ASTM E 2187與ISO 12863標(biāo)準(zhǔn)異同性比較分析

許楚江

引言

長(zhǎng)期以來(lái)，一直有兩個(gè)困擾著煙草行業(yè)發(fā)展的因素：一個(gè)是香煙對(duì)人身體健康的危害，另一個(gè)是由吸煙引起的火災(zāi)問(wèn)題。據(jù)美國(guó)消防協(xié)會(huì)（National Fire Protection Association，NFPA）統(tǒng)計(jì)，美國(guó)家庭火災(zāi)中，因卷煙引起的火災(zāi)高達(dá)68%，僅2010年美國(guó)因卷煙引起的火災(zāi)達(dá)90 800起，致死610人，經(jīng)濟(jì)損失6.63億美元?？梢?jiàn)吸煙引起的火災(zāi)隱患不容忽視。

2002年12月，美國(guó)材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)（American Society for Testing and Materials，ASTM）以美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)院研發(fā)的卷煙熄滅測(cè)試方法為基礎(chǔ)，發(fā)布了 ASTM E 2187－02b《低引燃性卷煙測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)》，并于2004年、2009年對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂和完善。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織2010年出版ISO 12863：2010《卷煙引燃傾向評(píng)價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)》，并被作為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN ISO 12863出版。目前，英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)、立陶宛、愛(ài)沙尼亞、芬蘭均已引用ISO 12863或EN ISO 12863，制定該國(guó)家的低引燃傾向卷煙標(biāo)準(zhǔn)。

1 ASTM E 2187標(biāo)準(zhǔn)

ASTM E 2187采用的量化卷煙低引燃傾向的測(cè)試方法——全長(zhǎng)燃燒法，源于1990年的《火災(zāi)安全卷煙法》（Fire Safe Cigarette Act of 1990）。全長(zhǎng)燃燒法，是將卷煙點(diǎn)燃，置于一定數(shù)量的濾紙上，濾紙充當(dāng)吸熱源，從點(diǎn)燃的卷煙處吸收熱量，非低引燃傾向的卷煙在這種測(cè)試條件下將燃燒殆盡。

ASTM E 2187需將被測(cè)試卷煙和濾紙放置在相對(duì)濕度為55±5%和溫度為23±3℃的環(huán)境調(diào)節(jié)室中進(jìn)行調(diào)節(jié)。

被測(cè)試卷煙應(yīng)被放置在干凈的敞口容器內(nèi)，容器內(nèi)的卷煙數(shù)量不宜過(guò)多，以保證樣品間空氣的自由流通，如250mL聚乙烯或玻璃容器中最多放置20支卷煙。卷煙在標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)室中的調(diào)節(jié)時(shí)間至少為24h，若卷煙樣品需儲(chǔ)存一周以上，需將卷煙樣品置于0℃～－20℃之間的冷藏室中，以最大限度地減少卷煙樣品被污染、發(fā)生變形或變質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)。

整盒濾紙調(diào)節(jié)時(shí)間至少為一周。在將整盒濾紙放至恒溫室或恒溫箱之前，應(yīng)移除包裝盒內(nèi)濾紙的上面100張。若濾紙不從包裝盒中取出進(jìn)行調(diào)節(jié)，則包裝盒頂部就不應(yīng)被堵塞。

若將濾紙取出包裝盒再進(jìn)行調(diào)節(jié)，應(yīng)將濾紙垂直放置，且保證每單元的濾紙不超過(guò)15張濾紙，單元間的間距應(yīng)大于1mm，以保證空氣的自由流通。取出的濾紙?jiān)跇?biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)環(huán)境下的調(diào)節(jié)時(shí)間至少應(yīng)為8h。

卷煙低引燃傾向測(cè)試的程序?yàn)椋?/p>

（1）開(kāi)始測(cè)試30min前，打開(kāi)排氣系統(tǒng)，以確保排除所有測(cè)試燃燒產(chǎn)物。

（2）確保濾紙支架位于測(cè)試柜底部的中心位置，測(cè)試柜的煙囪處于閉合狀態(tài)。

（3）除ASTM E 2187附錄1要求外，所有測(cè)試均從15層濾紙開(kāi)始。測(cè)試前，應(yīng)保證所有濾紙的粗糙面朝上。

如果實(shí)驗(yàn)室的相對(duì)濕度和溫度不能保持在特定范圍，濾紙和卷煙就應(yīng)在調(diào)節(jié)室內(nèi)用塑料袋密封和運(yùn)輸。在運(yùn)輸過(guò)程的濾紙使用前，應(yīng)小心處理，以保證測(cè)試樣品免受物理?yè)p害。

測(cè)試前，立即將相應(yīng)層數(shù)的濾紙放入濾紙支架，并在上面放置金屬圈，同時(shí)剔除不能平整放置的濾紙。

將卷煙夾持器置于測(cè)試柜底部，并正對(duì)基質(zhì)支架中心位置。

（4）立即從調(diào)節(jié)室中取出一支卷煙，將卷煙未標(biāo)記端插入卷煙點(diǎn)燃系統(tǒng)并保持水平。同時(shí)開(kāi)啟空氣抽吸系統(tǒng)，將火焰或熱金屬圈貼近有標(biāo)記的卷煙端，均勻點(diǎn)燃卷煙且不超過(guò)5mm標(biāo)記處。

（5）若操作者在多個(gè)測(cè)試柜同時(shí)開(kāi)展測(cè)試，應(yīng)將兩支卷煙單獨(dú)置于相應(yīng)的濾紙后才能點(diǎn)燃第三支卷煙。應(yīng)保證任何時(shí)刻都不應(yīng)有兩支以上的卷煙處于預(yù)燃燒階段。

（6）保持卷煙垂直，燃燒端向上，將卷煙放入測(cè)試柜。在將卷煙放入測(cè)試柜前，用600mL的燃燒杯罩于點(diǎn)燃的卷煙上，有助于減輕外來(lái)物或空氣流動(dòng)對(duì)卷煙燃燒的影響，可避免不必要的測(cè)試終止。

（7）將點(diǎn)燃的卷煙水平插入卷煙夾持器，插入時(shí)應(yīng)使卷煙紙的接縫朝上。

（8）迅速關(guān)閉測(cè)試柜的門(mén)，移開(kāi)煙囪覆蓋物。

（9）如果卷煙在夾持器上自熄，應(yīng)終止本次測(cè)試并記為自熄，并注明此現(xiàn)象發(fā)生在夾持器上，在夾持器上自熄為有效測(cè)試。除測(cè)試室不符合標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試溫度和濕度而應(yīng)按要求重新調(diào)試外，在夾持器上自熄后的濾紙可允許實(shí)驗(yàn)人員繼續(xù)使用。

（10）當(dāng)卷煙燃燒至15mm標(biāo)記處時(shí)，立即蓋住煙囪并打開(kāi)測(cè)試柜門(mén)，從夾持器上輕輕取下卷煙后將夾持器移至測(cè)試柜的前端角落處。

（11）將帶有煙灰的卷煙輕輕地放置在濾紙上面，保持煙支未燃燒端置于平行的金屬針之間。在放置過(guò)程中，應(yīng)保證卷煙紙的接縫朝上，同時(shí)，不應(yīng)將卷煙扔到濾紙上，也不能用力將燃燒錐壓入濾紙。如果在移動(dòng)或放置過(guò)程中發(fā)生煙灰掉落，應(yīng)終止并重新開(kāi)始測(cè)試，對(duì)本次測(cè)試不作記錄。

（12）在測(cè)試過(guò)程中應(yīng)觀察卷煙的燃燒狀態(tài)并記錄測(cè)試卷煙的全長(zhǎng)燃燒和非全長(zhǎng)燃燒。如在測(cè)試過(guò)程中卷煙附近的煙柱被擾亂，應(yīng)立即檢查測(cè)試柜和排氣系統(tǒng)，如果測(cè)試柜和排氣系統(tǒng)運(yùn)行良好，僅個(gè)別卷煙的煙柱出現(xiàn)擾亂，是應(yīng)在技術(shù)報(bào)告中記錄以上現(xiàn)象。

（13）確保卷煙或?yàn)V紙已燃燒完后，打開(kāi)測(cè)試柜門(mén)，促進(jìn)柜內(nèi)的空氣循環(huán)。清潔測(cè)試柜后，準(zhǔn)備下一個(gè)測(cè)試。

以上測(cè)試應(yīng)重復(fù)40次并計(jì)算全長(zhǎng)燃燒的卷煙所占的比例，該比例為有效試驗(yàn)結(jié)果。

2 ISO 12863標(biāo)準(zhǔn)

2008年3月，歐盟委員會(huì)發(fā)布了2008/264/EC指令“符合歐洲議會(huì)和歐盟理事會(huì)分布的2001/95/EC指令的卷煙產(chǎn)品還需滿(mǎn)足防火安全要求”，該指令指出，為了達(dá)到2001/95/EC第4條的目的，卷煙防火安全要求必須滿(mǎn)足卷煙全長(zhǎng)燃燒比例不超過(guò)同批測(cè)試樣本的25%。

2010年9月，ISO 12863在經(jīng)歷了新工作項(xiàng)目的提案 （NWIP）、委員會(huì) （CD）、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案（DIS）、最終國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)草案（FDIS）等階段以 及WG15兩次工作會(huì)議之后，由ISO正式批準(zhǔn)發(fā)布，隨后，ISO于2011年1月正式發(fā)布ISO 12863：2010/Cor 1：2011技術(shù)勘誤表。

ISO 12863是在 ASTM E 2187的基礎(chǔ)上制定的，故沿用了 ASTM E 2187的測(cè)試方法，采用Whatman＃2濾紙，評(píng)價(jià)測(cè)試柜中放置在3層、10層、15層濾紙標(biāo)準(zhǔn)基質(zhì)上的點(diǎn)燃卷煙熄滅或產(chǎn)生足夠熱量維持燃燒的能力，即引燃床上用品或軟墊家具的可能性。

ISO 12863的測(cè)試過(guò)程為：在一定實(shí)驗(yàn)條件下，使用點(diǎn)火裝置點(diǎn)燃被測(cè)卷煙，將被點(diǎn)燃的卷煙放置在測(cè)試柜里的濾紙上，然后觀察濾紙上卷煙在陰燃狀態(tài)下是否達(dá)到全長(zhǎng)燃燒。

根據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)、歐洲電工標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)的內(nèi)部規(guī)章 （CEN/CENELEC Internal Regulations），比利時(shí)、保加利亞、克羅地亞、塞浦路斯、捷克共和國(guó)、丹麥、愛(ài)沙尼亞、芬蘭、法國(guó)、德國(guó)、希臘、匈牙利、冰島、愛(ài)爾蘭、意大利、拉脫維亞、立陶宛、盧森堡、馬耳他、荷蘭、挪威、波蘭、葡萄牙、羅馬尼亞、斯洛伐克、斯洛文尼亞、西班牙、瑞典、瑞士和英國(guó)等國(guó)家和地區(qū)必須執(zhí)行EN ISO 12863：2010。

EN ISO 12863：2010背書(shū)聲明，CEN 通過(guò)的EN ISO 12863：2010，未對(duì)ISO 12863：2010作任何修改。EN ISO 12863：2010等同于ISO 12863：2010。

截至2011年，德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、立陶宛、愛(ài)沙尼亞、芬蘭等國(guó)家和地區(qū)已通過(guò)制定相關(guān)法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)，已執(zhí)行EN ISO12863：2010。

3 ASTM E 2187和ISO 12863的相同性

ASTM E 2187和ISO 12863標(biāo)準(zhǔn)的原理是測(cè)試卷煙在基質(zhì)上燃燒產(chǎn)生足夠熱量以維持煙絲柱燃燒的可能性。標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)試環(huán)境、測(cè)試儀器、測(cè)試流程等方面均存在較大的相同性，具體表現(xiàn)在：

（1）測(cè)試儀器均由濾紙支架、壓住多層濾紙的金屬圈、防止測(cè)試樣品受外界氣流干擾的密閉箱等主要儀器組成。

（2）調(diào)節(jié)室相對(duì)濕度為55±5%，調(diào)節(jié)室相對(duì)溫度為23±3℃，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。試驗(yàn)操作室的溫濕度與調(diào)節(jié)室一致，也可以作為調(diào)節(jié)室。

（3）測(cè)試柜高度為340±25mm，寬度為292±6mm，深度為394±6mm。測(cè)試柜頂部煙囪高為165±13mm，內(nèi)部直徑為152±6mm。

（4）基質(zhì)支架外徑為165±1mm，內(nèi)徑為127±1mm，高度為50±1mm。支架頂部凹槽深度為10±2.5mm，內(nèi)徑為152±1mm。

（5）金屬圈內(nèi)徑為130±2mm，厚度為6.4±1mm。一對(duì)平行金屬針（針直徑約為1mm）內(nèi)側(cè)距離為8.1±0.05mm。

（6）卷煙夾持器保持水平且保證夾持器不對(duì)卷煙施加任何形式的壓力，夾持器不能接觸卷煙點(diǎn)燃端30mm以?xún)?nèi)的煙條。

（7）卷煙樣品儲(chǔ)存過(guò)程中應(yīng)避免物理或周?chē)h(huán)境破壞，樣品不能遭擠壓或形變。儲(chǔ)存過(guò)程中應(yīng)避免被污染或遭蟲(chóng)蛀，若需貯藏一周以上時(shí)間，應(yīng)將卷煙樣品儲(chǔ)存在0℃～20℃的冷藏室中，以最大限度減少樣品被污染、發(fā)生變形或變質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)。

（8）測(cè)試前卷煙樣品應(yīng)放在符合規(guī)定的相對(duì)濕度和相對(duì)溫度條件下至少調(diào)節(jié)24h。卷煙應(yīng)放在干凈的敞口容器內(nèi)，卷煙的數(shù)量不應(yīng)太多，空氣應(yīng)能在樣品間自由流通。

（9）測(cè)試前應(yīng)使用軟黑鉛筆或其他標(biāo)記裝置在卷煙點(diǎn)燃前5±1mm和15±1mm處進(jìn)行標(biāo)記，確定預(yù)燃燒開(kāi)始與結(jié)束。標(biāo)記卷煙的過(guò)程或標(biāo)記本身不應(yīng)對(duì)卷煙燃燒率產(chǎn)生明顯的影響。

（10）測(cè)試濾紙包括3層、10層和15層三種。每一組測(cè)試均應(yīng)對(duì)同一品牌的卷煙進(jìn)行重復(fù)40次的測(cè)試，以保證測(cè)試結(jié)果的科學(xué)性。

（11）濾紙基質(zhì)由直徑為150mm的圓形多層無(wú) 灰 纖 維 濾 紙 組 成。ASTM E 2187－09 和ISO 12863：2010要求采用的濾紙基質(zhì)為 Whatman＃2濾紙。

（12）濾紙重量要求：25層濾紙調(diào)節(jié)后的平均質(zhì)量應(yīng)為26.1±0.5g。從同一批次樣品的不同包裝盒中各抽取15張濾紙，共抽取5份，計(jì)算得到的平均值，5份樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差不超過(guò)0.3g。

（13）15張濾紙的干重量為24.7±0.5g。從同一批次樣品的不同包裝盒中各抽取15張濾紙，共抽取5份，計(jì)算得到平均值。每份濾紙應(yīng)放到60±2℃的環(huán)境中至少干燥16h，從烘箱中取出后應(yīng)放置在密封塑料袋中，冷卻至23±3℃后打開(kāi)塑料袋，在3min內(nèi)完成稱(chēng)重。5份樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差不應(yīng)超過(guò)0.3g。

（14）濾紙的粗糙面應(yīng)朝上。

（15）測(cè)試前濾紙應(yīng)在符合相對(duì)濕度和溫度要求的測(cè)試環(huán)境下至少平衡一周。

（16）在缺少卷煙設(shè)計(jì)性能信息的情況下，應(yīng)從15層濾紙開(kāi)始進(jìn)行測(cè)試。如果卷煙在15層濾紙上全長(zhǎng)燃燒的比例超過(guò)90%，就應(yīng)認(rèn)為卷煙在3層或10層濾紙上幾乎全部全長(zhǎng)燃燒，就不必再對(duì)3層或10層進(jìn)行測(cè)試。如果在15層濾紙上全長(zhǎng)燃燒比例低于90%，就應(yīng)該使用10層濾紙進(jìn)行測(cè)試；若在10層濾紙上全長(zhǎng)燃燒比例超過(guò)90%，就應(yīng)認(rèn)為在3層濾紙上幾乎全部全長(zhǎng)燃燒，不必對(duì)3層基質(zhì)再進(jìn)行測(cè)試。如果卷煙在10層濾紙上全長(zhǎng)燃燒比例低于90%，則應(yīng)繼續(xù)使用3層濾紙進(jìn)行測(cè)試。

（17）如果有資料表明卷煙的設(shè)計(jì)性能對(duì)家具的引燃強(qiáng)度較低，實(shí)驗(yàn)者可以使用10層或3層濾紙開(kāi)始測(cè)試。使用10層濾紙開(kāi)始測(cè)試時(shí)，如果卷煙在10層濾紙上全長(zhǎng)燃燒的比例超過(guò)10%，應(yīng)使用15層濾紙測(cè)試，并認(rèn)為卷煙在3層濾紙上幾乎全部全條燃燒，故不必對(duì)3層濾紙進(jìn)行測(cè)試。如果卷煙在10層濾紙上全長(zhǎng)燃燒的卷煙低于10%，不必使用15層濾紙進(jìn)行測(cè)試，應(yīng)使用3層濾紙進(jìn)行測(cè)試。使用3層濾紙開(kāi)始測(cè)試時(shí)，如果卷煙在3層濾紙上全條燃燒的比例低于10%，不必使用10層和15層進(jìn)行測(cè)試。如果卷煙在3層濾紙上全長(zhǎng)燃燒的比例超過(guò)10%，則應(yīng)使用10層濾紙進(jìn)行測(cè)試。如果在10層濾紙上全長(zhǎng)燃燒的比例超過(guò)10%，則應(yīng)使用15層濾紙進(jìn)行測(cè)試。

（18）測(cè)試報(bào)告應(yīng)給出卷煙在3種基質(zhì)上的測(cè)試結(jié)果。若有些測(cè)試沒(méi)有進(jìn)行，應(yīng)在實(shí)驗(yàn)結(jié)果注明“此種基質(zhì)不必測(cè)試”。

（19）每組試驗(yàn)重復(fù)測(cè)試40次的重復(fù)性限（r）和再現(xiàn)性限（R）相同。

4 ASTM E 2187和ISO 12863的差異性

ASTM E 2187和ISO 12863標(biāo)準(zhǔn)在調(diào)節(jié)室溫度、濾紙支架位置、金屬圈形狀及位置等測(cè)試環(huán)境和程序上的差異主要如下所示：

（1）ISO 12863：2010濾紙支架距測(cè)試柜底面距離為20±1mm，ASTM E 2187－09為20mm。

（2）ISO 12863：2010對(duì)金屬圈外徑尺寸要求為150±1mm，ASTM E 2187－09為150±2mm。

（3）ISO 12863：2010要求一對(duì)平行金屬針向金屬圈中心方向突出距離為17±1mm，ASTM E 2187－09為17±4mm。

（4）ASTM E 2187中“重復(fù)性和再現(xiàn)性”為條款內(nèi)容，ISO 12863則將其列為資料性附錄。

（5）對(duì)測(cè)試柜材料的要求，ISO 12863將聚甲基丙烯酸甲酯塑料（PMMA）材料作為條文注，而ASTM E 2187中PMMA則作為示例形式出現(xiàn)。另外，ISO 12863要求測(cè)試柜采用透明干性材料（clear rigid material），ASTM E 2187要求測(cè)試柜采用透明塑料（clear plastic）。

（6）ASTM E 2187對(duì)卷煙點(diǎn)燃系統(tǒng)使用丁烷點(diǎn)火器時(shí)要求其火焰長(zhǎng)度必須達(dá)到15±3mm，ISO 12863僅要求能產(chǎn)生穩(wěn)定的火焰。

5 結(jié)論

ASTM E 2187和ISO 12863標(biāo)準(zhǔn)都是根據(jù)全長(zhǎng)燃燒的比例來(lái)確定卷煙的引燃傾向，但僅僅根據(jù)全長(zhǎng)燃燒的可能性測(cè)試卷煙引燃卷煙并不能完全反映卷煙引燃的真實(shí)趨勢(shì)，另一方面，標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試要求的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境也無(wú)法真實(shí)反映實(shí)際抽吸環(huán)境，因此，在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試環(huán)境下能達(dá)到全長(zhǎng)燃燒要求的低引燃傾向卷煙，在現(xiàn)實(shí)環(huán)境下也無(wú)法體現(xiàn)出較大的與普通卷煙的低引燃傾向。

另一方面，ASTM E 2187和ISO 12863標(biāo)準(zhǔn)并未規(guī)定測(cè)試卷煙非全長(zhǎng)燃燒時(shí)卷煙熄滅時(shí)所處的位置，這也存在著一定的不科學(xué)性，因?yàn)?，測(cè)試卷煙不同熄滅部位的熱釋放量應(yīng)是差別卷煙引燃傾向的一個(gè)重要因素，忽略測(cè)試卷煙燃燒過(guò)程的熱釋放量，標(biāo)準(zhǔn)的適用性和通用性也將受到明顯的影響。

［1］ ASTM E 2187－09Standard test method for measuring the ignition strength of cigarettes［S］，2009.

［2］ ISO 12863：2010Standard test method for assessing the ignition propensity of cigarettes［S］，2011.

［3］ 許楚江，陳瓊.低引燃傾向卷煙引燃傾向評(píng)價(jià)方法標(biāo)準(zhǔn)差異性研究［J］.標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2012（11）：45－48.