随着我国持续大力发展半导体行业、特种气体行业、冷链仓储及运输行业等，防寒手套需求呈现明显的上升趋势。笔者在和一线使用者和渠道推广者交流的过程中发现大部分使用及推广者对于这类产品的产品及应用知识知之甚少，而且存在诸多错误的认知。所以决定执笔说一说手部低温防护的相关知识，希望对大家更好了解低温防护相关知识，提高防护水平。
01
低温导致的危害
暴露于低温环境并缺乏足够防护，会引起手部血液流动减缓从而导致麻木进而丧失灵活性和活动能力。手部僵硬可能引起工作效率低下，或导致工具掉落等其他衍生的危害。而长期暴露于低温环境可能导致严重的低温冻伤，甚至造成截肢的风险。
另一种低温伤害常见于接触结冰的低温表面（如管道或金属表面），导致皮肤黏附于低温表面，强行剥离会导致皮肤整体撕裂和剥离。
此外，操作液化气体亦是一种常见低温伤害风险，如皮肤直接暴露于液化气体，液体汽化会迅速带走皮肤表面的温度，导致皮肤和血管严重冻伤。
02
主流标准如何定义产品性能
国内主流的判断产品低温防护性能的标准是EN511和GB/T 38304，上述两个标准有较高的相似性。评估低温手部防护产品的性能有如下指标：
对流冷
主要评价低温防护产品保持佩戴者手部温度的能力。产品佩戴在可加热的陶瓷手模上，手模加热至30-35℃，将测试样品置于10-15℃的恒温环境中（低于手模温度20℃），测量维持单位面积表面与测试环境间稳定温差所需要的热功率来确定手套的对流热阻值（W/m2）。消耗的热功率越高，则热阻越低，说明手套抵御对流冷的性能差，热阻数值越高说明手套对抗对流冷性能更优异。
接触冷
主要评价低温防护产品在接触低温物体后，手套阻止热传递的能力。该测试需要从手掌取样至于加温的平台上，通过对比标准样和试验样品的温度下降差异，计算试样的热阻值。同样的，热阻越高，等级越高，代表手套抵御接触冷的热损失的能力越强，反之亦然。
防水性能
这是判断防护产品是否具有防水性的测试，判定为1则说明具有防水性，为0则说明无法防水。一旦防护产品渗水，水会迅速带走热量，从而影响保温性能。
机械性能
由于大部分材料在低温下会损失机械物理性能，通常针对接触冷和对流冷大于2级的产品，需要至少满足2级的耐磨和2级的抗撕裂性能。确保产品在低温环境中，具有足够的机械强度。此外，针对具有涂层的产品，则还需要测试耐屈挠和低温弯曲性能。
简单总结一下，当前主流标准对防寒手套的性能主要衡量指标为热阻，可简单理解为材料对于热量交换的阻力大小，热阻越高，则热量不易损失，可以更好地保持手部温度。这与大部分使用者采用耐受温度来判断手套性能的认知有较大差异。
实际上在上述标准中的确提到了适用温度的概念，但适用温度分为大于-30℃，以及-30℃至-50℃，共2类。设定上述的温度要求，一是源于绝大部分作业环境不会低于-50℃；另一原因是因为-30℃是一些常用手部防护涂层材料（如PVC，丁腈等）的物理性能分水岭，当作业环境低于-30℃温度时，需要考虑一些特殊材料，如氯丁橡胶，硅胶或PU（聚氨酯）等。
03
手套怎样设计保持热量
首先，保持热量最有效的方法是形成不流动的空气，并让热量包裹于这一屏障中。无论是人造纤维（比如腈纶、聚丙烯，聚酯等），还是天然纤维（如羊毛、羽绒，棉等），都可以在纤维错综的内部结构中“捕获”不流动的空气，产生有效的隔热屏障，防止内部的热量被传导走。
但手部在不断运动或搬运重物时，手套内部被挤压，被锁住的空气会被带走，所以产品设计中核心是增加厚度或在设计中引入更多可以带来稳定“静止”空气的材料，除了传统的毛圈拉绒针织工艺以及喷绒和纺粘无纺技术，还可采用发泡材料，气凝胶等新材料技术。
最后防水性能也至关重要，防寒手套一般带有涂层或阻水薄膜设计，避免手套织物被水浸润。
04
如何选择防寒手套
选择防寒手部防护方案的基本逻辑如下：
1.应用场景是低温环境还是接触液化气体，这是两种完全不同的应用场景。低温环境中，防护方案需要的是保持手部温度，延长安全作业时间，确保灵活性和抓握力等。而操作接触液化气体，则需要确保液化气体不会直接接触皮肤，同时需考虑产品长度和覆盖面积。同时考虑材料在极端低温时的机械性能保持足够强度，不会在极端环境中出现脆性破损。
2.操作环境中是否接触水或其他液体。由于液体十分容易带走热量，所以如操作环境中需要接触液体，必须考虑具有防水性能的低温防护手套。袖口长度，袖口设计也需要考虑防水的要求。当然了处理液化气体的手套必须具备整体防水能力。
3.具体工作环境的温度如何？当工作环境温度高于-30℃时，可以选择PVC，乳胶，丁腈等常规材料。当工作环境温度处于-30℃~-50℃时，普通乳胶，丁腈和PVC这些传统材质会出现僵硬失去灵活性，脆性开裂，不耐磨甚至脱胶等问题，已经无法满足工作要求，则需要考虑采用特殊处理的乳胶、氯丁橡胶、硅胶、PU等低温耐受性更好的材料。
4. 风速和工作暴露时间。当作业现场风速较大时，热量交换的速度也会随之加快。同样，更长的工作时间也会导致热量最终的流失。所以当环境温度和风速条件比较严峻时，需考虑更高对流冷和接触冷等级的防护产品，并通过增加手套袖口长度，添加袖口收口的方式降低空气流动。
5. 是否有其他危害类型？比如切割危害，冲击危害，穿刺危害，化学品危害等危害，需要综合考虑产品的织物性能，涂层及内衬阻隔方案。部分环境如液化天然气LNG环境还需要考虑防静电和阻燃要求，则需要重新设计产品性能要求。总之面临多种危害环境时，产品成本会显著增加，可以考虑佩戴多层防护的方式抵御风险。
6. 液化气体操作手套的低温耐受性。如之前所述，大部分液化气体的操作环境为室温，操作过程中的需要防护的危害是液体飞溅直接接触皮肤导致的低温灼伤，以及液化气体挥发吸热过程中的低温冻伤。虽然液氮的温度为-196℃，但是液氮本身是超沸液体，除非将手直接浸没于液氮中，大部分时候液氮表层会形成一层绝缘蒸气层，隔断外部空气，从而保持液氮液体状态（莱顿弗罗斯特效应）。这也使得液氮容器口和液氮周围的温度不会快速降低。但由于依然存在液氮飞溅的可能性，使得液氮液滴直接接触手套表面（接触时间非常短），所以绝大部分产品在织物或皮革表面进行疏水处理或增加阻水涂层，但是极端低温会导致普通涂层材质出现龟裂和脱落剥离现象（比如常见的阻水皮革，比硒酸酯(PA)或聚氨酯（PU）涂层），大部分高端的液化气体或液氮防护手套（Cryogenic Glove）均会采用聚四氟乙烯（PTFE）或者聚偏氟乙烯（PVDF）涂层以确保低温环境下产品的疏水和阻水性能稳定。此外，对于缝制类手套，缝线强度也会因接触低温液化气体而发生脆性断裂，应考虑使用PTFE缝线或芳纶缝线的产品。如需要直接接触液态的氮气则可以考虑采用全浸设计的防寒产品（硅胶涂层或氯丁涂层），但同时需要考虑内衬设计方案是否可以满足低温御寒要求（接触冷和对流冷等级不低于2级）。（硅胶虽然具有低温下不硬化和防水的特性，但是其热量保持性能一般，热量传导值（Thermal conductivity）约为0.25b W/m.K，乳胶为0.14b W/m.K，数值越低，热量保持能力越好）。此外部分液氮手套采用皮革材质制成，同时手套内部再增加防水袋。虽然皮革具有低温环境下柔软的特点，但皮革本身没有阻水能力，通过增加疏水涂层达到疏水效果，当遇到大量泼溅时无法有效阻水，同时皮革的涂层的保持时间有限，需定期检查其疏水效果。此外皮革手套的阻水能力依赖于防水袋，如果防水袋材质是非耐低温材质（如PE/TPU），则防水袋会在接触液氮后脆化破损。如客户选择了由皮革制成的液氮手套，需要确保防水袋采用可耐低温的材质（如PTFE）。
总之低温防护手套的选择，应摆脱单纯以耐受温度来选择的误区，应首先综合考虑应用场景，结合工作场景温度，风量，低温暴露时间，是否接触水等因素来选择产品。同时，市场中大部分产品可以满足-30℃环境下的使用条件，但厚度和材料选择会影响其对流冷和接触冷的性能，尤其是对流冷。
而针对液化气体的极端低温，比如液氮，实际作业环境均为室温，只要不直接接触液氮，即便直接伸入液氮储罐中，实际环境温度亦不会低于-100℃，且接触时间一般均较短。所以该应用场景应更多需要考量产品表面材质在低温下的机械性能、防液体渗透性能、长度和灵活性。同时学会判断何时更换产品（大部分液氮手套表面没有明显破损，但涂层已经龟裂或脱离，应考虑提前更换）。可考虑用普通液滴测试表面疏水性和渗透性来判断产品是否出现涂层破损。
当前，我们国家已经是当之无愧的手套生产第一大国，但依然是一个手套应用的“小国”。产品多以借鉴、仿制为主，但是对于产品应用知识，选择方法和产品使用维护等领域缺乏头部品牌的宣贯和专业人士的持续教育。
(来源/劳保网)
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