紡織品阻燃性能測(cè)試方法分析探討

宋廷魯

摘要：

阻燃性能是紡織品的重要性能。通過(guò)列舉紡織品阻燃測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)紡織品阻燃測(cè)試方法的分析研究，探討了紡織品阻燃測(cè)試方法的一些細(xì)節(jié)和注意事項(xiàng)，從技術(shù)層面對(duì)提高紡織品阻燃測(cè)試精度和減少測(cè)試誤差提出了一些有益建議。

關(guān)鍵詞：紡織品；阻燃性能；阻燃測(cè)試；標(biāo)準(zhǔn)

1 引言

絕大部分紡織品都是易燃可燃的，在一定條件下容易著火，在火災(zāi)中容易被引燃成為火災(zāi)的火源，也易于火焰的傳播[1]，因此，紡織品的阻燃性能對(duì)消防安全是至關(guān)重要的。纖維及紡織品的阻燃研究也不斷成為熱點(diǎn)。

為了提高紡織品的阻燃性能，人們往往通過(guò)提高成纖高聚物的熱穩(wěn)定性、原絲阻燃改性、織物阻燃整理等方法提高紡織品的阻燃性能[2]。用標(biāo)準(zhǔn)的方法對(duì)紡織品進(jìn)行規(guī)范的分析測(cè)試就成了檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)紡織品阻燃性能的關(guān)鍵?，F(xiàn)階段，我國(guó)對(duì)織物或紡織品也有不少標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)規(guī)范。相比國(guó)外，我們的標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)還是有些落后，而且不是所有的標(biāo)準(zhǔn)都能窮盡測(cè)試的細(xì)節(jié)和操作的關(guān)鍵，不同的測(cè)試人員對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵，以及測(cè)試方法的精髓的把握也不盡相同。

2 紡織品阻燃性能測(cè)試方法

我國(guó)與紡織品相關(guān)的阻燃標(biāo)準(zhǔn)可以分為兩大類：一是試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 5454—1997《紡織品 燃燒性能試驗(yàn) 氧指數(shù)法》[3]，包含測(cè)試原理、設(shè)備情況、樣品要求、具體試驗(yàn)步驟及結(jié)果處理等，依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)可以測(cè)知紡織品具體的氧指數(shù)結(jié)果。此類標(biāo)準(zhǔn)多為推薦性標(biāo)準(zhǔn)。另一大類主要是依據(jù)具體試驗(yàn)方法測(cè)試的結(jié)果數(shù)值，對(duì)材料制品進(jìn)行分類評(píng)級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)，比如GB 8624—2012《建筑材料及制品燃燒性能分級(jí)》、GB 20286—2006《公共場(chǎng)所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標(biāo)識(shí)》、GB 50222—2007《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計(jì)防火規(guī)范》等，此類標(biāo)準(zhǔn)多為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，也常為國(guó)家政策法規(guī)要求執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)。所以，第一類標(biāo)準(zhǔn)是第二類標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的基礎(chǔ)和依據(jù)，應(yīng)該為測(cè)試人員更加重視。

目前，我國(guó)紡織品阻燃性能測(cè)試方法最主要的為GB/T 5454—1997《紡織品 燃燒性能試驗(yàn) 氧指數(shù)法》和GB/T 5455—1997《紡織品 燃燒性能試驗(yàn) 垂直法》[4]。這兩種測(cè)試結(jié)果為GB 8624—2012、GB 20286—2006和GB 50222—2007中紡織品評(píng)級(jí)的直接判據(jù)。其次為GB/T 8627—2007《建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗(yàn)方法》，GB/T 20285—2006《材料產(chǎn)煙毒性危險(xiǎn)分級(jí)》，GB/T 16172—2007《建筑材料熱釋放速率試驗(yàn)方法》和GB/T 14402—2007《建筑材料及制品的燃燒性能 燃燒熱值的測(cè)定》，這四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)主要測(cè)試紡織品的煙密度、產(chǎn)煙毒性、熱釋放速率和熱值，主要是在把織物紡織品作為建材或公共場(chǎng)所裝修材料時(shí)，作為附加評(píng)級(jí)補(bǔ)充用的，也是全面了解評(píng)價(jià)紡織品阻燃性能的重要參考。另外，特殊情況把紡織品作為鋪地材料或者其他裝修材料時(shí)，還可能用到GB/T 11785—2005鋪地材料的燃燒性能測(cè)定輻射熱源法，GB/T 8626—2007《建筑材料可燃性試驗(yàn)方法》，GB/T 20284—2006《建筑材料或制品的單體燃燒試驗(yàn)》。最后，作為服裝用紡織品的阻燃測(cè)定，GB/T 14644—2014《紡織織物 燃燒性能45°方向 燃燒速率測(cè)定》和GB/T 14645—2014《紡織織物 燃燒性能 45°方向損毀面積和接焰次數(shù)測(cè)定》也是最常用的標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)應(yīng)的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)有16CFR 1610《服用紡織品的可燃性標(biāo)準(zhǔn)》，16CFR 1615/1616《兒童睡衣的可燃性標(biāo)準(zhǔn)》，BS 5722：1991《睡衣用織物和連衫織物的可燃性規(guī)范》[5]，ISO 6941《紡織織物 燃燒性能 垂直定向試樣火焰蔓延性的測(cè)定》，ISO 10047《紡織品 燃燒性能 織物表面燃燒時(shí)間的測(cè)定》等。

3 紡織品阻燃性能測(cè)試細(xì)節(jié)分析

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)紡織品進(jìn)行阻燃測(cè)試時(shí)，有許多測(cè)試細(xì)節(jié)需要注意。根據(jù)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室樣品統(tǒng)計(jì)和測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合紡織品最常用的氧指數(shù)法和垂直法標(biāo)準(zhǔn)要求，以下可能是實(shí)驗(yàn)室管理人員和測(cè)試人員需要注意的。

（1）確認(rèn)所選標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法是否適用測(cè)試該材料或制品。方法選用正確后，還需確認(rèn)試驗(yàn)設(shè)備是否正常、合格有效。比如，紡織品垂直法測(cè)試試樣損毀長(zhǎng)度時(shí)，根據(jù)織物面密度的不同要用到不同重量的重錘，測(cè)試前就需要確定有所需重量的重錘。

（2）確保測(cè)試試樣（樣品）合格規(guī)范。紡織品試樣往往都是從整塊布料上取樣的，取樣位置要有代表性，不可為了簡(jiǎn)便直接從布料邊緣裁取。其次，氧指數(shù)法和垂直法都要求每一樣品，經(jīng)向和緯向（縱向和橫向）都要各取對(duì)應(yīng)數(shù)量并分別測(cè)試。雖然根據(jù)我們的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，大多數(shù)織物經(jīng)緯向測(cè)試結(jié)果很是接近，但是對(duì)于經(jīng)緯向所用纖維不同、經(jīng)緯向紡織紋理差異很大，以及較厚的織物時(shí)，經(jīng)向和緯向的測(cè)試結(jié)果可能有很大差異，所以還是要盡量嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)方法取樣測(cè)試。再次，紡織品制樣后往往會(huì)有毛邊、毛刺，這些毛邊毛刺甚至試樣缺口等，會(huì)改變?cè)嚇颖稽c(diǎn)燃的難易程度和火焰的傳播特性，從而帶來(lái)試驗(yàn)誤差。因此，要盡量使樣品邊緣整齊，最次也要把試樣的受火端修理整齊、無(wú)毛邊、無(wú)毛刺。最后，試樣數(shù)量要充足、留出余量。

（3）試樣要嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行調(diào)濕處理。在這方面，紡織品試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中，沒(méi)有塑料、橡膠氧指數(shù)和垂直燃燒測(cè)試要求得嚴(yán)格。調(diào)節(jié)時(shí)間我們盡量加長(zhǎng)，以確保充分狀態(tài)調(diào)節(jié)。

（4）注意測(cè)試環(huán)境的溫濕度控制。GB/T 5454—1997和GB/T 5455—1997都要求試驗(yàn)在溫度10℃～30℃和相對(duì)濕度30%～80%的大氣中進(jìn)行。為提高測(cè)試精度和可比性，測(cè)試環(huán)境盡量統(tǒng)一或選取標(biāo)準(zhǔn)要求中間值附近進(jìn)行。還需要注意的是，紡織品氧指數(shù)測(cè)試通入的氧、氮混合氣體最好控制在（23±2）℃，GB/T 5454—1997中雖然沒(méi)有明確作此要求，但是GB/T 2406.2—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)》、GB/T 8924—2005《纖維增強(qiáng)塑料燃燒性能試驗(yàn)方法氧指數(shù)法》和ASTM D2863中都明確作了要求[6-8]。要注意的是，試樣從恒溫恒濕箱取出并進(jìn)行測(cè)試的時(shí)間間隔要盡量短。若恒溫恒濕箱與測(cè)試地點(diǎn)較遠(yuǎn)或測(cè)試過(guò)程較慢時(shí)，最好每次只取一個(gè)試樣，測(cè)完記錄后再取下一個(gè)試樣。

（5）燃?xì)狻⒒鹧骈L(zhǎng)度及功率的控制。燃燒類測(cè)試都離不開火焰，因此此類測(cè)試中火焰的精準(zhǔn)控制是最為重要的一點(diǎn)。首先，要確定燃?xì)獾姆N類。甲烷、丙烷、丁烷、液化石油氣或煤氣的熱值是不一樣的，在實(shí)驗(yàn)室條件允許情況下優(yōu)先選擇可以作為仲裁測(cè)試的燃?xì)?，比如丙烷就比丁烷好一些。其次，所選燃?xì)獾募兌纫獫M足標(biāo)準(zhǔn)要求，純度不足的燃?xì)馊紵裏崃繒?huì)降低。再次，燃?xì)鈮毫σ獫M足標(biāo)準(zhǔn)要求。最后是火焰的長(zhǎng)度要符合標(biāo)準(zhǔn)要求。不同的測(cè)試員對(duì)火焰高度的認(rèn)定可能會(huì)有偏差，要盡量做到統(tǒng)一規(guī)范。只要火焰做到準(zhǔn)確規(guī)范，得到客觀公正的測(cè)試結(jié)果就不難了。

（6）注重計(jì)時(shí)的準(zhǔn)確性。穩(wěn)定時(shí)間、沖洗時(shí)間、點(diǎn)火時(shí)間、續(xù)燃時(shí)間、陰燃時(shí)間等都是與測(cè)試結(jié)果密切相關(guān)的參數(shù)，有些時(shí)間直接就是評(píng)級(jí)的判據(jù)。因此，試驗(yàn)中的所有計(jì)時(shí)要準(zhǔn)確把握。

（7）把握測(cè)試過(guò)程中的細(xì)節(jié)和要點(diǎn)。要熟知標(biāo)準(zhǔn)的要點(diǎn)和操作步驟，知道為何作這些要求，理解標(biāo)準(zhǔn)方法的精髓，掌握哪些細(xì)節(jié)對(duì)測(cè)試結(jié)果影響很大，哪些操作對(duì)結(jié)果基本沒(méi)有影響，學(xué)會(huì)靈活變通。比如，錐形量熱測(cè)試紡織品熱釋放時(shí)，可以把多片布料試樣疊加；遇到有膨脹涂層的試樣時(shí)可以用鐵絲網(wǎng)固定在試樣表面。另外，試驗(yàn)過(guò)程中要注重試樣的燃燒特征細(xì)節(jié)，及時(shí)記錄。像炭化、熔融、滴落、收縮、卷曲、陰燃、燒通等燃燒特征，對(duì)織物阻燃研發(fā)有不可多得的指導(dǎo)作用。

（8）試驗(yàn)結(jié)果的處理要規(guī)范。氧指數(shù)是根據(jù)測(cè)試結(jié)果計(jì)算出來(lái)的，步長(zhǎng)的選擇和K值的確定要細(xì)心，若步長(zhǎng)大于0.2時(shí)一定不要忘記進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)偏差的校驗(yàn)。同時(shí)，計(jì)算得出的氧指數(shù)數(shù)值一般保留小數(shù)點(diǎn)后一位，修約時(shí)不能用常用的四舍五入法，不修約直接舍去更為科學(xué)，比如計(jì)算得出的氧指數(shù)為27.85%，實(shí)際取值應(yīng)該為27.8%。

（9）測(cè)試過(guò)程注重經(jīng)驗(yàn)積累，不斷提高效率和準(zhǔn)確性。測(cè)試檢測(cè)工作是個(gè)積累性的工作，實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)很重要。拿到測(cè)試樣品時(shí)，首先要預(yù)判樣品的測(cè)試結(jié)果，預(yù)知可能發(fā)生的情況。像氧指數(shù)測(cè)試，本身就需要根據(jù)試樣情況對(duì)初始氧濃度進(jìn)行預(yù)判，有經(jīng)驗(yàn)的測(cè)試員可以盡快找到測(cè)試區(qū)間，減少測(cè)試次數(shù)，提高測(cè)試效率。

（10）注意實(shí)驗(yàn)室安全。燃燒試驗(yàn)離不開可燃?xì)馄?、壓力氣瓶，試?yàn)過(guò)程中還可能產(chǎn)生有毒有害氣體，因此實(shí)驗(yàn)室要注意通風(fēng)和人員安全防護(hù)工作。但是，要注意測(cè)試過(guò)程中不可通風(fēng)，以免影響試驗(yàn)結(jié)果。

4 結(jié)語(yǔ)

紡織品阻燃性能越來(lái)越受到重視，生產(chǎn)、研發(fā)、使用環(huán)節(jié)對(duì)紡織品的阻燃檢測(cè)也越來(lái)越頻繁，對(duì)測(cè)試結(jié)果的要求也越來(lái)越嚴(yán)格，科學(xué)規(guī)范的測(cè)試是上述活動(dòng)的保證。雖然國(guó)內(nèi)紡織品試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)還不是很完善，但只要多留心測(cè)試細(xì)節(jié)和注意點(diǎn)，得到準(zhǔn)確可靠的結(jié)果還是不難。遇到標(biāo)準(zhǔn)中未提及的問(wèn)題，我們還可以參照對(duì)應(yīng)的ISO或ASTM標(biāo)準(zhǔn)，也希望相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)起草部門及時(shí)修訂標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)新形勢(shì)下的紡織品阻燃檢測(cè)需要。

參考文獻(xiàn)：

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[8] ASTM D2863-08 Standard Test Method for Measuring the Minimum Oxygen Concentration to Support Candle-Like Combustion of Plastics （Oxygen Index） [S].

（作者單位：北京理工大學(xué)材料學(xué)院，北京理工大學(xué)阻燃材料檢測(cè)中心）