專(zhuān)用校車(chē)內(nèi)飾材料煙密度試驗(yàn)研究

田立然 喬玉杏

摘? 要：汽車(chē)內(nèi)飾材料的質(zhì)量?jī)?yōu)劣將很大程度影響乘坐舒適性及駕乘人員安全，故設(shè)計(jì)既能提升汽車(chē)檔次增加汽車(chē)舒適性，又能確保安全的內(nèi)飾材料，是汽車(chē)開(kāi)發(fā)工程師極力解決的問(wèn)題。特別是對(duì)于專(zhuān)用校車(chē)內(nèi)飾材料的燃燒特性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的強(qiáng)制性要求越來(lái)越嚴(yán)格，文章通過(guò)三種典型校車(chē)內(nèi)飾材料的煙密度試驗(yàn)，詳細(xì)論述了各種試驗(yàn)工況對(duì)試驗(yàn)結(jié)果影響，具有一定的參考意義。

關(guān)鍵詞：專(zhuān)用校車(chē);煙密度;試驗(yàn)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U465? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）17-0063-02

Abstract： The quality of automobile interior decoration materials will greatly affect the ride comfort and the safety of passengers， so the design can not only improve the vehicle grade and increase the vehicle comfort， but also ensure the safety of interior decoration materials. It is a problem that automobile development engineers try to solve. In particular， the mandatory requirements of the national standard for the combustion characteristics of special school bus interior decoration materials are becoming more and more strict. Through the smoke density tests of three typical school bus interior decoration materials， the effects of various test conditions on the test results are discussed in detail.

Keywords： special school bus; smoke density; experimental analysis

專(zhuān)用校車(chē)是用于運(yùn)送學(xué)生往返學(xué)校的重要交通工具。我國(guó)國(guó)務(wù)院安全生產(chǎn)辦公廳通過(guò)《道路交通安全“十二五”規(guī)劃》中強(qiáng)調(diào)指出，要建立健全校車(chē)安全管理法律法規(guī)體系和安全管理制度，加強(qiáng)校車(chē)監(jiān)管，保障校車(chē)安全。內(nèi)飾材料的質(zhì)量?jī)?yōu)劣會(huì)直接影響到車(chē)輛的駕乘人員的安全性和舒適性，研發(fā)出既能提升汽車(chē)檔次增加汽車(chē)舒適性，又能確保足夠安全的內(nèi)飾材料，是內(nèi)飾產(chǎn)品工程師亟待解決的問(wèn)題。隨著當(dāng)前《校車(chē)安全管理?xiàng)l例》的正式實(shí)施以及相關(guān)強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的正式發(fā)布，校車(chē)內(nèi)飾煙密度試驗(yàn)作為火災(zāi)防控和人員安全的主要檢測(cè)項(xiàng)目，其測(cè)試結(jié)果必將受到社會(huì)各界的普遍關(guān)注。

煙密度檢測(cè)是指內(nèi)飾材料在一定的試驗(yàn)工況下所發(fā)出的煙氣中由于固體顆粒塵埃導(dǎo)致光反射使光通量的損失，檢測(cè)的煙密度數(shù)值大小對(duì)應(yīng)著內(nèi)飾材料燃燒生成的煙氣的多少。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求塑料類(lèi)內(nèi)飾材料必須煙密度等級(jí)≤75，并嚴(yán)格的規(guī)定了測(cè)試方法。煙密度測(cè)試時(shí)要求用276kPa壓力的丙烷氣體引燃試驗(yàn)樣件，所生成煙氣應(yīng)在規(guī)定的試驗(yàn)箱內(nèi)進(jìn)行收集。試驗(yàn)過(guò)程中每隔0.25min需要記錄光吸收率，試驗(yàn)共進(jìn)行4min，最終得到以光吸收率為縱軸時(shí)間為橫軸的試驗(yàn)結(jié)果曲線。該結(jié)果曲線的最大值對(duì)應(yīng)試驗(yàn)的最大煙密度值，該結(jié)果曲線與坐標(biāo)橫軸所圍面積值除以橫縱軸有效記錄點(diǎn)所處坐標(biāo)圍成的整體面積再乘以100就是最終的煙密度等級(jí)，表征4min試驗(yàn)過(guò)程中內(nèi)飾材料的產(chǎn)煙總量。

國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)批準(zhǔn)發(fā)布GB24407-2012《專(zhuān)用校車(chē)安全技術(shù)條件》，該標(biāo)準(zhǔn)于2012年5月1日正式實(shí)施。明確了幼兒園階段（3周歲以上）和九年義務(wù)教育期間所用校車(chē)的相關(guān)規(guī)定。在標(biāo)準(zhǔn)GB24407-2012中，除了對(duì)校車(chē)的型式、機(jī)械構(gòu)造等方面進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定外，在第5.12.2和5.12.6兩條款同時(shí)明確了校車(chē)乘員艙內(nèi)飾材料和電器系統(tǒng)的導(dǎo)線、保護(hù)套管等部件的阻燃要求。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定專(zhuān)用校車(chē)的內(nèi)飾需要用阻燃材料制成，燃燒速度不得大于70mm/min，測(cè)試方法按照GB8410-2006進(jìn)行。試驗(yàn)項(xiàng)目除了內(nèi)飾件的水平燃燒以外，還增加了內(nèi)飾材料的點(diǎn)燃性能、產(chǎn)煙特性等相關(guān)規(guī)定。同時(shí)還對(duì)內(nèi)飾材料的氧指數(shù)指標(biāo)提出了明確要求，在指定的試驗(yàn)工況下樣件在O2、N2混合氣體中可以維持火焰燃燒的最小氧濃度，以O(shè)2的體積百分?jǐn)?shù)判斷，用來(lái)表明相應(yīng)材料與火焰接觸發(fā)生燃燒的難易程度，氧指數(shù)數(shù)值越大表明材料越不容易燃燒，阻燃性能較好。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了專(zhuān)用校車(chē)內(nèi)飾材料的氧指數(shù)必須大于22%，對(duì)于紡織品以及塑料、橡膠等材料，要求按照GB/T5454-1997《紡織品燃燒性能試驗(yàn)氧指數(shù)法》進(jìn)行試驗(yàn)。其他塑料材料，要按照GB/T2406.2-2009《塑料 用氧指數(shù)法測(cè)定燃燒行為 第2部分：室溫試驗(yàn)》的規(guī)定執(zhí)行。此外，對(duì)考核材料燃燒安全性的另一重要指標(biāo)，煙密度等級(jí)也作了要求。材料在燃燒的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的煙霧，不僅影響救援及逃生視線，而且很容易使人窒息死亡。煙密度等級(jí)的測(cè)試原理是在指定的試驗(yàn)工況下測(cè)量試樣發(fā)出煙氣中固體顆粒對(duì)光反射而導(dǎo)致光通量的損失，通過(guò)煙的光強(qiáng)下降值判定煙密度等級(jí)，判定的等級(jí)越高表明材料燃燒產(chǎn)生的煙塵越多。標(biāo)準(zhǔn)GB24407-2012規(guī)定了塑料類(lèi)內(nèi)飾產(chǎn)品煙密度等級(jí)（SDR）必須小于75，測(cè)試過(guò)程按 GB/T8627-2007《建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗(yàn)方法》的要求進(jìn)行。除了以上3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定以外，GB 24407-2012對(duì)電器類(lèi)設(shè)備和導(dǎo)線也提出了環(huán)境溫度和濕度的耐受要求，必須能經(jīng)受發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的同等溫濕度以及各類(lèi)污染物造成的損壞。電器導(dǎo)線要滿足電壓負(fù)荷、導(dǎo)電良好、外表絕緣以及具有阻燃性能，波紋管必須滿足GB/T 2408-2008《塑料燃燒性能的測(cè)定水平法和垂直法》中要求的V-0級(jí)阻燃水平。

在煙密度試驗(yàn)過(guò)程中，在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，主要有以下三點(diǎn)需要注意：

（1）試驗(yàn)過(guò)程中的氧氣消耗：設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)后，煙箱底板容易被燃燒滴落的腐蝕性液體燒穿，這樣可能加大測(cè)試過(guò)程中氧氣的供應(yīng)量，進(jìn)而影響測(cè)試結(jié)果。所以在試樣金屬網(wǎng)正下方應(yīng)設(shè)置防滴穿的鋼盤(pán)避免煙箱底板腐蝕。

（2）試樣與文氏管出氣口的相對(duì)位置：出氣口位置和試驗(yàn)用易燃混合氣體的壓力共同決定點(diǎn)燃試樣的狀態(tài)，進(jìn)而影響煙密度測(cè)試結(jié)果;若可燃混合氣體的火焰中心偏離試樣中心，則將對(duì)煙密度測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生較大影響。

（3）測(cè)試時(shí)的煙箱周?chē)娘L(fēng)速：因?yàn)闊熛湎虏吭O(shè)計(jì)有換氣開(kāi)口，在煙密度測(cè)試過(guò)程中，如果煙箱底部周?chē)娘L(fēng)速較大，會(huì)導(dǎo)致樣件燃燒產(chǎn)生的煙霧流速較大，進(jìn)而影響煙密度測(cè)試結(jié)果。所以在檢測(cè)過(guò)程中，應(yīng)盡量保證確保煙箱附近風(fēng)速較小。

在校車(chē)內(nèi)飾材料中，改性PP儀表板、無(wú)紡布座椅面料、XPS隔熱材料應(yīng)用非常廣泛，下面對(duì)這三種材料的煙密度試驗(yàn)過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)的比對(duì)分析。

改性PP儀表板從試樣底部開(kāi)始燃燒，試樣中間部分逐漸鼓起，火焰熄滅的時(shí)間較長(zhǎng)，設(shè)備中的安全出口標(biāo)識(shí)變朦朧的時(shí)間很快。無(wú)紡布座椅面料從開(kāi)始點(diǎn)燃，邊緣逐漸卷曲，熔融炭化速度非?？?，最后變成黑色的固體，火焰熄滅經(jīng)歷的時(shí)間很長(zhǎng)。和改性PP儀表板比較，安全出口標(biāo)志變朦朧所需的時(shí)間更長(zhǎng)。XPS隔熱材料受熱后會(huì)慢慢縮小，開(kāi)始點(diǎn)燃后短時(shí)間內(nèi)就可燒完，火焰熄滅需要的時(shí)間較短，所生成的白色固體附在底部的鐵絲網(wǎng)上，產(chǎn)煙量較小，試驗(yàn)過(guò)程中未觀測(cè)到安全出口標(biāo)志朦朧現(xiàn)象。

試驗(yàn)結(jié)果分析：開(kāi)始產(chǎn)煙時(shí)間隨著加水量增多，改性PP儀表板、無(wú)紡布座椅面料和XPS隔熱材料出現(xiàn)煙霧的時(shí)刻均滯后。隨著加水量增多，無(wú)紡布座椅面料、改性PP儀表板安全出口標(biāo)志變朦朧的時(shí)刻也會(huì)滯后。XPS隔熱材料密度較小容易點(diǎn)燃，很短時(shí)間內(nèi)就會(huì)燃燒完畢，產(chǎn)生煙氣逐漸較少，始終未觀察到安全出口標(biāo)識(shí)朦朧的現(xiàn)象。改性PP儀表板隨著加水量的增加試驗(yàn)測(cè)得的煙密度等級(jí)（SDR）和煙霧總量降低，但不加水同加2～3mL水浸泡過(guò)的試驗(yàn)結(jié)果變化很小。改性PP儀表板是以纖維、塑料等材料為表層加工制成的內(nèi)飾材料，聚氯乙烯在初始受熱時(shí)主要進(jìn)行熱解反應(yīng)，溫度達(dá)到100℃時(shí)就開(kāi)始反應(yīng)，溫度達(dá)到230～340℃時(shí)，會(huì)釋出HCL，產(chǎn)生苯環(huán)類(lèi)有機(jī)物，此物質(zhì)表現(xiàn)為黑色固體，故反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的黑色煙氣，溫度繼續(xù)升高苯環(huán)類(lèi)有機(jī)物會(huì)通過(guò)完全燃燒產(chǎn)生CO2。持續(xù)一陣后，兩者逐漸趨于平穩(wěn)，燃燒產(chǎn)生的煙塵基本保持不變。在經(jīng)水浸泡一陣后，改性PP儀表板的點(diǎn)燃時(shí)間變晚，因?yàn)樗畬?duì)燃燒的阻礙，所以煙氣產(chǎn)生的速度比經(jīng)水浸泡的試樣慢，但經(jīng)過(guò)2～3mL水浸泡的試樣煙密度變化很小。經(jīng)1mL水浸泡后，無(wú)紡布座椅面料試樣與不經(jīng)水浸泡相比產(chǎn)生的煙塵總量以及煙密度等級(jí)（SDR）都增加，不過(guò)經(jīng)2～3mL水浸泡試樣的產(chǎn)煙總量和煙密度等級(jí)（SDR）會(huì)降低。無(wú)紡布座椅面料的吸水表現(xiàn)明顯，初始燃燒產(chǎn)生的熱量被水分吸收蒸發(fā)，然后才會(huì)出現(xiàn)材料分解和燃燒現(xiàn)象，經(jīng)水浸泡的試樣會(huì)發(fā)生不完全燃燒現(xiàn)象，所以經(jīng)少量水浸泡的試樣產(chǎn)煙總量與煙密度等級(jí)（SDR）都會(huì)增加。經(jīng)2～3mL水浸泡的試樣初始點(diǎn)燃時(shí)間延遲明顯，在4min時(shí)還未完全燃燒，所以其產(chǎn)煙量在4min時(shí)還處于顯著的增長(zhǎng)階段，在4min內(nèi)產(chǎn)煙總量與煙密度等級(jí)（SDR）比經(jīng)少量水浸泡的試樣小。無(wú)紡布座椅面料主要由聚丙烯纖維構(gòu)成，燃燒產(chǎn)物為CO與CO2，燃燒產(chǎn)生的煙塵相對(duì)于改性PP儀表板產(chǎn)生的苯類(lèi)有機(jī)物中的固體粒子相對(duì)少，總產(chǎn)煙量也會(huì)較改性PP儀表板低。XPS隔熱材料經(jīng)水浸泡后的產(chǎn)煙總量、煙密度等級(jí)（SDR）與干材料相比有顯著的減小，但由于XPS隔熱材料吸水現(xiàn)象主要發(fā)生在試樣表層，故不同體積樣品的燃燒產(chǎn)煙總量和煙密度等級(jí)（SDR）幾乎沒(méi)有變化。樣品中含水量變化主要影響初始產(chǎn)煙的時(shí)間、產(chǎn)煙總量和煙密度等級(jí)的大小三個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，樣品中含水量大，初始產(chǎn)煙的時(shí)間滯后。綜上，隨著含水量的增加，改性PP儀表板和XPS隔熱材料燃燒測(cè)試的產(chǎn)煙總量和煙密度等級(jí)變小，無(wú)紡布座椅面料的產(chǎn)煙總量和煙密度等級(jí)先變大后變小。

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