小議床上用品可燃性評(píng)定方法之點(diǎn)火源香煙

文/王君 鄧延豪 李慶 楊家躍

0 引言

香煙的陰燃是一種很獨(dú)特的燃燒過(guò)程，只在氣固相界面處燃燒，不產(chǎn)生火焰或火焰貼近可燃物表面，燃燒過(guò)程中可燃物質(zhì)成熾熱狀態(tài)，單位時(shí)間內(nèi)釋放的熱量比較小，反應(yīng)機(jī)理為氧化反應(yīng)，而不是游離基的連鎖反應(yīng)，所以不容易被發(fā)現(xiàn)，一旦轉(zhuǎn)為明火，則造成的傷亡和經(jīng)濟(jì)損失非常嚴(yán)重。在美國(guó)，根據(jù) NFPA報(bào)告，香煙每年致使1000人死亡，2500～3000人受傷，造成的財(cái)產(chǎn)損失超過(guò)60億美元[1]。在中國(guó)，根據(jù)應(yīng)急管理部消防救援局每年火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2018年度火災(zāi)23.7萬(wàn)起，吸煙引發(fā)的火災(zāi)占比7.3%；2017年度28.1萬(wàn)起，吸煙引發(fā)的占比8%；2016年度31.2萬(wàn)起，吸煙引起的占比5.2%，其中定性為較大火災(zāi)的有兩起。

陰燃的香煙作為日常生活中最常見(jiàn)的火災(zāi)誘因之一不容小覷。所以，國(guó)內(nèi)外不斷研究以香煙為點(diǎn)火源的床上用品可燃性評(píng)定方法，目的在于減少傷害和經(jīng)濟(jì)損失，注重安全。香煙的陰燃速率是床上用品可燃性評(píng)定的關(guān)鍵因素，香煙陰燃速率的大小直接影響床上用品的可燃性判定，本文旨在總結(jié)香煙陰燃速率的主要影響因素、探討國(guó)內(nèi)外關(guān)于床上用品可燃性評(píng)定方法中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)香煙（以下簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)香煙）和日常香煙的差異性、溫濕度與香煙陰燃速率的關(guān)系，為相關(guān)行業(yè)提供參考。

1 香煙陰燃速率的影響因素

香煙陰燃速率的大小對(duì)床上用品的可燃性評(píng)定起到關(guān)鍵性作用，所以掌握香煙陰燃速率的影響因素至關(guān)重要。

1.1 內(nèi)在因素

艾德華·馬凱[2]通過(guò)改變香煙的參數(shù)設(shè)計(jì)出了安全香煙，即相對(duì)而言可以減少火災(zāi)的香煙。安全香煙主要是從設(shè)計(jì)上做了細(xì)微改變，香煙直徑減小、增加過(guò)濾嘴、較少的多空紙、非檸檬酸鹽紙、較稀薄的煙草。張文光[3]的研究結(jié)論表明：無(wú)過(guò)濾嘴香煙在煙頭處的燃燒溫度一般較高。覆蓋著的過(guò)濾嘴香煙燃燒稍快于覆蓋著的無(wú)過(guò)濾嘴香煙。因此，影響香煙陰燃速率的內(nèi)在因素主要有香煙種類(lèi)與主要成分、含水量、填充度、卷煙紙的自然透氣度[4]、助燃劑的種類(lèi)及含量[5]、是否有過(guò)濾嘴、直徑大小、煙草厚?。ㄏ銦熤亓浚┑取?/p>

1.2 外在因素

楊璐[6]發(fā)現(xiàn)：在無(wú)風(fēng)條件下香煙自然陰燃，燃燒速度大約為3 mm/min ～5mm/min，在有風(fēng)條件下，風(fēng)速約為1m/s，且風(fēng)向與燃燒方向一致，燃燒速度最快，風(fēng)速超過(guò)3m/s時(shí)容易熄滅。普通無(wú)過(guò)濾嘴70mm長(zhǎng)的香煙，約23min燃完；有過(guò)濾嘴的80mm長(zhǎng)香煙（實(shí)際長(zhǎng)57mm），直徑8mm，約20min燃完。如果剩下煙頭為煙長(zhǎng)的1/4，一般條件可以燃燒1min ～5min。張文光的研究表明：覆蓋著的香煙產(chǎn)生的溫度高于未覆蓋著的香煙。覆蓋著的過(guò)濾嘴和無(wú)過(guò)濾嘴香煙之間沒(méi)有明顯區(qū)別，最高溫度在無(wú)過(guò)濾嘴香煙煙頭處。覆蓋著的兩種類(lèi)型香煙完成燃燒需要的時(shí)間較長(zhǎng)。覆蓋著的過(guò)濾嘴香煙燃燒稍快于覆蓋著的無(wú)過(guò)濾嘴香煙。整理過(guò)的織物比坯布織物能產(chǎn)生較高的熏燒溫度。香煙在整理過(guò)織物上完成燃燒所需要的時(shí)間相應(yīng)地較長(zhǎng)。

譚家磊等[7]研究結(jié)果表明：無(wú)被套的棉被與有被套棉被比較，后者更容易導(dǎo)致香煙陰燃轉(zhuǎn)為明火；煙頭溫度為289攝氏度，高于棉燃點(diǎn)（210攝氏度），很容易引燃棉被。日常生活中的被套成分多為100%棉，還有少量的100%loycell、loycell+棉、粘膠纖維+棉，有提花或者繡花的被套提花部位含有聚酯纖維（滌綸）、聚酰胺纖維（錦綸），所以有被套的被子在點(diǎn)著的煙頭作用下很容易引燃。

綜上，影響香煙陰燃速率的外在因素有溫濕度、風(fēng)速、煙頭長(zhǎng)短、是否有覆蓋材料、覆蓋材料的成分含量及狀態(tài)等。

2 標(biāo)準(zhǔn)香煙與日常香煙差異性的試驗(yàn)分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)香煙參數(shù)要求

GB/T 20390.1—2018雖然年號(hào)最新，但該標(biāo)準(zhǔn)修改采用ISO 12952-1:2010，通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外關(guān)于床上用品可燃性評(píng)定方法標(biāo)準(zhǔn)，得出EN 1021-1:2014為最新標(biāo)準(zhǔn)要求：香煙重量減小，但直徑、長(zhǎng)度未變化，說(shuō)明煙草變得稀薄，香煙陰燃速率降低，從（8±2）min/40mm調(diào)整為（7.5±2）min/40mm，符合1.1內(nèi)在因素結(jié)論，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)香煙的燃燒速率加嚴(yán)，為后續(xù)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)更新提供參考。

表1 標(biāo)準(zhǔn)香煙參數(shù)要求

2.2 試驗(yàn)

本文對(duì)標(biāo)準(zhǔn)香煙和日常香煙的差異性比較主要從是否帶過(guò)濾嘴、直徑、長(zhǎng)度、重量和陰燃速率5個(gè)方面，綜合考慮內(nèi)在因素、外在因素、國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)要求以及日常生活中的實(shí)際情況，試驗(yàn)涉及試驗(yàn)對(duì)象、試驗(yàn)參數(shù)、試驗(yàn)條件、樣品量及具體操作5個(gè)方面。

2.2.1 試驗(yàn)對(duì)象

本文選擇標(biāo)準(zhǔn)香煙和市場(chǎng)最常見(jiàn)紙卷香煙品牌:

1#標(biāo)準(zhǔn)香煙，2#駱駝牌無(wú)過(guò)濾嘴香煙（市場(chǎng)上最常見(jiàn)的無(wú)過(guò)濾嘴香煙），3#～15#分別為利群、帝豪、玉溪、南京、軟中華、硬中華、蘭州、蘇煙、紅旗渠（日常生活中最常見(jiàn)的帶過(guò)濾嘴香煙），紅雙喜、真龍、黃鶴樓、芙蓉王[日常生活中最常見(jiàn)的不帶過(guò)濾嘴香煙（人為去除過(guò)濾嘴）]。

2.2.2 試驗(yàn)參數(shù)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)對(duì)香煙的要求，選取試驗(yàn)參數(shù)：直徑、帶過(guò)濾嘴/不帶過(guò)濾嘴長(zhǎng)度、帶過(guò)濾嘴/不帶過(guò)濾嘴重量、帶過(guò)濾嘴/不帶過(guò)濾嘴陰燃速率。

2.2.3 試驗(yàn)條件

結(jié)合GB/T 20390.1—2018、ISO 12952-1:2010、EN 1021-1:2014調(diào)濕和試驗(yàn)條件，設(shè)計(jì)本文調(diào)濕和試驗(yàn)條件：1#、2#在試驗(yàn)條件1（21℃，60%RH）中直接進(jìn)行測(cè)試；3#～11#在試驗(yàn)條件2（25℃，44%RH）中直接進(jìn)行測(cè)試；12#～15#在調(diào)濕條件3（23℃，50%RH）調(diào)濕72h后在試驗(yàn)條件1（21℃，60%RH）中測(cè)試。

2.2.4 樣品量

每個(gè)品牌隨機(jī)抽取3根進(jìn)行測(cè)試。

2.2.5 具體操作

在距離香煙點(diǎn)燃的頭端10mm和50mm處做標(biāo)記，點(diǎn)燃香煙，在空氣中（風(fēng)速小于0.2m/s）把香煙末端點(diǎn)燃水平插入水平放置的金屬針上，插入深度不要超過(guò)13mm，記錄標(biāo)記距離陰燃所用的時(shí)間，以每種品牌的陰燃速率最大值作為單次試驗(yàn)結(jié)果。

2.3 結(jié)果與討論

2.3.1 1#、2#試驗(yàn)結(jié)果

表2 標(biāo)準(zhǔn)香煙與駱駝品牌數(shù)據(jù)比較

由表2可知，標(biāo)準(zhǔn)香煙和試驗(yàn)所選用的駱駝牌無(wú)過(guò)濾嘴香煙在直徑、長(zhǎng)度、速率上均符合國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)要求，但是重量上存在差異，標(biāo)準(zhǔn)香煙符合所有國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，試驗(yàn)所選用的駱駝牌無(wú)過(guò)濾嘴香煙重量符合僅最新歐盟標(biāo)準(zhǔn)EN1021-1:2014要求。從標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨勢(shì)上看，駱駝牌無(wú)過(guò)濾嘴香煙更符合要求；從安全角度考慮，同樣的直徑、長(zhǎng)度及速率，稀薄的煙草相對(duì)更為安全，對(duì)于降低火災(zāi)更為有效。

2.3.2 3#～12#試驗(yàn)結(jié)果

（1）直徑

從表1中直徑數(shù)據(jù)得知，標(biāo)準(zhǔn)香煙直徑允許范圍為7.5mm～8.5mm，從圖2中看出，日常生活中最常見(jiàn)的香煙品牌直徑均在此范圍。

（2）長(zhǎng)度

從表1中長(zhǎng)度數(shù)據(jù)得知，標(biāo)準(zhǔn)香煙長(zhǎng)度允許范圍為66mm～70mm，從圖3中看出，無(wú)論是否帶過(guò)濾嘴，長(zhǎng)度均未落在允許范圍內(nèi)，不帶過(guò)濾嘴香煙長(zhǎng)度比標(biāo)準(zhǔn)香煙短10mm～20mm。

（3）重量

從表1中得知，標(biāo)準(zhǔn)香煙重量允許范圍除EN 1021.1-2014為0.70g～0.90g外，其他標(biāo)準(zhǔn)均為0.85g～1.05g，從圖4中看出，試驗(yàn)選取品牌僅含過(guò)濾嘴的重量在允許范圍內(nèi)。

（4）陰燃速率

從表1數(shù)據(jù)得知，標(biāo)準(zhǔn)香煙陰燃速率允許范圍除EN 1021.1-2014為5.5min/40mm～9.5min/40mm外，其他標(biāo)準(zhǔn)均為6 min/40mm～10min/40mm，從圖5看得出，無(wú)論是否帶有過(guò)濾嘴，陰燃速率均落在標(biāo)準(zhǔn)允許范圍內(nèi)，帶過(guò)濾嘴香煙燃燒速率趨勢(shì)上大于無(wú)過(guò)濾嘴香煙。

以上為同樣溫濕度條件下分析直徑、長(zhǎng)度、重量、陰燃速率的差異性，分析得出直徑與標(biāo)準(zhǔn)香煙一致，不帶過(guò)濾嘴香煙長(zhǎng)度較標(biāo)準(zhǔn)香煙短10mm～20mm，重量在允許范圍內(nèi)，從某種程度上說(shuō)明煙草加厚，陰燃速率同樣也落在允許范圍內(nèi)，張文光翻譯的《過(guò)濾嘴和無(wú)過(guò)濾嘴香煙對(duì)棉裝飾織物的著火性》研究結(jié)論表明：不帶過(guò)濾嘴香煙與帶過(guò)濾嘴香煙，越到煙頭處前者溫度越高。

2.3.3 12#～15#試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)試驗(yàn)，直徑和長(zhǎng)度受溫濕度影響不大，該試驗(yàn)結(jié)果從重量和陰燃速率兩個(gè)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行比較。

（1）調(diào)濕前后重量變化

從圖6看得出，調(diào)濕后重量明顯低于調(diào)濕前，從溫濕度上比較，調(diào)濕前溫度小于調(diào)濕溫度，濕度大于調(diào)濕濕度，即溫度越高，濕度越小，重量越小。

（2）調(diào)濕前后陰燃速率變化

從圖6看得出，調(diào)濕后陰燃速率較調(diào)濕前小，同重量結(jié)論，溫度越高，濕度越小，陰燃速率越小。

3 結(jié)論與建議

3.1 通過(guò)查閱文獻(xiàn)，總結(jié)了香煙陰燃速率影響因素，內(nèi)在因素主要有：香煙種類(lèi)與主要成分、含水量、填充度、卷煙紙的自然透氣度、助燃劑的種類(lèi)及含量、是否有過(guò)濾嘴、直徑大小、煙草厚?。ㄏ銦熤亓浚┑?。外在因素主要有：溫濕度、風(fēng)速、是否有覆蓋材料、覆蓋材料的成分含量及狀態(tài)等；

3.2 試驗(yàn)所選品牌中，駱駝品牌無(wú)過(guò)濾嘴香煙直徑、長(zhǎng)度、重量、陰燃速率符合最新歐盟標(biāo)準(zhǔn)要求；

3.3 試驗(yàn)所選品牌香煙直徑、陰燃速率與標(biāo)準(zhǔn)香煙均保持一致，無(wú)過(guò)濾嘴香煙長(zhǎng)度和重量均小于標(biāo)準(zhǔn)香煙，含過(guò)濾嘴香煙重量與標(biāo)準(zhǔn)香煙保持一致；

3.4 試驗(yàn)所選品牌香煙重量和陰燃速率與溫度呈負(fù)相關(guān)，與濕度呈正相關(guān)，即香煙陰燃速率會(huì)因地理位置溫濕度不同而產(chǎn)生較大差異。