汽車內飾材料及其阻燃測試標準概況

張龍，呂渤，晁華，胡曼，趙滿，張超

(國家汽車質量監督檢驗中心(襄陽)，湖北襄陽 441004)

0 引言

隨著我國交通技術的高效持續發展與進步，以及人們對車輛的需求和依賴日益加劇，促使我國成為世界上最大的汽車產銷國。為了爭得相對應的這一巨大的汽車經濟市場，眾多整車及配套供應廠商如雨后春筍般涌現，導致汽車領域競爭加劇。汽車內飾材料在汽車生產成本中占據很大一部分，各廠商為了提高競爭力大多采用壓縮成本的低價策略搶占市場，使汽車內飾材料良莠不齊。而內飾材料的優劣會直接影響到車輛的舒適性及駕乘人員的安全性，研發出既能提升汽車檔次增加汽車舒適性，又能確保安全的內飾材料，是汽車開發工程師極力解決的問題。

1 汽車內飾材料的分類

汽車內飾材料種類繁多，按原料材質可分為纖維、塑料泡沫、天然橡膠及合成橡膠三大類[1]。汽車內飾中常用的纖維有棉纖維、羊毛、滌綸、芳綸、PBO、PPS、碳纖維、玻璃纖維等諸多新型纖維，大多應用于地毯、氣囊、座椅面料、窗簾、遮陽簾、表面覆蓋及裝飾位置；塑料因具有密度小、尺寸穩定性好、觸感好、耐化學性且易成型等良好的綜合性能使其在汽車內飾材料中占比較大，常見的塑料類材料有PP、PVC、PET、ABS、PE、PU、PPO及其他改性塑料，常應用于門內護板、汽車立柱、儀表板、遮陽板等位置；橡膠材料如SBR、EPM、EPDM、TPO等，多應用于密封條，儀表板、地板覆蓋物以及織物涂層。近年來，隨著汽車的快速發展，為了滿足人們對汽車更加風格化、高檔化、環保化的需求，各種新型環保且可以回收利用的材料在汽車內飾中快速發展和應用[2]。

按內飾材料的結構層次與功能，可分為面飾材料、緩沖材料和內飾件骨架材料三大類[3]。面飾材料主要有纖維材料、皮革、木材及再生纖維毛氈等，多用在裝飾、隔音、保溫領域，如地毯、頂棚、儀表板表皮、門內護板、裝飾條、座椅面料等位置；緩沖材料主要有PU和PP發泡材料等，主要起減振、隔熱、吸音及隔音功能，對汽車乘坐舒適性起著至關重要的作用，在頂棚襯里、門板內襯、轉向盤、座墊、靠背等位置應用較多；骨架材料主要為保證駕駛艙的安全性和功能性，目前除了座椅骨架常用金屬材料外，其他內飾件骨架主要是高分子材料及各種復合材料，如塑料、塑料合金、自增強樹脂、增強復合材料等，這些材料可以實現結構簡單，滿足大尺寸且復雜形狀和曲面要求、輕量化、車輛NVH指數小，并且變形可擴散均勻，有利于碰撞時能量吸收[4]等優點。

按照內飾材料的組成結構分為單一材料和層積復合材料。單一材料指由同種材料構成的均勻的整體材料；層積復合材料指由若干層相似或不同材料，其表面之間由熔結、粘接、焊接等不同方法使全面緊密結合在一起的材料。需要注意的是若不同材料斷續連接在一起(例如由縫紉、高頻焊、鉚接)，則不是層積復合材料，每種材料均屬于單一材料[5]。

2 內飾材料阻燃標準發展概況

汽車在給人類帶來巨大方便的同時，各類交通事故的發生也對車內人員的生命財產構成極大的潛在威脅，火災是各類安全事故中非常重要的一種。如2009年6月5日，成都9路公交車發生故意放火事件，熊熊大火將整個車身燒成空殼，造成27人遇難74人受傷；2016年6月26日，因一輛大巴車在湖南境內高速公路上碰撞隔離帶和護欄后起火引起的特大交通事故，造成35人死亡，13人受傷。頻發嚴重的交通汽車事故均是由于汽車在使用過程中因電氣故障、油路系統故障、交通事故、車身高溫以及人為因素等原因引發火災。許多研究表明，造成重大損失的主要原因是由于汽車發生火災后，車內裝飾材料的阻燃等級過低，助長了火勢的蔓延，從而加重了乘車人員的傷亡和財產損失。因而，如何抑制或延緩火焰的傳播，為乘員安全疏散和撲滅火災爭取足夠時間，提高汽車內飾材料的質量安全等級，健全汽車內飾的阻燃標準體系迫在眉睫。

1987年，我國出臺了最早的汽車內飾材料燃燒測試強制性標準GB 8410-1987 《汽車內飾材料的燃燒特性》，并于1994年進行了第一次修訂。隨著國內汽車消費者安全需求的變化，2006年我國參考了美國聯邦車輛安全標準FMVSS 571.302《汽車內飾材料的燃燒性能》，對GB 8410-1994再次進行修訂，進一步指導我國所有類型汽車內飾材料的生產。標準要求內飾件的燃燒速度不大于100 mm/min。但是，該標準并未像歐盟95/28/EC號指令以及美國FMVSS 300系列防火測試法規一樣充分考慮到內飾件使用部位[6]，對各種使用位置提出不同的測試方法，而僅僅考察了材料的水平燃燒速率，未考慮內飾件的安裝位置、布置方法、使用條件和引火源等因素，不適用于評價真實的車內燃燒特性，不能明確分辨汽車內飾材料燃燒性能的優劣，具有一定的局限性，并且標準限值要求較低，以至于大多數塑料，特別是熱塑性塑料幾乎不用經過任何阻燃處理就能滿足要求。此外，公交車輛內墻板和頂板多采用木質膠合板貼面的形式，木質材料不易被引燃，但是一旦引燃，則會釋放大量的熱，這樣的內飾材料在火災發生時，卻成了助燃材料[7]。

2011年，在甘肅慶陽、江蘇豐縣等地發生多起校車安全事故，校車安全受到了全社會的廣泛關注。2012年4月10日，國家質檢總局、國家標準化管理委員會批準發布GB 24407-2012《專用校車安全技術條件》，并于2012年5月1日正式實施。此標準適用于幼兒園階段(3周歲以上)及九年制義務教育階段受教育的群體所乘用的專用校車。在GB 24407-2012中，除了對校車的結構尺寸、機械安全性能等作出了詳細、嚴格的要求外，標準中5.12.2和5.12.6節明確對乘員艙內飾材料以及電器系統的導線、波紋管等材料的阻燃性能作出了嚴格規定，明確指出內飾材料最大水平燃燒速度試驗方法按照GB 8410-2006進行，但限值加嚴到70 mm/min。測試指標不再局限于水平燃燒性能，擴展到了材料點燃性能、材料產煙性等，新增了內飾材料氧指數的要求，所謂氧指數是指在所規定的試驗條件下材料在O2、N2混合氣體中剛好維持火焰燃燒時的最小氧濃度，以O2體積的百分率表示，用來判斷材料在空氣中與火焰接觸時燃燒的難易程度，其氧指數越高表明材料越不易被點燃，阻燃性能越好[8]。標準中要求內飾材料的氧指數(OI)不小于22%，對于針對紡織品及塑料、橡膠類涂附織物，氧指數的試驗方法按GB/T 5454-1997《紡織品燃燒性能試驗氧指數法》的規定執行。其他塑料材料，試驗方法按GB/T 2406.2-2009《塑料 用氧指數法測定燃燒行為 第2部分：室溫試驗》的規定執行。此外，對考核材料燃燒安全性的另一重要指標，煙密度等級也作了要求。材料在燃燒的過程中會產生大量的煙霧，不僅影響救援及逃生視線，而且很容易使人窒息死亡。煙密度等級的測試原理為規定的試驗條件下測量材料燃燒時產生的煙氣中固體塵埃對光的反射而造成光通量的損失，透過煙的光強度衰減量來評價煙密度值的大小，煙密度等級越大表示材料燃燒或分解產生的煙霧越多。GB 24407-2012要求塑料類內飾材料煙密度等級(SDR)不大于75，試驗方法按GB/T 8627-2007《建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗方法》的規定執行。除了以上3 種內飾燃燒測試要求以外，GB 24407-2012標準規定電器設備及導線應能耐受環境溫度和濕度，尤其能耐受發動機艙內的溫度和各種污染物可能帶來的損害。導線應滿足負荷要求、絕緣良好并具有阻燃性能，其中波紋管應達到GB/T 2408-2008 《塑料燃燒性能的測定水平法和垂直法》標準中規定的V-0級水平。

在火災研究調查中表明，由織物引起的火災占很大比例，一旦被引燃火焰極易傳播和擴大。2015年10月9日，國家質檢總局、國家標準化管理委員會批準發布了針對運載超過22名乘客的M3類汽車內使用窗簾、遮陽簾和/或其他內部懸掛材料的阻燃評價標準GB 32086-2015《特定種類汽車內飾材料垂直燃燒特性技術要求和試驗方法》，于2016年7月1日正式實施。其原理是將試樣垂直固定到矩形框架上，在燃燒箱中用規定火焰引燃試樣，測定試樣燃燒距離和所用時間，該標準要求垂直燃燒速度不大于100 mm/min。該標準不適用于有站立乘客的城市客車。

早在2014年公安部下發了《關于進一步嚴格客車消防安全技術要求的函》(公消[2014]158號)，對客車內飾材料的燃燒性能等級、燃燒熱值、熱釋放速率、材料燃燒煙密度等級、材料燃燒產煙毒性等提出了嚴格要求，并認真吸取“6.26事件”的慘痛教訓，為此，交通部于2016年12月30日發布了行業標準JT/T 1095-2016《營運客車內飾材料阻燃特性》，于2017年4月1日正式實施。該標準按照應用材料、包含內飾材料及使用部位將營運客車內飾材料分為內飾板材、鋪地材料、彈性軟墊材料、紡織材料、皮革材料、座椅用塑料材料、保溫隔熱降噪減振材料、連接材料及其他內飾材料9大類。根據差異種類的實際使用情況及行業發展狀況提出了不同的阻燃特性要求，對大多數應用材料要求檢測水平燃燒、垂直燃燒、氧指數、煙密度等級項目，并且較之前發布的標準中的技術要求有了較大幅度提高。需要指出的是，JT/T 1095-2016根據內飾材料材質不同，需選用不同的氧指數測試方法。與GB 24407-2012《專用校車安全技術條件》相比，新增了橡膠材料的氧指數測試方法，按照GB/T 10707-2008《橡膠燃燒性能的測定》進行測試。

眾所周知，當火災發生時，給人造成傷害的不僅只有燃燒產生的熱輻射，燃燒產生的濃煙和煙氣毒性也會給人造成極大地傷害。統計結果表明，火災中70%～85%的死亡者是由于吸入了煙塵及有毒氣體昏迷后致死的。目前在地鐵、動車組及高鐵上均要求采用阻燃、低煙、無毒(少毒)的非易燃防火材料[9]。JT/T 1095-2016特別針對鋪地材料上的地板覆蓋物要求進行燃燒性能、產煙特性、煙氣毒性等級試驗。其中在熱危害方面，燃燒性能等級試驗方法按照GB/T 11785-2005《鋪地材料的燃燒性能測定 輻射熱源法》 測定臨界熱輻射通量(CHF，Critical Heat Flux)，要求滿足CHF不小于8.0 kW/m2；同時，按照GB/T 8626-2007《建筑材料可燃性試驗方法》，點火15 s，測定20 s內焰尖高度，要求其滿足Fs不大于150 mm，即滿足GB/T 8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》中B1-B的要求。在煙氣危害方面，由于地板覆蓋物使用量巨大且處于較低位置，車輛又密封較好，一旦起火，煙氣易彌漫聚集，造成能見度驟降，同時，煙氣中有對人眼、呼吸道及中樞神經系統產生極大刺激毒害的煙氣，均會對人員的疏散帶來困難，標準中要求產煙特性等級試驗方法按照GB/T 11785-2005《鋪地材料的燃燒性能測定 輻射熱源法》 測定產煙量，需滿足GB/T 8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》中產煙特性及分級判據中產煙量需符合鋪地材料的s1級別要求。材料產煙毒性評價方法采用動物染毒法，對應于GB/T 20285-2006《材料產煙毒性危害分級》，即以充分產煙及無火焰情況下的煙氣進行動物染毒試驗，根據染毒期間及染毒后試驗的動物小白鼠的體重變化及死亡情況來確定材料產生煙氣的毒性級別，標準要求以濃度大于25.0 mg/L的煙氣對小白鼠進行30 min染毒試驗，要求實驗小鼠30 min染毒期內無死亡(包括染毒后1 h內)及實驗小鼠在染毒后3天內恢復平均體重，達到麻醉性及刺激性均合格的準安全級ZA1級，即煙氣毒性等級滿足GB/T 8624-2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》t0級要求。

針對近幾年迅猛發展的新能源汽車，也屢次出現起火現象，這些事故不僅僅涉及到內飾材料阻燃性能，還與動力電池的防火性能有關，動力電池的防火測試需要進一步完善，目前，國標《電動客車安全要求》正在制訂中，其中，內飾材料考核項目大致與營運客車相同。在后期的標準制修訂中，應更多地借鑒軌道交通、建筑材料等相似領域的經驗，增加內飾材料阻燃性能的測試項目，例如：對于汽車內飾材料燃燒的熱釋放速率、煙霧釋放速率的考核；車頂內飾材料燃燒過程中產生的熔融滴落現象的考核；發動機艙及動力電池隔熱材料的導熱系數的考核等。

3 結論

交通工具火災事故的頻發，內飾材料助燃導致火情進一步加劇，只有根據汽車工業的特點，將材料阻燃研究的方法機制、技術標準有機結合地應用到汽車內飾材料阻燃性研究上來，尋找適用的新型阻燃材料，進一步從本質上提高汽車內飾材料的質量安全性。此外，汽車內飾材料阻燃測試標準是確保汽車安全的重要因素之一，我國應根據車型種類、內飾材料材質類型及實際使用狀況，綜合國內外相關的標準切合實際地制訂并完善一系列的汽車內飾材料燃燒測試標準，并積極開展內飾材料阻燃性能的評價分級工作。與此同時，相關的職能部門應加大標準的執行力度，加強汽車內飾材料的質量監督，降低安全隱患。