熔融金属喷溅防护服的应用与改进需求调研分析

2021-06-06汪泽幸李文辉王曼青

国际纺织导报 2021年12期

杨敏汪泽幸李文辉王曼青

1. 湖南工程学院纺织服装学院(中国) 2. 湖南永霏特种防护用品有限公司(中国)

冶金作业属于典型的高温、高危、高风险作业，高温金属液体(包括熔融金属及其液态炉渣等)伤害作为冶金行业最为典型的职业伤害之一，极易造成人员烫伤、烧伤或高温窒息等事故[1-2]。除严格控制生产工艺条件，强化安全管理外，配备熔融金属喷溅防护服可为相关作业人员提供有效的防护[3-5]。

目前，对于熔融金属喷溅防护服的研究主要集中在面料制备与性能评估以及防护性能提高等方面[6-7]。然而，熔融金属喷溅防护服的设计还要基于人体工程学原理。

为了解冶金作业人员对熔融金属喷溅防护服的需求，本文在实地问卷调查和现场访谈的基础上，以受访者的主观穿着评价为依据，对现有熔融金属喷溅防护服的使用评价进行了归纳和总结。同时了解受访者对熔融金属喷溅防护服结构、款式和功能的需求，以期为熔融金属喷溅防护面料的研发、服装结构设计与优化提供参考依据。

1 调研目的与方式

本文采用实地问卷调查与现场访谈相结合，以熔融金属喷溅防护服为研究对象开展调研，分析受访者的穿着体验与诉求，并将调研分析结果应用于熔融金属喷溅防护服的结构设计。

实地走访某钢铁集团有限公司的炼铁厂和炼钢厂，随机选取炼铁厂和炼钢厂的炉前作业人员进行问卷调查，采用当场发放、填写、回收问卷的方式。问卷调查主要围绕现有熔融金属喷溅防护服的穿着满意度、配套防护装备使用频率以及熔融金属喷溅防护服的服装结构设计偏好等内容进行。

为进一步了解受访者的潜在需求和熔融金属喷溅防护服亟需改进之处，随机选取20名炉前作业人员开展详细访谈，并进行分析和总结。

考虑到炉前作业人员学历普遍不高，为确保调查问卷的有效性，在问卷调查的填写过程中对问卷中的题目配以专人解释。

2 调研结果与分析

2.1 调研对象的基本信息

本文采用随机抽样法，问卷现场发放、现场填写并回收的方式进行。问卷调查过程中，共发放调查问卷210份，实际回收有效调查问卷207份，回收率为98.57%。

因作业岗位的特殊性，所有受访者均为男性，年龄区间为22～59岁，平均年龄为48岁；身高区间为160～180 cm，平均身高为173.6 cm；体型绝大部分为正常体型，但也存在极个别特体。

2.2 现有熔融金属喷溅防护服的满意度

为掌握炉前作业人员对熔融金属喷溅防护服的满意程度，从整体满意度、安全防护满意度、散热满意度、结构功能使用满意度以及运动舒适满意度5个方面开展调研。如表1所示。

调研结果表明，对于现有熔融金属喷溅防护服，表示“满意”和“基本满意”的受访者占比累计为67.23%，表明现有熔融金属喷溅防护服从整体性能看可以满足大多数作业人员的实际需求。

表1 现有熔融金属喷溅防护服的穿着满意度

71.50%的受访者对安全防护性能表示“满意”和“基本满意”，表明现有熔融金属喷溅防护服具有较好的防熔融金属喷溅和阻燃性能，可有效防止熔融金属对作业人员的伤害。但据受访者反馈，现有熔融金属喷溅防护服在领部、袖口和裤脚等收口部位的设计存在不足。

对散热性“不满意”的受访者超过56%，主要是现有熔融金属喷溅防护服的透气性与透湿性能较差。炼钢、炼铁炉前作业存在高温热辐射、熔融金属喷溅等危险，为确保防护性能，熔融金属喷溅防护服面料的面密度较好，透气性与透湿性能较差，尽管在出汗量较大的背部设计了散热开口，但防护服整体的透气性与透湿性能仍然难以满足实际作业的需要。

对防护服装的结构功能性“不满意”的受访者接近65%。“不满意”主要在口袋取物不便、穿脱不便等方面。表明现有熔融金属喷溅防护服在结构功能性方面存在较大不足。

调研结果还表明，对运动舒适性的“不满意”比例为46.38%，接近50%。“不满意”主要在作业时，防护服对主要运动关节的阻力过大，以及裤腰过于宽大造成束紧后形成褶皱，摩擦腰部产生不舒适感。

2.3 配套防护装备的使用情况

对于熔融金属喷溅的防护不仅需要对躯干防护，同时还需要对头、手、足等部位进行防护，为此，本文通过对头罩、手套、脚套的使用情况进行调研分析，旨在为配套防护装备的设计提供参考依据。此外，袖口搭扣可以调节袖口松紧，防止熔融金属进入服装内部，其对手腕部位具有极为重要的防护作用，因而，也将袖口搭扣使用情况列入配套防护装备使用情况的调研内容之中。配套防护装备使用情况调研结果如表2所示。

表2 配套防护装备的使用情况

调研结果表明，头罩和脚套的使用频率较低，超过80%的受访者表示不使用配套的头罩和脚套。主要是因为现场作业人员多佩戴含有防熔融金属喷溅面屏的防护头盔，并穿着耐高温劳保鞋，现有防护装备已能满足防护要求。对于熔融金属喷溅防护服可考虑按比例配备头罩和脚套，或按需配备，而非按套配备，以减少使用企业的采购成本。

经常和偶尔使用具有防护功能手套的人员比例高达86.47%，92.27%的受访者偶尔和经常使用袖口搭扣，二者占比均较高。分析其原因，主要是因为相对于身体其他部位，作业时手部和腕部与高温熔融金属相距更近，更易受到高温和熔融金属喷溅的伤害，因而炉前作业人员对手部的防护更为重视。

2.4 服装结构设计偏好

服装结构设计偏好主要涉及领型、下摆、口袋、背部开口、袖型、门襟、搭扣方式等7个方面，调研结果如表3所示。

领型方面，受访者选择拉链一体领和搭扣高领的占比为58.45%，主要是因为拉链一体领和搭扣高领对颈部防护的区域更大，防护性能更好。

下摆方面，偏向松紧带下摆和搭扣下摆的受访者占比分别为33.82%和29.95%，总体占比达到63.77%，拉绳下摆和直筒下摆的倾向选择比例分别为19.32%和16.91%，占比相对较低。通过与受访者深入交流发现，受访者认为松紧带下摆和搭扣下摆穿着更舒适、灵活，作业时肢体运动的灵活性较好。

表3 部分结构偏好选择

口袋方面，炉前作业人员作业时通常需要带对讲机、手机、签字笔等工作装备配件，对口袋需求量较大。调研数据显示，熔融金属喷溅防护服外表面的胸部口袋、插笔孔和对讲机襻使用较多，胸部(左、右)口袋、插笔孔和对讲机襻的倾向率均超过40%，使用率较高；而左下、右下口袋因其所在位置易受熔融金属喷溅破损，且不利于操作，故而使用倾向率较低，但相对于外部口袋，倾向内里口袋的人数相对较多。

背部开口方面，因熔融金属喷溅防护服主要功能为防止熔融金属对作业人员造成伤害，因而面料均较厚，透气性和透湿性能较差，穿着时极易造成热湿不平衡，不仅影响作业人员的操作，同时还会给作业人员的身体和心理带来不利影响。因而，通常在服装上增加开口设计，以加强服装内与外界环境之间的热、湿交换[8-9]，通常在出汗量最大的上背部做横向开口设计。超过60%的受访者并不在意开口形式，但较为关注其是否能有效散热和散湿。

袖型方面，受访者认为装袖的熔融金属喷溅防护服在活动时更为方便，插肩袖次之。

门襟方面，选择拉链加黏扣、纽扣的门襟最多，因为穿脱方便，双重防护，增加了服装穿着的实用性。

搭扣方式方面，接近50%的受访者更偏向黏扣，因为其使用更加便捷，而选择无扣的占比不到20%，其主要原因在于，无扣形式袖口虽然对腕部的防护性能较差，但在一定程度上有利于手臂部位的散热、散湿。

2.5 改进需求分析

基于现有熔融金属喷溅防护服在实际使用过程中存在的问题，随机选取20名受访者进行较为细致的访谈。

2.5.1 安全防护性

炉前作业环境具有温度高、熔融金属喷溅风险高、工作强度高等特点，易发生熔融金属喷溅而造成皮肤灼伤、烧伤等安全事故。因而防护性能是熔融金属喷溅防护服的主要性能指标之一。

受访者认为服装结构设计与面料性能因素对安全防护性能的影响程度较高，其中服装结构设计因素占比接近50%(48.65%)，面料性能因素的占比也超过40%(40.54%)，而款式、制备工艺以及其他方面的因素对安全防护性能的影响较小，所占比例分别为款式5.41%，制备工艺2.70%，其他方面2.70%。调研结果表明，相对于美观性，受访者更注重熔融金属喷溅防护服的防护性能。

通过访谈和实地观察发现，现有的熔融金属喷溅防护服在收口部位对身体的保护性不强。受访者认为即使选择偏大的服装号型，作业时仍有一些部位受到限制或者皮肤暴露，集中体现在上肢的腕部与颈部、下肢脚踝附近区域的防护存在不足，导致腕部、颈部以及脚踝部位易灼伤或烫伤，如图1所示。究其原因，主要在于现有熔融金属喷溅防护服在设计时，未考虑人体工程学要求，缺少对作业时典型肢体动作的关注，而导致作业时防护服装未能始终包覆躯干和四肢，包覆部位存在暴露的现象。

袖子与手套连接区域存在空隙，抬臂过程中易露出手腕，起不到遮挡保护的作用，对腕部的防护存在弱环，如图1 a)所示。因而，应考虑增加袖长和防护手套腕部的长度，加强对腕部的防护。

领子竖立时，其高度不及脖子的一半，导致对颈脖部位的保护作用不强，如图1 b)所示。此外，领子与脖子之间存在较大的空隙，若熔融金属由上向下喷溅时，易由领口进入防护服内部，并造成皮肤烫伤。因此，应考虑增加领子的高度并对领部结构进行优化设计。此外，还应优化防熔融金属喷溅面屏或头套的尺寸，以强化对脖颈部位的防护。

通常，考虑到熔融金属喷溅防护服的散热和散湿性能以及熔融金属在面料表面的滑脱性能，其裤腿通常设计成较为宽大型。在做某些下蹲的动作时，易暴露脚踝处的肌肤，造成烫伤、灼伤，对脚踝附近区域的防护亦存在不足，如图1 c)所示。可考虑增加耐高温鞋鞋帮的高度，或在熔融金属喷溅防护服的裤腿部位融入脚套设计。

图1 易受熔融金属伤害的部位

2.5.2 穿着舒适性

除穿着时的热湿舒适性外，运动舒适性也是受访者较为关注的点。

实地调研发现，在作业状态下，防护服所提供的身体活动幅度不够，导致做手臂动作时，衣身袖窿底会产生束缚拉力；下蹲幅度较大时，大腿表面和裆部共同产生牵制力；服装面料过于硬挺，导致袖口、腋下等部位产生不适感(图2)。此外，裤腰过于宽大，束紧后易形成褶皱而产生不适感。

部分受访者认为，作业过程中肘关节部位和肩关节部位感受到来自服装的不适感较为明显，占比分别为31.03%和27.59%，表明现有熔融金属喷溅防护服在这两个关节处的结构设计存在不合理处，需要做进一步优化。其他部位的不适感分别为腰部3.45%、膝关节部位5.17%、大转子部位3.45%，所占比例均较小，表明现有的防喷溅服基本上能满足这些关节部位运动所需的放松量。