CN111521637B - 织物热防护时间的评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种织物热防护时间的评价方法。本方法通过确定不考虑织物放热作用时皮肤达到二级烧伤的持续热暴露时间及其对应的第一安全冷却时间、确定完全考虑织物放热作用时皮肤达到二级烧伤的最小热暴露时间及其对应的第二安全冷却时间、确定多个介于最小热暴露时间和持续热暴露时间之间的多个安全热暴露时间及其所对应的多个第三安全冷却时间，以上述多个热暴露时间为x数据，多个冷却时间为y数据，以获得织物的安全时间曲线，并进一步将该曲线与x轴、y轴形成封闭区域以获得织物的安全时间区域。本方案具有重新建立合理准确的织物热防护性能评价方法，以全面地展现不同条件下织物对人体皮肤热防护作用的优点。

Description

织物热防护时间的评价方法

技术领域

本发明涉及了热防护安全技术领域，具体的是一种织物热防护时间的评价方法。

背景技术

热防护性能测试方法和标准是高性能防护服装及装备研发的基础。目前，许多国家已经对热防护材料和产品的性能提出立法要求，织物热防护性能的评价方法及测试设备也在不断发展和完善。织物热防护性能评价方法的发展主要以2018年为节点，分为前期的热传递性能测试及后期的基于皮肤烧伤预测的综合热防护性能测试。具体而言，2018年以前主要以测试标准ASTM D4108-87、ASTM F1939-99a为代表，对热暴露阶段织物的传热性能进行测试，目前这两项标准已经废除，取而代之的是ASTM F2700-08、ASTM F1939-08。但是，现行的ASTM F2700-08、ASTM F1939-08由于仅采集了织物接触热源过程中通过它的传热量，因此仅能评估热暴露阶段织物对热灾害环境传热的阻隔防护作用，而忽略了在离开热源后织物由于热蓄积而导致的对皮肤的持续放热危害作用，因此不能用于预测皮肤烧伤。

为综合评估织物在热暴露阶段的隔热防护作用与冷却阶段的放热危害作用，2018年之后美国材料与试验协会又重新制定了三项可以预测皮肤烧伤的测试标准ASTM F2702-08、ASTM F2703-08、ASTM F2731-11，这些标准规定在织物热暴露结束后继续对传感器数据进行采集，用于评估热暴露及热冷却全程中织物的隔热防护和放热危害作用的综合效果，进而实现皮肤烧伤预测。这三项测试方法考量了服装与人体间的传热全过程，完整地评价了热防护服装对人体皮肤的热防护和热危害双重作用。

但是，现行的织物热防护性能测评方法仍存在一定的缺陷。织物热传递性能测试标准(ASTM F2700-08、ASTM F1939-08)忽略了热暴露结束后织物对皮肤的放热危害作用，因此不能评估皮肤烧伤；织物的综合热防护性能测试标准(ASTM F2702-08、ASTM F2703-08、ASTM F2731-11)，虽然完整地考虑了热暴露阶段织物的隔热防护作用与冷却阶段的放热危害作用，但其评价指标仍由“单一热暴露时间值”决定，该值仅表征了织物覆盖下皮肤刚好达到二级烧伤时的“最小热暴露时间”。在实际使用过程中发现，基于测试标准ASTMF2702-08、ASTM F2703-08、ASTM F2731-11的系列方法仍存在以下几方面的局限性：

(1)信息缺失。MET在本质上仅提供了皮肤达到二级烧伤时的织物热暴露时间信息，并未涉及真正的二级烧伤防护时间值。

(2)实际应用中该方法可能会失效。在实际操作中可能出现的情况是，不同织物的MET相同，但是达到二级烧伤时所需的织物放热时间却不同，对于这种情况，目前的测试标准却很难进一步区分这些织物的真实热防护性能。

(3)难以描述织物的“可变热防护时间”特性。研究中发现了以下情况，即在不考虑织物放热作用时，织物系统A的热防护性能优于B；但在考虑织物放热作用时，A的热防护性能反而低于B。这说明在不同的测试条件下，织物对皮肤具有“可变热防护时间”特性，而传统的织物“单一热防护时间”的理论并不适用于复杂多变条件下的热防护性研究。

因此有必要对不同条件下织物热防护性能差异表现进行挖掘，同时重新建立合理准确的织物热防护性能评价方法，以全面地展现不同条件下织物对人体皮肤的热防护性能。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明实施例提供了一种织物热防护时间的评价方法，其用于建立合理准确的织物热防护性能评价方法，以全面地展现不同条件下织物对人体皮肤的热防护性能。

本申请实施例公开了：一种织物热防护时间的评价方法，包括以下步骤：

将第一织物的正面暴露于模拟热源下t₀秒，采集所述第一织物背面的皮肤模拟传感器在t₀秒内吸收的第一热流量；

根据所述第一热流量、人体的皮肤传热模型、烧伤积分模型获得持续热暴露时间，其中，持续热暴露时间表示所述第一织物使人体皮肤达到二级烧伤时所能持续热暴露的最长时间；具体来说，持续热暴露时间是指，在只考虑所述第一织物在热暴露阶段的传热作用而不考虑其冷却阶段放热作用的情况下，所述第一织物使人体皮肤刚好达到二级烧伤时所能持续热暴露的最长时间；当所述第一织物持续热暴露时长超过该最长时间，则即使冷却阶段其对皮肤的放热时间为0秒，人体皮肤也会达到二级烧伤；

根据持续热暴露时间获得与其对应的第一安全冷却时间；

将第二织物的正面暴露于所述模拟热源下t₁秒，随后使所述第二织物离开所述模拟热源以进行冷却，持续采集所述第二织物背面的皮肤模拟传感器在热暴露t₁秒期间以及冷却阶段的预设时间内所吸收的第二热流量；其中，所述第二织物与所述第一织物相同，t₁＜t₀；

根据第二热流量、人体的皮肤传热模型、烧伤积分模型获得最小热暴露时间，其中，最小热暴露时间表示所述第二织物使人体皮肤达到二级烧伤时所需持续热暴露的最短时间；具体来说，最小热暴露时间是指，在既考虑第二织物在热暴露阶段的传热作用也完全考虑其在冷却阶段的放热作用的情况下，第二织物使人体皮肤达到二级烧伤时所需持续热暴露的最短时间；当第二织物持续热暴露的时长没有达到该最短时间，则即使冷却阶段其对皮肤的放热时间无限延长，人体皮肤也不会达到二级烧伤；

根据所述最小热暴露时间获得与其对应的第二安全冷却时间；

将多个第三织物的正面分别暴露于所述模拟热源下t_trial秒，随后使所述第三织物离开所述模拟热源以进行冷却，持续采集各个所述第三织物背面的皮肤模拟传感器在热暴露t_trial秒期间以及冷却阶段的预设时间内所吸收的第三热流量，其中，最小热暴露时间＜t_trial＜持续热暴露时间，各个所述第三织物的t_trial不同，所述第三织物与所述第一织物相同；

根据第三热流量、人体的皮肤传热模型、烧伤积分模型获得安全热暴露时间，其中，最小热暴露时间＜安全热暴露时间＜持续热暴露时间；

根据所述安全热暴露时间获得与其对应的第三安全冷却时间；

根据所述持续热暴露时间、最小热暴露时间、多个安全热暴露时间以及分别对应的第一安全冷却时间、第二安全冷却时间和多个第三安全冷却时间获得安全时间曲线。

具体的，所述皮肤传热模型为：

其中，ρ，c和k分别为皮肤的密度、比热和导热率，T(x,t)为x深度的皮肤层在t时刻的温度。

具体的，所述烧伤积分模型为：

其中，Ω为皮肤烧伤程度的量化值，无量纲；ΔE和P分别为皮肤活化能和频率破坏因子；R为理想气体常数；T为皮肤的绝对温度；t为皮肤温度T＞44℃的时间；当Ω≥1.0时，皮肤达到二级烧伤。

具体的，所述持续热暴露时间和所述第一安全冷却时间的获得方法包括以下步骤：

根据人体的皮肤传热模型，以所述第一热流量为所述皮肤传热模型的边界条件，预测皮肤内部各深度处的温度场；

提取所述温度场中皮肤表皮层与真皮层界面处的温度变化，根据人体的烧伤积分模型，计算人体皮肤二级烧伤阈值Ω＝1.0的时间，该时间即为持续热暴露时间，由于第一织物在持续热暴露阶段便已经使得人体皮肤达到二级烧伤，因此，第一安全冷却时间为0，换句话说，当第一织物热暴露时间达到持续热暴露时间时，即使不考虑冷却阶段织物蓄热对皮肤的放热作用，人体皮肤在热暴露阶段所吸收的热量亦已足够造成二级烧伤。

具体的，所述最小热暴露时间和所述第二安全冷却时间的获得方法包括以下步骤：

根据所述皮肤传热模型，以所述第二热流量为所述皮肤传热模型的边界条件，预测皮肤内部各深度处的温度场；

提取所述温度场中皮肤表皮层与真皮层界面处的温度变化，根据所述烧伤积分模型，计算人体皮肤二级烧伤阈值Ω恰好等于1.0的时间，该时间即为第二织物使人体皮肤刚好达到二级烧伤时所需的热暴露时间和冷却时间的总时间，该阈值对应的热暴露时间即为第二织物的最小热暴露时间，该总时间与最小热暴露时间的差值即为第二安全冷却时间。

具体的，所述第三安全冷却时间的获得方法包括以下步骤：

根据所述皮肤传热模型，以所述第三热流量为所述皮肤传热模型的边界条件，预测皮肤内部各深度处的温度场；

提取所述温度场中皮肤表皮层与真皮层界面处的温度变化，根据所述烧伤积分模型，计算人体皮肤二级烧伤阈值Ω＝1.0的时间，该时间即为第三织物使人体皮肤达到二级烧伤时所需的热暴露时间和冷却时间的总时间，该总时间与对应的t_trial的差值即为对应的第三安全冷却时间。

具体的，所述第一热流量的采集方法包括以下步骤：

将所述第一织物持续暴露于所述模拟热源中t₀秒，使所述第一织物的正面朝向所述模拟热源，将皮肤模拟传感器放置在所述第一织物的背面持续采集热量t₀秒以获得所述第一热流量。

具体的，所述第二热流量的采集方法包括以下步骤：

将所述第二织物持续暴露于模拟热源中t₁秒，使所述第二织物的正面朝向所述模拟热源，将皮肤模拟传感器放置在所述第二织物的背面持续采集t₁秒内通过第二织物的热量；

待所述第二织物热暴露结束后，使所述第二织物离开所述模拟热源以进行冷却，对所述第二织物的正面持续施加13.8±0.7kPa的压力，从而使第二织物的背面与所述皮肤模拟传感器紧密接触以模拟织物因受压而对皮肤快速释放蓄热的过程，且在冷却阶段开始后的60秒内采用所述皮肤模拟传感器持续采集所述第二织物背面的热流量；

所述第二织物在热暴露阶段和冷却阶段所被连续采集的热流量即为所述第二热流量。

具体的，所述第三热流量的采集方法包括以下步骤：

将所述第三织物持续暴露于模拟热源中t_trial秒，使所述第三织物的正面朝向所述模拟热源，将皮肤模拟传感器放置在所述第三织物的背面持续采集t_trial秒内通过第三织物的热量；

待所述第三织物热暴露结束后，使所述第三织物离开所述模拟热源以进行冷却，对所述第三织物的正面持续施加13.8±0.7kPa的压力，从而使第三织物的背面与所述皮肤模拟传感器紧密接触以模拟织物因受压而对皮肤快速释放蓄热的过程，且在冷却阶段开始后的60秒内采用所述皮肤模拟传感器持续采集所述第三织物背面的热流量；

所述第三织物在热暴露阶段和冷却阶段所被连续采集的热流量即为所述第三热流量。

具体的，所述模拟热源的热通量为8.5±0.5kW/m²。

具体的，所述皮肤模拟传感器为水冷型热流传感器。

具体的，在步骤“根据所述持续热暴露时间、最小热暴露时间、多个安全热暴露时间以及分别对应的第一安全冷却时间、第二安全冷却时间和多个第三安全冷却时间获得安全时间曲线”中，包括：以持续热暴露时间、最小热暴露时间和多个安全热暴露时间为x坐标数据，并以对应的第一安全冷却时间、第二安全冷却时间和第三安全冷却时间为y坐标数据，获得安全时间曲线。

具体的，以所述安全时间曲线为边界，将该边界与x轴、y轴所形成的封闭区域定义为着装安全时间区域。

本发明至少具有如下有益效果：

(1)弥补了现有织物综合热防护性能测试方法中“冷却时间”信息缺失的缺陷。现有测量标准(ASTM F2702-08、ASTM F2703-08、ASTM F2731-11)仅测量了皮肤刚好达到二级烧伤时的最小热暴露时间，但是它却并未涉及烧伤时织物对皮肤的放热时间，即织物的冷却时间信息。冷却时间的长短与织物对皮肤的放热量有关，进而与皮肤烧伤有关。本发明所提供的方法——“着装安全时间区域”，包括两部分信息：安全热暴露时间和安全冷却时间，弥补了现有方法中信息遗漏的缺陷。

(2)全面地提供了织物的热防护时间信息。现有的织物热防护性能测评方法采用“单一热暴露时间”进行描述，而真实着装过程中作业人员接触热源的时间并非固定值，而是取决于热灾害环境和其它操作条件。不同的热暴露时间除会影响热暴露阶段通过织物的传热量外，还会影响冷却阶段织物对皮肤的放热量，进而导致对人体皮肤的防护时间发生相应变化，即不同的热暴露时间对应不同的热防护时间值，而现有方法不能对“可变热暴露时间”条件下的热防护性能进行评价。本发明所提供的方法将防止人体皮肤烧伤的织物安全热暴露时间和安全热冷却时间信息采用二维平面图的方式全面展现，形成“着装安全时间区域”，以全面评价织物的热防护时间，进而使消防员等终端用户全面掌握防止皮肤发生烧伤的安全操作时间范围。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中所述织物试样的着装安全时间区域的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本实施例中，对编号为A1、A2、B1的三种多层热防护织物的防护时间进行全面评价。这三种多层织物系统均由外层、防水透气层和隔热层构成，三种织物系统的厚度分别为A1：2.48mm、A2：2.59mm和B1：3.14mm。本实施例采用织物存储热测试仪进行测量，该仪器符合ASTM F2731-11。所述的评价步骤为：

第一步：测量不考虑织物放热作用时皮肤达到二级烧伤的持续热暴露时间(DET)，结果如下表1所示。其具体通过以下分步骤获得：

第1-1步：设定热暴露水平为8.5±0.5kW/m²，也即，将织物(也即第一织物)暴露于热通量为将8.5±0.5kW/m²的模拟热源下，使织物正面朝向热源，用模拟皮肤的水冷型传感器置于织物背面以采集通过织物的热流量，也即模拟采集皮肤吸收的热流量；

第1-2步：将织物持续暴露于模拟热源中，热暴露时间设定为t₀，持续采集水冷型传感器的热流量；

第1-3步：根据傅里叶偏微分方程预测皮肤内部(包括表皮层、真皮层和皮下组织)各深度处的温度场，如公式1所示，第1-2步获得的传感器热流量作为该皮肤传热模型的边界条件。

式中，ρ，c和k分别为皮肤的密度、比热和导热率；T(x,t)为x深度的皮肤层在t时刻的温度。

第1-4步：提取人体表皮层与真皮层界面处的温度变化，并采用Henriques烧伤积分模型(如公式2所示)，预测皮肤烧伤：

式中，Ω为皮肤烧伤程度的量化值，无量纲；ΔE和P分别为皮肤活化能和频率破坏因子；R为理想气体常数；T为皮肤的绝对温度；t为皮肤温度T＞44℃的时间，当表皮层与真皮层交界处的Ω值满足0.53≤Ω＜1.0时，会在表皮层达到一级烧伤；当Ω≥1.0时，皮肤达到二级烧伤。计算二级皮肤烧伤阈值Ω＝1.0的时间，该时间即为引起二级烧伤的持续热暴露时间；

表1织物试样的持续热暴露时间(DET)

织物系统编号	A1	A2	B1
				DET(秒)	141.6	157.4	167.4

第二步：测量完全考虑织物放热作用时皮肤达到二级烧伤的最小热暴露时间(MET)。MET表征了在综合考虑热暴露阶段通过织物的传热量与冷却阶段织物对皮肤放热量的条件下，皮肤恰好达到二级烧伤时的热暴露时间，结果如表2所示。其具体通过以下分步骤获得：

第2-1步：设定热暴露水平为8.5±0.5kW/m²，取用新的织物(也即第二织物)试样进行实验，将织物正面朝向热源，用模拟皮肤的水冷型传感器置于织物背面以采集通过织物的热流量，模拟采集皮肤吸收的热流量；

第2-2步：将织物持续暴露于模拟热源中，热暴露时间t₁设定为DET/2(DET通过第一步获得)，持续采集水冷型传感器的热流量；热暴露结束后，使织物远离热源并对织物的正面施加13.8±0.7kPa的压力，维持对织物施压，开始冷却后，持续对冷却阶段水冷型传感器的数据进行采集，冷却阶段的数据采集时间为60秒；

第2-3步：根据公式1预测皮肤内部各深度处的温度场，并将第2-2步获得的热暴露阶段与冷却阶段的传感器热流量作为该皮肤传热模型的边界条件。

第2-4步，根据公式2的Henriques烧伤积分模型判断皮肤是否刚好达到二级烧伤，即判断二级皮肤烧伤阈值Ω是否刚好等于1.0。若Ω＝1.0，则将此阈值所对应的热暴露时间记为MET。

第2-5步，若第2-4步中皮肤未发生烧伤(即二级皮肤烧伤阈值Ω＜1.0)，则更换试样，延长热暴露时间t₁使其满足：DET/2＜t₁＜DET。采用迭代实验重复步骤第2-1步～第2-4步，直到皮肤刚好发生二级烧伤，此时二级皮肤烧伤阈值Ω＝1.0，则将此时所对应的热暴露时间记为MET；

第2-6步，若第2-4步中皮肤发生烧伤(即二级皮肤烧伤阈值Ω＞1.0)，则更换试样，缩短热暴露时间t₁使其满足：t₁＜DET/2。采用迭代实验重复步骤第2-1步～第2-4步，直到皮肤刚好发生二级烧伤，此时二级皮肤烧伤阈值Ω＝1.0，则将此时所对应的热暴露时间记为MET；

表2织物试样的最小热暴露时间(MET)

织物系统编号	A1	A2	B1
				MET(秒)	74.0	70.3	91.3

根据表1和表2的结果可知，在不考虑织物放热作用时，其热防护时间的测量结果为DET_B1>DET_A2>DET_A1。但是，在考虑冷却阶段织物的放热作用后，其热防护时间的测量结果为MET_B1>MET_A1>MET_A2。

第三步：确定着装安全时间区域内的若干个离散安全热暴露时间及安全冷却时间。在本发明所定义的着装安全时间区域内，MET和DET仅为临界安全热暴露时间值，其中DET为安全热暴露时间的最大临界值。根据安全热暴露时间的具体值，将安全冷却时间分为以下几种情况：

(1)当安全热暴露时间t_exp＜MET时，无论冷却时间的长短，皮肤均不会发生二级烧伤，此时织物的理论安全冷却时间t_col可以无限长，即t_col＝+∞；

(2)当安全热暴露时间t_exp＝MET时，织物在一个对应的时间内进行冷却并对皮肤释放蓄热，此时皮肤刚好达到二级烧伤，此对应的冷却时间被定义为第二安全冷却时间；

(3)当安全热暴露时间t_exp≥DET时，即使不考虑织物对皮肤的放热，皮肤也会达到二级烧伤，此时不存在安全冷却时间t_col，即t_col＝0，该时间被定义为第一安全冷却时间；

(4)当MET＜安全热暴露时间t_exp＜DET时，需按照以下过程获得若干个安全冷却时间t_col的临界值，若干个该时间被定义为若干个第三安全冷却时间：

首先，设定至少3个热暴露时间t_trial1、t_trial2和t_trial3，使其均满足MET＜t_trial＜DET。根据第2-1～第2-2步，分别获得织物在热暴露时间为t_trial1、t_trial2和t_trial3及冷却时间均为60秒时传感器的热流量。

其次，分别计算t_trial1、t_trial2和t_trial3所对应的皮肤烧伤所需总时间。将热暴露时间段t_trial内的传感器所获得的热流量以及冷却阶段传感器所获得的热流量作为皮肤传热模型中的边界条件，根据公式1预测皮肤内部各深度处的温度场；再利用公式2的Henriques烧伤积分模型预测皮肤烧伤，计算预测模型中皮肤烧伤阈值Ω＝1.0的时间，该时间即为皮肤达到二级烧伤所需的总时间t_total1、t_total2和t_total3，则第三安全冷却时间t_col＝t_total-t_trial。

第四步：形成着装安全时间区域。着装安全时间区域包括安全热暴露时间和安全冷却时间信息，将前三步中分别获得的持续热暴露时间、最小热暴露时间、多个安全热暴露时间作为x轴数据，将对应的第一安全冷却时间、第二安全冷却时间和多个第三安全冷却时间作为y轴数据，以形成着装安全时间区域的边界，该边界与x轴、y轴所形成的封闭区域即为着装安全时间区域。本实施例中所测三种试样的着装安全时间区域结果如图1所示。

相较于传统的DET、MET指标，二维的着装安全时间区域提供了更为全面丰富的热防护时间信息。对不同织物系统的着装安全时间区域进行分析可以考察在不同条件下织物的热防护性能。具有最厚隔热层的B1织物其着装安全时间区域范围最大，但是，对于织物系统A1和A2而言，在不同条件下它们的热防护性能排序却不同。例如O点(热暴露时间为72秒，冷却时间为30秒)超出了A2织物的安全区域范围，但却位于A1织物的安全区域范围内，这种测试条件下A1织物的热防护性能高于A2织物。但当测试条件置换至P点(热暴露时间为146秒，冷却时间为3秒)时，该点位于A2织物的安全区域范围，但却超出了A1织物的安全区域，此时A1织物的热防护水平反而低于A2织物系统。由此可见，在不同测试条件下，织物的热防护性能评价结果会有较大差异，而着装安全时间区域则规避了传统热防护性能测试指标的局限性，它不仅可以便捷地比较不同测试条件下织物的热防护等级，而且能为消防员等终端用户提供较为清晰的皮肤烧伤预防策略。从着装安全时间区域中可以看出，此着装安全时间区域可便捷的看出为避免烧伤所需控制的热暴露时间与冷却时间信息。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种织物热防护时间的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

将第一织物的正面暴露于模拟热源下t₀秒，持续采集所述第一织物背面的皮肤模拟传感器在t₀秒内吸收的第一热流量；

根据所述第一热流量、人体的皮肤传热模型、烧伤积分模型获得持续热暴露时间，其中，所述持续热暴露时间表示所述第一织物使人体皮肤达到二级烧伤时所能持续热暴露的最长时间；

根据所述持续热暴露时间获得与其对应的第一安全冷却时间；

将第二织物的正面暴露于所述模拟热源下t₁秒，随后使所述第二织物离开所述模拟热源以进行冷却，持续采集所述第二织物背面的皮肤模拟传感器在热暴露t₁秒期间以及冷却阶段的预设时间内所吸收的第二热流量；其中，所述第二织物与所述第一织物相同，t₁＜t₀；

根据所述第二热流量、所述皮肤传热模型、所述烧伤积分模型获得最小热暴露时间，其中，所述最小热暴露时间表示所述第二织物使人体皮肤达到二级烧伤时所需持续热暴露的最短时间；

根据所述最小热暴露时间获得与其对应的第二安全冷却时间；

将多个第三织物的正面分别暴露于所述模拟热源下t_trial秒，随后使所述第三织物离开所述模拟热源以进行冷却，持续采集各个所述第三织物背面的皮肤模拟传感器在热暴露t_trial秒期间以及冷却阶段的预设时间内所吸收的第三热流量，其中，所述最小热暴露时间＜所述t_trial＜所述持续热暴露时间，各个所述第三织物的t_trial不同，所述第三织物与所述第一织物相同；

根据所述第三热流量、所述皮肤传热模型、所述烧伤积分模型获得安全热暴露时间，其中，所述最小热暴露时间＜所述安全热暴露时间＜所述持续热暴露时间；

根据所述安全热暴露时间获得与其对应的第三安全冷却时间；

根据所述持续热暴露时间、所述最小热暴露时间、多个所述安全热暴露时间以及分别对应的所述第一安全冷却时间、所述第二安全冷却时间和多个所述第三安全冷却时间获得安全时间曲线。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述皮肤传热模型为：

其中，ρ，c和k分别为皮肤的密度、比热和导热率，T(x,t)为x深度的皮肤层在t时刻的温度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述烧伤积分模型为：

其中，Ω为皮肤烧伤程度的量化值，无量纲；ΔE和P分别为皮肤活化能和频率破坏因子；R为理想气体常数；T为皮肤的绝对温度；t为皮肤温度T＞44℃的时间；当Ω≥1.0时，皮肤达到二级烧伤。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述持续热暴露时间和所述第一安全冷却时间的获得方法包括以下步骤：

根据所述皮肤传热模型，以所述第一热流量为所述皮肤传热模型的边界条件，预测皮肤内部各深度处的温度场；

提取所述温度场中皮肤表皮层与真皮层界面处的温度变化，根据所述烧伤积分模型，计算人体皮肤二级烧伤阈值Ω＝1.0的时间，该时间即为所述持续热暴露时间，所述第一安全冷却时间为0。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述最小热暴露时间和所述第二安全冷却时间的获得方法包括以下步骤：

根据所述皮肤传热模型，以所述第二热流量为所述皮肤传热模型的边界条件，预测皮肤内部各深度处的温度场；

提取所述温度场中皮肤表皮层与真皮层界面处的温度变化，根据所述烧伤积分模型，计算人体皮肤二级烧伤阈值Ω刚好等于1.0的时间，该时间即为所述第二织物刚好使人体皮肤达到二级烧伤时所需的热暴露时间和冷却时间的总时间，该阈值对应的热暴露时间即为所述第二织物的所述最小热暴露时间，该总时间与所述最小热暴露时间的差值即为所述第二安全冷却时间。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第三安全冷却时间的获得方法包括以下步骤：

根据所述皮肤传热模型，以所述第三热流量为所述皮肤传热模型的边界条件，预测皮肤内部各深度处的温度场；

提取所述温度场中皮肤表皮层与真皮层界面处的温度变化，根据所述烧伤积分模型，计算人体皮肤二级烧伤阈值Ω＝1.0的时间，该时间即为所述第三织物使人体皮肤达到二级烧伤时所需的热暴露时间和冷却时间的总时间，该总时间与对应的t_trial的差值即为对应的所述第三安全冷却时间。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二热流量的采集方法包括以下步骤：

将所述第二织物持续暴露于所述模拟热源中t₁秒，使所述第二织物的正面朝向所述模拟热源，将所述皮肤模拟传感器放置在所述第二织物的背面持续采集t₁秒内通过所述第二织物的热量；

待所述第二织物热暴露结束后，使所述第二织物离开所述模拟热源以进行冷却，对所述第二织物的正面持续施加13.8±0.7kPa的压力，从而使所述第二织物的背面与所述皮肤模拟传感器紧密接触以模拟织物因受压而对皮肤快速释放蓄热的过程，且在冷却阶段开始后的60秒内采用所述皮肤模拟传感器持续采集所述第二织物背面的热流量；

所述第二织物在热暴露阶段和冷却阶段所被连续采集的热流量即为所述第二热流量。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三热流量的采集方法包括以下步骤：

将所述第三织物持续暴露于所述模拟热源中t_trial秒，使所述第三织物的正面朝向所述模拟热源，将所述皮肤模拟传感器放置在所述第三织物的背面持续采集t_trial秒内通过所述第三织物的热量；

待所述第三织物热暴露结束后，使所述第三织物离开所述模拟热源以进行冷却，对所述第三织物的正面持续施加13.8±0.7kPa的压力，从而使所述第三织物的背面与所述皮肤模拟传感器紧密接触以模拟织物因受压而对皮肤快速释放蓄热的过程，且在冷却阶段开始后的60秒内采用所述皮肤模拟传感器持续采集所述第三织物背面的热流量；

所述第三织物在热暴露阶段和冷却阶段所被连续采集的热流量即为所述第三热流量。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤“根据所述持续热暴露时间、所述最小热暴露时间、多个所述安全热暴露时间以及分别对应的所述第一安全冷却时间、所述第二安全冷却时间和多个所述第三安全冷却时间获得安全时间曲线”中，包括：以所述持续热暴露时间、所述最小热暴露时间和多个所述安全热暴露时间为x坐标数据，并以对应的所述第一安全冷却时间、所述第二安全冷却时间和所述第三安全冷却时间为y坐标数据，获得所述安全时间曲线。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，以所述安全时间曲线为边界，将该边界与x轴、y轴所形成的封闭区域定义为着装安全时间区域。

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