平曉帆 遇文婧 靳 松 劉 凱

(黑龍江省森林保護(hù)研究所，哈爾濱 150040)

森林防火避火罩耐折性檢測方法研究

平曉帆 遇文婧 靳 松 劉 凱

(黑龍江省森林保護(hù)研究所，哈爾濱 150040)

鋁箔復(fù)合材料是森林消防避火罩的主要原材料之一，但在生產(chǎn)加工、消防穿戴以及日常存放的過程中都不可避免地反復(fù)翻折，造成損耗，給森林消防人員的撲火工作帶來安全隱患。因此，我們通過對其材質(zhì)、形狀、大小及重量等進(jìn)行深入研究，設(shè)計出適用于我國現(xiàn)狀的鋁箔復(fù)合材料耐折性的方法，從而根據(jù)試驗所得數(shù)據(jù)，總結(jié)出鋁箔復(fù)合材料耐折性的判定依據(jù)，為鋁箔復(fù)合材料耐折性檢驗提供技術(shù)支持。

鋁箔復(fù)合材料 森林防火避火罩 耐折性方法

鋁箔復(fù)合材料是生產(chǎn)加工森林防火避火罩和隔熱服的主要原材料之一，現(xiàn)試用于森林消防人員防護(hù)裝備的研究及生產(chǎn)過程之中。這種材料是一種新型的、具有耐高溫、隔熱、防熱輻射等特點的復(fù)合材料[1]。但是，在進(jìn)行森林消防防護(hù)裝備的生產(chǎn)加工、消防穿戴以及日常存放的過程中，都不可避免的要對鋁箔復(fù)合材料進(jìn)行多次、反復(fù)的翻折，這必將使鋁箔復(fù)合材料產(chǎn)生折痕并造成材料的損耗，情況嚴(yán)重者會導(dǎo)致防護(hù)裝備不同程度的破裂或斷裂，給森林消防人員的撲火工作帶來安全隱患，甚至威脅到使用人員的生命安全[2]。

目前，沒有一套完整、系統(tǒng)的方法來判定鋁箔復(fù)合材料的耐折性。因此，此課題的立項目標(biāo)在于設(shè)計出一套完整的耐折性試驗方法，通過多次試驗，歸納總結(jié)出耐折性的判定范圍，為日后鋁箔復(fù)合材料的制作提供參考數(shù)據(jù)，也為森林消防防護(hù)裝備產(chǎn)品制作的原材料篩選和成品檢測等環(huán)節(jié)提供可靠的選材依據(jù)和判定標(biāo)準(zhǔn)。為更好的研制、改進(jìn)和完善森林消防防護(hù)裝備提供有力的數(shù)據(jù)參考。

1 輔助工具設(shè)計

在設(shè)計避火罩耐折性檢測方法的過程中，需要制作輔助工具來完成耐折性的檢測。整套輔助工具由鋼輥、橡膠墊和金屬棒組成。通過反復(fù)試驗和分析，對輔助工具的組成、大小和標(biāo)準(zhǔn)總結(jié)如下：

1.1鋼輥

鋼輥寬為5.08 ± 0.3 cm，周長為38.1 cm，質(zhì)量在4.54 ± 0.028 kg。一個轉(zhuǎn)動軸應(yīng)通過鋼棍中心，軸的兩端裝有把手，軸或者把手可以在不需要對輥施加向上或向下的壓力時使輥順暢的推拉，輥的表面要保持平滑。

1.2橡膠墊

橡膠墊厚為20.3 cm，長為27.9 cm。硬度應(yīng)根據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)ASTM D2240(A型)，橡膠特性(丟洛氏)硬度計測硬度的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法進(jìn)行測試[3]。

1.3金屬棒

金屬棒長為20.3 cm，外部直徑為0.6 ± 0.16 cm，且表面光滑，經(jīng)過拋光。

2 待檢測樣品

試驗用待測樣品選擇目前鋁箔復(fù)合材料常用的2種材料：溶劑型鋁箔復(fù)合材料和水劑型鋁箔復(fù)合材料[4]。

3 樣品檢測方法設(shè)計

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3917.3-2009進(jìn)行樣品檢測方法的設(shè)計，并對待測樣品進(jìn)行反復(fù)試驗檢驗，具體檢測方法設(shè)計如下：

3.1將溶劑/水劑型鋁箔復(fù)合材料按經(jīng)向和緯向各剪成尺寸為(75 ±1)mm×(150 ± 2)mm的十塊樣品，每五塊為一組，共分四組。

3.2在每塊樣品上畫出等腰梯形和中心線，制作成梯形樣板[5]，具體設(shè)計樣式如圖1。

圖1 梯形樣板

3.3同一組樣品中，以中心線為折邊鋁面朝外對折，折疊邊垂直于金屬棒纏繞，完成后抽出金屬棒。

3.4另一組樣品中，以中心線為折邊玻璃面朝外對折，其他方法同1.3。

3.5將纏繞成筒狀的樣品放在橡膠墊上，在對鋼輥沒有向上或向下壓力的情況下，使用鋼輥沿樣品的折疊邊緣往返通過5次，鋼輥的中心線與樣品的折疊邊一致。

3.6按圖1所示，在折疊痕跡(中心線位置)上剪一個15 mm長的切口，其它兩組樣品按上述方法以此類推。

3.7折痕撕破強(qiáng)力的試驗方法如下：

(1)在標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境下進(jìn)行試驗；

(2)試驗開始，設(shè)定兩夾鉗間距離為(25 ±1)mm，拉伸速度為100mm/min，選擇適宜的負(fù)荷范圍，使撕破強(qiáng)力落在滿量程的10%-90%之間；

(3)安裝試樣，沿梯形的不平行兩邊夾住試樣，使切口位于兩夾鉗中間，梯形短邊保持拉緊，長邊處于褶皺狀態(tài)；

(4)啟動儀器，如有條件用自動記錄儀記錄撕破強(qiáng)力，單位為牛頓(N)，如果撕裂不是沿切口線進(jìn)行，不作記錄(注：撕破強(qiáng)力通常不是一個單值，而是一系列峰值)。

4 檢測結(jié)果分析方法

檢測結(jié)果根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3917.3-2009進(jìn)行設(shè)計，具體檢測結(jié)果分析方法如下：

自動計算記錄儀上經(jīng)向(即鋁面朝外和鋁面朝里折疊)與緯向(即鋁面朝外和鋁面朝里折疊)每塊試樣一系列有效峰值的平均值，進(jìn)行計算10塊樣地結(jié)果的平均值，保留兩位有效數(shù)字，并計算變異系數(shù)，精確到0.1%。

5 結(jié)論

森林防火在森林的保護(hù)及發(fā)展中非常重要，我國是森林火災(zāi)多發(fā)國家，每年都有近千名撲火人員被林火圍困，保障撲火人員的生命安全，對于穩(wěn)定撲火隊伍，提高撲火效率有著重要的意義。森林消防人員防護(hù)裝備的產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要，以鋁箔復(fù)合材料為主要生產(chǎn)原材料的森林防火避火罩和隔熱服屬于森林消防人員應(yīng)急自救安全防火裝備，他們的成功研制結(jié)束了我國森林消防人員沒有應(yīng)急自救逃生裝備的歷史，徹底改變森林消防人員不敢深入火場近距離高效撲火、被林火圍困后沒有應(yīng)急自救裝備安全逃生的危險局面，減少或避免了惡性傷亡事故的發(fā)生，為安全快速地?fù)渚壬只馂?zāi)奠定了堅實的基礎(chǔ)。因此，鋁箔復(fù)合材料的耐折性，影響著森林消防人員防護(hù)裝備的安全性[6]。

鋁箔復(fù)合材料的選擇更加重要，其耐折性的判定，是選材過程中重點考慮的因素之一。完善的判定方法，為生產(chǎn)選材方面提供了便利，避免了因耐折性差導(dǎo)致防護(hù)裝備破損現(xiàn)象的頻繁出現(xiàn)，降低了更換防護(hù)裝備的頻率。防護(hù)裝備耐折性能的提高，可以延長其使用壽命，降低了生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，帶來較大的經(jīng)濟(jì)效益[1,7]。鋁箔復(fù)合材料耐折性試驗的設(shè)計，將進(jìn)一步規(guī)范森林消防防護(hù)裝備產(chǎn)品制作原材料的篩選，為生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的森林消防避火罩及隔熱服提供數(shù)據(jù)參考；而且，耐折性的判定標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)一步完善鋁箔復(fù)合材料安全性能的檢測，提高并保證了產(chǎn)品質(zhì)量的同時也將使森林消防人員在使用防護(hù)裝備時有了更好的安全保障；此外，鋁箔復(fù)合材料耐折性試驗的設(shè)計也將為我國材料耐折性的判定方法和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)范。

[1]劉國信.鋁箔復(fù)合包裝材料的開發(fā)應(yīng)用.中國包裝，2005，(2):14-16.

[2]于文男，靳松，張京，平曉帆.森林消防避火罩防護(hù)極限野外測試試驗.黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院學(xué)報，2012，25(2):36-37.

[3]橡膠特性-(丟洛氏)硬度計測硬度的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法.美國國家標(biāo)準(zhǔn)ASTm3D22401，1997.

[4]王保國，劉淑艷，王新泉，朱俊強(qiáng).傳熱學(xué).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009:293-303.

[5]袁源，王歡，杜希巖.紡織品織物撕破性能 第3部分：梯形試樣撕破強(qiáng)力的測定.國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T 3917.3，2009.

[6]郭穎濤，王剛.森林消防避火罩安全防護(hù)性能的研究.華章，2010，(18):188-189.

[7]張志源.消防戰(zhàn)斗服的發(fā)展概況.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息.2003，(2):66-67.

StudyontheDetectionMethodofFoldingResistanceofForestFireShelter

PingXiao-fanYuWen-jingJinSongLiuKai

(First-author′s address: Heilongjiang Forest Protection Institution, Harbin 150040, Heilongjiang, China)

Aluminum foil composite material is one of the main raw material for forest fire shelter, but in the production and processing, fire wear and daily storage process are inevitably repeated fold, resulting in loss, bring security risks to the forest fire fighting work.Therefore, through the study material, shape, size and weight of in-depth, we can design the method of folding resistance of aluminum foil composite material suitable for the current situation of our country, according to the test data, the paper summarizes the determination of fracture resistance of aluminum foil composite material, which can provide technical support for the test of folding resistance of aluminum foil composites.

aluminum foil composite material; fire shelter; folding resistance method

項目資助：黑龍江省級基本科研業(yè)務(wù)費資助項目(2015年省財政自擬項目)資助。

平曉帆(1985-)，女，中級職稱，在職研究生,科員，畢業(yè)于東北林業(yè)大學(xué)。工作單位：黑龍江省森林保護(hù)研究所。研究方向：森林防火。郵箱：438978279@qq.com。

2017-11-16

徐永飛 王 卉

校對王 卉