董永昭,朱世杰,鄭煒博,盛 華

(1.中國石油化工股份有限公司健康安全環(huán)保管理部,北京 100728 2.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司技術(shù)檢測中心,山東東營 257000)

0 前言

由于石油石化行業(yè)存在眾多易燃易爆的生產(chǎn)場所,為減少工作人員暴露在不可預(yù)測的高溫燃燒狀態(tài)下受傷或死亡的風(fēng)險,需要加強(qiáng)阻燃防護(hù)服的研究[1]。GB 39800—2020《個體防護(hù)裝備配備規(guī)范》系列標(biāo)準(zhǔn)、《個體防護(hù)裝備標(biāo)準(zhǔn)化提升三年專項行動計劃(2021—2023年)》文件明確提出要強(qiáng)化個體防護(hù)裝備的質(zhì)量安全監(jiān)管和個體防護(hù)裝備質(zhì)量水平。

因此,在石油石化易燃易爆場所中配備阻燃防護(hù)服,不僅是依法合規(guī)的要求,更是保障員工生命安全的必要手段和企業(yè)職責(zé)所在。中國石油化工集團(tuán)有限公司在GB 8965.1—2020《防護(hù)服裝 阻燃服》等防護(hù)服裝系列標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上,發(fā)布實施了企標(biāo)Q/SH 0832.1—2022《阻燃防靜電服 第1部分:夏裝》。本文以某批次阻燃防護(hù)服夏裝檢驗過程中的測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),從防護(hù)服內(nèi)在、外在以及洗滌次數(shù)等方面分析了其影響因素,并對開展該項測試需要關(guān)注的技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行了分析。

1 阻燃防護(hù)服阻燃性能主要測試指標(biāo)

GB 8965.1—2020和Q/SH 0832.1—2022對于阻燃性能的測試指標(biāo)中有針對面料與成衣方面的規(guī)定。其中面料阻燃性能的測試指標(biāo)包括熱防護(hù)性能值、續(xù)燃時間、陰燃時間、損毀長度以及有無熔融、滴落等,阻燃服國標(biāo)與企標(biāo)在面料阻燃性能方面要求相似。成衣阻燃性能的測試指標(biāo)為成品轟燃條件下的阻燃性能,國標(biāo)要求A級、B級服裝測試二級燒傷和三級燒傷面積之和不得大于總面積的25%、50%;企標(biāo)要求不大于35%,接近A級標(biāo)準(zhǔn)[2]。

根據(jù)近年來針對阻燃防靜電服開展的配備質(zhì)量檢驗以及新型阻燃防靜電服研發(fā)檢驗發(fā)現(xiàn),面料阻燃性能的測試指標(biāo)均能夠達(dá)到國標(biāo)及企標(biāo)要求,然而在成品轟燃條件下的阻燃性能測試方面,檢驗發(fā)現(xiàn)部分阻燃防靜電服未達(dá)到企標(biāo)要求,無法達(dá)到有效的防護(hù)性能,甚至部分標(biāo)注3A面料(93%間位芳綸+5%對位芳綸+2%抗靜電纖維)成分的阻燃服性能不達(dá)標(biāo),應(yīng)引起相關(guān)單位的高度重視。

2 阻燃防護(hù)服轟燃條件下阻燃性能影響因素

2.1 內(nèi)在影響因素

內(nèi)在影響因素主要包括:面料中纖維成分及對應(yīng)含量、混紡過程中纖維含量偏差、面料單位面積質(zhì)量、面料纖維成分阻燃性能等。

2.1.1面料中纖維成分及對應(yīng)含量

對成品轟燃條件下阻燃性能不合格的服裝面料進(jìn)行面料成分的定性和定量測試,利用FZ/T 01057.1—2007《紡織纖維鑒別試驗方法 第1部分:通用說明》、GB/T 2910.7—2009《紡織品 定量化學(xué)分析 第7部分:聚酰胺纖維與某些其他纖維混合物(甲酸法)》、GB/T 41418—2022《紡織品 定量化學(xué)分析 間位芳香族聚酰胺纖維與對位芳香族聚酰胺纖維的混合物(氯化鋰/N,N-二甲基乙酰胺法)》以及FZ/T 01057.8—2012《紡織纖維鑒別試驗方法 第8部分:紅外光譜法》的測試方法,檢驗結(jié)果為間位芳綸纖維94.6%、對位芳綸纖維4.1%、其他纖維1.3%,其中芳綸纖維總含量為98.7%。

從纖維含量檢驗結(jié)果分析,基本與企標(biāo)Q/SH 0832.1—2022中面料二的成分(原液著色的93%間位芳綸纖維、5%對位芳綸纖維和2%導(dǎo)電纖維),即有防靜電性能的阻燃面料(3A面料)成分一致。

2.1.2混紡過程中纖維含量偏差

在纖維混紡過程中,各類纖維成分的含量難免有一定偏差,也在一定程度上影響面料及成衣的阻燃性能,從上述纖維成分含量測試結(jié)果與企標(biāo)成分對比看,間位芳綸纖維含量偏差為1.6%,對位芳綸纖維含量偏差為0.9%。目前纖維成分含量的判定標(biāo)準(zhǔn)GB/T 29862—2013《紡織品 纖維含量的標(biāo)識》中,對纖維含量允差進(jìn)行了規(guī)定:①產(chǎn)品或產(chǎn)品的某一部分含有兩種及以上的纖維,在標(biāo)簽上標(biāo)明的每種纖維含量允差為5%(標(biāo)簽含量:40%棉/40%滌綸/20%錦綸;允許含量:35%～45%棉/35%～45%滌綸/15%～25%錦綸);②當(dāng)標(biāo)簽上的某種纖維含量≤10%時,纖維含量允差為3%;當(dāng)某種纖維含量≤3%時,實際含量不得為0。

根據(jù)GB/T 29862—2013判定,該批次服裝面料纖維成分允差符合要求,然而國標(biāo)對于纖維含量允差的要求相對寬松,不利于對阻燃面料成分含量的嚴(yán)格控制,同時也會對面料及成衣的阻燃性能造成不利影響。

2.1.3面料單位面積質(zhì)量(克重)

測試該批產(chǎn)品面料的單位面積質(zhì)量為159 g/m2,符合企標(biāo)Q/SH 0832.1—2022中對面料克重(160±10) g/m2的要求。同時對部分阻燃服夏裝面料克重與成衣轟然測試進(jìn)行了統(tǒng)計,其中標(biāo)注面料成分為93%間位芳綸纖維、5%對位芳綸纖維、2%導(dǎo)電纖維,如表1所示。

表1 阻燃服夏裝面料克重與成衣轟燃測試匯總

從表1可以看出,001批次服裝的成品轟燃條件下阻燃性能指標(biāo)超出了企標(biāo)要求,而002、003、004批次服裝的面料單位面積質(zhì)量與001批次相差較少,成品轟燃條件下阻燃性能均達(dá)到企標(biāo)要求,但阻燃性能(燒傷面積)數(shù)據(jù)分別為27.72%、24.88%、15.99%,相差較大。雖然一般情況下同批次同成分阻燃面料的熱防護(hù)性能隨著克重的增加而有所提高[3],但根據(jù)表1所示,服裝面料克重與阻燃性能無明確對應(yīng)關(guān)系。

2.1.4面料纖維成分阻燃性能

企標(biāo)Q/SH0832.1—2022中規(guī)定了阻燃服的兩種面料成分:①面料一為執(zhí)行中國石化專有技術(shù)要求的配方,不低于10%對位芳綸纖維、不低于50%腈氯綸纖維、不高于30%纖維素纖維與2%導(dǎo)電纖維混織、有防靜電性能的阻燃面料(以下簡稱儀特斯面料);②面料二為原液著色的93%間位芳綸纖維、5%對位芳綸纖維與2%導(dǎo)電纖維混紡、有防靜電性能的阻燃面料(以下簡稱3A面料)。通過對不同面料成分阻燃服及其面料阻燃性能的測試發(fā)現(xiàn),儀特斯面料遇火后主要外觀變化為碳化,3A面料遇火后主要外觀變化為收縮、碳化[4]。該批次阻燃服轟燃檢測相關(guān)情況如圖1所示。

圖1 阻燃服轟燃測試情況

從圖1可以看出,該批次阻燃服測試后在腿部特別是小腿連接腳踝處收縮明顯,從對應(yīng)的燒傷面積也可以看出,在腿部有較多二級以及三級燒傷。由此可見,阻燃服遇火后的熱收縮性,從而引起對軀干防護(hù)的不到位,是關(guān)系阻燃性能的重要因素。國內(nèi)相關(guān)學(xué)者對不同阻燃面料的熱收縮率進(jìn)行了研究,不同面料燃燒前后的熱收縮率及變化情況,見表2(測試環(huán)境為面料在700～800 ℃火焰中燃燒13 s和1 min熱收縮率的對比)。

表2 不同面料燃燒前后的熱收縮率對比情況[5]

從表2對比情況分析,不同阻燃面料的熱收縮性差異較大,特別是對位芳綸纖維與間位芳綸纖維的差異較明顯,阻燃面料應(yīng)用的間位芳綸纖維和對位芳綸纖維在定位上有明顯的不同,間位芳綸纖維以隔熱阻燃為主,而對位芳綸纖維為阻燃服裝提供了框架支撐,避免阻燃服因受熱較大而比例收縮嚴(yán)重,引起軀干暴露,加重?zé)齻?所以在阻燃服配方中,對位芳綸纖維雖然參與混紡的比例較低,卻是關(guān)鍵混紡阻燃組分,應(yīng)保障其最低比例不小于5%(即3A配方面料的公開比例),對于保障阻燃服阻燃防護(hù)性能有重要作用。

2.2 外在影響因素

外在因素主要為燃燒假人人體模型尺寸與阻燃服尺寸匹配情況、燃燒假人試驗系統(tǒng)測試參數(shù)條件。

2.2.1燃燒假人人體模型尺寸與阻燃服尺寸匹配情況

由于企標(biāo)Q/SH0832.1—2022中規(guī)定,成品轟燃條件下的阻燃性能測試按照ISO 13506—1—2017[6]規(guī)定的方法進(jìn)行,其中對成人人體模型的測量值進(jìn)行了明確,見圖2、表3。

圖2 ISO13506—1中成人人體模型的測量示意

表3 ISO13506—1中成人人體模型的測量值[6]

從圖2及表3可以看出,人體模型總高為181.0 cm,公差范圍為±6.0 cm,送檢服裝相較于假人模型的整體標(biāo)準(zhǔn)值尺寸偏小。初步分析原因為ISO 13506—1—2017標(biāo)準(zhǔn)中模型尺寸主要參照歐美男性身材,而送檢服裝根據(jù)企標(biāo)Q/SH0832.1—2022制作,主要參照我國成年男性身材,因此造成一定偏差。而阻燃服相對于假人模型偏小,則服裝會與假人貼合緊密,與穿著寬松的服裝測試相比,其測試熱量累積值會更加接近二級或三級的燒傷面積,因此假人模型尺寸對于轟燃測試結(jié)果存在一定程度的影響。

2.2.2燃燒假人試驗系統(tǒng)測試參數(shù)條件

目前國際上主流的燃燒假人轟燃試驗系統(tǒng)測試參數(shù)條件如表4所示。

表4 燃燒假人轟燃試驗系統(tǒng)測試參數(shù)條件[7]

從表4可以看出,主流試驗系統(tǒng)均符合企標(biāo)Q/SH 0832.1—2022中引用的標(biāo)準(zhǔn)GB 8965.1—2020的測試參數(shù)條件中關(guān)于測試熱通量為84×(1±5%) kW/m2、暴露時間為(3.0±0.1) s的要求。從平均火焰熱通量標(biāo)準(zhǔn)偏差看,試驗系統(tǒng)2的火焰熱通量控制相對穩(wěn)定。而使用火焰熱通量控制更加穩(wěn)定的試驗系統(tǒng),有助于獲取更加準(zhǔn)確的試驗數(shù)據(jù)。

2.3 洗滌次數(shù)影響

在日常使用中,洗滌是防護(hù)服性能下降的主要因素之一[1]。為了解不同配方阻燃防靜電服在長時間穿用后的安全防護(hù)性能指標(biāo),按照國標(biāo)GB 8965.1—2020 B中規(guī)定的洗滌標(biāo)準(zhǔn):洗滌程序4 N,洗滌時間每次15 min,四次漂洗時間10 min。分別對洗滌0,50(國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的測試洗滌次數(shù)),180(模擬用戶實際長期使用條件下洗滌次數(shù))次后的阻燃服成品轟燃條件下的阻燃性能進(jìn)行測試。

2.3.1阻燃性能測試結(jié)果

選取3A配方平紋面料和儀特斯配方斜紋面料進(jìn)行測試,按照上述國標(biāo)規(guī)定方法進(jìn)行洗滌,分別對于洗滌0,50,180次的面料進(jìn)行測試,測試結(jié)果見表5和表6。

表5 3A配方面料洗滌后阻燃性能測試結(jié)果

表6 儀特斯配方面料洗滌后阻燃性能測試結(jié)果

相對遠(yuǎn)高于國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定洗滌50次的要求,按照洗滌180次后,進(jìn)行性能測試,更能反映出阻燃面料不受洗滌次數(shù)影響的本質(zhì)阻燃性能。經(jīng)過同條件對比,兩款本質(zhì)阻燃面料都表現(xiàn)出了良好的防護(hù)性能。其中,3A配方面料在洗滌180次后阻燃性能穩(wěn)定性表現(xiàn)良好;儀特斯配方面料經(jīng)180次洗滌后,經(jīng)向損毀長度增加了8 mm,緯向損毀長度增加了7 mm,雖有所增加,測試數(shù)據(jù)仍符合國家標(biāo)準(zhǔn)B級規(guī)定(損毀長度≤100 mm)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/SH 0832.1—2022規(guī)定(損毀長度≤90 mm)要求,儀特斯配方面料相對3A配方面料在熱防護(hù)系數(shù)方面表現(xiàn)出一定優(yōu)勢。

2.3.2成品轟燃條件下阻燃性能測試結(jié)果

按照上述國標(biāo)規(guī)定方法洗滌0,50,180次后進(jìn)行成品轟燃條件下阻燃性能測試,3A配方面料測試結(jié)果分別為23.67%、24.88%、29.24%,儀特斯配方面料測試結(jié)果分別為23.49%、24.15%、29.42%。

由結(jié)果可以看出,洗滌50次后,燒傷面積略有增加,洗滌180次后兩種面料轟燃數(shù)據(jù)依然滿足國家標(biāo)準(zhǔn)B級要求和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

3 結(jié)論與建議

a) 阻燃防靜電服是具有高度技術(shù)性和專業(yè)性的防護(hù)裝備,必須嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范,并嚴(yán)格開展質(zhì)量抽檢,保障其性能可靠。作為影響阻燃性能的決定性因素,必須通過嚴(yán)格的混紡生產(chǎn)質(zhì)量控制確保阻燃防靜電面料的混紡組分質(zhì)量和比例,進(jìn)而保障其最終阻燃性能。其中,對位芳綸纖維是阻燃防靜電服混紡面料的關(guān)鍵組分,為防止面料受熱過度收縮提供骨架支撐作用,必須按照配方要求,保障其基本比例。

b) 轟燃假人與測試衣服的匹配是保障實驗結(jié)果準(zhǔn)確的重要組成部分,建議在開展檢驗工作前,要嚴(yán)格根據(jù)轟燃實驗假人的尺寸及有關(guān)實驗要求來開展工作。考慮到用戶對阻燃服防護(hù)性能的高要求,以及實際穿戴中的各種自然磨損、破損等因素,應(yīng)該及時更換防護(hù)性能不佳的阻燃服。作為單位配備的基本要求,根據(jù)試驗數(shù)據(jù),在使用洗滌達(dá)到180次左右時,更新阻燃服是比較適宜的。