Bài viết nghiên cứu điều kiện làm việc, diễn biến sinh lý của cơ thể người lính cứu hỏa trong quá trình chữa cháy, vật liệu may, kiểu dáng, phương pháp đánh giá chất lượng, bảo quản quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy. Kết quả nghiên cứu này sẽ là cơ sở cho việc thiết kế quần áo vệ cho nhân viên chữa cháy và có thể triển khai sản xuất sản phẩm này ở Việt Nam.
Kết nghiên cứu KHCN NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN QUẦN ÁO BẢO VỆ CHO NHÂN VIÊN CHỮA CHÁY Lã Thị Ngọc Anh Đại học Bách Khoa Hà Nội Tóm tắt: Cơng tác phịng cháy, chữa cháy cơng việc nguy hiểm liền với mức độ rủi ro cao người lính cứu hỏa Quần áo bảo hộ đảm bảo an tồn cho lính cứu hỏa trước tác động nhiệt, lửa, khói mối nguy hiểm khác đám cháy Hiện nay, quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy nước ta chủ yếu nhập khẩu, có giá bán tương đối cao Vì vậy, bước đầu tiến hành nghiên cứu điều kiện làm việc, diễn biến sinh lý thể người lính cứu hỏa q trình chữa cháy, vật liệu may, kiểu dáng, phương pháp đánh giá chất lượng, bảo quản quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy Kết nghiên cứu sở cho việc thiết kế quần áo vệ cho nhân viên chữa cháy triển khai sản xuất sản phẩm Việt Nam Q I MỞ ĐẦU uần áo nhu cầu người coi lớp da thứ hai để bảo vệ thể người khỏi tác động mơi trường xung quanh Quần áo mang lại thoải mái tâm sinh lý cho người mặc mặt thẩm mỹ thể địa vị xã hội Tuy nhiên, vai trị rào cản người mặc mơi trường xung quanh nhằm bảo vệ cho thể người khỏi tác động trực tiếp môi trường xung quanh nhiệt độ, độ ẩm yếu tố khác mà đảm bảo cho người cảm thấy thoải mái tâm sinh lý vận động [1] Với tiến khoa học công nghệ, nguy người tiếp xúc ngày nhiều với mối nguy hiểm nghề nghiệp (hóa học, sinh học, hạt nhân, học nhiệt) Ví dụ, cơng nhân lĩnh vực công nghiệp khác dược phẩm, hóa dầu, phân bón, lượng hạt nhân tiếp xúc với mối nguy hiểm hóa học, sinh học, hạt nhân cịn lính cứu hỏa có 96 thể tiếp xúc với mối nguy hiểm lửa, xạ nhiệt, bề mặt nóng, chất lỏng nóng nước nhiệt Để tránh khỏi mối nguy hiểm nghề nghiệp, quần áo bảo hộ chuyên dụng hình thành, phát triển sử dụng rộng rãi ngành khác Cháy xảy đánh lửa chập điện, ma sát mà lại có kết hợp vật liệu dễ cháy gỗ, polyme, dầu, khí, cháy lại lớn Cháy xảy khơng gian thiên nhiên, cơng trình kết cấu phương tiện giao thơng [1,2] Cháy tàn phá tài sản, tính mạng người Cơng việc nhân viên chữa cháy dập tắt đám cháy khơng thể kiểm sốt nguồn Ngồi ra, họ cần giải cứu tài sản nạn nhân khỏi nơi xảy hỏa hoạn Để hoàn thành nhiệm vụ này, nhân viên chữa cháy phải đối mặt với môi trường nhiệt khắc nghiệt khơng an tồn Họ đối tượng cần phải sử dụng trang phục bảo hộ đặc biệt để thực cơng việc Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2020 Kết nghiên cứu KHCN Bên cạnh tình hình cháy nổ ngày xảy nhiều Có vụ cháy nổ đặc biệt nghiêm trọng ảnh hưởng nhiều đến kinh tế an sinh xã hội Vì vậy, nghiên cứu thiết kế quần áo bảo hộ cho nhân viên chữa cháy nhiều quốc gia quan tâm Nghiên cứu tổng quan quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy cần thiết, để từ đặt tiền đề cho việc thiết kế loại quần áo điều kiện Việt Nam II NGHIÊN CỨU QUẦN ÁO BẢO VỆ CHO NHÂN VIÊN CHỮA CHÁY * Đối tượng sử dụng Người sử dụng quần áo bảo hộ lao động phịng cháy chữa cháy lính cứu hỏa thực nhiệm vụ chữa cháy diễn tập phịng cháy chữa cháy Trang phục người lính cứu hỏa có quần dài, áo jacket, mũ trùm kín đầu cổ, găng tay, ủng, bình thở cá nhân hệ thống thiết bị cảnh báo an toàn Thoạt nhìn tưởng chừng trang phục đơn giản, để chiến đấu với lửa tàn, nhiệt độ lên tới 10000C trang phục cần phải bảo vệ tính mạng cho lính cứu hỏa an tồn trước tác động nhiệt, lửa, khói mối nguy hiểm khác đám cháy Bên cạnh trang phục phải đảm bảo cho người mặc cảm thấy thoải mái, di chuyển tốt tư thế, tình làm nhiệm vụ * Điều kiện làm việc Nhân viên chữa cháy làm việc điều kiện khí hậu khắc nghiệt nhiệt độ đám cháy khoảng 400- 8000C[1-4] Ngoài yếu tố nhiệt độ cao cịn có hàng loạt yếu tố nguy hiểm khác lửa trực tiếp, than hồng, vật rơi từ cao xuống, sụp đổ tầng nhà, ẩm ướt, trơn trượt, chật chội, bẩn thỉu, khói mù, bụi bặm dày đặc, chí cịn có hóa chất độc hại thiếu oxy Nhiệm vụ nhân viên chữa cháy dập lửa tìm kiếm cứu nạn, hoạt động họ gánh nặng thể chất Các chiến sĩ chữa cháy thường phải hoạt động bắp tồn thân Khơng họ cịn phải bền bỉ dẻo dai mơi trường khắc nghiệt thời gian dài Phần thân thường động tác điển vặn mình, giơ tay, giang tay với, mang vác vật dụng ống nước, dây, bình oxi, nạn nhân Phần chân thực động tác nhằm di chuyển nhanh chạy sải bước rộng trung bình 60 cm cần di chuyển địa hình khó khăn luồn lách qua đám cháy, leo tường, trèo, nhảy cao qua chướng ngại vật cháy, quỳ phun nước Để xác định yêu cầu tiêu chịu nhiệt, chịu lửa, tính chất lý vật liệu may, tiêu chuẩn TCVN 12366 [5] xây dựng hai mức thử nghiệm điều kiện làm việc nhân viên chữa cháy (Bảng 1) Bảng Điều kiện môi trường làm việc Nhi M u ki n th thông ng nhi t M c1 180 ± C 10kW/m2 M c2 260 ± 50C 20kW/m2 * Diễn biến sinh lý thể người q trình chữa cháy Khi làm việc mơi trường khơng khí nhiệt độ cao thời gian dài, thể người diễn rối loạn trao đổi chất; rối loạn điều hòa thân nhiệt, cân nước điện giải Quá trình cháy phát tia xạ nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến mắt lính cứu hỏa, ảnh hưởng đến hệ thần kinh trung ương Mặt khác mang vác thêm thiết bị thở cá nhân thiết bị chữa cháy nên thường làm thăng mặt học làm giảm hiệu chuyển động đặc biệt tư bị trườn, leo trèo Khi đó, cơ, xương ổ khớp rơi vào tình sau: không ổn định “bập bênh” hai bị bó buộc làm cho thể cảm thấy nhanh chóng mệt mỏi * Yêu cầu quần áo bảo hộ cứu hỏa Quần áo bảo hộ cứu hỏa cần trì trạng thái thoải mái nhiệt ẩm (kháng nhiệt, Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2020 97 Kết nghiên cứu KHCN thống khí, thẩm thấu nước lại chống thấm nước từ bên ngoài) cảm thấy dễ chịu da tiếp xúc trực tiếp với quần áo (mềm, khơng có cảm giác ngứa ) Trong trình sử dụng quần áo cho phép thể chuyển động tự không cảm thấy vướng víu tồn bề mặt thể người phải đảm bảo kín cho phần cổ, cổ tay, cổ chân để ngăn chặn xâm nhập nước mảnh vụn đám cháy Khối lượng loại quần áo phải nhẹ, đảm bảo cho người sử dụng thuận tiện, linh hoạt Trang phục có hình dáng ổn định q trình sử dụng: khơng co, không nhăn, độ bền nhiệt cao dễ dàng vệ sinh Một số yêu cầu quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy trình bày bảng Hình Mơ u cầu quần áo bảo hộ cho nhân viên chữa cháy Bảng Yêu cầu quần áo bảo hộ cho nhân viên chữa cháy [5] TT Tính ch ch u l a (TCVN 7205, ISO 15025) ch u nhi t (TCVN 7206, ISO 17493) Nhi t chuy n thành l a (TCVN 6877, ISO 9151) b c x (TCVN 6878, ISO 6942) 10 98 Nhi t chuy n thành b c x (TCVN 6878, ISO 6942) u ki n th m c1 Khơng b c cháy có m nh v n nóng ch y; khơng t o thành l , th i gian sau cháy Khơng b c cháy có m nh v n nóng ch y; th i gian sau cháy chi u dài than hóa < 100mm Khơng nóng ch y, nh gi t, tách r i ho c b co RHTI24 RHTI24 HTI24 24-HTI12 24-RHTI12 HTI24 24-HTI12 24-RHTI12 800N b n xé l p (ISO 13937-2) b ng may (ISO 13935) c (TCVN 8041, ISO 5077) m c2 Khơng nóng ch y, nh gi t, tách r i ho c b co b n kéo l p ( ISO 13934-1) b n v i ch t d (ISO 11092) u ki n th Pa/W co Pa/W co Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2020 Kết nghiên cứu KHCN *Vật liệu may quần áo bảo hộ cứu hỏa Quần áo bảo hộ cứu hỏa có nhiều lớp thường có lớp trình bày sơ đồ Hình Lớp bên ngồi lớp chống cháy, chống hóa chất cản nhiệt tốt Lớp thứ lớp rào cản không cho nước nước từ mơi trường bên ngồi xâm nhập vào bên quần áo lớp hỗ trợ cách nhiệt với lớp ngồi Lớp lót bên nhằm bảo vệ cho lớp vật liệu thứ hai đảm bảo cho thể người cảm thấy tiện nghi thống khí mồ Lớp vỏ bên ngồi kháng lửa chịu nhiệt độ lên tới 10000C khoảng năm phút, dệt từ sợi chống cháy Q trình xử lý hóa học biến tính xơ sợi tự nhiên xơ sợi tổng hợp tạo sợi chống cháy Cấu trúc hóa học sợi chống cháy aramid, poly (aramid-imide), polyimide, polybenzimidazole, polybenzoxazoles, polyphenylene sulphide, polyetheretherketones, polyether imide, polyacrylate, semi-carbon, thủy tinh gốm cho chúng không dễ dàng tan chảy bắt lửa [3], [4] Các vải chống cháy dệt từ sợi xử lý hóa học sử dụng cho quần áo bảo hộ cho nhân viên chữa cháy làm việc điều kiện cháy trời phương tiện giao thông Vải dệt từ sợi chống cháy chuyên dụng sử dụng sản xuất quần áo bảo hộ cứu hỏa cho cháy tịa nhà Một số sợi thủy tinh tráng nhôm Vải dệt từ sợi thủy tinh tráng nhơm có khả chống cách điện, ngăn xạ nhiệt, chống ăn mịn, chống hóa chất, chống dầu, dễ lau chùi, không thấm nước Bề mặt vải sần chịu Hình Sơ đồ kết cấu lớp vật liệu quần áo bảo hộ cho nhân viên chữa cháy Hình Cấu trúc hóa học sợi aramid [3] Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2020 99 Kết nghiên cứu KHCN nhiệt độ lên tới 10000C Nhờ kỹ thuật mà người ta cịn tráng phủ lớp nhôm mỏng bề mặt vải để tăng khả chịu lửa, chống hóa chất mà đảm bảo cho quần áo mềm nhẹ Vải có cường độ chống kéo căng lớn 3000N, cường độ chống xé rách lớn 1000g/cm2 có khả làm giảm 90% sức nóng từ lửa nguồn gây cháy [5] Loại vải làm từ sợi Nomex chống cháy có khả chịu nhiệt độ từ 500-7000C lửa trần thời gian 2-6s Không bị nóng chảy thời gian ngắn Vải có thành phần 93% sợi Nomex 5% sợi Kevlar 2% P-140 (chống tĩnh điện) Rất bền, nhẹ thoáng khí đáp ứng tiêu chuẩn an tồn Mỹ Châu Âu (NFPA 2112 & EN 531) [3], [4] Vải Kanox pha trộn thành phần sợi Aramid, Polyamid sợi chống cháy có độ bền cao Độ bền nhiệt cao hẳn vải Nomex, kháng cháy, cách nhiệt, chịu nhiệt từ 800 – 12000C Vải không tan chảy, không bốc cháy nhỏ giọt tiếp xúc với lửa, có khả giữ cho nhiệt độ mặt bên vải tương đối thấp làm cho người mặc cảm thấy thoải mái.Vải chống cháy Kanox bền màu khơng chứa chất phụ gia hóa học hay amiăng, không gây triệu chứng dị ứng da thân thiện với môi trường [4] lẽ vừa gọn vừa tạo vùng vi khí hậu thể người quần áo độc lập với mơi trường bên ngồi đồng thời tiết kiệm nhiều nguyên phụ liệu thiết kế gia công quần áo bảo hộ cứu hỏa Các thao tác nhân viên chữa cháy cần nhanh, dứt khoát áo bảo hộ có độ rộng hợp lý với thể người mặc, đặc biệt đường vòng nách áo đũng quần rộng so với thiết kế thông thường, độ rộng ống quần đảm bảo cử động ngồi, quỳ thoải mái Loại áo liền quần có kích thước chiều dài đũng quần chiều dài toàn quần áo quan trọng để người lính khơng cảm thấy bị cọ sát vướng phần đũng quần hay bị ngắn ống quần Quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy có miếng đệm đầu gối, khuỷu tay để chống chầy sước vị trí tiếp xúc thể người với bề mặt q trình leo trèo, bị, trườn [1] Tại vị trí ống tay ống quần có phần vật liệu dự trữ Nó tở che chắn phần thể người bị lộ mơi trường cháy thực động tác vươn tay trèo, bám tường leo lên Các băng phản quang may vị trí gần gấu quần, gấu tay ngang vai để dễ nhận biết người lính cứu hỏa bóng tối Vị trí băng phản quan quần áo nhân viên chữa cháy qui định TCVN 12366: 2018 [5] * Kiểu dáng quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy Quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy truyền thống kiểu áo jacket dài quần dài Guowen Song [1] nghiên cứu quần áo cứu hỏa đưa kết nên có phần giao khoảng 30cm áo dài quần (để ngăn chặn thâm nhập nhiệt) Do đó, thiết kế phần áo ngắn cần phải bù vào phần cạp quần tăng lên nhiêu Từ có sáng kiến thiết kế phần áo ngắn quần yếm để tăng độ an tồn q trình di chuyển lính cứu hỏa thuận tiện Hiện nay, quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy kiểu áo liền quần sử dụng nhiều 100 Hình Một số kiểu quần áo bảo hộ cho nhân viên chữa cháy [11] Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2020 Kết nghiên cứu KHCN Một số nghiên cứu tách rời phần lớp lót riêng quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy lý sau: cho phép tháo rời lớp lót diễn tập phịng cháy chữa cháy, q trình sử dụng tách lớp lót riêng để mang lớp vỏ bên làm vệ sinh, bảo dưỡng sửa chữa sau lần sử dụng Chiều dày lớp vi khí hậu (VKH) khoảng cách bề mặt da mặt quần áo (Hình 3) dct dQA chặn nóng, ngăn cản nhiệt từ bên ngồi xâm nhập vào vùng vi khí hậu * Phương pháp đánh giá chất lượng quần áo bảo hộ lính cứu hỏa Khả chịu nhiệt, kháng lửa đảm bảo tiện nghi quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy đánh giá khách quan phịng thí nghiệm manikin nhiệt theo phương pháp tiêu chuẩn khác qui định [8], [9], [10] Sau đánh giá chủ quan cảm nhận lính cứu hỏa thơng qua bảng câu hỏi sau hoạt động máy chạy phịng vi khí hậu hai điều kiện mơi trường ẩm ướt có nhiệt độ 340C mơi trường có nhiệt độ 790C kèm xạ nhiệt 10kW/m2 Hình Cách tính chi u dày l p VKH gi qu n áo Giả sử thể người quần áo đường tròn đồng tâm, tính chiều dày lớp VKH xác định theo cơng thức: Trong đó: = (1) δ - chiều dày lớp vkh, mm dQA - đường kính mặt bên quần áo, mm dct - đường kính thể, mm Nhiều tác giả nghiên cứu chiều dày lớp vi khí hậu cho quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy Các kết nghiên cứu chiều dày lớp vi khí hậu q nhỏ q lớn hiệu cách nhiệt tiện nghi người sử dụng khơng cao Đã xác định kích thước vi khí hậu trung bình mức 6,35mm [7] Một số vị trí mở quần áo phần cổ, cửa tay, gấu quần thường đóng kín khóa kéo, bo đai để ngăn Hình Đánh giá chủ quan quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy phịng thí nghiệm [3] Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2020 101 Kết nghiên cứu KHCN * Bảo quản quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy Với chức bảo vệ an toàn tính mạng lính cứu hỏa nên quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy có chế độ chăm sóc bảo dưỡng đặc biệt Sau lần thực nhiệm vụ chữa cháy, quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy cần vệ sinh bơi lại fluorocarbons lớp vải ngồi để tránh co rút xử lý chất bẩn dầu, tro bụi chất lỏng bám bề mặt quần áo III KẾT LUẬN Bài báo bước đầu nghiên cứu tổng quan quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy Đã nghiên cứu điều kiện làm việc, diễn biến sinh lý thể người lính cứu hỏa q trình chữa cháy, vật liệu may, kiểu dáng, phương pháp đánh giá chất lượng bảo quản quần áo bảo hộ cho nhân viên chữa cháy.Vì phải làm việc mơi trường có nhiệt độ xạ nhiệt cao nên cấu trúc quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy có nhiều lớp Lớp quan trọng lớp ngồi có nhiệm vụ kháng lửa cản nhiệt Vật liệu dùng cho lớp loại vải Nomex, Kevlar, Kanox Kiểu dáng quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy dáng suông, kiểu áo liền quần sử dụng nhiều Phần cổ áo, cửa tay, gấu quần thường đóng kín khóa kéo, bo đai để ngăn chặn nóng, ngăn cản nhiệt, mảnh vụn từ bên ngồi xâm nhập vào vùng vi khí hậu thể người quần áo Phần cửa tay gấu quần có phần vật liệu dự phòng tự tở để che phủ phần tay chân thể người nhân viên chữa cháy thực động tác leo trèo vươn với (kéo dài phần thân người trạng thái bình thường) Sau lần sử dụng, quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy cần vệ sinh bôi lại fluorocarbons Kết nghiên cứu tổng quan trên sở cho việc thiết kế quần áo bảo vệ cho nhân 102 viên chữa cháy triển khai sản xuất sản phẩm Việt Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Guowen Song, 2016, Thermal Protective Clothing for firefighters, Lowa State University [2] David Barr, Warren Gregson, Thomas Reilly, 2010, The thermal ergonomics of firefighting revied, Applied Ergonomics 41 , 167-172 [3] https://fire-retardant-fabric.ready-online.com/ fire-retardant-fabric.html [4] https://fire-retardant-fabric.ready-online.com/ flame-retardant-fabric.html [5] TCVN 12366:2018, Phương tiện bảo vệ cá nhân cho người chữa cháy - quần áo chống nóng chống cháy cơng trình-u cầu kỹ thuật phương pháp thử [6] BS EN 469:2005, Protective clothing for firefighter- Performance Requirements For Protective Clothing For Firefighting [7] Kim, I Y., Lee, C., Li, P., Corner, B D., & Paquette, 2002, Investigation of air gaps entrapped in protective clothing systems Fire and Materials, 26(3), 121–126 [8] ISO 15384:2003, Protective clothing for firefighters — Laboratory test methods and performance requirements for wildland firefighting clothing [9] ISO 11613:2017, Protective clothing for firefighter's who are engaged in support activities associated with structural fire fighting Laboratory test methods and performance [10] TCVN 7617:2007, Quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy - Phương pháp thử phịng thí nghiệm u cầu tính cho quần áo chữa cháy ngồi trời [11] http://www.northernworkwearltd.ca Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2020 ... dễ dàng vệ sinh Một số yêu cầu quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy trình bày bảng Hình Mơ u cầu quần áo bảo hộ cho nhân viên chữa cháy Bảng Yêu cầu quần áo bảo hộ cho nhân viên chữa cháy [5]... lính cứu hỏa bóng tối Vị trí băng phản quan quần áo nhân viên chữa cháy qui định TCVN 12366: 2018 [5] * Kiểu dáng quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy Quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy. .. 101 Kết nghiên cứu KHCN * Bảo quản quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy Với chức bảo vệ an tồn tính mạng lính cứu hỏa nên quần áo bảo vệ cho nhân viên chữa cháy có chế độ chăm sóc bảo dưỡng