一种防护织物和防护服装热防护水平的评价方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种防护织物和防护服装热防护水平的评价方法，属于热防护安全技 术领域。
【背景技术】
[0002] ISO 17492规定了热防护织物热防护性能的测试法，这种方法通过运用织物层下 热流计模拟皮肤达到二级烧伤所需要的时间来衡量织物的热防护性能。除小规模的织物 层面评价方法外，IS013506规定了用于评价防护服装整体热防护性能的燃烧假人系统测试 法，该方法利用服装层下的传感器模拟出皮肤可能受到的二度和三度烧伤部位，并计算烧 伤面积百分比。织物层面的评价方法操作简单、成本较低；燃烧假人系统测试则较为复杂， 且成本较高，但是却能够更全面地评价服装整体的热防护性能，可定量分析服装的材料构 成、加工工艺、结构设计与尺寸大小以及服装配套等因素对热防护性能的影响。
[0003] 虽然上述两种方法在热防护评价上均具有重要地位，但两种方法均有一定的局限 性。首先当热暴露时间设置为固定值时，TPP测试可能不能有效区分织物的热防护性能。但 在实际使用中，服装的热暴露时间是可变的，且燃烧假人测试系统的热暴露时间也可以进 行设定，但在TPP测试中织物需持续暴露于模拟热源（84kW/m 2)直至织物层下的热流计模 拟出皮肤达到二级烧伤为止，该方法的评价指标为皮肤达到二级烧伤的时间（s)。研究学者 发现若将TPP测试中的热暴露时间设为某一固定值（与燃烧假人测试相同），最终只能判定 皮肤是否达到二级烧伤，若所有织物层下的皮肤均达到/未达到二级烧伤，则很难判别它 们的热防护性能高低。其次，燃烧假人系统测试的结果较难有效的地区分服装局部的热防 护水平高低。燃烧假人系统测试将着装后的假人暴露于热通量为84kW/m 2的模拟热源中， 但最终的测试结果为皮肤达到烧伤的部位及皮肤烧伤面积百分比。燃烧假人本体上通常分 布有上百个传感器，仅用无烧伤、一级烧伤、二级烧伤和三级烧伤这几种离散的等级指标较 难有效区分服装的局部热防护水平。此外，TPP测试和燃烧假人测试所使用的烧伤评价方 法不同，这对两者间的结果比较造成了一定困难。TPP测试采用Stoll二级烧伤准则来评价 烧伤，而燃烧假人测试系统则使用Henriques皮肤烧伤积分模型，两种不同的烧伤评价方 法可能会对测试结果造成差异。综上所述，TPP测试和燃烧假人测试由于采用的测试过程、 评价指标和烧伤评价方法不同，因此织物层面的测试结果通常不能直接和服装层面的测试 结果进行比较。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种防护织物和防护服装热防护水平的评价方法。
[0005] 为了达到上述目的，本发明提供了一种防护织物热防护水平的评价方法，采用织 物热防护性能（TPP)测试仪，该测试仪符合ISO 17492,其特征在于，具体步骤包括：
[0006] 第一步：实验开始前，根据测试标准ISO 17492,将热防护织物置于织物热防护性 能测试仪上，织物的正面朝向模拟热源，织物的背面设有铜片热流计用于记录织物背面的 温度；
[0007] 第二步：实验开始时，将热防护织物暴露于模拟热源下，织物的热暴露时间设为固 定值h。，单位为s，织物背面的铜片热流计对热暴露阶段的数据进行采集；
[0008] 第三步：织物热暴露结束后的冷却阶段，织物背面的铜片热流计仍需继续对数据 进行采集，使得织物中的热蓄积释放至铜片热流计，冷却阶段的数据采集时间设为t 2。，单位 为s ;
[0009] 第四步：计算整个数据采集时间段t1(]+t2。内，铜片热流计所吸收的热量：
[0010]
[0011] 其中，Q(t)为t时刻铜片热流计所吸收的热量，单位为kJ/m2;M为铜片热流计的质 量，单位为g ;C为铜片热流计的热容，单位为kJ/g°C ;A为铜片热流计的表面积，单位为m2; t为铜片热流计的初始温度，单位为°C ;T f为t时刻铜片热流计的温度，单位为°C ;(上述公 式忽略了铜片热流计上的辐射和对流散热）
[0012] 第五步：根据Stoll烧伤准则，预测皮肤达到二级烧伤时所需的热量：
[0013] S(t) = 50. 204 Xta 2901
[0014] 其中，S (t)为根据Stoll烧伤准则预测的皮肤达到二级烧伤所需热量，单位为kj/ m2;t为热暴露开始后所经历的时间，单位为s ;
[0015] 第六步：将所述第四步中铜片热流计所吸收的热量Q(t)与所述第五步中根据 Stoll烧伤准则预测的皮肤达到二级烧伤所需热量S(t)进行比较，计算Q(t)与S(t)比值 的最大值，这个最大值命名为二级烧伤最大衰减因子（maximum attenuation factor(MAF) to second-degree burn injury)：
[0016]
[0017] 其中，MAF为二级烧伤最大衰减因子，为无量纲量；Q(t)为所述第四步中计算的t 时刻铜片热流计所吸收的热量，单位为kJ/m 2;S (t)为所述第五步中根据Stoll烧伤准则预 测的皮肤达到二级烧伤所需热量，单位为kj/m2;
[0018] 第七步：按照第一步到第六步对待测织物的MAF值重复进行2次测量，取三次测试 的MAF的平均值;
[0019] 第八步：根据涵^的大小，判断热防护织物的热防护水平，织物的越大，织物 的热防护水平越差。
[0020] 优选地，所述第二步中的模拟热源的热通量为84kw/m2。
[0021] 优选地，所述的第八步还包括：将热防护水平的等级分为1级、2级和3级：
[0022] 当蘇沒 <丨.〇时，预测在整个实验过程中被织物所覆盖的皮肤不会达到二级烧伤， 织物的热防护水平较好，为1级热防护水平；
[0023] 当^=U)时，预测被织物所覆盖的皮肤能恰好达到二级烧伤，织物的热防护水 平一般，为2级热防护水平；
[0024] 当这巧> L0时，预测被织物所覆盖的皮肤会达到二级烧伤，织物的热防护水平较 差，为3级热防护水平；
[0025] 同一级别的热防护水平中，越大，织物的热防护水平越好。
[0026] 本发明还提供了一种防护服装热防护水平的评价方法，采用测试服装整体热防护 性能的燃烧假人测试系统，该系统符合ISO 13506,其特征在于，包括：
[0027] 第一步：实验开始前，根据测试标准ISO 13506,将热防护服装穿着在假人模型 上，假人表面附有n个热流计，用于采集服装背面的假人体表所吸收的热流密度，其中，n为 假人体表热流计的数量，n为整数，n多100 ;
[0028] 第二步：实验开始时，将热防护服装暴露于模拟热源下，服装的热暴露时间设定为 h，单位为s，假人表面的热流计对热暴露阶段的数据进行采集；
[0029] 第三步：服装热暴露结束后的冷却阶段，假人表面的热流计仍需继续对数据进行 采集，使得服装中的热蓄积释放至热流计，服装冷却阶段的数据采集时间设定为t 2，单位为 s ；
[0030] 第四步：计算整个数据采集时间段，假人表面每个传感器所吸收的热量：
[0031]
[0032] 其中，Qi⑴为t时刻假人表面的第i个热流计所吸收的热量，单位为kj/m2;q;⑴ 为假人表面第i个热流计所吸收的热流密度，单位为kW/m2;At为数据采集时间步长，单位 为s，i为整数，n彡i彡1 ;
[0033] 第五步：根据Stoll烧伤准则，预测皮肤达到二级烧伤时所需的热量：
[0034] S(t) = 50. 204 Xta 2901
[0035] 其中，S(t)为根据Stoll准则预测的皮肤达到二级烧伤所需热量，单位为kj/m2;t 为热暴露开始后所经历的时间，单位为s ;
[0036] 第六步：将所述第四步中假人表