防割裝備現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

■ 文/公安部第一研究所 楊勇勝

關(guān)鍵字：防割裝備 防割服 防割手套 芳綸 超高分子量聚乙烯 防割標(biāo)準(zhǔn)

1 引言

防護(hù)裝備隨著人類(lèi)活動(dòng)面對(duì)傷害的增加和材料的發(fā)展而發(fā)展。從最初的用牛皮制作披甲到鑄造的盾牌，鐵質(zhì)鎧甲到現(xiàn)今的軟質(zhì)防彈衣、透氣式防化服等。按照對(duì)人體不同部位的防護(hù)分為：手套、護(hù)臂、護(hù)膝、護(hù)肘、護(hù)腕、靴子、頭盔以及對(duì)軀干進(jìn)行防護(hù)的防護(hù)服等；按照不同的威脅種類(lèi)分為防割、防彈、防爆、防化、防毒、防輻射等防護(hù)裝備。隨著高強(qiáng)材料的發(fā)展，用高性能的纖維制作的新型防割材料制成防割裝備成為主流，以高性能新材料為基礎(chǔ)研發(fā)防割裝備具有透氣性好、輕便舒適的特點(diǎn)，包括防割手套，防護(hù)手臂的防割護(hù)臂，防護(hù)脖子的防割圍脖，防護(hù)頭部的防割面罩及防護(hù)軀干的防護(hù)服。本文就防割裝備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)作一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

2 防割手套和防割護(hù)臂的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

防割手套是目前使用量最大的防護(hù)裝備，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)的耐切割手套的年銷(xiāo)量在30萬(wàn)雙，主要分為兩大類(lèi)。超高分子量聚乙烯纖維（以下簡(jiǎn)稱(chēng)聚乙烯纖維）和芳綸纖維手套，單純的超高分子量聚乙烯纖維或芳綸纖維的耐切割性能都不是很高，必須與其它材料混紡或包覆紡成防割紗線(xiàn)，再用防割紗線(xiàn)經(jīng)手套機(jī)編織成手套。常用的高性能的聚乙烯纖維或芳綸纖維作為包覆材料，以玻纖或鋼絲為芯材，紡成防割紗線(xiàn)。防割紗線(xiàn)根據(jù)包覆材料和芯材不同可分為聚乙烯纖維包玻纖，聚乙烯纖維包鋼絲，芳綸包玻纖，芳綸包鋼絲4種，其防割性能依次降低。舒適性則是芳綸優(yōu)于聚乙烯纖維，鋼絲優(yōu)于玻纖，由于玻纖較脆，在使用時(shí)易斷裂形成短纖，易脫落，粘在皮膚上，對(duì)于敏感體質(zhì)的人造成刺癢、紅腫等，國(guó)內(nèi)很少采用玻璃纖維類(lèi)耐切割紗線(xiàn)織成防割手套，國(guó)外使用較多。

在上世紀(jì)60年代以前，防割手套都是采用多層帆布制成，防割手套按照手型的大小不同，按照樣板分為手掌，手背和手指的部位裁成不同的形狀，再縫制成手套，這種多層機(jī)織物縫制的手套，手指的靈活性很差，不能抓取細(xì)小的物品，手套的透氣性，舒適性很差。隨著杜邦公司芳綸纖維的批量生產(chǎn)，把芳綸纖維應(yīng)用于制作手套也越來(lái)越普遍。90年代中后期，中天鋒公司開(kāi)始使用芳綸纖維編織手套，由于防彈纖維的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于普通的棉纖維，手套的性能得到了提高，采用編織工藝，手套的舒適性，靈活性也大大優(yōu)于多層帆布手套。進(jìn)入本世紀(jì)后,國(guó)產(chǎn)超高分子量聚乙烯纖維的產(chǎn)能逐漸擴(kuò)大,價(jià)格逐漸降低，高性能纖維編織的防割手套逐漸取代了多層帆布式防割手套。隨著高性能纖維的發(fā)展，纖維的性能得以提高，從最初的3.5D，發(fā)展到現(xiàn)在的1.1D，耐切割紗線(xiàn)也越來(lái)越細(xì)，越來(lái)越柔軟，防割手套的舒適性也越來(lái)越好。隨著國(guó)產(chǎn)聚乙烯纖維價(jià)格的逐步降低，用高性能的聚乙烯纖維逐步替代芳綸纖維生產(chǎn)防割手套也成為普遍趨勢(shì)，但是在一些特定的領(lǐng)域，芳綸纖維具有一定的優(yōu)勢(shì)。例如，在玻璃加工、機(jī)械加工等領(lǐng)域芳綸手套以其舒適性好仍占據(jù)主導(dǎo)地位；耐高溫、阻燃的消防防割手套，高爐煉鋼的隔熱防割手套，滑雪手套等仍然適用芳綸手套。

近年來(lái)，防割手套的功能也越來(lái)越多，除了防割功能外，還開(kāi)發(fā)出具有其它功能防割手套：在防割手套上涂敷橡膠，制成兼具防油防水功能的防割手套（見(jiàn)圖1）；在防割手套的手掌和手指前段部分涂膠的部分三防手套；橡膠類(lèi)材料復(fù)合在一起制成的防割防刺防撕裂手套；用導(dǎo)電纖維編織的可操作智能手機(jī)的滑屏防割手套；用聚脂顆粒涂敷,增加手掌部位的摩擦性能的防滑防割手套（見(jiàn)圖2）；在手掌部位加入粘膠纖維,具有吸汗防滑功能的防割手套等等。

圖1 三防手套

圖2 防滑防割手套

防割護(hù)臂是防割手套的延伸，通常是把防割手套的腕部向上延伸到上臂的位置，使其能夠防護(hù)整個(gè)小臂。隨后在此基礎(chǔ)上，為了適應(yīng)手臂對(duì)舒適性較高的要求，織成單純的不連接防割手套的單獨(dú)護(hù)臂，護(hù)臂由于對(duì)舒適性的要求較高，通常采用芳綸纖維制作。

防割護(hù)臂的變化不太明顯，雖然有用聚乙烯纖維制作的防割護(hù)臂，但使用較少，主要是由于聚乙烯纖維制作的防割護(hù)臂性能雖好，但其舒適性較差；防割護(hù)臂還是以芳綸纖維為主，只是所用的芳綸纖維的性能有所提高。芳綸耐切割紗線(xiàn)的性能提高了，紗線(xiàn)也越來(lái)越細(xì)，護(hù)臂的舒適性越來(lái)越好。

3 防割服的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

防割服有很多品種，按使用材料不同大體分為3類(lèi)，第一類(lèi)是針織結(jié)構(gòu)，第二類(lèi)是金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)，第三類(lèi)用多層機(jī)織物或無(wú)紡布組合或復(fù)合在一起。

第一類(lèi)的典型代表是英國(guó)一家公司的防割服，用復(fù)合纖維編織而成，據(jù)稱(chēng)可滿(mǎn)足EN388 規(guī)定的5級(jí)防割性能要求。它采用68%的UHMW聚乙烯纖維（超高分子量超高模量聚乙烯）、21%聚酯纖維和11%的玻璃纖維編織而成。實(shí)際測(cè)試結(jié)果，按照GA641 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試其防護(hù)性能測(cè)試，按EN388 的判定準(zhǔn)則，為防割性能大于2級(jí)，小于3級(jí)的要求；這是一款前年才出現(xiàn)的防割服（見(jiàn)圖3），已經(jīng)迅速流行。

圖3 針織結(jié)構(gòu)防割服

圖4 金屬防割服

國(guó)內(nèi)有“一種防割混紡面料”的發(fā)明，最為接近。它是由：天絲20%-30%、麻纖維10-20%、金屬纖維10-20%、銅氨纖維8-20%、聚氨酯纖維10-30%按重量百分比制備而成。它本質(zhì)是一種機(jī)織物的復(fù)合材料，其舒適性也不如PPSS 公司的產(chǎn)品,防割性能未見(jiàn)報(bào)道。

第二類(lèi)典型的代表金屬絲網(wǎng)防割防刺服（見(jiàn)圖4），它用金屬絲制成防割防刺材料，其防割性可滿(mǎn)足套EN388規(guī)定4級(jí)，甚至5級(jí)的防護(hù)要求。金屬絲結(jié)構(gòu)有多種，圖5是幾種典型的結(jié)構(gòu)示意圖。有公司在此基礎(chǔ)上，把包裹材料進(jìn)行了改變，采用針織布和燈芯絨夾金屬絲形成新的防割材料。此類(lèi)結(jié)構(gòu)的防割產(chǎn)品，最大的缺點(diǎn)是重量太重，一件普通的防割背心就有 3.5KG。

圖5 金屬編織示意圖

第三類(lèi)的產(chǎn)品更多，用UHMW聚乙烯氈制作的防割服，用PU 復(fù)合的防割面料，用防彈材料，高性能防彈無(wú)紡布制成的防割服、防割圍裙（見(jiàn)圖6）等。此類(lèi)防割產(chǎn)品的防護(hù)性能較高，但其普遍較厚，透氣性、舒適性都較差，目前逐漸被第一類(lèi)產(chǎn)品所取代，只是在屠宰、機(jī)加工等特定領(lǐng)域使用。

圖6 多層無(wú)紡織物防割圍裙

這些不同種類(lèi)不同結(jié)構(gòu)的防割裝備防護(hù)性能、舒適性都各不相同。第一類(lèi)，耐切割、耐沖擊、耐磨性能都很好，靈活性、透氣性、舒適性也很好，重量較輕，但其抗穿刺功能較差，是最近幾年才開(kāi)發(fā)出的防割服；第二類(lèi)產(chǎn)品很早以前就有，使用的時(shí)間長(zhǎng)，防護(hù)性能很好，透氣性也很好，最大的缺點(diǎn)是重量大，舒適性較差，不適合長(zhǎng)時(shí)間穿著使用；第三類(lèi)產(chǎn)品重量較輕，耐沖擊、耐磨性能都很好，但是靈活性和透氣性差,舒適性差。通常做成后穿系帶式大褂或做成圍裙。

早期的防割服裝的材料性能較差，其舒適性、靈活性也較差。隨著材料性能的提高，防割服的性能也得到了提高，其重量也逐漸變輕，更好的加工工藝使得防割服的舒適性、靈活性更好，高性能纖維材料逐漸取代純金屬及其它材料，純金屬防割服只在屠宰領(lǐng)域使用，防割圍裙的適用范圍也越來(lái)越小。即使是金屬材質(zhì)的防割服，也在不斷改進(jìn)其舒適性，例如用燈芯絨包覆，采用更好的不銹鋼材料替代普通的鋼絲等措施，提高其舒適性，實(shí)用性。隨著材料性能的提高，加工工藝的改進(jìn)，防割服的柔軟性、舒適性、靈活性越來(lái)越好，重量也越來(lái)越輕。

4 其它防割裝備

防割圍脖是用防割紗線(xiàn)織成的圍脖，其舒適性要求較高，通常選用舒適性能較好的芳綸纖維制作，在昆明3.1事件后，防割圍脖的應(yīng)用才逐漸擴(kuò)大。另外，還有防割襪、防割褲子、防割護(hù)腿等防割裝備，其使用范圍小，使用量也較小，但多是采用耐切割紗線(xiàn)編織成防割產(chǎn)品，很少采用機(jī)織物縫制。

5 防割標(biāo)準(zhǔn)及其國(guó)內(nèi)外的差異

國(guó)內(nèi)外的防割裝備除了性能上的差異外，主要是標(biāo)準(zhǔn)的差異較大。歐洲普遍采用的標(biāo)準(zhǔn)是EN 388《機(jī)械危害防護(hù)手套》標(biāo)準(zhǔn)的要求，國(guó)內(nèi)與之對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)就是GB 24541《手部防護(hù) 機(jī)械危害防護(hù)手套》，美國(guó)采用的標(biāo)準(zhǔn)是ASTM F1790《用CPP 測(cè)試儀測(cè)量防護(hù)材料的耐切割性能的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法》。

EN 388和GB 24541標(biāo)準(zhǔn)的耐切割性能測(cè)試是用圓刀的切割圈數(shù)的多少來(lái)判定材料的耐切割性能。當(dāng)材料的耐切割性能較高時(shí)，圓刀的磨損就會(huì)增加，磨損較大，其測(cè)試結(jié)果的有效性，一致性變差，該測(cè)試方法的局限性也日益明顯。EN388適用于防割手套，ASTM F1790 用于測(cè)試材料的耐切割性能,適用于防割服。對(duì)于防割性能的評(píng)價(jià)，ASTM F1790較為科學(xué)，它用直刀進(jìn)行測(cè)試，刀片不重復(fù)使用。公安部第一研究所試制成功了直刀測(cè)試裝置，可用于測(cè)試材料的耐切割性能。

6 結(jié)語(yǔ)

防割裝備最初用多層機(jī)織物和金屬材料，如帆布制成防割手套和防割圍裙，發(fā)展到防割服裝、防割褲子、防割護(hù)臂、防割圍脖和金屬鏈環(huán)上衣、圍裙等?，F(xiàn)有的防割裝備多采用防割紗線(xiàn)編織而成的針織物，其柔軟性舒適性都得到了提升。隨著芳綸和超高分子分子量聚乙烯的發(fā)展，防割裝備使用的材料出現(xiàn)分化，舒適性要求高的裝備更多選用芳綸纖維，耐切割性能要求高的則多選用超高分子量聚乙烯纖維。另外，在高溫環(huán)境下使用，或有阻燃要求的使用芳綸纖維。伴隨高性能材料的發(fā)展，防割紗線(xiàn)的耐切割性能也得到了提高，防護(hù)裝備也隨之變薄，變輕?？傊?，防割裝備隨著高分子材料性能的提高，耐切割紗線(xiàn)越來(lái)越細(xì)，越來(lái)越柔軟；紗線(xiàn)及織物的加工工藝也在不斷改進(jìn)；使其朝著輕薄化、專(zhuān)用化、多功能化和提高裝備舒適性的方向發(fā)展。另外，隨著防割性能的提高，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)也在發(fā)生變化，從早期的多采用圓刀測(cè)試變?yōu)橹钡稖y(cè)試，尤其是高等級(jí)防割性能的產(chǎn)品要求使用直刀測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試。