂、裆部、膝盖等处进行服装结构优化，同时采用围裙式设计提供双重防护需求和穿着方式，为高温热湿环境下水泥粉尘作业提供足够作业防护性、作业活动量、作业穿着舒适度[14]。优化设计后的水泥粉尘作业服在防护性、运动灵活性、高温热湿舒适性方面均有大幅度提升。总之，本文提出了适应高温热湿环境下，水泥粉尘作业服的设计开发思路，为水泥粉尘作业服的设计研发提供一定的参考依据。