ASTM E 2187與ISO 12863標準異同性比較分析

許楚江

引言

長期以來，一直有兩個困擾著煙草行業發展的因素：一個是香煙對人身體健康的危害，另一個是由吸煙引起的火災問題。據美國消防協會（National Fire Protection Association，NFPA）統計，美國家庭火災中，因卷煙引起的火災高達68%，僅2010年美國因卷煙引起的火災達90 800起，致死610人，經濟損失6.63億美元。可見吸煙引起的火災隱患不容忽視。

2002年12月，美國材料與試驗協會（American Society for Testing and Materials，ASTM）以美國國家標準科學院研發的卷煙熄滅測試方法為基礎，發布了 ASTM E 2187－02b《低引燃性卷煙測試標準》，并于2004年、2009年對該標準進行了修訂和完善。

國際標準化組織2010年出版ISO 12863：2010《卷煙引燃傾向評價方法標準》，并被作為歐洲標準EN ISO 12863出版。目前，英國、法國、德國、立陶宛、愛沙尼亞、芬蘭均已引用ISO 12863或EN ISO 12863，制定該國家的低引燃傾向卷煙標準。

1 ASTM E 2187標準

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

ASTM E 2187需將被測試卷煙和濾紙放置在相對濕度為55±5%和溫度為23±3℃的環境調節室中進行調節。

被測試卷煙應被放置在干凈的敞口容器內，容器內的卷煙數量不宜過多，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。卷煙在標準調節室中的調節時間至少為24h，若卷煙樣品需儲存一周以上，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、發生變形或變質的風險。

整盒濾紙調節時間至少為一周。在將整盒濾紙放至恒溫室或恒溫箱之前，應移除包裝盒內濾紙的上面100張。若濾紙不從包裝盒中取出進行調節，則包裝盒頂部就不應被堵塞。

若將濾紙取出包裝盒再進行調節，應將濾紙垂直放置，且保證每單元的濾紙不超過15張濾紙，單元間的間距應大于1mm，以保證空氣的自由流通。取出的濾紙在標準調節環境下的調節時間至少應為8h。

卷煙低引燃傾向測試的程序為：

（1）開始測試30min前，打開排氣系統，以確保排除所有測試燃燒產物。

（2）確保濾紙支架位于測試柜底部的中心位置，測試柜的煙囪處于閉合狀態。

（3）除ASTM E 2187附錄1要求外，所有測試均從15層濾紙開始。測試前，應保證所有濾紙的粗糙面朝上。

如果實驗室的相對濕度和溫度不能保持在特定范圍，濾紙和卷煙就應在調節室內用塑料袋密封和運輸。在運輸過程的濾紙使用前，應小心處理，以保證測試樣品免受物理損害。

測試前，立即將相應層數的濾紙放入濾紙支架，并在上面放置金屬圈，同時剔除不能平整放置的濾紙。

將卷煙夾持器置于測試柜底部，并正對基質支架中心位置。

（4）立即從調節室中取出一支卷煙，將卷煙未標記端插入卷煙點燃系統并保持水平。同時開啟空氣抽吸系統，將火焰或熱金屬圈貼近有標記的卷煙端，均勻點燃卷煙且不超過5mm標記處。

（5）若操作者在多個測試柜同時開展測試，應將兩支卷煙單獨置于相應的濾紙后才能點燃第三支卷煙。應保證任何時刻都不應有兩支以上的卷煙處于預燃燒階段。

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

（7）將點燃的卷煙水平插入卷煙夾持器，插入時應使卷煙紙的接縫朝上。

（8）迅速關閉測試柜的門，移開煙囪覆蓋物。

（9）如果卷煙在夾持器上自熄，應終止本次測試并記為自熄，并注明此現象發生在夾持器上，在夾持器上自熄為有效測試。除測試室不符合標準測試溫度和濕度而應按要求重新調試外，在夾持器上自熄后的濾紙可允許實驗人員繼續使用。

（10）當卷煙燃燒至15mm標記處時，立即蓋住煙囪并打開測試柜門，從夾持器上輕輕取下卷煙后將夾持器移至測試柜的前端角落處。

（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。在放置過程中，應保證卷煙紙的接縫朝上，同時，不應將卷煙扔到濾紙上，也不能用力將燃燒錐壓入濾紙。如果在移動或放置過程中發生煙灰掉落，應終止并重新開始測試，對本次測試不作記錄。

（12）在測試過程中應觀察卷煙的燃燒狀態并記錄測試卷煙的全長燃燒和非全長燃燒。如在測試過程中卷煙附近的煙柱被擾亂，應立即檢查測試柜和排氣系統，如果測試柜和排氣系統運行良好，僅個別卷煙的煙柱出現擾亂，是應在技術報告中記錄以上現象。

（13）確保卷煙或濾紙已燃燒完后，打開測試柜門，促進柜內的空氣循環。清潔測試柜后，準備下一個測試。

以上測試應重復40次并計算全長燃燒的卷煙所占的比例，該比例為有效試驗結果。

2 ISO 12863標準

2008年3月，歐盟委員會發布了2008/264/EC指令“符合歐洲議會和歐盟理事會分布的2001/95/EC指令的卷煙產品還需滿足防火安全要求”，該指令指出，為了達到2001/95/EC第4條的目的，卷煙防火安全要求必須滿足卷煙全長燃燒比例不超過同批測試樣本的25%。

2010年9月，ISO 12863在經歷了新工作項目的提案 （NWIP）、委員會 （CD）、國際標準草案（DIS）、最終國際標準草案（FDIS）等階段以 及WG15兩次工作會議之后，由ISO正式批準發布，隨后，ISO于2011年1月正式發布ISO 12863：2010/Cor 1：2011技術勘誤表。

ISO 12863是在 ASTM E 2187的基礎上制定的，故沿用了 ASTM E 2187的測試方法，采用Whatman＃2濾紙，評價測試柜中放置在3層、10層、15層濾紙標準基質上的點燃卷煙熄滅或產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的測試過程為：在一定實驗條件下，使用點火裝置點燃被測卷煙，將被點燃的卷煙放置在測試柜里的濾紙上，然后觀察濾紙上卷煙在陰燃狀態下是否達到全長燃燒。

根據歐洲標準委員會、歐洲電工標準化委員會的內部規章 （CEN/CENELEC Internal Regulations），比利時、保加利亞、克羅地亞、塞浦路斯、捷克共和國、丹麥、愛沙尼亞、芬蘭、法國、德國、希臘、匈牙利、冰島、愛爾蘭、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、瑞士和英國等國家和地區必須執行EN ISO 12863：2010。

EN ISO 12863：2010背書聲明，CEN 通過的EN ISO 12863：2010，未對ISO 12863：2010作任何修改。EN ISO 12863：2010等同于ISO 12863：2010。

截至2011年，德國、法國、英國、立陶宛、愛沙尼亞、芬蘭等國家和地區已通過制定相關法規或標準，已執行EN ISO12863：2010。

3 ASTM E 2187和ISO 12863的相同性

ASTM E 2187和ISO 12863標準的原理是測試卷煙在基質上燃燒產生足夠熱量以維持煙絲柱燃燒的可能性。標準在測試環境、測試儀器、測試流程等方面均存在較大的相同性，具體表現在：

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

（2）調節室相對濕度為55±5%，調節室相對溫度為23±3℃，并進行實時監測。試驗操作室的溫濕度與調節室一致，也可以作為調節室。

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

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

（5）金屬圈內徑為130±2mm，厚度為6.4±1mm。一對平行金屬針（針直徑約為1mm）內側距離為8.1±0.05mm。

（6）卷煙夾持器保持水平且保證夾持器不對卷煙施加任何形式的壓力，夾持器不能接觸卷煙點燃端30mm以內的煙條。

（7）卷煙樣品儲存過程中應避免物理或周圍環境破壞，樣品不能遭擠壓或形變。儲存過程中應避免被污染或遭蟲蛀，若需貯藏一周以上時間，應將卷煙樣品儲存在0℃～20℃的冷藏室中，以最大限度減少樣品被污染、發生變形或變質的風險。

（8）測試前卷煙樣品應放在符合規定的相對濕度和相對溫度條件下至少調節24h。卷煙應放在干凈的敞口容器內，卷煙的數量不應太多，空氣應能在樣品間自由流通。

（9）測試前應使用軟黑鉛筆或其他標記裝置在卷煙點燃前5±1mm和15±1mm處進行標記，確定預燃燒開始與結束。標記卷煙的過程或標記本身不應對卷煙燃燒率產生明顯的影響。

（10）測試濾紙包括3層、10層和15層三種。每一組測試均應對同一品牌的卷煙進行重復40次的測試，以保證測試結果的科學性。

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

（12）濾紙重量要求：25層濾紙調節后的平均質量應為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，計算得到的平均值，5份樣品的標準偏差不超過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，計算得到平均值。每份濾紙應放到60±2℃的環境中至少干燥16h，從烘箱中取出后應放置在密封塑料袋中，冷卻至23±3℃后打開塑料袋，在3min內完成稱重。5份樣品的標準偏差不應超過0.3g。

（14）濾紙的粗糙面應朝上。

（15）測試前濾紙應在符合相對濕度和溫度要求的測試環境下至少平衡一周。

（16）在缺少卷煙設計性能信息的情況下，應從15層濾紙開始進行測試。如果卷煙在15層濾紙上全長燃燒的比例超過90%，就應認為卷煙在3層或10層濾紙上幾乎全部全長燃燒，就不必再對3層或10層進行測試。如果在15層濾紙上全長燃燒比例低于90%，就應該使用10層濾紙進行測試；若在10層濾紙上全長燃燒比例超過90%，就應認為在3層濾紙上幾乎全部全長燃燒，不必對3層基質再進行測試。如果卷煙在10層濾紙上全長燃燒比例低于90%，則應繼續使用3層濾紙進行測試。

（17）如果有資料表明卷煙的設計性能對家具的引燃強度較低，實驗者可以使用10層或3層濾紙開始測試。使用10層濾紙開始測試時，如果卷煙在10層濾紙上全長燃燒的比例超過10%，應使用15層濾紙測試，并認為卷煙在3層濾紙上幾乎全部全條燃燒，故不必對3層濾紙進行測試。如果卷煙在10層濾紙上全長燃燒的卷煙低于10%，不必使用15層濾紙進行測試，應使用3層濾紙進行測試。使用3層濾紙開始測試時，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層進行測試。如果卷煙在3層濾紙上全長燃燒的比例超過10%，則應使用10層濾紙進行測試。如果在10層濾紙上全長燃燒的比例超過10%，則應使用15層濾紙進行測試。

（18）測試報告應給出卷煙在3種基質上的測試結果。若有些測試沒有進行，應在實驗結果注明“此種基質不必測試”。

（19）每組試驗重復測試40次的重復性限（r）和再現性限（R）相同。

4 ASTM E 2187和ISO 12863的差異性

ASTM E 2187和ISO 12863標準在調節室溫度、濾紙支架位置、金屬圈形狀及位置等測試環境和程序上的差異主要如下所示：

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

（2）ISO 12863：2010對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“重復性和再現性”為條款內容，ISO 12863則將其列為資料性附錄。

（5）對測試柜材料的要求，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。另外，ISO 12863要求測試柜采用透明干性材料（clear rigid material），ASTM E 2187要求測試柜采用透明塑料（clear plastic）。

（6）ASTM E 2187對卷煙點燃系統使用丁烷點火器時要求其火焰長度必須達到15±3mm，ISO 12863僅要求能產生穩定的火焰。

5 結論

ASTM E 2187和ISO 12863標準都是根據全長燃燒的比例來確定卷煙的引燃傾向，但僅僅根據全長燃燒的可能性測試卷煙引燃卷煙并不能完全反映卷煙引燃的真實趨勢，另一方面，標準測試要求的實驗室環境也無法真實反映實際抽吸環境，因此，在標準實驗室測試環境下能達到全長燃燒要求的低引燃傾向卷煙，在現實環境下也無法體現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標準并未規定測試卷煙非全長燃燒時卷煙熄滅時所處的位置，這也存在著一定的不科學性，因為，測試卷煙不同熄滅部位的熱釋放量應是差別卷煙引燃傾向的一個重要因素，忽略測試卷煙燃燒過程的熱釋放量，標準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價方法標準差異性研究［J］.標準科學，2012（11）：45－48.