嬰童浮力泳裝的浮力性能測試方法探討

1 引言

近年來，0～14歲兒童意外傷害導致死亡的問題在我國日益突出，溺水而亡是意外傷亡的主要原因之一。相關統計表明，我國平均每年有近3萬名兒童死于溺水，占兒童傷害死亡的37.7%[1]。為了更好地解決兒童在水中發生意外傷害的問題，讓兒童有一個安全舒適的成長環境，嬰童浮力泳裝等輔助游泳產品被開發并被成功推向市場，受到了消費者的歡迎，產品的推廣在一定程度上減少了兒童意外溺水的發生，提高了兒童學習游泳的舒適度。

嬰童浮力泳裝以紡織織物為包覆面料，通過裝配高密度聚乙烯泡沫、聚氨酯泡沫等自具浮力材料和/或充氣氣室等方式來提供浮力，從而保證使用者不易溺水或熟悉水中運動。嬰童浮力泳裝為嬰童在水中游泳、戲水時使用的產品，水中安全性要求不如專業救生衣高，初始浮力和浮力損失率是反映其水中安全性的主要質量指標。只有保證具有足夠的初始浮力及浮力穩定性，才能保證使用者的水中安全。因此必須采用準確、可靠、便捷的測試方法來測定嬰童浮力泳裝的浮力性能，以保證產品的質量特性符合要求，保障使用者的水中安全。

2 國內外標準關于浮力性能測試方法的相關情況

目前國內嬰童浮力泳裝產品標準尚在制定中，其浮力性能的測試方法只能參照救生衣等個人救生產品及充氣臂圈類輔助游泳產品等相關標準執行。這些產品涉及的國內標準主要有GB/T 4303—2008[2]《船用救生衣》、GB/T 32232—2015[3]《兒童救生衣》、GB/T 23157—2008[4]《進出口兒童可攜持游泳浮力輔助器材安全要求及測試方法》、GB/T 32234[5]《個人浮力設備》系列等標準。國外標準主要有ISO 12402[6]系列標準、EN 13138-1[7]、EN 13138—2[8]等。這些標準都對產品的浮力性能的相關要求進行了規定。

浮力性能主要體現在浮力損失率、最低浮力值兩個質量指標上，并規定了相應的測試方法，但各標準要求的對象和指標不盡相同。其中GB/T 4303—2008、GB/T 32232—2015的浮力性能相應要求及測試方法一致；EN 13138-1/-2規定的浮力性能測試方法均為ISO 12402-9；GB/T 23157—2008修改采用EN 13138-2，相關要求和測試方法和EN 13138-2基本一致；GB/T 32234 系列標準修改采用ISO 12402系列標準，規定了不同種類的個人救生設備的安全要求及相應的測試方法，其中涉及浮力性能測試的標準為ISO 12402-9。將各標準關于浮力性能測試方法的相關情況比較見表1。

從表1中可以看出，各標準對救生衣、浮力輔助產品等的浮力性能相關測定，都是基于阿基米德原理進行的，通過網籃或者稱量框浸沒入水中，對有放入和沒有放入試樣時的質量進行測定后計算得出浮力值。各標準的測試原理都是科學的，但測試過程的操作細節和測試條件存在一些問題，表1中根據標準的情況對這些問題進行了梳理，對此肖紅[9]等也進行了相關的研究。標準中未規定的操作細節和測試條件，不同測試機構的操作和理解可能不同，從而導致檢測結果的差異，因此需要對操作細節和部分測試條件進行規定，從而達到測試方法的規范統一，以提高測試結果的準確性，減少因試驗結果差異導致產品的質量安全問題發生。

表1 不同標準浮力性能測試方法比較

3 嬰童浮力泳裝浮力性能測試方法的改進建議

基于各標準關于浮力性能測試方法存在的問題，建議在制定嬰童浮力泳裝標準時，對其初始浮力和浮力損失率等浮力性能測試方法的具體條件和操作細節進行統一或規范。

3.1 測試水溫

基于阿基米德原理的水中浮力主要來自水的密度和材料的排水體積，室溫下，水的密度受溫度的影響變化不大，因此水溫對浮力的影響在測試時基本可以忽略，所以GB/T 4303—2008、GB/T 32232—2015等標準中都沒有進行溫度的規定，只有在國外標準ISO 12402-9進行了規定。嬰童浮力泳裝穿著使用后可能會因材料吸水或外在環境的影響，導致浮力的意外下降帶來安全隱患，因此需要考核浮力損失率，通過測試24小時前后的浮力變化率來表示，為保證前后兩次浮力測試條件的一致性，建議對測試溫度進行規定。嬰童浮力泳裝能提供給使用者足夠的浮力，保證使用安全，還應測試其初始浮力大小，為保證不同機構測試結果的一致性和準確性，建議與ISO標準保持一致，對測試溫度進行規定。因此，結合ISO 12402-9標準的相關測試要求，建議測試時水溫控制在（20±5）℃范圍內。

3.2 浸沒深度

浮力的大小與嬰童浮力泳裝浸入水中后的排水體積有關，只要當嬰童浮力泳裝完全浸沒入水中時，測出來的浮力才能正確反映產品的整體浮力大小。為保證測試操作的一致性，結合ISO 12402-9標準相關測試要求，建議規定當嬰童浮力泳裝浸沒入水中后，其上表面到水面高度為100mm～150mm。

3.3 標準稱量框

救生衣和兒童救生衣標準中采用不吸水網籃，而GB/T 23157—2008、EN 13138-1等其他標準中采用標準稱量框，未對框的情況進行規定。網狀結構的稱量框，既能保證測試時較好固定住嬰童浮力泳裝，又能有效保證嬰童浮力泳裝浸入水中后與框間的殘留空氣較少，從而提高測試結果準確性，因此建議明確采用網狀稱量框。

3.4 浮力泳裝浸沒入水中后的狀態

嬰童浮力泳裝的包覆織物與浮力材料間有空氣的存在，浸入水中后空氣會逐漸排出，但也有可能部分空氣無法排出，殘存空氣的存在將直接影響浮力性能的測試結果。因此，應規定浮力泳裝浸入水中一定時間后，不得有氣泡產生，必要時可以通過人工干預等方式排出氣泡；同時嬰童浮力泳裝浸入水中后，會在一定時間內引起水面波動，會對測量元件帶來影響，導致測試結果波動，建議嬰童浮力泳裝浸沒保持在水中5分鐘后，待水面處于平靜狀態時再進行測定。

3.5 水中取出后嬰童浮力泳裝的帶水狀態

嬰童浮力泳裝進行測試浮力時，根據其在水中的受力情況，其吸水后的重力對浮力的測試結果有影響。標準GB/T 4303—2008、GB/T 32232—2015由于只考核浮力損失率，計算時消除了吸水后的重力影響，但GB/T 23157—2008、EN 13138-1等測定的是試樣的最低浮力值，這部分影響有參與結果計算，而標準未對浸水取出后的試樣帶水狀態進行規定，將導致測試結果不準確。因此，建議對嬰童浮力泳裝從水中取出后的帶水狀態進行規定，如規定試樣在一定時間間隔后，不再滴水時方可進行測定。

3.6 試驗儀器

由于嬰童浮力泳裝等輔助游泳產品的浮力有大有小，如果按照GB/T 4303—2008、GB/T 32232—2015等標準的規定，加載重物或者標準稱量框應是所測浮力大小的1.1倍，需要配套一組加載重物或者稱量框，且需要對所測浮力進行粗測，操作不方便。因此，建議對試驗儀器進行改進，研發可直接進行浮力測量的儀器，以便于操作。

4 總結

浮力性能是嬰童浮力泳裝、救生衣等產品水中安全性能的考核指標，本文對浮力性能測試方法的標準情況、條件和操作細節進行了分析和討論，提出了能有效保證檢測結果準確性的改進建議。測試結果的準確性，能直接反映產品在水中的質量安全，減少溺水的發生，保證消費者使用安全，從而促進嬰童浮力泳裝等輔助游泳產品產業的發展。

對于嬰童浮力泳裝等輔助游泳產品，除浮力性能外的安全設計指標也應納入產品的質量考慮范圍，這些指標在標準中都應有相關的規定；但嬰童浮力泳裝不是專業救生衣，除了產品本身的安全設計外，產品使用時的成人監護更是必不可少，只有充分考慮各方面的安全因素，才能真正保證使用者安全。