GB∕T 38302-2019 防护服装 热防护性能测试方法.pdf

书 书 书犐 犆犛 犆?犌犅犜?犘 狉 狅 狋 犲 犮 狋 犻 狏 犲犮 犾 狅 狋 犺 犻 狀 犵犜犺 犲 狉犿犪 犾狆 狉 狅 狋 犲 犮 狋 犻 狏 犲狆 犲 狉 犳 狅 狉犿犪 狀 犮 犲狋 犲 狊 狋犿犲 狋 犺 狅 犱?目次前言范围规范性引用文件术语和定义原理实验人员的健康和安全设备和材料试样制备和调湿校准和维护保养测试步骤 结果计算 测试报告 附录（资料性附录）热能暴露下的试样表观反应 附录（资料性附录）热防护性能值（）和热防护性能评估（）的区别变化说明 附录（资料性附录）热防护性能评估（）测试过程举例 附录（资料性附录）铜量热传感器的校准 参考文献 犌犅犜 前言本标准按照 给出的规则起草。本标准由中华人民共和国应急管理部提出。本标准由全国个体防护装备标准化技术委员会（）归口。本标准起草单位：军事科学院系统工程研究院军需工程技术研究所、杜邦（中国）研发管理有限公司、公安部特种警用装备质量监督检验中心、国家消防装备质量监督检验中心、中国安全生产科学研究院。本标准主要起草人：何晴芳、张燕、吴爽、徐兰娣、张勇、张明明、张婷婷、王昕、吴银、张俊、房琳、邹亮。犌犅犜 防护服装热防护性能测试方法范围本标准规定了热防护材料的热防护性能值（以下简称为“”）和热防护性能评估（以下简称为“”）的测试方法，内容包含了原理、实验室人员健康与安全、设备和材料、试样的制备和调湿、校准和维护保养、测试步骤、结果计算等方面。本标准适用于单层或多层材料的热防护性能测试，应用于暴露在对流及辐射热危害的从业人员的热防护材料的评估。本标准不适用于非阻燃及遇高温易熔融、滴落等材料的测试。规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。纺织品调湿和试验用标准大气（：，）术语和定义下列术语和定义适用于本文件。热防护性能值狋 犺 犲 狉犿犪 犾狆 狉 狅 狋 犲 犮 狋 犻 狏 犲狆 犲 狉 犳 狅 狉犿犪 狀 犮 犲在测试热防护材料过程中，通过测得的该材料在累计时间上的传热反应曲线与 曲线的交点来确定的累积能量。注：单位：千瓦秒每平方米（卡每平方厘米）（）。热防护性能评估狋 犺 犲 狉犿犪 犾狆 犲 狉 犳 狅 狉犿犪 狀 犮 犲犲 狊 狋 犻 犿犪 狋 犲在测试热防护材料过程中，通过测得的该材料在一定时间上的传热反应曲线与 曲线的相切（或近似相切）来确定的总累积能量。注：单位：千瓦秒每平方米（卡每平方厘米）（）。犛 狋 狅 犾 犾曲线犛 狋 狅 犾 犾犮 狌 狉 狏 犲一种用于预计达到二度烧伤的时间和热能关系的标准曲线。注：能量值落在 曲线上方易造成二度烧伤，而落在 曲线下方不易引起二度烧伤。热通量犺 犲 犪 狋犳 犾 狌 狓单位时间内在单位面积上传递的热量。注：单位：千瓦每平方米（卡每平方厘米秒）（）。犌犅犜 热暴露反应狉 犲 狊 狆 狅 狀 狊 犲狋 狅犺 犲 犪 狋犲 狓 狆 狅 狊 狌 狉 犲在热防护性能测试时，材料暴露于热源下的表观反应。注：比如开裂、熔融、滴落、炭化、脆化、鼓包、收缩、黏结和燃烧等。开裂犫 狉 犲 犪 犽 狅 狆 犲 狀材料受热后出现的面积不小于 或任何方向尺寸不小于 的空洞。注：允许该空洞中存在单根纱。脆化物犲犿犫 狉 犻 狋 狋 犾 犲犿犲 狀 狋高温或不完全燃烧所形成的易脆的残余物。热收缩狋 犺 犲 狉犿犪 犾狊 犺 狉 犻 狀 犽 犪 犵 犲物品或者材料高温下出现一个或多个方向尺寸的减少。鼓包犫 狌 犫 犫 犾 犲材料表现为受热变形后形成凸起的状态。原理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（）（）（）。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。可采取以下两种测试方法表征材料的热防护性能：）第个测试方法：铜量热传感器测的传热反应曲线与 曲线相交点所对应的时间与材料暴露的总热通量的乘积（即：累积能量），得到试样的热防护性能值（）；）第个测试方法：铜量热传感器在移出规定的对流辐射热后记录的传热反应曲线与 曲线相切（或近似相切）时的暴露时间与总热通量的乘积即为试样的热防护性能评估（）。实验人员的健康和安全实验室人员的安全健康应符合以下条件：）样品的燃烧和高温测试可能会产生影响操作人员健康的烟雾和有毒气体，测试人员需佩戴防毒面罩。可将测试仪器安装在通风橱内或通风良好的区域内，每次测试后应排出烟雾和烟尘。但在试样燃烧过程中应避免火焰受通风影响。）在操作高温组件（如测试中的试样夹持架和传感器）时需佩戴防高温手套。）测试过程中要防止燃气泄漏以免发生爆炸。）辐射灯开启时操作人员需配戴防炫目眼镜。设备和材料 总体布置测试仪器结构包括组合对流辐射热源、用于控制暴露时间的隔热遮板、试样和传感器支撑架结构、犌犅犜 试样固定器组件、铜量热传感器组件和数据采集分析系统等，见图。单位为毫米说明：铜量热传感器；试样夹持架；可选隔距框；测试样品；隔热遮板；燃烧灯；传感器输出线；气体流量计；辐射灯外罩；辐射灯管；犾 样品到辐射灯距离，（）；犾 辐射灯管间距，（）；犱 燃烧灯喷口直径，（）；犱 燃烧灯喷孔直径，（）。图测试仪器总体布置图 燃烧气源采用工业级丙烷（纯度为 以上）或甲烷（纯度为 以上）。气体流量计标准条件下量程为 ，精度为的气体流量计，建议使用质量流量计。热源 燃烧灯用于可燃气（丙烷或甲烷）喷射的两台燃烧灯，其顶部喷口直径为（），喷孔直径为（）。燃烧灯中心线与水平方向呈现 到 斜向上的角度（建议采用 到 以达到更稳定的测试效果）。两灯之间喷射的火源外焰交叉点位于试样的中心点。尺寸精度为。犌犅犜 辐射灯辐射灯由只 并列排放的透明或半透明石英红外灯管组成。可通过控制器变换功率，距离试样正面（），灯管之间的中心距离为（）。辐射灯外罩辐射灯外罩应采用冷却装置，防止局部过热和操作人员的灼伤。铜量热传感器的构造 铜量热传感器的组成部件铜量热传感器由以下几个部分组成，其形状如图所示：单位为毫米说明：热电偶线；型或型热电偶；绝热板孔洞直径，（）；凸缘；无氧铜，重（），直径为（），厚度为（）；铜片中心钻孔放置热电偶，直径为（），进深为（）；铜片与热电偶的连接方式之一（铜插销）；铜量热传感器的平面图；犾 铜片至绝热板孔洞之间的镂空高度，（）；犾 铜片至绝热板孔洞之间的镂空直径，（）；犾 铜片与绝热板相嵌的凸缘长度和高度，（）。图铜量热传感器的构造）铜片：无氧铜材质，直径为（），质量为（）（未钻孔前），厚度为（犌犅犜 ），中心有一个（）直径，（）进深的孔洞。）绝热板：铜片镶嵌在绝热板中间组成传感器。其厚度为（），导热系数值应小于 （），具备高温稳定性和热冲击缓冲性。铜片固定在绝热板上。注：目前普遍采用硅酸钙板。）热电偶：采用单个的型（铁铜镍型）或型（镍铬镍铝型）热电偶丝（直径不大于 ）安装在铜片的中心孔洞中，组成铜量热计。其安装连接方式有三种，如图所示：热电偶丝通过铜插销的机械挤压（如图）插入铜片中心孔洞，完成机械连接。用高熔点焊料（温度高于 ）焊接热电偶丝与铜片。注：由锑 铅（熔点大约为 ）和锑 铅 银（熔点大约为 ）构成的焊料较为合适。注：上文中确定的最低温度为 与焊接点对应，需精准的焊接技术避免“冷”焊接接头（焊料未连接热电偶和铜片）。固定式热电偶：在铜片中间部位钻个孔洞，直径小于，用银焊料将两根正负极热电偶丝分别焊在两个孔洞中组成固定式热电偶。）铜量热传感器总重需达（）并且向下均匀受力。单位为毫米犪）机械式安装连接方式犫）焊接式安装连接方式犮）固定式安装连接方式说明：铜插销；铜片；高熔点焊料；固定式安装部位：直径为 的孔洞；热电偶丝的正负极；银焊料填充部位。图铜量热传感器的安装连接方式犌犅犜 铜量热传感器的表面处理选用乙醇或丙酮等石油溶剂清洁铜片表面。单层涂覆铜片表面的黑色喷漆需采用耐高温（以上）无光并且吸收率大于 的喷漆。按照供应商建议的流程烘干和固化喷漆，达到厚薄均一、表面平整，可使用外部热源（例如辐射灯）加热固化。试样夹持架试样夹持架（见图，公差范围在）需要三个完整的配件组成 上夹板、下夹板和隔距框（建议使用高温不变形、耐腐蚀材质）。进行非接触式测试时应使用隔距框。单位为毫米犪）上夹板犫）下夹板犮）隔距框图试样夹持架 隔热遮板位于试样夹持架和热源之间，来回移动隔离热源。隔热遮板移出热源的响应时间不得大于。建议采用水冷方式防止过热。数据采集分析系统数据采集分析系统包含以下要求：）能指示或记录铜热量传感器上的温度响应；）通过温度响应计算产生的累积热量；）根据温度响应随时间的增长而与 曲线相交来确定测试终点；）在温度达到 之前，数据采集的最低频率不低于每秒 个；）采集的最小分辨率为，精度为；）转换或型热电偶的毫伏信号为温度，能冷端修正。注：软件的设置需匹配不同的热电偶。试样制备和调湿 取样剪取试样时距离布边至少 ，每个样本上剪取至少三块试样，每块试样尺寸为（）（），应平整不含接缝。多层试样不应含有易熔融材料并视作整体进行测试。其他如洗涤等条件另有规定，按相关的产品标准执行。犌犅犜 调湿和测试用标准大气调湿和测试用标准大气应符合 的规定。试样应在温度（），相对湿度（）的标准大气中放置。调湿后试样应在 内完成测试。测试时环境温度不大于。测试条件所有测试和校准需在有通风罩或通风良好的区域以有效排出燃烧后的物质、烟气和废气。使用铜量热传感器测定总热通量定在（）（）（）。校准和维护保养 校准 辐射灯热通量校准和火焰调节 辐射灯热通量校准辐射灯预热 后，将标准辐射热流计放于铜量热传感器相同的空间位置上，调节功率达到输出热通量为（）（）（）。老化的辐射灯管如在调节相同热通量需要增加的电压幅度大于时，应立即更换。注：标准辐射热流计的型号通常为施米特博特（）或者盖登（）。火焰调节取下标准辐射热流计，调节可燃气气压至 之间。在辐射灯开启时热通量为（）（）（），以低气流量启动燃烧灯，调节燃烧灯针阀和风门，充分利用蓝色外焰均匀燃烧并聚焦于试样中心点下方，其形状如图所示。图火焰状态示意图 总热通量的校准 确保传感器表面清洁平整、无沉积物。绝热板与铜片之间连接完整，无凹凸不平。铜片表面黑色涂层平整，无沉积、水泡等。否则，按照步骤 修复铜量热传感器表面。传感器温度稳定（分钟内犌犅犜 温度变化小于）后进行校准。在热源稳定后，启动数据采集系统，将达到起始温度范围的传感器（）放在试样夹持架上。铜量热传感器在热源上的暴露持续时间为，从隔热遮板移出瞬间计时开始。采集数据停止后移出传感器，远离热源并冷却至室温。程序通过 中的计算方法结合传感器记录的 的温度变化数据（温差大约为 ），得出的平均热通量值即为总热通量值。如果 中测定的总热通量在（）（）（）范围内，该值作为总热通量校准值归入后续的试样计算中。如果总热通量值在范围外，需调节气体流量计，重复校准过程（参见 ）直到符合范围完成校验。保养 传感器的表面修复：传感器表面沾有沉积物，或出现黑漆涂层不平整，或呈现裸铜，应及时使用溶剂和黑漆修复。溶剂使用时确保远离火源。重新涂覆后的传感器需按步骤 进行校准后使用。试样夹持架的保养：保持试样夹持架的清洁，使用无水溶剂清洗焦油、煤烟或其他燃烧分解物。测试步骤 热防护性能值测试（犜犘犘）热防护性能值为个试样测试结果的平均值。按步骤 校准热源，使总热通量达到（）（）（），记录总热通量数据。随后取下试样夹持架，装上试样和传感器准备测试。建议在测试完成组样品共个试样后重新校准总热通量（可增加校准频次）。试样正面朝向热源，背面放置铜量热传感器。多层试样的内层正对传感器。传感器和试样之间加隔距框即为非接触式，不加则为接触式测试，应在报告中注明。厚的隔距框仅在非接触式测试时使用。注：多层试样隔距框的使用 非接触式（加隔距框）测试通常用于模拟衣服内层和穿着者之间的空气层。在本项测试方法中，对于测试时间超过 的多层试样，不建议使用非接触式（加隔距框）测试。测试前使用隔热遮板