紡織品阻燃性能測試方法分析探討

宋廷魯

摘要：

阻燃性能是紡織品的重要性能。通過列舉紡織品阻燃測試標(biāo)準(zhǔn)和對紡織品阻燃測試方法的分析研究，探討了紡織品阻燃測試方法的一些細(xì)節(jié)和注意事項，從技術(shù)層面對提高紡織品阻燃測試精度和減少測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)的方法對紡織品進(jìn)行規(guī)范的分析測試就成了檢驗和評價紡織品阻燃性能的關(guān)鍵。現(xiàn)階段，我國對織物或紡織品也有不少標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)規(guī)范。相比國外，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)都能窮盡測試的細(xì)節(jié)和操作的關(guān)鍵，不同的測試人員對標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)涵，以及測試方法的精髓的把握也不盡相同。

2 紡織品阻燃性能測試方法

我國與紡織品相關(guān)的阻燃標(biāo)準(zhǔn)可以分為兩大類：一是試驗方法標(biāo)準(zhǔn)，如GB/T 5454—1997《紡織品 燃燒性能試驗 氧指數(shù)法》[3]，包含測試原理、設(shè)備情況、樣品要求、具體試驗步驟及結(jié)果處理等，依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)可以測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)具體試驗方法測試的結(jié)果數(shù)值，對材料制品進(jìn)行分類評級的標(biāo)準(zhǔn)，比如GB 8624—2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》、GB 20286—2006《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求和標(biāo)識》、GB 50222—2007《建筑內(nèi)部裝修設(shè)計防火規(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)該為測試人員更加重視。

目前，我國紡織品阻燃性能測試方法最主要的為GB/T 5454—1997《紡織品 燃燒性能試驗 氧指數(shù)法》和GB/T 5455—1997《紡織品 燃燒性能試驗 垂直法》[4]。這兩種測試結(jié)果為GB 8624—2012、GB 20286—2006和GB 50222—2007中紡織品評級的直接判據(jù)。其次為GB/T 8627—2007《建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗方法》，GB/T 20285—2006《材料產(chǎn)煙毒性危險分級》，GB/T 16172—2007《建筑材料熱釋放速率試驗方法》和GB/T 14402—2007《建筑材料及制品的燃燒性能 燃燒熱值的測定》，這四個標(biāo)準(zhǔn)主要測試紡織品的煙密度、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所裝修材料時，作為附加評級補(bǔ)充用的，也是全面了解評價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，還可能用到GB/T 11785—2005鋪地材料的燃燒性能測定輻射熱源法，GB/T 8626—2007《建筑材料可燃性試驗方法》，GB/T 20284—2006《建筑材料或制品的單體燃燒試驗》。最后，作為服裝用紡織品的阻燃測定，GB/T 14644—2014《紡織織物 燃燒性能45°方向 燃燒速率測定》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)測定》也是最常用的標(biāo)準(zhǔn)。對應(yīng)的國外標(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定》，ISO 10047《紡織品 燃燒性能 織物表面燃燒時間的測定》等。

3 紡織品阻燃性能測試細(xì)節(jié)分析

依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對紡織品進(jìn)行阻燃測試時，有許多測試細(xì)節(jié)需要注意。根據(jù)檢測實(shí)驗室樣品統(tǒng)計和測試經(jīng)驗，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)驗室管理人員和測試人員需要注意的。

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

（2）確保測試試樣（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）都要各取對應(yīng)數(shù)量并分別測試。雖然根據(jù)我們的測試經(jīng)驗，大多數(shù)織物經(jīng)緯向測試結(jié)果很是接近，但是對于經(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，經(jīng)向和緯向的測試結(jié)果可能有很大差異，所以還是要盡量嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)方法取樣測試。再次，紡織品制樣后往往會有毛邊、毛刺，這些毛邊毛刺甚至試樣缺口等，會改變試樣被點(diǎn)燃的難易程度和火焰的傳播特性，從而帶來試驗誤差。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、無毛邊、無毛刺。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，紡織品試驗標(biāo)準(zhǔn)中，沒有塑料、橡膠氧指數(shù)和垂直燃燒測試要求得嚴(yán)格。調(diào)節(jié)時間我們盡量加長，以確保充分狀態(tài)調(diào)節(jié)。

（4）注意測試環(huán)境的溫濕度控制。GB/T 5454—1997和GB/T 5455—1997都要求試驗在溫度10℃～30℃和相對濕度30%～80%的大氣中進(jìn)行。為提高測試精度和可比性，測試環(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中雖然沒有明確作此要求，但是GB/T 2406.2—2009《塑料 用氧指數(shù)法測定燃燒行為 第2部分：室溫試驗》、GB/T 8924—2005《纖維增強(qiáng)塑料燃燒性能試驗方法氧指數(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)行測試的時間間隔要盡量短。若恒溫恒濕箱與測試地點(diǎn)較遠(yuǎn)或測試過程較慢時，最好每次只取一個試樣，測完記錄后再取下一個試樣。

（5）燃?xì)狻⒒鹧骈L度及功率的控制。燃燒類測試都離不開火焰，因此此類測試中火焰的精準(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)驗室條件允許情況下優(yōu)先選擇可以作為仲裁測試的燃?xì)猓热绫榫捅榷⊥楹靡恍Ｆ浯危x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档汀Ｔ俅危細(xì)鈮毫σ獫M足標(biāo)準(zhǔn)要求。最后是火焰的長度要符合標(biāo)準(zhǔn)要求。不同的測試員對火焰高度的認(rèn)定可能會有偏差，要盡量做到統(tǒng)一規(guī)范。只要火焰做到準(zhǔn)確規(guī)范，得到客觀公正的測試結(jié)果就不難了。

（6）注重計時的準(zhǔn)確性。穩(wěn)定時間、沖洗時間、點(diǎn)火時間、續(xù)燃時間、陰燃時間等都是與測試結(jié)果密切相關(guān)的參數(shù)，有些時間直接就是評級的判據(jù)。因此，試驗中的所有計時要準(zhǔn)確把握。

（7）把握測試過程中的細(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)對測試結(jié)果影響很大，哪些操作對結(jié)果基本沒有影響，學(xué)會靈活變通。比如，錐形量熱測試紡織品熱釋放時，可以把多片布料試樣疊加；遇到有膨脹涂層的試樣時可以用鐵絲網(wǎng)固定在試樣表面。另外，試驗過程中要注重試樣的燃燒特征細(xì)節(jié)，及時記錄。像炭化、熔融、滴落、收縮、卷曲、陰燃、燒通等燃燒特征，對織物阻燃研發(fā)有不可多得的指導(dǎo)作用。

（8）試驗結(jié)果的處理要規(guī)范。氧指數(shù)是根據(jù)測試結(jié)果計算出來的，步長的選擇和K值的確定要細(xì)心，若步長大于0.2時一定不要忘記進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)偏差的校驗。同時，計算得出的氧指數(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)，比如計算得出的氧指數(shù)為27.85%，實(shí)際取值應(yīng)該為27.8%。

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

（10）注意實(shí)驗室安全。燃燒試驗離不開可燃?xì)馄俊毫馄浚囼炦^程中還可能產(chǎn)生有毒有害氣體，因此實(shí)驗室要注意通風(fēng)和人員安全防護(hù)工作。但是，要注意測試過程中不可通風(fēng)，以免影響試驗結(jié)果。

4 結(jié)語

紡織品阻燃性能越來越受到重視，生產(chǎn)、研發(fā)、使用環(huán)節(jié)對紡織品的阻燃檢測也越來越頻繁，對測試結(jié)果的要求也越來越嚴(yán)格，科學(xué)規(guī)范的測試是上述活動的保證。雖然國內(nèi)紡織品試驗標(biāo)準(zhǔn)還不是很完善，但只要多留心測試細(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)中未提及的問題，我們還可以參照對應(yīng)的ISO或ASTM標(biāo)準(zhǔn)，也希望相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)起草部門及時修訂標(biāo)準(zhǔn)，以適應(yīng)新形勢下的紡織品阻燃檢測需要。

參考文獻(xiàn)：

[1] 周禎德，王麗莉，任參，等.紡織品阻燃性能試驗方法的應(yīng)用[J].合成纖維，2012，41（3）：32-35.

[2] 徐曉楠，韓海云.我國紡織品阻燃現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2002，（2）：32-35.

[3] GB/T 5454—1997紡織品 燃燒性能試驗 氧指數(shù)法[S].

[4] GB/T 5455—1997紡織品 燃燒性能試驗 垂直法[S].

[5] 甘亞雯，冉祥鳳，苑淑花.嬰幼兒服裝阻燃性能標(biāo)準(zhǔn)的分析研究[J].中國纖檢，2010，（1）：26-29.

[6] GB/T 2406.2—2009塑料 用氧指數(shù)法測定燃燒行為 第2部分：室溫試驗[S].

[7] GB/T 8924—2005纖維增強(qiáng)塑料燃燒性能試驗方法 氧指數(shù)法[S].

[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)阻燃材料檢測中心）