FZ/T 64083—2021《防熔融金属飞溅织物》的解析

汪泽幸 杨 敏 刘 超 李文辉

（1.湖南工程学院，湖南湘潭，411104；2.湖南永霏特种防护用品有限公司，湖南湘潭，411101）

冶金作业用熔融金属防护织物及防护服装的研发企业多集中在欧美等国家，形成了以ISO 11612—2015《Protective Clothing—Clothing to Protect against Heat and Flame—Minimum Performance Requirements》（以 下 简 称ISO 11612—2015）与ISO 9185—2007《Protective Clothing—Assessment of Resistance of Materials to Molten Metal Splash》（以下简称ISO 9185—2007）为核心的标准体系［1-2］。近年来，国内一些企业陆续实现了该类织物的国产化生产，打破了该类织物高端产品严重依赖进口的局面，但缺少相应的行业标准和国家标准，影响了我国冶金作业用熔融金属防护织物及防护服装产业的可持续发展。在国内多家单位的共同努力下，FZ/T 64083—2021《防熔融金属飞溅织物》（以下简称本标准）于2021年8月21日 发布，并 于2022年2月1日实施。为推进本标准实施，促进行业可持续发展，本研究对其进行解析，并对比与ISO 11612—2015之间的异同。

1 适用范围

本标准规定了防熔融金属飞溅织物的相关术语和定义、技术要求与试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等方面的要求。考虑到国内冶金作业用熔融金属防护织物多为机织结构，本标准明示适用于铝、铁等冶炼工况穿着的机织物，但不包括针织物及皮革。而ISO 11612—2015适用范围不仅包含机织物，同时还涵盖针织物、皮革和金属化织物。此外，ISO 11612—2015还涉及防护服装用辅料的性能指标及防护服装的设计要求等。

金属冶炼、转运、铸造和加工处理过程中，因高温熔融金属与水接触发生水汽化爆炸、瞬间产生的反应性气体等，带动高温熔融金属高速运动、外涌，产生“爆炸”性喷射现象，本标准及相关文献与GB 2811—2019《头部防护 安全帽》称之为“熔融金属飞溅”［3-6］，但在冶金及特种防护服装等行业多称之为“熔融金属喷溅”［7-10］，考虑到该现象中喷射的熔融金属量较多及行业常用表述，将本标准中“飞溅”修订为“喷溅”更为合理；但为与本标准表述保持一致，本研究依然采用“熔融金属飞溅”这一表述。

2 试样前处理

前处理与测试环境条件对织物性能影响较明显，为获得正确且具有可比较性的结果，织物性能评价时，需确保前处理和测试环境条件的一致性。ISO 11612—2015明示，对于可洗涤面料，性能指标测试前需按制造商的说明进行洗涤预处理；当制造商未明确规定可洗涤次数时，所有性能指标测试前均应洗涤5次；当面料可水洗和干洗时，则按制造商说明进行水洗，并明确规定1次水洗应包含1次洗涤和1次干燥流程，但未明示洗涤标准与程序及干燥方式；只允许干洗时，则按制造商说明进行干洗，且亦未明示依据的洗涤标准。

目前，防熔融金属飞溅织物多为含羊毛的混纺织物，采用常规水洗时，会产生毡缩现象，且羊毛含量越高，毡缩现象越严重，因而从织物洗涤尺寸稳定性的角度而言，含羊毛的混纺面料宜采用干洗方式进行清洗。但考虑到干洗成本较高，多数企业和员工无法承担，因而立足我国冶金行业实际情况，并结合羊毛混纺织物的洗涤毡缩特性，本标准根据羊毛纤维的含量进行分类选用水洗时的洗涤程序。

本标准要求按GB/T 8628—2013《纺织品 测定尺寸变化的试验中织物试样和服装的准备、标记及测量》、GB/T 8629—2017《纺织品试验用家庭洗涤和干燥程序》（以下简称GB/T 8629—2017）、GB/T 8630—2013《纺织品 洗涤和干燥后尺寸变化的测定》的规定执行；当羊毛含量不低于30%时，选用GB/T 8629—2017中程序4G洗涤，其他织物选用程序6N洗涤，洗涤条件均较为柔和，均选用滚筒烘干法烘干（F法），但未明示洗涤剂类型。

还需注意的是，ISO 11612—2015明示所有性能指标测试前的洗涤方式和洗涤次数均一致，而本标准虽然要求洗涤程序一致，但不同性能指标测试前要求的洗涤次数存在差异；此外，对于需多次洗涤时，未明确是否为连续洗涤后干燥或每个洗涤循环均包含1次洗涤和1次干燥程序。

3 技术要求

对于机织类面料，ISO 11612—2015明示仅要求考核力学性能（拉伸强力与撕破强力）、洗涤尺寸稳定性、热稳定性与阻燃性、热防护性能，而本标准在此基础上增加甲醛含量、pH值、可分解致癌芳香胺染料、单位面积质量偏差、起毛起球、透湿量、色牢度等内在质量考核指标，并考核织物的外观质量，对织物性能的考核更为全面和严格。此外，与ISO 11612—2015相比，本标准中部分指标的考核要求与测试方法亦存在不同。

3.1 理化性能

织物安全性能。本标准依据GB/T 18401—2010《国家纺织产品基本安全技术规范》要求，按直接与非直接接触皮肤类分类考核甲醛含量和pH值；对于直接接触皮肤类，要求甲醛含量不高于75 mg/kg，pH值为4.0～8.5；对于非直接接触皮肤类，要求甲醛含量不高于300 mg/kg，pH值为4.0～6.0；且均要求禁用可分解致癌芳香胺染料。

单位面积质量偏差率。织物单位面积质量作为防护服装生产企业采购的重要依据，其值会直接影响防护服装的再加工；考虑到织物单位面积质量随防护服装形式不同而不同，本标准不要求织物的具体单位面积质量，只考核实测值与采购双方协商确定值之间的偏差率，以免影响防护服装的防护性能。本标准明示，依据GB/T 4669—2008《纺织品 机织物 单位长度质量和单位面积质量的测定》对织物的单位面积质量进行测定，并规定单位面积质量偏差率不超过±5%。

洗涤尺寸变化率。含羊毛的混纺织物洗涤后会产生毡缩现象，导致尺寸收缩，减小防护服装与人体之间的空气层厚度，降低防护服装的热防护水平，因而对于可反复洗涤的防熔融金属飞溅织物，需要考虑其洗涤前后的尺寸变化率，以确保历经多次洗涤后依然具备较高的防护水平。ISO 11612—2015要求机织物5次洗涤后尺寸变化率不超过±3%；考虑到我国防熔融金属飞溅织物的品质现状和选用的洗涤标准，本标准放宽了对洗涤尺寸变化率的考核，规定不超过±5%。本标准中虽然未明示具体洗涤次数，但从试验方法部分的表述（5.1.5水洗尺寸变化率）来看，按规定洗涤1次即可。

断裂强力与撕破强力。本标准要求织物经向和纬向断裂强力不低于400 N/5 cm，撕破强力不低于25 N，但未要求需经洗涤预处理；而ISO 11612—2015明示5次洗涤预处理后，外层的机织物经向和纬向断裂强力不低于300 N/5 cm，撕破强力不低于10 N。在考核断裂强力时，本标准与ISO 11612—2015要求的测试方法一致，但考核指标存在差异，本标准的考核指标更高；而撕破强力考核时，两者依据的测试标准不同，本标准采用我国阻燃面料常用的梯形法，而ISO 11612—2015选用的是单缝法；由于两种撕裂破坏的原理不同，测试结果无可比性。

起毛起球。因在穿着和使用过程中，织物在膝、肘等部位经常承受摩擦作用，影响面料的防护性能、穿着舒适性能以及工作情绪，因而需要考核织物的起毛起球性能。本标准要求依据GB/T 4802.2—2008《纺织品 织物起毛起球性能的测定第2部分：改型马丁代尔法》进行测试［11］，且规定磨料与织物相同，明示摩擦2 000转后的起毛起球等级不应低于3级。

透湿量。以炉前工为代表的冶金作业人员，其工作环境温度高，劳动强度大，如果产生的水汽与热量无法及时排出，会导致作业人员长时间处于闷热、潮湿环境中，易引发穿着不舒适和生理上的烦躁、焦虑，甚至导致操作失误等。为确保防护性能，防护服多采用“三紧式”（紧领口、紧袖口、紧下摆）款式设计［12］。为确保穿着舒适性，本标准规定依据GB/T 12704.1—2009《纺织品织物透湿性试验方法 第1部分：吸湿法》对织物的吸湿性能进行测定，并要求透湿量不低于6 000 g/（m2·24 h），高于阻燃服不低于5 000 g/（m2·24 h）的要求［13］。值得注意的是，为确保防护性能，本标准并未强制要求透气率、湿阻等舒适性指标。

色牢度。考虑到冶金作业环境的高温特点，防护服装穿着者出汗频繁，汗渍影响织物性能，且在正常使用过程中，面料受到摩擦、光照和洗涤等作用，本标准对织物的色牢度进行了较为全面的考核，要求耐汗渍色牢度（变色、沾色）、耐皂洗色牢度（变色、沾色）均不低于3级；耐干、湿摩擦色牢度不低于3级，对于深色织物不低于2—3级，但未明示考核对象为变色或沾色牢度，或两者均考核；此外，还要求耐光色牢度（变色）不低于4级。

3.2 热稳定性与阻燃性

热稳定性。由于织物受热收缩后会减少防护服装与人体之间夹持的空气量，从而可能降低防护服装的热防护水平，因而织物的热稳定性也是反映热防护服装防护性能的重要指标之一［14］。作为一类具有特殊防护功能的热防护织物，需限制防熔融金属飞溅织物的热收缩率。本标准与ISO 11612—2015均明示，在（180±5）℃条件下热处理5 min后，织物洗涤前洗后的热收缩率均不得超过5%。ISO 11612—2015还要求织物在测试过程中不得产生引燃或熔化等现象，并将（260±5）℃条件下热处理5 min后的热稳定性作为可选评价项。

阻燃性能。对阻燃性进行评估时，本标准未选用国内阻燃面料常用的垂直燃烧法，而参考ISO 11612—2015选用表面点火法（附录A中方法A），并将底部边缘点火法（附录A中方法B）列为可选测试方法，但未明示底部边缘点火法的考核指标。对于表面点火法，本标准与ISO 11612—2015的要求一致，均要求洗涤前洗后试样的续燃时间与阴燃时间均不超过2 s，不得熔融滴落和出现破洞；ISO 11612—2015还要求不得出现超过5 mm的破洞，且火焰不得到达试样上边缘或者垂直边缘。

需要注意的是，本标准虽然要求阻燃性指标与试验方法按ISO 11612—2015的要求执行，但两者之间也略有差异。测试环境温度方面，本标准附录A中要求为（23±5）℃，即18℃～28℃，而ISO 11612—2015要求为10℃～30℃，两者之间并无明显差异。测试时间限制方面，本标准附录A中方法A和方法B中均要求在20 min内完成6块试样的测试，而ISO 11612—2015要求在10 min内完成方法A的测试，而对方法B的测试时间要求并未明示。

此外，还应注意，热稳定性能和阻燃性能测试时，本标准规定的织物洗涤与烘干程序虽然一致，但洗涤次数存在差异；热稳定性测试前，需按照规定洗涤5次，而阻燃测试前，虽未明示洗涤次数，但从标准试验方法部分（5.1.15阻燃性）的表述来看，按规定洗涤1次即可。

3.3 热防护性能

冶金生产过程中存在的主要危险源包括高温辐射、高温金属溶液和炉渣喷溅与爆炸等，因而需要考核织物对流热传导、辐射热传导、抗熔融冲击性、接触热传导等指标。本标准明示按规定洗涤5次后，按GB 38453—2019《防护服装 隔热服》对织物的流热传导、辐射热传导与接触热传导测试［15］，依据该标准附录B对织物的抗熔融金属冲击性进行测试。本标准中热防护性能的技术要求与测试方法与ISO 11612—2015及其采用的ISO标准方法一致。本标准规定对流热传导、辐射热传导、接触热传导、抗熔融金属冲击性均为必选防护性能指标，同时也为防熔融金属飞溅织物的核心防护性能指标。

本标准对各个热防护性指标实行分级考核，对于防铝液冲击织物和防铁水冲击织物，均需考核对流热、辐射热和接触热传导性能。对流热传导分为B1级（4 s≤HTI 24＜10 s）、B2级（10 s≤HTI 24＜20 s）和B3级（HTI 24≥20 s）；辐射热传 导 分 为C1级（7 s≤RHTI 24＜20 s）、C2级（20 s≤RHTI 24＜50 s）、C3级（50 s≤RHTI 24＜95 s）与C4级（RHTI 24≥95 s）；接触热传导分为F1级（5 s≤阈值时间＜10 s）、F2级（10 s≤阈值时间＜15 s）和F3级（阈值时间≥15 s）。对于防铝液冲击织物，仅考核对熔融铝的抗冲击性能，并分为D1级（100 g≤熔融铝质量＜200 g）、D2级（200 g≤熔融铝质量＜350 g）和D3级（熔融铝质量≥350 g）3个等级；而对于防铁水冲击织物，仅对熔融铁的抗冲击性能，亦分为E1级（60 g≤熔融铁质量＜120 g）、E2级（120 g≤熔融铁质量＜200 g）和E3级（熔融铁质量≥200 g）3个等级。同时，本标准还明确要求织物洗后的热防护性能应同时满足对流热传导不低于B1级，辐射热传导不低于C1级，接触热传导不低于F1级，且抗熔融铝（铝液）冲击性不低于D1级和（或）抗熔融铁（铁水）冲击性不低于E1级。

此外，本标准基于ISO 11612—2015对选用铝、铁金属成分要求的基础上，增加了对铝、铁的规格要求。本标准要求铝应选用符合GB/T 3190—2008《变形铝及铝合金化学成分》的要求［16］，明 确 牌 号 为1050，虽 然 该 标 准 已 修 订 为2020版，即GB/T 3190—2020《变形铝及铝合金化学成分》［17］，但该牌号铝的化学成分要求仍保持不变；本标准要求铁应选用符合GB/T 718—2005《铸造用生铁》的要求［18］，明确牌号为Z18。

需要注意的是，铝为最具有代表性的轻熔金属（体积质量小于4.5 g/cm3），能防铝液喷溅的面料基本上也能防其他轻熔金属的等量喷溅；铁是最具代表的重熔金属（体积质量大于4.5 g/cm3），能防铁水喷溅的面料基本上也能防其他重熔金属的等量喷溅；此外，现有理论与实践均表明，能防铝液喷溅的面料可以防等量铁水的喷溅，但能防铁水喷溅的面料却不一定能防等量铝液的喷溅。

3.4 外观质量

防熔融金属飞溅面料制备过程中，通常需对坯布进行预处理、染色与后整理加工，以获得常用的藏青色、蔚蓝色或深蓝色等，为确保防护服装的外观质量，需对成品织物的色差、纬斜、弓纬、幅宽偏差以及疵点等进行评估。

本标准要求成品织物各批次之间的色差不低于4—5级，纬斜、弓纬均不超过3%。虽未明确织物的幅宽类型及幅宽值，但明确规定织物成品幅宽与采购双方协商确定值之间的偏差量不应低于-2 cm。

基于GB/T 17760—2019《印染布布面疵点检验方法》，本标准采用4分制评分规定评价局部性疵点，要求幅宽不低于150 cm时，局部性疵点评分为0.5分/m，幅宽低于150 cm时，为0.6分/m；同时，本标准还对散布性疵点的允许程度进行了限制，织物正面仅存在轻微的散布性疵点。

4 检验与标志

本标准明示了防熔融金属飞溅面料的检验分批、内在质量与外在质量的抽样方法，明确了内在质量、外在质量和结果判定的规则；并规定：对于内在质量指标，均需要满足要求方能判定合格。此外，本标准还明示了标志要求与内容，并明确要求了包装、运输和贮存条件。

5 结语

本标准在兼顾我国防熔融金属飞溅织物的实际需求和目前的实际水平基础上，参考ISO 11612—2015确定了织物的考核项目和指标要求，并增加了安全性能（甲醛含量、pH值、可分解芳香胺染料）、基础性能（单位面积质量偏差率）、舒适性能（起毛起球、透湿量）、色牢度（耐汗渍、耐摩擦、耐皂洗、耐光色牢度）等内在质量以及外观质量考核指标，对织物的性能指标考核更全面、更严格，在充分兼顾我国该类产品的实际需求和实际水平的基础上，充分体现了行业平均先进水平。本标准的实施，及时补充了我国现有冶金作业用熔融金属防护服装领域的标准空白，提高了特种防护服装标准体系的全面性，有助于更好地保障冶金作业人员的人身安全和身体健康。