GB 8965.1-2009热防护性能的测试方法解读

本标准规定了热防护材料的热防护性能值（以下简称为“TPP”）和热防护性能评估（以下简称为“TPE”）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.

标准：

GB 8965.1-2009《防护服装 阻燃防护 第1部分：阻燃服》

GA 10-2002《消防员灭火防护服》

GA 634-2006《消防员隔热防护服》

NFPA 1971《Standard on Protective Ensemble for Structural FireFighting》

ISO 17492 《Technical Corrigendum 1-2004耐热和火焰的防护服.暴露于火焰和辐射热的热力传输的测定》

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(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。可采取以下两种测试方法表征材料的热防护性能：

——第 1 个测试方法：铜量热传感器测的传热反应曲线与 Stoll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（TPP）。

——第 2 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 Stoll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（TPE）。

辐射热防护测试仪规格：

辐射源：由6组SiC加热棒组成, 加热棒总长度为356mm±2mm，加热部分长度: 178±2,加热棒直径7.9±0.1mm；

辐射源采用PID温度控制，温度控制精度为±1℃；

辐射源加热能力: zui大1200℃±5%, 采用PID调节控制器；

辐射源热辐射通量: 10～80 kW/m2；

数据采集卡采样频率可达到20 HZ；

配备商用带石英窗热辐射通量传感器(自带水循环装置)，zui大测量范围为100KW/m2；

配备铜盘量热计装置，用于检测试样背部温升变化；

铜盘量热计采用进口高导无氧纯铜制造；

配备方法A型试样夹及方法B型试样夹；

试样移动装置，可在操作平台上自由移动；

配备计算机+中英文Windowsxp操作系统，试验参数通过软件进行设置，自动开始试验，可自动测量温升12℃及24℃所需测试时间，热流密度Q以及热传递系数HF；

测试步骤

热防护性能评估测试（TPE）

1、一般需要三组试样完成热防护性能评估，一组试样确定评估时间，后两组试样作为评估时间验证。

2、按步骤 9.1.2 校准热源，记录下总热通量数值。

3、按步骤 9.1.3-9.1.5 热防护性能值方法测试试样，得到试样的Zui大暴露时间（tmax）.

4、将Zui大暴露时间除以 2 即为暴露时间（ttrail）。

5、在设备软件中输入暴露时间（ttrail），装备样品准备测试。

6、当达到暴露时间（ttrail）后，隔热遮板复位，试样离开热源，仪器依然记录数据。在此过程中，环境温度不可超过 35 °C。

如果无法满足此要求，也可以将样品架整体设计为可取下的结构，当隔热遮板复位后，可快速手动将“样品架/试样/传感器”整体取下远离热源，但要持续记录数据。

7、试样在热源暴露结束后仪器持续采集数据的时间应不少于 30 s，以完全释放试样上的蓄积热能。当传感器上测量的传热反应曲线下降时便可手动停止采集数据。30 s后传热反应曲线未下降时须延长采集时间（采集时间不超过 120 s ）。

8、从传感器测得的传热反应曲线与 Stoll 曲线的下列关系来测定热防护性能评估。

a) 如果 60 s （或 120 s）内传感器测量到的传热反应曲线超过Stoll曲线(即超出二度烧伤)，需要减少暴露时间ttrail。取从前序较低暴露时间（首次Zui低暴露时间为0 s ）到当前暴露时间ttrail的中间值。设定此时间，重复步骤9.2.5~9.2.7，直到试样的传热反应曲线与Stoll曲线相切，或当前的暴露时间ttrail和前序暴露时间差值不大于 0.5 s，此试样组的热防护性能评估为当前的暴露时间ttrail与校准总热通量数值的乘积。（实例参考请见附录D）

g) 如果 60 s （或 120 s）内传感器测量到的传热反应曲线远低于Stoll曲线（即未能预计到二度烧伤），需要增加暴露时间ttrail，取当前暴露时间与前序较高暴露时间（首次Zui高暴露时间为9.2.3中的暴露时间tmax）的中间值，设定此时间，重复步骤9.2.5~9.2.7。直到试样的传热反应曲线与Stoll曲线相切，或当前的暴露时间ttrail和前序暴露时间差值不大于 0.5 s，此试样组的热防护性能评估为当前的暴露时间ttrail与校准总热通量数值的乘积。（实例参考请见附录D）。

9、记录测试中观察到的现象。（见附录 A）

10、重复验证暴露时间ttrail，热防护性能评估是已验证的暴露时间ttrail与校准总热通量的乘积（公式见10.4），取三个数值的平均值即为平均热防护性能评估。

11、剔除与平均值相差超过 ± 10 % 的测试结果，重新裁样补足试样进行测试。

热防护性能值测试（TPP）

1、热防护性能值为 3 个试样测试结果的平均值。

2、校准热源-按步骤 8.1.2.2~8.1.2.5 中校准热源，使总热通量达到(84±2) kW/m2[(2.00±0.05)cal/cm2?s ]，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3组样品共 9 个试样后重新校准总热通量（可增加校准频次）。

3、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。6.4mm 厚的隔距框仅在非接触式测试时使用。

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 60 s的多层试样，不建议使用非接触式（加隔距框）测试。

4、测试前使用隔热遮板隔离热源。隔热遮板移出后，试样暴露于热源上方中心点处并开始记录数据。

5、当铜量热传感器测得的累积能量（计算方法见 10.2）与 Stoll 曲线相交后，中止测试，记录暴露时间，试样移出热源。Stoll曲线计算公式见 10.1。

6、热防护性能值是暴露时间与校准总热通量的乘积（公式见 10.3）计算得出。

7、记录测试中观察到的现象（参见附录 A）。

8、将试样夹持架和传感器组件冷却至(28~33) °C （模拟人体表皮的温度），再按步骤9.1.3-9.1.7进行剩余样品的测试。完成三个试样测试后取平均值记录为试样的热防护性能值。

9、剔除与平均值相差超过 ± 10 % 的测试结果，重新裁样补足三个试样进行测试。