个人防护装备市场分析.docx

个人防护装备市场分析世界经济的不稳定、局部战争和化学、生物、辐射和核攻击(cbnn)的可怕威胁将导致个 人和个体安全设备(ppe)、特别是保护服装(pc)的需求和市场增长。目前，美国PPE 市场的年平均增长率在7. 9%左右，防护服的年均增长率为12. 0%;而在西欧的PPE市场中， PC的份额在60%以上。人员和单兵防护装备的功能分布基本有6个区域，即眼睛与面部、头部、脚与腿部、手与 面部、心脏与主肢体区。从外部袭击的分布看，手部占36%,手臂占19%,各关节部位占 29%o来自外部的危险或袭击形式主要包括机械性的、化学和生物制剂、热、电、噪音和辐射等 形式，一般说来，袭击多以两种或多种形式叠加出现。个人防护装备的功能和舒适性至关重要，它关系着人员与单兵的健康，亦决定防护服装是 否被使用者接受或弃用。本文仅就应对生物与化学的恐怖危险，人员与单兵防护服及装备 做简要论述。1学制剂与生物制剂的应用对于军事人员来说，其面对着比其他职业更大的挑战，而服装材料是其有效抵御可能出现 的化学与生物制剂袭击的重要装备。化学制剂主要包括有机化学品和无机化学品，以Du Pont (杜邦)公司Tychem防化学服装 材料系列为例，要经过多达20余种化学制剂的性能验证。生物制剂多系液体、粉末或气溶胶形式，而生物危险可能出现的场合大体包括:暴露于 血液与相关器械的病原体；大面积流行病疫的防备与应对；犯罪现场的调查和清理； 生物袭击恐怖事件;监狱犯罪样品的取证。1.1 防止水生植物的使用包括功能聚合物和纤维材料1.1.1 生化防护服在纺织品中的应用具有自净化功能的聚合物或织物一般具有如下技术特征，即可快速抑制或杀死广谱生物； 快速净化常规化学战争中可能出现的有毒试剂的危害;确保人员与环境的安全;防护服长期 使用后仍能保持舒适和透气;服装的使用、贮存和再使用以及对生物与化学活性的持久性 要好。通过化学改性方法在聚合物或纤维分子链上引入新的功能基团，诸如含Cl、Br、I元素的 N-卤代胺(N-halamine)结构，可赋予聚合物和纤维对生物与化学制剂的自净化功能。大量研究实践显示，N-卤代胺结构可以通过化学改性方法，引入到聚合物或合成纤维织物 上，改性后聚合物的自净化功能具有可回复性。Nomex1. 1. 2抗细菌和抗菌纺织品欧洲Limerick大学的研究人员使用经过抗菌纳米制剂处理的纤维材料，用于医疗人员罩 衫、床单以及病房的内装饰纺织品，可有效抑制超级细菌(Siperbug)日益严重的交叉 感染带来的危害。金黄色葡萄糖菌(MRSA)即超级细菌被欧洲疾病防治中心认定为最严重的传染病原之一。 鉴于目前的外科手术环境，特别是常规医用纺织品易助长传染病的扩散，以至在欧洲每进 入医院的10名病人中即有1人被感染，据统计每年约有5万名病人死于超级细菌。美国Biosafe公司研究开发出一种抗霉菌硅氧烷聚合物。该产品具有抗淋洗、抗迁移等特 性。与其他材料可形成分子黏合力，用其处理的非织造布或纤维制品具有稳定的抗霉菌功 能。使用Biosafe聚合物处理的纤维产品，具有防细菌、霉菌、真菌功能，并可抑制微生 物变异，从而保持抗霉菌环境的稳定。大量的临床应用也显示Biosafe产品具有抑制超级 细菌交叉感染的功能。近年来，防护服研究又出现了一个新趋势，即开发一种材料，可选择性屏蔽有毒化学制剂 和有毒材料毁坏时产生的危害。Gore公司开发的商品名为“Chempak”的防护服材料即为 此类产品。该面料呈三明治结构，中间芯层使用PTFE膜，膜的克重为1029 g/m使用中的Chempak防护服展现出了一系列优点，诸如质轻、低密度、穿着舒适、优良的生 物与化学制剂屏蔽能力等，同时兼有防护原油炼制和润滑油加工中可能对人产生危害的功 能。1.2非织布用于防止生化服装的使用1.2. 1干态非织造布的技术特征美国坦萨斯大学环境与人类健康研究所开发的商品名为“Fibertech”的干态针刺型非织 造布网垫产品，作为应对战争中可能出现的化学制剂和有毒化学品威胁的净化材料，已广 泛应用在防护服的衬里中。Fibertech呈三明治结构，顶部与底部采用非织造布吸收层，中间芯层采用活性炭非织造 布。三组分复合经过针刺加工，形成挠性良好的非织造布网垫，织物厚度通常控制在4. 6 mm左右。干态非织造布网垫的顶层组分以粘胶纤维为原料，采用单针刺工艺制得非织造布，其克重 为 100 g/m干态非织造布网垫作为抵御来自化学与生物制剂风险的防护材料、在自净化、液态物吸附 和化学制剂的相溶性等方面均显示出了良好的使用性能。干态非织造布网垫的技术特征如表1所示。德国Blucher公司的“Saratoga”防护技术与服装具有独特的使用性能，即防护功效与低 热条件下温差变化间实现了最佳的平衡，可维持低成本的生命循环;产品的高吸附性能， 良好的空气透过性、耐用性和机械稳定性已获得了市场认可。Saratoga防护织物为多组分复合材料，芯组分采用球形活性炭吸附层，碳密度120200 g/m在严酷的战场包括可能发生液态物淋撒的环境下，Saratoga防护服仍可连续使用45天。目前该防护服已在全球40余个国家和地区使用，主要用在单兵作战、执法人员和突发事 件最先临场人员的着装。1.2.2 熔喷防护面料熔喷非织造布纤维网可以作为纺粘非织造布复合材料的芯层组分，诸如广泛使用的SMS产 品。美国Unitech公司的“Hybrid”型防护服使用抗静电聚丙烯SMS材料、聚烯燃SMS材 料制作的防护服，适用于防护喷溅化学品可能带来的危害，该面料可以屏蔽直径大于lum 的颗粒物，去除率达99%。国内湖北新华采用克重为3070 g/m采用双组分熔喷工艺，在纤维皮组分中注入功能性添加剂，可以大大强化熔喷纤维网的表 面特性，此法显示出很好的成本效益。波兰劳动防护技术研究所以PP为原料，使用熔喷 工艺，在成形区注入生物活性添加剂，制得了克重为10200 g/m1.2.3 降低材料的屏蔽性能闪蒸纺产品是杜邦公司开发的独具特色的非织造布产品，以高密度聚乙烯原料，纤维网材 的克重为3090 g/m杜邦用于生物与化学制剂领域的防护服装主要为Tychein系列和Tyvek系列，其技术特征 如表2所示。Tychem系列中，C2/F2型号所使用面料的屏蔽性能与C/F型号相当，只是织物的机械强度 更高。C2/F2型号防护服装具有生物制剂与化学试剂的双重防护功能。服装衬里经过抗静电处理, 符合欧洲标准。以Tychem F2服装为例,其XL尺寸的重量仅为800 go C2/F2型号防护服 的使用者主要包括农业化学处置、生物工程、医药和接触生物制剂的医疗作业以及军事人 员。Tychem系列中QC型防护服使用聚乙烯闪蒸纺材料，施以功能性改性PE涂层，织物厚度 10 u m,克重为2. 5盎司/码杜邦公司使用克重为41 g/mH1N1流感病毒的直径约为80100 nm,为防止流感液体物传播或进入人体组织（肺部）， 必须阻止其与人的鼻腔或咽喉区域的粘膜接触。以Tyvek材料制得的防护服装可以屏蔽呈 气溶胶状态的流感病毒，或喷嚏和咳嗽雾滴经口腔或咽喉进入人体内。H1N1流感防护服的抗液体穿透能力，以浓度为30%的II1.3聚合物纳米纤维在防护纺织品上的应用使用克重为L 02.0 g/m使用纳米纤维网的介质其水汽透过率没有变化，且作为防护服材料不会影响其穿着舒适性, 因为空气的透过速率达到10 cm通常来说，非织造布产品的孔尺寸范围在3100um之间，其与克重为L0g/n）大量的应用研究表明，采用聚合物纳米纤网与传统非织造布复合的方式，可以有效地改善 防护服装抵御生物与化学制剂的性能。1.3. 1 pa纳米纤维在防护服装上的使用美国军事人员装备中心开发了一种新型弹性纳米纤维膜材料。该产品使用纳米纤维网与熔 喷非织造布组合，织物轴向应变的弹性回复率达200%,平均孔直径在0.550 um之间。液态生物与化学制剂的气溶胶是防生化服装应对的主要危险之一。通常气溶胶颗粒直径为 r5um,名义直径3u0 而静电纺纳米纤维的单丝直径约3U暇聚氨酯（TPU）纳米纤维的名义孔尺寸为0.76 U叫 薄型纺粘与熔喷非织造布复合产品的孔 尺寸为5.45口叫 普通熔喷非织造网材的孔尺寸为3311nl，而聚氨酯长丝织物的孔尺寸达 80umo比较后可以发现，纳米纤维网的孔尺寸可有效屏蔽气溶胶颗粒。美国军事人员装备中心开发的纳米纤维网与熔喷非织造布的复合结构织物显示出了优良的 防护性能。在该项研究中，使用的克重为97 g/m目前市场上用于生物与化学制剂防护服装的面料，其吸附层结构主要有两种形式，即碳涂 层织物和碳颗粒粘附在织物表面，后者如德国Blucher公司的“Saratoga”防护服织物。弹性PU和非弹性PA纳米纤维网与熔喷非织造布柔性复合结构的产品用作防护服装的面料, 可明显改善织物的气溶胶过滤效率。大量的应用研究表明，采用克重为0. 5 g/m美国康纳尔大学采用克重r2 g/m西班牙LEITAT技术中心的研究人员开发了一种应对纳米尺寸气溶胶危害的高效防护服材 料。使用PA纳米纤维网，通过热熔方法黏附在克重为28 g/mPA6纳米纤维/粘胶纤维非织造布复合织物的空气穿透功能与复合条件有关。当涂层为轻质 材料时，空气穿透率为107 cm纳米纤维应用美国Amerinova公司与Trexel大学合作开发的高效、低成本功能性纳米纤维网材，专用 于甲型H1N1流感防护服。防护网采用单丝直径为100300 nm的纳米纤维网，施以纳米级 二氧化钛涂层处理，产品具有杀菌和光催化功能。新加坡国立大学生物工程中心立足于聚合物纳米纤维材料，开发了用于化学战争中可能出 现的有机磷神经系有毒气体（0P）的防护制剂。将其添加到PVC材料中，使用静电纺丝装 置，成功得到功能性纳米纤维。该纤维介质具有对有毒气体的自净化功能，可替代广泛使 用的活性炭介质，并使防护服的重量降低50%70%,大大改善了防护服的穿着舒适性。1.4材料的配比和利用活性炭纤维的微孔尺寸结构通常小于2 口叫 比表面积可高达3 000 m英国Zorflex 100%活性炭纤维防护服所用面料的比表面积达1 0002 000 mZorflex防护产品用途广泛，包括CBRN防护服、自净化揩巾、医疗应急处理材料、生化环 境逃逸用面罩以及生化危险第一临场人员的防护等。近年来，美国路易斯安娜大学农业中心的研究人员使用棉纤维原料，通过梳理成网和针刺 加工，并在400条件下进行碳化（升温速率5/min,碳化持续时间15 min）。活化在 CO2美防护与材料市场近年来，全球个人防护装备市场呈持续发展趋势，其中，2011年全球CBRN防务产品和服 务市场的总额达到了 83. 8亿美元。以美国为例，2010年全美防护与装甲市场总额达40亿 美元，预计2015年将达到52亿美元，期间年增长率约为6.1虬 其中，热防护装备市场在 2010年达5. 66亿美元，2015年将达到7. 33亿美元，年增长率约为5. 3%;辅助防护装备市 场大约占防护装备市场的59.8% （包括头部位、眼部位、呼吸系统和手部位等），2010年 达23亿美元，2015年将达到30亿美元，年增长率约为5. 7%。依据GIA的预测，2015年 全球PPE的市场总额将达到330亿美元。2. 1完整防护装备据调查，人类80%的伤害来源于不健全、不完整的防护装备。轻质、舒适与多功能是个人 防护装备技术的发展趋势，而近年来聚合物纳米纤维材料在防护服上的应用正引起业界的 广泛关注。2. 1. 1多功能化要求的提出在恐怖袭击等突发性公共危机中第一时间进入现场的人，如消防员、警察、军事人员和医 疗救助人员，会面临多种环境危险。而随着人员防护装备的进步，新型防护服对热、火焰、 生物与化学制剂可能带来的危险亦提出了新的要求。尽管数种危险并存的可能性不多，但 日益增长的恐怖袭击和频发的公共危险，人员防护装备的多功能化正成为市场的新需求， 它不但要求消防服具有对热和火焰的屏蔽作用，也要求对生物与化学制剂的防护功能。如日本帝人公司将纳米碳粉末均匀添加至其芳纶产品Technora陕西西元纺织技术研究所开发的特警战训服，使用高性能纤维材料制得的面料，融阻燃、 耐高温、抗撕裂、防静电等多功能于一身，且可适应环境的变化，并有很好的穿着舒适性。2. 1.2纳米纤维的市场与市场近年来，亚微米-纳米纤维材料在单兵和人员防护装备领域的应用呈持续增长态势。纳米 纤维材料防护制品的功能性、舒适轻便与高性价比已广为市场认可。2011年世界纳米纤维 的市场总额已达1. 35美元，年增长率高达35%38%。预计2015年全球纳米纤维的市场将 达到4. 3亿美元，2020年会突破22亿美元。个人防护服装材料已成为纳米技术产品的四 大应用领域（过滤、医用、防噪和防护材料）之一。杜邦公司有近40年防护服材料的研 发历史，从Nomex2.2我国防生化防护服的研发现阶段，我国个人防护装备产业尚未成型，基本延续着传统劳动保护行业的理念和构架， 主要涉及的产品多为低档次工装、防护鞋靴、口罩与面罩等，目前市场规模在300亿人民 币左右。从业厂家800余家，其中阻燃服装生产厂家约46家，抗静电服厂家158家左右。 每年个人防护装备的市场需求大体包括:防护服装8 000万套，其中特种防护服2 000万 套、阻燃防护服260万套、耐酸碱防护服270万套、抗静电服500万套。防护鞋类产品9 600万双。我国个人防护装备的市场规模和潜在需求很大，但企业小而分散，技术力量薄 弱，产品档次低、品质差，高端防护产品市场基本为进口产品占据。可以说，个人防护装 备产业尚处在发展和转型中。目前，我国个人防护装备品种单一，系列化程度偏低，市场适应性显得不足，与国外存在 着明显的差距。如杜邦公司防生化服装的两个主要系列一一Tyvek和Tychem,后者在投放 市场的产品中，有12个性能和用途各异的品种;美国Trellborg公司生物与化学防护用个 人防护装备也达到了 6个系列；瑞典Firstline公司的整体防生化服装，使用涂层PET织物，由头部防护、脚部防护、手部防护、主体部位防护和防护服呼吸装置等5部分组成， 另外还推出了人员危机处理防护服系列和婴儿防护服系列。防护服与装备属高技术含量产品，防护材料的技术创新大多体现在纤维生产和服装制作领 域。近年来一个新的发展趋势值得关注，即防护服装产业链正从销售向服务延伸，一种集 纤维制造-纱线与织物加工-服装制造与整理-批发及销售-售后服务/修理与处置的产业链 协同运营模式，正成为个人防护装备产业持续发展的需要，这也是处于转型升级阶段的我 国个人防护装备行业值得思考的课题之一。3特种防护服的使用性能个人防护装备特别是用于生物与化学防护服的纤维或复合材料，均要求具备较高的使用性 能，良好的功能性、舒适性以及在轻便、尺寸稳定、维护便捷和成本最优化等基础上实现 较长的使用寿命。据了解，目前我国特种防护服每年的需求量在2 000万套左右。应该说, 市场潜力巨大，要突破的难题也是很多的。