根据美国烧伤协会的数据，每年约有4000人因职业性接触烧伤住院，1可能还有许多未报告的事件。损失的时间和生产力、医疗费用、诉讼费用以及与这些伤害相关的其他因素造成了数百万美元的利润损失，更重要的是，受害者承受的精神和身体痛苦造成了无法估量的成本。世界各地的工业设施都有热的、未绝缘的管道、容器和其他设备——所有这些危险都有可能导致员工遭受严重的接触性烧伤。虽然大多数组织的目标是为员工维护一个安全的工作场所，但解决方案实施起来往往很困难或成本很高。
ASTM标准C1055和C1057为工艺工程师和系统规范者提供了详细的分析方法，以确定如何使其工艺免受烧伤危害，并确定工作场所可接受的加热表面条件。2、3这些osha认可的标准还描述了使用仪器来测量已安装系统所提供的安全水平。
直到最近，当加热系统需要修改以保护人员时，选择的是传统的绝缘材料，如玻璃纤维或矿物棉，物理屏障或行政控制(HazCom标志)。虽然应用常规或纤维绝缘足以降低燃烧危险，但它可能会增加绝缘(CUI)下的腐蚀风险，并且安装困难且昂贵，特别是如果系统非常大，在服务中或设计复杂。
绝缘涂层技术的最新发展是加热系统运营商寻求烧伤保护解决方案的一个突破。即使是薄薄的一层也能满足表面安全要求。涂层可以使用传统方法喷涂，使应用比机械绝缘成本更低，最终产品非常耐用，耐腐蚀。
目前可用的绝缘涂料之间的区别因素是所使用的绝缘添加剂的类型。传统上，初级绝缘一直是空心陶瓷微球，由于其空心结构，提供了更好的热性能。最近，配方商已经开始使用气凝胶颗粒作为绝缘涂料的关键添加剂。气凝胶是一种以其出色的隔热性能而闻名的高多孔固体材料，它是用无定形二氧化硅作为基188金宝搏bet官网础结构制成的。细孔结构导致热导率约为0.012 W/m-K (.007Btu-ft/[h-ft2°F])，与0.05 ~ 0.2 W/m-K的陶瓷微球相比(。029至.116 Btu-ft/[h-ft2-°F])。与破裂时会降解的空心微球不同，气凝胶颗粒可以在加工过程中被分解而不会失去其绝缘性能。
烧伤危险指南和温度计
ASTM C1055概述了可逆或不可逆皮肤损伤的构成，并对工业和消费品的时间-温度阈值提出了建议。在工业环境中，在44°C(111°F)到48°C(118°F)的温度下，5秒的接触时间就会引起疼痛。一级烧伤的起始温度为58°C(137°F)，二级烧伤的起始温度为61°C(141°F)或更高(图1)。5、6
ASTM C1057强调了用于确定在表面条件下是否会导致烧伤的工具，如温度计。具体来说，该标准概述了如何计算或测量接触皮肤温度(Tc)，其定义为皮肤表皮层和真皮层界面处的温度-皮肤表面以下约80至100微米。
该温度计包括嵌入在温度控制的硅胶“手指”中的热电偶，并直接测量硅胶“组织”表面以下100微米处的温度。“这一测量结果非常接近现有加热系统的实际接触皮肤温度。7
绝缘涂料的评价
使用测温仪，对四种含有陶瓷或气凝胶绝缘的市售涂料在五秒内与丙烯酸基准Tc进行了评估。图2显示了在160°C和200°C衬底温度下40密耳厚涂层的性能。
在两种基材温度下，气凝胶涂层A均表现出优异的性能。与陶瓷涂层相比，气凝胶涂层A在160°C衬底温度下降低Tc超过14°C，在200°C时降低Tc超过18°C。
当涉及到人员保护时，5秒内Tc的差值仅为3°C(5°F)，就意味着没有烧伤和osha记录的伤害之间的差异(参见图1)，这意味着气凝胶绝缘涂层比陶瓷涂层提供了显著的安全边际。
安全超出烧伤保护
工业工作场所的人员保护不仅仅是预防烧伤。ASTM标准将一级烧伤的开始作为热表面接触事件损伤的上限。然而，员工意外地接触到这样的表面可能会立即感到不适，并远离表面。这种反射反应会导致各种各样的安全问题，特别是如果工作是在封闭或拥挤的工作场所进行的。仅仅几毫米的气凝胶绝缘涂层就可以通过保持皮肤接触温度不仅低于不可逆的皮肤损伤阈值，而且接近或低于疼痛阈值来缓解这一系列事件。
更少的外套意味着更好的经济
与典型的涂层不同，陶瓷珠和气凝胶颗粒都允许每层涂层涂得更厚。陶瓷微球涂层可以在15- 20mils (0.37 -0.5 mm)下使用，气凝胶涂层可以在每层60 mils (1.5 mm)或更大的温度下使用。所有测试涂料的典型性能见表1。
绝缘涂层厚度是根据应用所需的热阻来确定的。在表1中，不同涂层的热阻比较表明，气凝胶涂层的每道热阻(每层r值)是陶瓷微球涂层的6到11倍。这意味着需要6到11层陶瓷涂层才能与一层气凝胶涂层a的热性能相匹配。为了在测试的基材温度下达到安全的接触表面条件，陶瓷涂层需要多次通过，由于安装时间延长、设备停机时间和其他设备的延迟安装，导致成本急剧增加。相比之下，气凝胶绝缘涂层在单次通过200°C(392°F)的所有应用中提供了更好的防燃性能。
气凝胶涂料:人员防护的未来
如今，几乎每个工业和商业物业都存在热表面，为了遵守OSHA法规和内部安全指南，设施运营商必须保护员工免受这些危险的影响。气凝胶添加剂，如卡博特的Enova®气凝胶，使配方商能够创建下一代保护涂料，用于人员需要防止热表面接触的应用。测试表明，气凝胶绝缘涂料的应用更简单，成本效益更高，与其他市上可用的选择相比，在烧伤保护方面有了显著的改善，使其成为设施运营商寻求解决人员保护问题的突破性机会。
参考文献
- 美国烧伤协会2012年烧伤发生率情况说明书，http://www.ameriburn.org/resources_factsheet.php。
- ASTM标准C1055(2009)，产生接触烧伤的加热系统表面条件标准指南，ASTM国际，西康肖霍肯，宾夕法尼亚州。
- ASTM标准C1057(2010)，使用数学模型和温度计测定受热表面皮肤接触温度的标准实施规程，ASTM国际，西康肖霍肯，宾夕法尼亚州。
- 职业安全与健康标准解释函，1998年8月19日，http://www.osha.gov/pls/oshaweb/owadisp.show_document?p_table=INTERPRETATIONS&p_id=22617。
- 莫里茨,境;热损伤研究第二部分。时间和表面温度在皮肤烧伤病因中的相对重要性，美国病理学杂志，2004,23,695-720。
- 吴永昌。热冲击控制对热安全的影响，中国机械工程学报，1997,15 No . 5, 674。
- Marzetta，洛杉矶烧伤危险测量仪器工程和施工手册，1974年2月，NFS TN-S16，华盛顿特区国家标准局。
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