一種防護織物和防護服裝熱防護水平的評價方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種防護織物和防護服裝熱防護水平的評價方法，屬于熱防護安全技 術領域。
【背景技術】
[0002] ISO 17492規(guī)定了熱防護織物熱防護性能的測試法，這種方法通過運用織物層下 熱流計模擬皮膚達到二級燒傷所需要的時間來衡量織物的熱防護性能。除小規(guī)模的織物 層面評價方法外，IS013506規(guī)定了用于評價防護服裝整體熱防護性能的燃燒假人系統(tǒng)測試 法，該方法利用服裝層下的傳感器模擬出皮膚可能受到的二度和三度燒傷部位，并計算燒 傷面積百分比?？椢飳用娴脑u價方法操作簡單、成本較低；燃燒假人系統(tǒng)測試則較為復雜， 且成本較高，但是卻能夠更全面地評價服裝整體的熱防護性能，可定量分析服裝的材料構 成、加工工藝、結構設計與尺寸大小以及服裝配套等因素對熱防護性能的影響。
[0003] 雖然上述兩種方法在熱防護評價上均具有重要地位，但兩種方法均有一定的局限 性。首先當熱暴露時間設置為固定值時，TPP測試可能不能有效區(qū)分織物的熱防護性能。但 在實際使用中，服裝的熱暴露時間是可變的，且燃燒假人測試系統(tǒng)的熱暴露時間也可以進 行設定，但在TPP測試中織物需持續(xù)暴露于模擬熱源（84kW/m 2)直至織物層下的熱流計模 擬出皮膚達到二級燒傷為止，該方法的評價指標為皮膚達到二級燒傷的時間（s)。研究學者 發(fā)現若將TPP測試中的熱暴露時間設為某一固定值（與燃燒假人測試相同），最終只能判定 皮膚是否達到二級燒傷，若所有織物層下的皮膚均達到/未達到二級燒傷，則很難判別它 們的熱防護性能高低。其次，燃燒假人系統(tǒng)測試的結果較難有效的地區(qū)分服裝局部的熱防 護水平高低。燃燒假人系統(tǒng)測試將著裝后的假人暴露于熱通量為84kW/m 2的模擬熱源中， 但最終的測試結果為皮膚達到燒傷的部位及皮膚燒傷面積百分比。燃燒假人本體上通常分 布有上百個傳感器，僅用無燒傷、一級燒傷、二級燒傷和三級燒傷這幾種離散的等級指標較 難有效區(qū)分服裝的局部熱防護水平。此外，TPP測試和燃燒假人測試所使用的燒傷評價方 法不同，這對兩者間的結果比較造成了一定困難。TPP測試采用Stoll二級燒傷準則來評價 燒傷，而燃燒假人測試系統(tǒng)則使用Henriques皮膚燒傷積分模型，兩種不同的燒傷評價方 法可能會對測試結果造成差異。綜上所述，TPP測試和燃燒假人測試由于采用的測試過程、 評價指標和燒傷評價方法不同，因此織物層面的測試結果通常不能直接和服裝層面的測試 結果進行比較。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種防護織物和防護服裝熱防護水平的評價方法。
[0005] 為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種防護織物熱防護水平的評價方法，采用織 物熱防護性能（TPP)測試儀，該測試儀符合ISO 17492,其特征在于，具體步驟包括：
[0006] 第一步：實驗開始前，根據測試標準ISO 17492,將熱防護織物置于織物熱防護性 能測試儀上，織物的正面朝向模擬熱源，織物的背面設有銅片熱流計用于記錄織物背面的 溫度；
[0007] 第二步：實驗開始時，將熱防護織物暴露于模擬熱源下，織物的熱暴露時間設為固 定值h。，單位為s，織物背面的銅片熱流計對熱暴露階段的數據進行采集；
[0008] 第三步：織物熱暴露結束后的冷卻階段，織物背面的銅片熱流計仍需繼續(xù)對數據 進行采集，使得織物中的熱蓄積釋放至銅片熱流計，冷卻階段的數據采集時間設為t 2。，單位 為s ;
[0009] 第四步：計算整個數據采集時間段t1(]+t2。內，銅片熱流計所吸收的熱量：
[0010]
[0011] 其中，Q(t)為t時刻銅片熱流計所吸收的熱量，單位為kJ/m2;M為銅片熱流計的質 量，單位為g ;C為銅片熱流計的熱容，單位為kJ/g°C ;A為銅片熱流計的表面積，單位為m2; t為銅片熱流計的初始溫度，單位為°C ;T f為t時刻銅片熱流計的溫度，單位為°C ;(上述公 式忽略了銅片熱流計上的輻射和對流散熱）
[0012] 第五步：根據Stoll燒傷準則，預測皮膚達到二級燒傷時所需的熱量：
[0013] S(t) = 50. 204 Xta 2901
[0014] 其中，S (t)為根據Stoll燒傷準則預測的皮膚達到二級燒傷所需熱量，單位為kj/ m2;t為熱暴露開始后所經歷的時間，單位為s ;
[0015] 第六步：將所述第四步中銅片熱流計所吸收的熱量Q(t)與所述第五步中根據 Stoll燒傷準則預測的皮膚達到二級燒傷所需熱量S(t)進行比較，計算Q(t)與S(t)比值 的最大值，這個最大值命名為二級燒傷最大衰減因子（maximum attenuation factor(MAF) to second-degree burn injury)：
[0016]
[0017] 其中，MAF為二級燒傷最大衰減因子，為無量綱量；Q(t)為所述第四步中計算的t 時刻銅片熱流計所吸收的熱量，單位為kJ/m 2;S (t)為所述第五步中根據Stoll燒傷準則預 測的皮膚達到二級燒傷所需熱量，單位為kj/m2;
[0018] 第七步：按照第一步到第六步對待測織物的MAF值重復進行2次測量，取三次測試 的MAF的平均值;
[0019] 第八步：根據涵^的大小，判斷熱防護織物的熱防護水平，織物的越大，織物 的熱防護水平越差。
[0020] 優(yōu)選地，所述第二步中的模擬熱源的熱通量為84kw/m2。
[0021] 優(yōu)選地，所述的第八步還包括：將熱防護水平的等級分為1級、2級和3級：
[0022] 當蘇沒 <丨.〇時，預測在整個實驗過程中被織物所覆蓋的皮膚不會達到二級燒傷， 織物的熱防護水平較好，為1級熱防護水平；
[0023] 當^=U)時，預測被織物所覆蓋的皮膚能恰好達到二級燒傷，織物的熱防護水 平一般，為2級熱防護水平；
[0024] 當這巧> L0時，預測被織物所覆蓋的皮膚會達到二級燒傷，織物的熱防護水平較 差，為3級熱防護水平；
[0025] 同一級別的熱防護水平中，越大，織物的熱防護水平越好。
[0026] 本發(fā)明還提供了一種防護服裝熱防護水平的評價方法，采用測試服裝整體熱防護 性能的燃燒假人測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)符合ISO 13506,其特征在于，包括：
[0027] 第一步：實驗開始前，根據測試標準ISO 13506,將熱防護服裝穿著在假人模型 上，假人表面附有n個熱流計，用于采集服裝背面的假人體表所吸收的熱流密度，其中，n為 假人體表熱流計的數量，n為整數，n多100 ;
[0028] 第二步：實驗開始時，將熱防護服裝暴露于模擬熱源下，服裝的熱暴露時間設定為 h，單位為s，假人表面的熱流計對熱暴露階段的數據進行采集；
[0029] 第三步：服裝熱暴露結束后的冷卻階段，假人表面的熱流計仍需繼續(xù)對數據進行 采集，使得服裝中的熱蓄積釋放至熱流計，服裝冷卻階段的數據采集時間設定為t 2，單位為 s ；
[0030] 第四步：計算整個數據采集時間段，假人表面每個傳感器所吸收的熱量：
[0031]
[0032] 其中，Qi⑴為t時刻假人表面的第i個熱流計所吸收的熱量，單位為kj/m2;q;⑴ 為假人表面第i個熱流計所吸收的熱流密度，單位為kW/m2;At為數據采集時間步長，單位 為s，i為整數，n彡i彡1 ;
[0033] 第五步：根據Stoll燒傷準則，預測皮膚達到二級燒傷時所需的熱量：
[0034] S(t) = 50. 204 Xta 2901
[0035] 其中，S(t)為根據Stoll準則預測的皮膚達到二級燒傷所需熱量，單位為kj/m2;t 為熱暴露開始后所經歷的時間，單位為s ;
[0036] 第六步：將所述第四步中假人表