一种消防员灭火防护服
阅读说明：本技术 一种消防员灭火防护服 (Fire-fighting protective clothing for firemen ) 是由 刘亚光 汤爱华 朱超俊 周凯 廖雪梅 陈平 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种消防员灭火防护服,包括：外层面料、舒适层面料；其中,所述外层面料为双层组织结构织法面料,包括面料表层和面料里层；所述外层面料和舒适层面料组合后的热防护性能大于或等于28cal/cm～(2)。本发明的一种消防员灭火防护服,可以有效降低防护服的组合重量,且隔热效率高,同时还能满足易操作性、透湿性、以及高温环境中的个体安全防护要求。(The invention provides a fire fighter fire extinguishing protective clothing, comprising: an outer layer fabric and a comfortable layer fabric; the outer-layer fabric is a double-layer weave structure weaving fabric and comprises a fabric surface layer and a fabric inner layer; the thermal protection performance of the combined outer layer fabric and comfort layer fabric is more than or equal to 28cal/cm 2 . The fire-fighting protective clothing for the firefighters can effectively reduce the combined weight of the protective clothing, has high heat insulation efficiency, and can meet the requirements of easy operability, moisture permeability and individual safety protection in a high-temperature environment.)
技术领域
本发明属于纺织服装技术领域，具体涉及一种消防员灭火防护服。
背景技术
消防员灭火防护服是消防员战士在灭火救援战斗中用于躯干、四肢、头部防护的重要个体防护装备。为了规范消防员灭火防护服的性能要求，各国都提出了防护服的性能标准，其中，我国标准的消防员灭火防护服采用的是行业标准GA10《消防员灭火防护服》，规定了标准的四层面料组合结构，分别为外层、隔热层、防水透气层和舒适层。由这样的包含四层面料组合结构的热防护服可提供足够的热防护，但相对较重。例如，较笨重的服装伸展性不佳，不仅使穿戴者疲劳，而且在夏季的高温环境中穿戴所述服装会带来中暑的危险。此外，对于消防员而言，在消防时由于所处环境的热量和在他们履行消防职责时付出的努力常常大量出汗。所出汗液通常被内层吸收使得消防员可保持干爽。如果大量汗液被吸收入内层，则本已相对较重的服装的重量可能会显著增加。此外，这些被吸收的汗液可能影响热防护服装的透气性和热舒适性。为了保持热防护服装的热舒适性，服装组合结构必须能够允许水蒸汽，例如汗液的蒸汽，以适当的水平从其通过，即具有较好的透湿性能。
因此，理想的夏季用灭火防护服是使用可能的最轻组合面料开发隔热效率高的热防护服组合以降低服装组合重量，增加易操作性、透湿性，满足高温环境中的个体安全防护要求。
发明内容
基于上述问题，本发明的目的是提供一种消防员灭火防护服。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明的第一方面，提供一种消防员灭火防护服，所述防护服包括：外层面料、舒适层面料；其中，所述外层面料为双层组织结构织法面料，包括面料表层和面料里层；所述外层面料及舒适层面料组合后的热防护性能大于或等于28cal/cm2。
在本发明第一方面的某些实施方式中，所述面料表层和面料里层在双层组织结构织法面料中形成交织区域和非交织区域，所述面料里层与面料表层经过预定处理后，在非交织区域形成凸起。
在本发明第一方面的某些实施方式中，所述面料里层与面料表层经过水洗-高温定型处理后，在所述非交织区域形成凸起。
在本发明第一方面的某些实施方式中，所述面料表层的经纬向纱线为弹性纱线，所述面料里层的经纬向纱线为非弹性纱线。
在本发明第一方面的某些实施方式中，所述面料表层的经纬向纱线为阻燃纱线，所述面料里层的经纬向纱线为对位芳纶纱线。
在本发明第一方面的某些实施方式中，所述阻燃纱线由阻燃碳化型纱线和弹性氨纶丝并捻形成，所述阻燃纱线的纱支粗细为Ne:50/2-Ne:36/2；所述面料里层的纱支粗细为100D-600D。
在本发明第一方面的某些实施方式中，所述外层面料的平方米克重为250-350g/m2。
在本发明第一方面的某些实施方式中，所述舒适层面料为单层组织面料或双层组织面料。
在本发明第一方面的某些实施方式中，所述面料里层与面料表层经过火和/或高温时，在所述面料里层和所述面料表层的非交织区域形成凸起。
在本发明第一方面的某些实施方式中，所述面料表层的经纬向纱线为芳纶纤维纱线，所述面料里层的经纬向纱线为对位芳纶纱线。
在本发明第一方面的某些实施方式中，所述外层面料的平方米克重为200-250g/m2。
在本发明第一方面的某些实施方式中，所述舒适层面料为双层组织面料。
在本发明第一方面的某些实施方式中，所述凸起的高度大于或等于1mm。
在本发明第一方面的某些实施方式中，所述面料表层和面料里层所形成的单个非交织区域的面积不小于0.25cm2；所述非交织区域的形状为对称图形结构。
在本发明第一方面的某些实施方式中，所述防护服还包括：位于所述外层面料与舒适层面料之间的PTFE膜层。
与现有技术相比，本发明的一种消防员灭火防护服具有如下有益效果：
本发明的一种消防员灭火防护服，可以有效降低防护服的组合重量，且隔热效率高，同时还能满足易操作性、透湿性、以及高温环境中的个体安全防护要求；不仅满足了消防员灭火防护服的防护功能要求，而且更为轻薄灵活，能有效的节省消防员体力，增强持续作战能力；在闷热情况下防护服舒适性能更佳，增强了消防员的持续作战，该防护服整体结构简单，实用性强，适合炎热夏季消防救援使用。
附图说明
图1为本发明消防员灭火防护服的一实现方式的结构示意图；
图2为本发明消防员灭火防护服的一实现方式中外层面料的切面示意图；
图3为本发明消防员灭火防护服的外层面料中非交织区域的形状示意图；
图4为本发明消防员灭火防护服的另一实现方式的结构示意图；
图5为本发明消防员灭火防护服的另一实现方式中外层面料的切面结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点及功效。
在下述描述中，参考附图，附图描述了本申请的若干实施例。应当理解，还可使用其他实施例，并且可以在不背离本公开的精神和范围的情况下进行机械组成、结构、电气以及操作上的改变.下面的详细描述不应该被认为是限制性的，并且本申请的实施例的范围仅由公布的专利的权利要求书所限定.这里使用的术语仅是为了描述特定实施例，而并非旨在限制本申请。空间相关的术语，例如“上”、“下”、“左”、“右”、“下面”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等，可在文中使用以便于说明图中所示的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。
图1示出了本发明消防员灭火防护服的一实现方式的结构示意图，如图1所示，所述防护服包括：外层面料1、舒适层面料2；其中，所述外层面料1为双层组织结构织法面料，包括面料表层和面料里层；所述外层面料及舒适层面料组合后的热防护性能大于或等于28cal/cm2。
参考图2，在本实施方式中，所述面料表层11和面料里层12在双层组织结构织法面料中形成交织区域13和非交织区域，所述面料表层11与面料里层12经过预定处理后，在非交织区域形成凸起14。
在本实施方式中，所述面料表层11与面料里层12经过水洗-高温定型处理后，在所述非交织区域形成凸起14。具体地，所述面料表层11的经纬向纱线为弹性纱线，如可以为具有弹性的阻燃纱线，所述阻燃纱线可以由阻燃碳化型纱线和弹性氨纶丝并捻形成，所述阻燃纱线的纱支粗细为Ne:50/2-Ne:36/2，在具体实施例中，该面料表层1最佳的纱支粗细为Ne:40/2。
所述面料里层12的经纬向纱线为非弹性纱线，如可以为刚性强的对位芳纶纱线；所述面料里层12的纱支粗细为100D-600D。在具体实施例中，该面料里层2的最佳纱支粗细为200D。
在本发明的一个实施例中，面料组织循环中，面料表层11、面料里层12由下接结纱按一定规律连接，面料表层11、面料里层12非交织区域的形状为对称图形结构，在本实施例中，该对称图形结构包括如：圆形、菱形、四边形、三角形、五边形、六边形等，其中，非交织区域面积不小于0.25cm2。如图3所示，本实施例中非交织区域的形状为圆形。
在本实施方式中，通过采用上述经纬向纱线为阻燃弹性纱线的面料表层11和经纬向纱线为刚性的对位芳纶纱线的面料里层12组成的面料，其面料的平方米克重范围为250-350g/cm2，这种面料代表弹性凸起型双层面料，采用这种面料大大降低了面料的重量。
在本实施方式中，由于面料表层11采用弹性纱线，面料里层12采用非弹性刚性纱线，从而使得面料表层11纱线收缩，而面料里层12纱线不收缩，面料里层12纱线则会按照非交织区域面形状形成凸起结构14，凸起结构14在面料组合结构中形成了稳定的空气层结构15，空气是最佳的隔热材料，因此隔热性能佳，即热防护性能((Thermal ProtectivePerformance,TPP)佳。
在具体应用中，采用上述双层结构面料需要通过水洗-高温定型处理后，所述面料表层11纱线收缩，所述面料里层12纱线不收缩，以使所述面料里层12和面料表层11在非交织区域形成凸起结构14，形成空气层结构15。具体地，为了使凸起结构14的空气层结构15有效用于防止高温的烫伤/灼伤，该凸起结构12的高度不小于1mm，当然凸起结构12的空气层高度越高效果越好，本申请不对该高度做具体限定。
在其他实施例中，通过使用上述双层结构面料的防护服在进行高温作业时，还可以通过提前进行浇水、泡水、淋水等方式进行预定处理，从而在面料表层11和面料里层12的非交织区域形成凸起结构14，形成空气层结构15，通过这样的方式可以有效用于防止高温作业是阻止被高温灼伤。
在本实施方式中，所述舒适层面料2可以为单层组织面料或双层组织面料。在所述外层面料和单层/双层组织舒适层面料之间还包括PTFE膜层，所述PTFE膜层可以根据实际需求设置在适当的位置，例如该PTFE膜可以贴合在舒适层面料上,当然本发明对此不做限制，所述PTFE膜还可以根据实际需要进行其他设置。
采取本实施方式中前述的外层面料1在与单层组织舒适层面料组合测试隔热性能时，就可以满足GA10 TPP值大于28cal/cm2的要求，具体地，单层组织舒适层面料的单位克重可以为160g/㎡。如果该外层面料与双层组织舒适层面料组合测试隔热性能，则TPP热防护性能值更好，因为同克重面料双层组织结构厚度大于单层组织结构，厚度直接影响组合的热防护性能TPP值，本实施方式中，该双层组织舒适层面料的单位克重同为160g/㎡。需要说明的是，在实际应用中可以根据需求，将防护服的面料设计为前述双层的外层面料和单层组织舒适层面料的组成，或者，设计为前述双层的外层面料和双层组织舒适层面料的组成，本发明对此不做限制。
下面就本实施方式中，采用双层外层面料、单层/双层舒适层及PTFE膜层的防护服与标准四层面料组合结构的防护的性能比对试验，对比信息如表1所示。
表1
其中，编号A为标准四层面料组合结构的名称与克重；编号B、C中，a1外层克重设为300g/㎡；b1舒适层克重为160g/㎡，PTFE膜实际贴合在舒适层面料上，35g/㎡的克重包含膜克重和贴合时胶水增加的克重。其中，a1外层指的本实施方式中所述的弹性凸起型双层面料。
在经过热防护性能试验的测试结果如表2所示：
序号
TPP测试结果范围(cal/cm<sup>2</sup>)
A
29-32.5
B
28.5-30.5
C
29.5-31.5
表2
热防护性能(Thermal Protective Performance,TPP)，是评价织物引起人体二度灼伤的隔热性能值。TPP热防护性能测试仪主要两部分组成：传导热源和辐射热源，其试验过程是将试样水平放置并暴露于对流辐射组合热源，暴露的总热通量为(84±2)kW/m2[(2.00±0.05)cal/cm2-s]。使用铜量热传感器测量并记录试样的温度随时间变化情况，结合铜的热学性能参数将温度变化情况换算为透过试样传递的热能，得到热能随时间变化的传热反应曲线。它通过将织物的热防护性与人体皮肤的直观感受联系起来，从而客观地预测材料织物在使用中的实际防护效果。所以TPP值是评价服装热防护性能的重要数据指标。TPP的值越高，表示织物的热防护性能越好。
由测试数据范围值可知，采用本实施方式的两层面料组合方案，TPP热防护性能均可达到标准GA10中热防护性能的要求(不小于28cal/cm2)。并且，采用本实施方式的两层面料可以大大降低防护服的重量，同时提高了防护服的舒适性。
如图4所示，本发明消防员灭火防护服的另一实现方式的结构示意图结构示意图，如图所示，所述防护服包括：外层面料3、舒适层面料4；其中，所述外层面料3为双层组织结构织法面料，包括面料表层31和面料里层32；所述外层面料及舒适层面料组合后的热防护性能大于或等于28cal/cm2。
参考图5，在本实施方式中，所述面料表层31和面料里层32在双层组织结构织法面料中形成交织区域和非交织区域，所述面料表层31与面料里层32经过预定处理后，在非交织区域形成凸起33。
在本实施方式中，该面料表层31的经纬向纱线均为芳纶IIIA纱线，该IIIA纱线包含有93％间位芳纶纤维，5％对位芳纶纤维和2％抗静电纤维；该面料里层32的经纬向纱线为刚性强的对位芳纶纱线。
该面料表层31的芳纶IIIA纱线在遇到火焰或高温下，有较大的收缩性能，而面料里层32的对位芳纶纱线遇火不收缩或少收缩，此时面料里层32纱线则会按照非交织区域面的形状形成凸起结构33，具体在本实施例中如图4所示的凸起结构33，凸起在面料组合结构中形成了稳定的空气层结构34，空气是最佳的隔热材料，因此隔热性能佳，即热防护性能(TPP)佳。
在本实施方式中，该双层结构面料在作为防护服的外层在遇到火和/或高温时，所述面料表层31经纬向收缩，所述面料里层32不收缩，以使形成凸起结构33，与所述面料表层31构成空气层结构33。具体地，该凸起的高度最低为1mm，一般的，凸起的高度越高，防护效果越好。由于使用该面料在遇到高温时，会自动形成凸起结构33，因此，该面料为热致凸起型双层面料；本实施方式中，通过采用上述经纬向纱线为芳纶IIIA纱线的面料表层31和经纬向纱线为刚性的对位芳纶纱线的面料里层32组成的面料，其面料的平方米克重范围为200—250g/㎡。
在本实施方式中，所述舒适层面料4为双层组织面料。在所述外层面料和双层组织舒适层面料之间还包括PTFE膜层，所述PTFE膜层可以根据实际需求设置在适当的位置，例如该PTFE膜可以贴合在舒适层面料上,当然本发明对此不做限制，所述PTFE膜还可以根据实际需要进行其他设置。
在本实施方式中，该防护服的面料，采用上述的热致凸起型双层面料为外层面料时，无需事先对该外面面料进行凸起定型，只需将该热致凸起型双层面料与双层组织舒适层面料直接进行组合设计为防护服的面料，进行防护服的造型设计。当使用该热致凸起型双层面料为外层面料的防护服在防护过程中，如果遇到明火，或者高温时，该防护服的外层面料的面料表层会自行经纬向收缩，和该外层面料的面料里层形成凸起，形成空气层进行隔热防护。
在本实施方式中，将本实施方式的双层面料组合结构的防护服与标准四层面料组合结构的防护的性能比对试验，对比信息如表3所示。
表3
其中，编号A为标准四层面料组合结构的名称与克重；编号D中，a2外层克重为230g/㎡；b2舒适层克重选用230g/㎡。PTFE膜实际贴合在舒适层面料上，35g/㎡的克重包含膜克重和贴合时胶水增加的克重。其中，a2外层，本实施方式提供的热致凸起型双层面料。
在经过热防护性能试验的测试结果如表4所示：
序号
TPP测试结果范围(cal/cm<sup>2</sup>)
A
29-32.5
D
28.5-30
表4
热防护性能(Thermal Protective Performance,TPP)，是评价织物引起人体二度灼伤的隔热性能值。TPP热防护性能测试仪主要两部分组成：传导热源和辐射热源，其试验过程是将试样水平放置并暴露于对流辐射组合热源，暴露的总热通量为(84±2)kW/m2[(2.00±0.05)cal/cm2-s]。使用铜量热传感器测量并记录试样的温度随时间变化情况，结合铜的热学性能参数将温度变化情况换算为透过试样传递的热能，得到热能随时间变化的传热反应曲线。它通过将织物的热防护性与人体皮肤的直观感受联系起来，从而客观地预测材料织物在使用中的实际防护效果。所以TPP值是评价服装热防护性能的重要数据指标。TPP的值越高，表示织物的热防护性能越好。
由测试数据范围值可知，本实施方式中，所述包含热致型凸起的防护服的TPP热防护性能均可达到标准GA10中热防护性能的要求(不小于28cal/cm2)。
综上所述，使用本发明提供的防护服与标准的四层服装组合结构相比具有的积极效果是：
(1)夏季用防护服装组合结构不仅满足了消防员灭火防护服的防护功能要求，而且更为灵活易操作，能有效的节省消防员体力，增强持续作战能力；
(2)新型的夏季用防护服装组合结构透气性能更佳，尤其高温情况下服装热舒适性能更佳，增强了消防员持续作战。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本申请实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本申请进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本申请的保护范围之内。