紡織品燃燒性能測(cè)試方法概述

潘紅琴　吳文宜

摘要：

阻燃問題一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，阻燃性能測(cè)試方法的研究也是科研工作者們的重點(diǎn)。本文較為詳細(xì)地介紹了常用的國(guó)內(nèi)外紡織品阻燃測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)，如氧指數(shù)法、垂直燃燒法、水平法、45°法等，并將這些方法進(jìn)行了相互比較。最后，對(duì)如何完善我國(guó)紡織品阻燃測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：紡織品；阻燃；標(biāo)準(zhǔn)

1 引言

紡織品常常是造成火災(zāi)的最初著火物，其易燃性能直接關(guān)系著消費(fèi)者的人身和財(cái)產(chǎn)安全，而每年因火災(zāi)造成的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失不計(jì)其數(shù)。因而，建立、健全紡織品阻燃性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系的工作就顯得尤為重要。目前，我國(guó)紡織品阻燃性能測(cè)試方法比較多，常用的測(cè)試方法有：氧指數(shù)法、垂直燃燒法、水平燃燒法、45°燃燒法、片劑燃燒法、香煙法等。美國(guó)關(guān)于阻燃性能方面，常見的技術(shù)法規(guī)要求有：16 CFR part 1610《服用紡織品易燃性標(biāo)準(zhǔn)》、16 CFR part 1615/1616《兒童睡衣易燃性標(biāo)準(zhǔn)》等，加拿大衛(wèi)生部制定了SOR/2011-22《紡織品易燃性法規(guī)》、SOR/2011-15《兒童睡衣法規(guī)》、《危險(xiǎn)產(chǎn)品（床墊）條例》等來(lái)加強(qiáng)對(duì)紡織品阻燃性能要求的監(jiān)管。本文對(duì)這些標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍、試樣尺寸和測(cè)試原理等作了較為詳細(xì)的介紹，同時(shí)進(jìn)行了對(duì)比和分析，方便各企業(yè)、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)、科研工作者們參閱和學(xué)習(xí)。在對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析的基礎(chǔ)上，對(duì)我國(guó)紡織品阻燃性能標(biāo)準(zhǔn)的制定提出了一些建議，希望對(duì)標(biāo)準(zhǔn)工作者們有所啟發(fā)和幫助。

2 阻燃測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法

2.1 極限氧指數(shù)（也稱氧指數(shù)）法

GB/T 5454—1997《紡織品 燃燒性能試驗(yàn) 氧指數(shù)法》適用于各種類型的紡織品。氧指數(shù)（LOI）是指材料點(diǎn)燃后，在氧-氮大氣里維持燃燒所需要的最低的含氧量體積百分?jǐn)?shù)。一般來(lái)說(shuō)，具有阻燃性能的織物，其LOI值應(yīng)等于或大于28%。

按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，準(zhǔn)備試樣（經(jīng)向、緯向各15塊，每塊大小為150mm×38mm），按GB 6529的調(diào)濕要求，根據(jù)試樣的厚薄程度，調(diào)濕8h～24h，調(diào)濕后的樣品放入密封容器內(nèi)待測(cè)。試驗(yàn)時(shí)，將試樣夾于試樣夾上垂直放入燃燒筒內(nèi)，在向上流動(dòng)的氮氧氣流中，點(diǎn)燃試樣上端，觀察其燃燒特性，并于規(guī)定的極限值比較其燃燒時(shí)間或損毀長(zhǎng)度。

2.2 垂直燃燒法

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有：GB/T 5455—1997《紡織品 燃燒性能試驗(yàn) 垂直法》、ASTM D 6413-2011《織物阻燃性能的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法（垂直法）》，采用此方法的國(guó)外技術(shù)法規(guī)有16 CFR part 1615/1616（0-6X/7-14X）美國(guó)消費(fèi)品安全委員會(huì)聯(lián)邦法案《兒童睡衣易燃性標(biāo)準(zhǔn)》、加拿大實(shí)施的SOR/2011-15《兒童睡衣法規(guī)》等。幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試原理和適用范圍見表1。

2.3 水平法

FZ/T 01028—1993《紡織織物 燃燒性能測(cè)定 水平法》原理為：在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，對(duì)水平方向的紡織試樣（經(jīng)向、緯向各5塊，大小為350mm×100mm）點(diǎn)火15s，測(cè)定火焰在試樣上的蔓延距離和蔓延此距離所用的時(shí)間，以火焰蔓延速率來(lái)表示。若試樣寬度<60mm，則長(zhǎng)度350mm、若寬度為60mm～100mm，則長(zhǎng)度至少160mm。此方法適用于各類紡織品。

2.4 45°燃燒法

GB/T 14644—1993《紡織織物 燃燒性能45°方向 燃燒速率測(cè)定》測(cè)試原理為：在規(guī)定的條件下，將試樣斜放呈45°角斜放，對(duì)試樣點(diǎn)火1s，將試樣有焰向上燃燒到一定距離，記錄所需的時(shí)間，評(píng)定該紡織品燃燒的劇烈程度。對(duì)于平面織物，取10塊大小為150mm×50mm的樣測(cè)試；對(duì)于起絨織物，同樣大小取樣20塊進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于表面起絨的織物，底布的點(diǎn)燃或熔融現(xiàn)象，作為評(píng)定該織物燃燒劇烈程度的附加指標(biāo)，且需加以注明。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了服裝用紡織品易燃性的測(cè)定方法及評(píng)定服裝用紡織品易燃性的三種等級(jí)（見表2），適用于測(cè)量易燃紡織品穿著時(shí)一旦點(diǎn)燃后燃燒的劇烈程度和速度。

采用45°法的常用標(biāo)準(zhǔn)主要有：FZ/T 81001—2007《睡衣套》（4.13.11、附錄D）、16 CFR part 1610《服用紡織品易燃性標(biāo)準(zhǔn)》、加拿大衛(wèi)生部制定的SOR/2011-22《紡織品易燃性法規(guī)》和ASTM D 1230《服用紡織品燃燒試驗(yàn)方法》。

其中，F(xiàn)Z/T 81001—2007適用于以紡織機(jī)織物為主要原料生產(chǎn)的睡衣（套裝）等居家室內(nèi)穿著服裝。試樣尺寸為150mm×50mm，水（干）洗前、洗后各5塊，要求試樣洗滌前、后的燃燒性能應(yīng)達(dá)到表2中的1級(jí)要求；

16 CFR part 1610對(duì)于所有穿著用的服飾及材料都適用，除了帽子、手套和鞋子、服裝襯里，克重在88.4g/m?以上的平面織物，以及腈綸、聚酰胺、聚酯和羊毛中任何一種或完全由以上纖維制成的織物。試樣要求和FZ/T 81001—2007相同，要求絨面織物1級(jí)判定為火焰蔓延時(shí)間>7.0s，其他要求和表2相同。

ASTM D 1230適用于從消費(fèi)者手中取來(lái)、至消費(fèi)者去的紡織品，不包括兒童睡衣、睡褲或防護(hù)服。對(duì)織物正、反兩面和經(jīng)、緯兩向分別進(jìn)行取樣，5塊為一組，共20塊，試樣大小和FZ/T 81001—2007相同。測(cè)試要求試樣燃燒規(guī)定的距離，記錄每塊試樣所需的時(shí)間，每組試樣的平均燃燒時(shí)間，最終結(jié)果為各組試樣的最差值。

SOR/2011-22適用于進(jìn)口、廣告宣傳及銷售的紡織品和褥墊類物品，不適用于兒童睡衣、睡褲、玩具、兒童床、（嬰兒用）搖籃、地毯、帳篷。5塊測(cè)試試樣，尺寸同F(xiàn)Z/T 81001—2007。要求非絨類織物，火焰蔓延速度>3.5s；絨類織物，火焰蔓延速度>4s，床上用品，火焰蔓延速度>7s。

2.5 片劑燃燒法

采用片劑燃燒法的國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)為GB/T 11049—2008《地毯燃燒性能 室溫片劑試驗(yàn)方法》（等效采用ISO6925：1982），國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)為16 CFR Part 1630《地毯的表面易燃性標(biāo)準(zhǔn)》和16 CFR Part 1631《小地毯和毯子表面易燃性標(biāo)準(zhǔn)》。endprint

其中，GB/T 11049—2008對(duì)于各種組織結(jié)構(gòu)和纖維組分的地毯均適用，方法為在規(guī)定條件下，將水平位置的試樣（8塊，大小230mm×230mm）暴露在小火源（六亞甲基四胺片劑）的作用中，測(cè)量試樣的損毀長(zhǎng)度和火焰蔓延時(shí)間。

而16 CFR Part 1630適用于家庭、賓館、辦公場(chǎng)所使用的（?。┑靥汉蛪|子（單向尺寸>1.83m，表面積>2.23m2）。按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，單個(gè)試樣燃燒或陰燃范圍未達(dá)到距離孔徑邊緣的2.54cm范圍，則判定合格；若8個(gè)試樣中，有7個(gè)及其以上合格，則判定該地毯試樣合格。

16 CFR Part 1631和16 CFR Part 1630的區(qū)別在于，前者明確了小地毯是指單向尺寸不大于1.83m，表面積不大于2.23m2的地毯。除此之外，測(cè)試方法和要求均無(wú)差別。

2.6 香煙法

采用香煙法較常用的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)有16 CFR part 1632《床墊易燃性標(biāo)準(zhǔn)》和加拿大實(shí)施的《危險(xiǎn)產(chǎn)品（床墊）條例》。

其中，16 CFR part 1632適用于由某種彈性材料或與其他產(chǎn)品組合的套裝床墊，覆蓋床單后可直接用于睡臥。這里的床墊包括成人和青年用床墊、童床墊（包括便攜式）、沙發(fā)床墊、有輪的矮床墊等。每一類型試樣表面燃燒3支香煙，要求試樣表面離香煙最近點(diǎn)的炭化長(zhǎng)度≤5.1cm。

《危險(xiǎn)產(chǎn)品（床墊）條例》適用于所有進(jìn)口到加拿大，或在其境內(nèi)銷售、廣告宣傳的床墊，不適用于睡袋、枕墊、充液體或氣體的床，以及交通工具及童車上的墊子。測(cè)試時(shí)，點(diǎn)燃18支香煙進(jìn)行測(cè)試，如果在香煙周圍任何方向上的炭化長(zhǎng)度都不超過(guò)50mm，且香煙熄滅后，測(cè)試樣品繼續(xù)燃燒時(shí)間不能超過(guò)10min，則該支香煙試驗(yàn)部位判定為合格，只要有一支香煙的試驗(yàn)部位不合格則判該床墊不合格。

2.7 噴燃器燃燒試驗(yàn)法

最常見的采用噴燃器燃燒試驗(yàn)方法的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)是16 CFR part 1633《床墊易燃性標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)適用于床墊、床架。方法為整個(gè)床墊（床架）進(jìn)行測(cè)試，受測(cè)樣在30min的測(cè)試時(shí)間內(nèi)，其峰值熱釋放值必須≤200kW；并且，在測(cè)試前10min內(nèi)，其熱釋放總量必須≤15MJ。試樣至少3個(gè)，若有一個(gè)樣品未能滿足上述兩項(xiàng)要求，則判定為不合格。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上對(duì)國(guó)內(nèi)外常用阻燃性能測(cè)試方法的概述和對(duì)比可以看出，目前，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)還存在一些需要完善的地方，建議標(biāo)準(zhǔn)工作者們從以下幾個(gè)方面著手：

（1）樣品的預(yù)處理

和國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)相比，我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于阻燃測(cè)試前樣品的預(yù)處理要求不同，除特殊要求外，測(cè)試樣品一般不做預(yù)處理。而預(yù)處理的過(guò)程，如水洗XX次、干洗XX次，這都是非常符合紡織品的實(shí)際使用情況的，并且，水（干）洗前、后的測(cè)試結(jié)果也可以進(jìn)行相互對(duì)比。因此，建議增加對(duì)測(cè)試樣品進(jìn)行預(yù)處理方面的要求。

（2）測(cè)試方法

實(shí)際的火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)中，受害者大多是被燃燒的煙氣窒息或毒害而死，這就需要我們更多地關(guān)注紡織材料燃燒時(shí)釋放的煙和各種腐蝕性或毒性氣體，建議對(duì)煙氣成分、煙氣釋放性能、熱釋放速率等一系列技術(shù)參數(shù)進(jìn)行分析，完善這一方面的測(cè)試方法，推動(dòng)和促進(jìn)紡織品阻燃技術(shù)研究的發(fā)展。此外，現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)體系主要針對(duì)面料或成品的阻燃測(cè)試方法，纖維和紗線的阻燃性能測(cè)試方法和標(biāo)準(zhǔn)可以說(shuō)是一片空白，如果每次試驗(yàn)都需要將纖維紡紗織成布，再檢測(cè)樣品的燃燒性能，試驗(yàn)周期很長(zhǎng)，成本較高。這就嚴(yán)重制約了阻燃纖維產(chǎn)品的開發(fā)和市場(chǎng)推廣，因此，亟待建立、完善纖維和紗線阻燃性能測(cè)試方法。

（3）測(cè)試指標(biāo)

不同的紡織品阻燃標(biāo)準(zhǔn)都有各自的測(cè)試方法，而相同的紡織品也可以用不同的測(cè)試方法來(lái)評(píng)價(jià)其阻燃性能，但由于評(píng)價(jià)阻燃性能的指標(biāo)繁多且冗余、不統(tǒng)一，對(duì)于相同的織物，用不同測(cè)試方法測(cè)出來(lái)的指標(biāo)之間沒有可比性。比如“火焰蔓延時(shí)間、火焰蔓延速率、火焰蔓延距離、燃燒速度”這幾個(gè)指標(biāo)其實(shí)反映的都是燃燒速度。因此，建議統(tǒng)一、簡(jiǎn)化某些阻燃性能評(píng)價(jià)指標(biāo)。

（4）發(fā)展方向

我國(guó)主要根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)紡織品的燃燒性能，而國(guó)外技術(shù)法規(guī)卻可按供、需雙方的協(xié)議執(zhí)行，這就顯得更為靈活，更能滿足各企業(yè)的不同要求。同時(shí)，希望有關(guān)部門充分利用科研單位新近的研發(fā)成果，制定出符合我國(guó)國(guó)情的法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)，與世界接軌，推動(dòng)我國(guó)紡織品阻燃技術(shù)的不斷進(jìn)步。

隨著阻燃紡織材料和各種阻燃試劑的競(jìng)相研發(fā)，測(cè)定紡織品燃燒性能的方法及測(cè)試儀器越來(lái)越多，因此，阻燃標(biāo)準(zhǔn)的確定、阻燃測(cè)試方法的推廣和普及顯得尤為重要。希望科研人員和標(biāo)準(zhǔn)工作者們進(jìn)一步完善我國(guó)的阻燃性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)體系，提升紡織品阻燃性能的檢測(cè)水平，促進(jìn)我國(guó)紡織品出口事業(yè)的發(fā)展。

（作者單位：廣州纖維產(chǎn)品檢測(cè)研究院）endprint