新型油罐清潔作業(yè)服的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)

李億光，張龍女

(1.海軍醫(yī)學(xué)研究所，上海 200433;2.東華大學(xué)，上海 200051)

石油行業(yè)油罐清潔工作服大都采用防液體滲透材料制成，能在規(guī)定時(shí)間內(nèi)阻擋燃油滲透，以保障作業(yè)人員健康［1］。美國(guó)空軍針對(duì)航空燃料開(kāi)展的“JP-8個(gè)體防護(hù)裝備與耐久性防護(hù)服研究”課題，研制出兼具防污、拒水、透氣、舒適等性能的特種防護(hù)服，用于空軍地面油罐和飛機(jī)油艙的清潔和維修作業(yè)［2］。國(guó)內(nèi)石油行業(yè)防護(hù)服重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)防靜電功能和拒油功能，但對(duì)油罐的狹窄作業(yè)環(huán)境以及油罐內(nèi)部物理空間的特殊性考慮不多，對(duì)服裝適應(yīng)崗位操作人員肢體活動(dòng)和穿著舒適性的研究較少，研發(fā)的工作服雖然防護(hù)性能良好，但缺乏對(duì)工作人員活動(dòng)方便性和穿著舒適性的考慮。

服裝的運(yùn)動(dòng)機(jī)能性不好，對(duì)人體的運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生阻礙和束縛［3］，因此，防護(hù)服裝在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)充分考慮職業(yè)行為的特點(diǎn)，不妨礙作業(yè)人員在操作空間的行動(dòng)［4］，人體數(shù)據(jù)測(cè)量應(yīng)考慮人的動(dòng)、靜形態(tài)，紙樣設(shè)計(jì)要考慮人體活動(dòng)量和活動(dòng)形式［5］。服裝舒適性的評(píng)價(jià)可以采用客觀和主觀相結(jié)合的方法進(jìn)行［6］。

本文將新設(shè)計(jì)的2款油罐清潔作業(yè)服(分體式、連體式各1套)與現(xiàn)有的工作服進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)人體工效學(xué)著裝實(shí)驗(yàn)和著裝主客觀實(shí)驗(yàn)對(duì)新型服裝進(jìn)行檢驗(yàn)，研發(fā)出既能滿(mǎn)足防護(hù)需求，又可以提高穿著舒適性、美觀性的油罐清潔作業(yè)服。

1 設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)

通過(guò)與工作人員座談，了解需求和實(shí)地觀察，明確服裝的面料、規(guī)格和主要設(shè)計(jì)要素，研發(fā)制作連體和分體2款新型油罐清潔作業(yè)服，并采用同種面料根據(jù)現(xiàn)有連體作業(yè)服規(guī)格款式制作1套對(duì)比服裝。

1.1 面料選擇

服裝面料的選擇根據(jù)GB/T 20097—2006《防護(hù)服一般要求》，結(jié)合油罐清潔作業(yè)基本動(dòng)作和實(shí)際需求進(jìn)行。針對(duì)服裝材料阻燃、防靜電的特殊要求，選用藏青色斜紋抗靜電阻燃面料(Nomex/Kevlar/抗靜電纖維(93/5/2))，面密度為203.6 g/m2，厚度為0.25 mm，熱阻為0.1383 clo，透濕指數(shù)0.62。

1.2 規(guī)格設(shè)計(jì)

根據(jù)175 cm男性身體測(cè)量數(shù)據(jù)以及動(dòng)作分析數(shù)據(jù)，確定服裝規(guī)格為:連體服衣長(zhǎng)164 cm，分體服衣長(zhǎng)72 cm，胸圍122 cm，腰圍108 cm，臀圍122 cm，袖長(zhǎng)67 cm。

1.3 款式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及分析

新型油罐清潔作業(yè)服在現(xiàn)有服裝的基礎(chǔ)上進(jìn)行了規(guī)格的合體化設(shè)計(jì)和服裝結(jié)構(gòu)的功能性設(shè)計(jì)，圖1［7］示出連體服款式，圖2示出分體服款式。

圖1 新型連體工作服款式圖Fig.1 Style design of siamese coverall.(a)Front;(b)Back

2 實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)

在人工氣候室的環(huán)境模擬系統(tǒng)中，按照服裝性能評(píng)價(jià)的五級(jí)分析系統(tǒng)要求，在一定條件下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試穿實(shí)驗(yàn)［8］。測(cè)試著裝時(shí)受試者肢體的最大活動(dòng)角度及著裝作業(yè)時(shí)人體的生理反應(yīng)等數(shù)據(jù)，并通過(guò)評(píng)價(jià)問(wèn)卷獲得受試者對(duì)服裝工效和舒適性能的主觀評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)［9］。

圖2 新型分體工作服款式圖Fig.2 Style design of two-pieces of coveralls.(a)Front;(b)Back

2.1 實(shí)驗(yàn)用服裝

新型連體作業(yè)服和新型分體作業(yè)服分別編號(hào)為1#和2#，作為待檢驗(yàn)服裝，采用同種面料根據(jù)現(xiàn)有款式制作連體服裝作為對(duì)照服裝，編號(hào)為0#。3款服裝的差異如表1所示。

表1 3款實(shí)驗(yàn)服裝款式差異表Tab.1 Style differences of 3 pieces of coveralls

2.2 測(cè)試內(nèi)容和方法

受試者選6名健康男性(A-F)，身高為173～178 cm，體重為(65±5)kg，年齡為(20±2)歲。實(shí)驗(yàn)在溫度為25℃，風(fēng)速小于0.2 m/s的室內(nèi)進(jìn)行。

2.2.1 肢體活動(dòng)性角度測(cè)試

按照?qǐng)D3所示動(dòng)作順序和測(cè)量位置［10］依次對(duì)受試者穿著3款服裝進(jìn)行肢體活動(dòng)性角度測(cè)試，每個(gè)動(dòng)作的肢體活動(dòng)角度重復(fù)測(cè)量3次。圖中數(shù)字為不同動(dòng)作的編號(hào)。

圖3 肢體活動(dòng)角度測(cè)試動(dòng)作示意圖Fig.3 Action procedure of Range-of-Motion test

2.2.2 著裝模擬運(yùn)動(dòng)的熱舒適性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

受試者在高溫環(huán)境中(30℃，65%相對(duì)濕度，風(fēng)速低于0.5 m/s)，分別穿著3款服裝進(jìn)行相關(guān)的模擬測(cè)試，使用耳膜溫度計(jì)每隔1 min測(cè)定體溫，收集其熱舒適性生理指標(biāo)的數(shù)據(jù)。

2.2.3 服裝舒適性主觀感受評(píng)價(jià)

受試者進(jìn)行模擬測(cè)試包括行走、彎腰拿取、跨越地面障礙、下蹲擦拭、直立擦拭和直立上舉等。模擬測(cè)試過(guò)程中受試者對(duì)服裝的靈活性和熱舒適性進(jìn)行主觀評(píng)判并進(jìn)行問(wèn)卷打分。

2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.3.1 肢體活動(dòng)性角度

將受試者每個(gè)動(dòng)作的3次測(cè)量結(jié)果平均值進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，檢驗(yàn)3款服裝兩兩之間做相同動(dòng)作的肢體活動(dòng)角度是否有顯著變化，以判斷新型服裝與現(xiàn)有服裝相比，靈活性是否有顯著提高，結(jié)果如表2所示。組別一、二、三分別表示服裝0#和1#、0#和2#以及1#和2#進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)為T(mén)值的相伴概率。

表2 肢體活動(dòng)性限制獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)結(jié)果Tab.2 Independent T-test results of ROM

表2結(jié)果顯示，2款新型服裝與對(duì)照服裝兩兩之間方差相等的T檢驗(yàn)相伴概率皆大于0.05的顯著性水平，由此認(rèn)為著不同服裝做上述8個(gè)動(dòng)作時(shí)，人體的肢體活動(dòng)角度在統(tǒng)計(jì)學(xué)概念上無(wú)顯著差異。說(shuō)明相同規(guī)格下，具有合體襠部設(shè)計(jì)的新型服裝和寬松襠部設(shè)計(jì)的現(xiàn)有服裝具有基本相同的靈活性。以此為基礎(chǔ)，對(duì)肢體活動(dòng)性限制進(jìn)行測(cè)量并求均值，結(jié)果如表3所示。從均值進(jìn)一步分析，身著1#和2#工作服的受試者進(jìn)行所有肢體活動(dòng)的活動(dòng)角度范圍都明顯大于身著0#服裝的。認(rèn)為新型服裝的襠部合體設(shè)計(jì)達(dá)到了足夠的運(yùn)動(dòng)靈活性，并在客觀結(jié)果上優(yōu)于現(xiàn)有服裝。

表3 肢體活動(dòng)性限制平均值Tab.3 Measurement results of ROM (°)

2.3.2 著裝模擬運(yùn)動(dòng)的熱舒適性

身著連體服和分體服在高溫環(huán)境下的耳膜平均溫度變化趨勢(shì)平緩，保持在0.5℃以?xún)?nèi)，結(jié)果如圖4所示。身著連體服的耳膜溫度測(cè)試結(jié)果比分體服偏高，說(shuō)明在散熱性方面，連體服的煙囪效應(yīng)比分體服要弱，服裝與人體之間環(huán)境的熱量散發(fā)受到一定制約，因此著裝者的體溫較高。

圖4 穿著連體服和分體服耳膜溫度對(duì)比折線(xiàn)圖Fig.4 Line graphes of participators'eardrum tempratures while wearing siamese and split coveralls

2.3.3 服裝舒適性主觀感受評(píng)價(jià)

針對(duì)狹小空間的油污環(huán)境，本文采用了五級(jí)語(yǔ)義評(píng)價(jià)標(biāo)尺，開(kāi)展了服裝舒適性測(cè)量，對(duì)狹窄油污環(huán)境清潔作業(yè)服在不同情況下的整體熱舒適性和靈活性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

圖5示出服裝整體舒適性主觀評(píng)價(jià)柱狀圖。以服裝的靈活性為例，6位受試者對(duì)服裝打出分值，求平均值得到其靈活分值，將靈活分值再求均值作為整體靈活性的衡量標(biāo)準(zhǔn)，將每款服裝的靈活分值與其相減，若差值小于0，表明該款服裝的靈活性低于標(biāo)準(zhǔn)，若差值大于0，表明該款服裝的靈活性?xún)?yōu)于標(biāo)準(zhǔn)，即靈活性較好。新型工作服1#和2#在靈活性和舒適性的平均值偏差皆大于0，且2#的舒適性顯著高于另外2款服裝，說(shuō)明新型連體服和分體服能夠提高舒適性，且分體服的舒適性尤為顯著。

圖5 整體舒適性主觀評(píng)價(jià)柱狀圖Fig.5 Column of subjective assessment for overall comfort

3 結(jié)語(yǔ)

目前，國(guó)內(nèi)從事油罐清潔作業(yè)的人員工作強(qiáng)度較高，其工作服往往側(cè)重于防護(hù)功能，對(duì)舒適性和適應(yīng)工作環(huán)境特點(diǎn)等方面考慮不足，導(dǎo)致服裝的舒適性欠佳。本文以油罐清潔作業(yè)的防護(hù)需求為基礎(chǔ)，開(kāi)展了服裝舒適性、合體度和靈活性的研究，結(jié)合面料的性能，設(shè)計(jì)并評(píng)價(jià)了新型工作服。

新型連體和分體防護(hù)服在服裝舒適性和靈活性方面都優(yōu)于現(xiàn)有工作服，并且具有更好的合體性。與分體式服裝相比，連體式服裝在防油污方面具有更好的防護(hù)性能，但其煙囪效應(yīng)比分體服裝弱，使得服裝在高溫作業(yè)環(huán)境下的散熱性能不及分體服裝，服裝整體的舒適度也較分體服差。

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