汽車內(nèi)飾材料氧指數(shù)試驗(yàn)方法分析與研究

陳杰，馮妮，閆清泉，傅大君，陳銳

汽車內(nèi)飾材料氧指數(shù)試驗(yàn)方法分析與研究

陳杰，馮妮，閆清泉，傅大君，陳銳

（重慶車輛檢測研究院有限公司 國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，重慶 401122）

文章基于2019年出臺(tái)的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 38262《客車內(nèi)飾材料的燃燒特性》，通過對現(xiàn)行氧指數(shù)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，對比不同材料的氧指數(shù)試驗(yàn)設(shè)備、試樣尺寸、試驗(yàn)步驟及計(jì)算方法的差異，并結(jié)合汽車行業(yè)內(nèi)飾材料使用的實(shí)際情況，對現(xiàn)行氧指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)提出修改建議，包括對層積復(fù)合材料的氧指數(shù)試驗(yàn)步驟和試驗(yàn)方法予以明確、根據(jù)汽車內(nèi)飾材料的種類和結(jié)構(gòu)，制訂對應(yīng)的氧指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以完善現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，使得試驗(yàn)更具針對性，提升試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

氧指數(shù)；標(biāo)準(zhǔn)分析；試驗(yàn)設(shè)備；試驗(yàn)步驟；計(jì)算方法

前言

每年發(fā)生的客車事故使得人民群眾更加重視客車安全問題，內(nèi)飾材料作為客車的一部分，在保障客車安全過程中起著重要作用。按照國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定，客車、營運(yùn)客車及專用校車內(nèi)飾材料需進(jìn)行氧指數(shù)試驗(yàn)。2019年，國家出臺(tái)了強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 38262《客車內(nèi)飾材料的燃燒特性》，其中氧指數(shù)試驗(yàn)是一個(gè)重要試驗(yàn)項(xiàng)目，按照標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，氧指數(shù)指在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，通過混入一定氧、氮混合氣體時(shí)，剛好維持材料燃燒的最低氧濃度，氧指數(shù)以體積分?jǐn)?shù)表示。目前氧指數(shù)試驗(yàn)引用GB/T 2406.2、GB/T 5454、GB/T 10707三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，本文針對該三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)要求、試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)步驟及計(jì)算方法的差異進(jìn)行分析并提出建議。

1 標(biāo)準(zhǔn)要求

GB 38262中氧指數(shù)試驗(yàn)引用的標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 2406.2、GB/T 5454、GB/T 10707，其中塑料材料（包括纖維增強(qiáng)塑料）、皮革材料、泡沫材料采用GB/T 2406.2的試驗(yàn)方法；紡織品采用GB/T 5454的試驗(yàn)方法；客車內(nèi)橡膠材料采用GB/T 10707的試驗(yàn)方法。

1.1 試驗(yàn)設(shè)備

1.1.1燃燒筒

GB/T 2406.2、GB/T 5454、GB/T 10707標(biāo)準(zhǔn)中的設(shè)備都要求使用耐熱透明玻璃筒：GB/T 2406.2燃燒筒尺寸優(yōu)選高度（500±50）mm，內(nèi)徑75 mm～100 mm[1]；GB/T 5454要求燃燒筒尺寸為內(nèi)徑至少75 mm，高度至少450 mm[2]；GB/T 10707燃燒筒尺寸為內(nèi)徑75 mm，總高度450 mm[3]；GB/T 2406.2要求筒底使用含有易擴(kuò)散并具有金屬網(wǎng)的混合室，GB/T 5454、GB/T 10707筒底要求使用3 mm～5 mm的玻璃球充填，填充高度為80 mm～100 mm[2]。

1.1.2氣源

GB/T 2406.2采用純度（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）不低于98%的氧氣和氮?dú)猓籊B/T 5454、GB/T 10707要求使用工業(yè)用氧氣和氮?dú)猓üI(yè)用氧氣的體積分?jǐn)?shù)/10-2≥99.2、99.5，工業(yè)用氮?dú)獾捏w積分?jǐn)?shù)/10-2≥99.2）[1]。

1.1.3試樣夾

GB/T 2406.2中對于自撐材料，要求夾持處離開判斷試樣可能燃燒到的最近點(diǎn)至少15 mm。對于非自撐材料要求使用支撐框架，并在離邊框頂端20 mm和100 mm處劃標(biāo)線；GB/T 5454針對比較柔軟的紡織材料要求使用支撐框架；GB/T 10707中，橡膠屬于自撐材料無須支撐框架。

1.2 試驗(yàn)步驟

1.2.1試樣尺寸

GB/T 2406.2、GB/T 5454、GB/T 10707試樣尺寸見表1。

表1 GB/T 2406.2、GB/T 5454、GB/T 10707 試樣尺寸

標(biāo)準(zhǔn)名稱試樣形狀尺 寸用 途 長/mm寬/mm厚度/mm GB/T 2406.2Ⅰ80～15010±0.54±0.25用于模塑材料 Ⅱ80～15010±0.510±0.5用于泡沫材料 Ⅲ80～15010±0.5≤10.5用于片材“接收狀態(tài)” Ⅳ70～1506.5±0.53±0.25電器用自撐模塑材料或板材 Ⅴ1400-552±0.5≤10.5用于軟膜或軟片 Ⅵ140～200200.02～0.10用于能用規(guī)定的桿纏繞接收狀態(tài)的薄膜 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ用于自撐材料。Ⅴ用于非自撐材料。Ⅵ用于纏繞后能自撐的薄膜。 GB/T 5454 15058 GB/T 10707 80～1506.5±0.53±0.25

1.2.2預(yù)處理

GB/T 2406.2要求試樣試驗(yàn)前在溫度23 ℃±2 ℃和濕度50%±5%條件下至少調(diào)節(jié)88 h。

GB/T 5454 要求試樣按GB 6529（溫度為20 ℃，相對濕度65%）的調(diào)濕要求，根據(jù)試樣厚度調(diào)濕8 h～24 h[4]。

GB/T 10707試樣調(diào)節(jié)按GB/T 2941（23 ℃±2 ℃和濕度50%±5% 不少于16 h）的要求執(zhí)行[5]。

1.3 點(diǎn)火時(shí)間

GB/T 2406.2采用對頂面點(diǎn)燃法，要求火焰覆蓋整個(gè)頂面，施加火焰30 s，每隔5 s移開一次，并觀察試樣整個(gè)頂面是否處于燃燒狀態(tài)。如果試樣頂面持續(xù)燃燒，則移開點(diǎn)火器，記錄燃燒時(shí)間和燃燒長度。對擴(kuò)散點(diǎn)燃法要求火焰從試樣頂面下移到垂直面近6 mm。連續(xù)施加火焰30 s（包括每5 s檢查試樣的燃燒中斷情況），直到穩(wěn)態(tài)燃燒或可見燃燒部分達(dá)到上標(biāo)線開始記錄燃燒時(shí)間和燃燒長度。點(diǎn)火器火焰高度（16±4）mm[6]。

GB/T 5454 點(diǎn)火時(shí)間在10 s～15 s，點(diǎn)火器火焰高度15 mm～20 mm[7]。

GB/T 10707點(diǎn)火時(shí)間與GB/T 2406.2中頂面點(diǎn)燃法一致，點(diǎn)火器火焰高度也與GB/T2406.2一致。

1.4 試驗(yàn)方法

GB/T 2406.2 分為兩種方法：

第一種簡捷方法，可采用對與規(guī)定的最小氧指數(shù)值進(jìn)行比較，三個(gè)試樣至少有兩個(gè)試樣是“O”反應(yīng)，則判定滿足規(guī)定的最小氧指數(shù)[8]。

GB/T 5454試驗(yàn)方法與GB/T 2406.2第二種極限氧指數(shù)試驗(yàn)方法一致。由于紡織品有經(jīng)向和緯向之分，所以GB/T 5454要求對試樣經(jīng)向和緯向分別各取15塊進(jìn)行氧指數(shù)試驗(yàn)。

GB/T 10707試驗(yàn)方法與GB/T 2406.2第二種極限氧指數(shù)試驗(yàn)方法及試樣數(shù)量一致。

2 分析比較

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

燃燒筒：GB/T 2406.2對燃燒筒的尺寸范圍更廣，包含了GB/T 5454和GB/T 10707所對應(yīng)的設(shè)備尺寸。

氣源：GB/T 2406.2、GB/T 5454、GB/T 10707對氣源的要求一樣。

試樣夾：GB/T 2406.2針對不同狀態(tài)的樣品，要求的試樣夾不同，與GB/T 5454 試樣夾有一些差異，但包含了GB/T 10707對試樣夾的要求。

2.2 試驗(yàn)步驟

試樣尺寸：GB/T 2406.2針對不同的試樣分為6種類型；GB/T 5454要求的試樣尺寸與GB/T 2406.2Ⅴ形（用于軟膜或軟片）的試樣要求相近；GB/T 10707要求的試樣尺寸與GB/T 2406.2 Ⅳ形（電器用自撐模塑材料或板材）的試樣要求相近。

預(yù)處理：由于三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)分別對應(yīng)塑料、紡織品和橡膠，所以三個(gè)樣品的預(yù)處理溫度、濕度及處理時(shí)間都不一樣。

點(diǎn)火時(shí)間：GB/T 2406.2有兩種點(diǎn)火方式，其中頂面點(diǎn)燃法與GB/T 10707要求一致，GB/T 5454 點(diǎn)火時(shí)間相對較短。三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對火焰高度要求基本一致。

試驗(yàn)方法：GB/T 2406.2除了與GB/T 5454和GB/T 10707有相同的試驗(yàn)方法外，還增加了簡捷方法。

3 建議

經(jīng)分析，GB/T 2406.2與GB/T 5454和GB/T 10707從試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法有很多相同的地方。除了預(yù)處理不一樣，GB/T 2406.2標(biāo)準(zhǔn)涉及的樣品尺寸、試驗(yàn)方法更加全面。建議在實(shí)際操作中，可采用GB/T 2406.2中的試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法進(jìn)行試驗(yàn)。

但此三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)僅針對單一材料，未提及層積復(fù)合材料的試驗(yàn)方法。而汽車內(nèi)飾材料中座椅面料、頂篷、地板革、儀表板等零件是由不同層相似或不同材料全面緊密結(jié)合在一起的層積復(fù)合材料。不同材料的氧指數(shù)不相同，按哪種方式進(jìn)行點(diǎn)火和判定試驗(yàn)結(jié)果，直接影響材料氧指數(shù)的實(shí)際值。建議對層積復(fù)合材料的氧指數(shù)試驗(yàn)步驟和試驗(yàn)方法進(jìn)行明確，提高材料氧指數(shù)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語

目前，汽車行業(yè)沒有專門的氧指數(shù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，氧指數(shù)試驗(yàn)均引用紡織行業(yè)與建材行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。汽車內(nèi)飾材料在汽車制造中占比較大，按種類劃分為塑料、橡膠、紡織品、泡沫等，按結(jié)構(gòu)劃分為單一材料和層積復(fù)合材料，且用在同一位置材料厚度不相同。GB/T 2406.2、GB/T 5454、GB/T 10707三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)不能完全涵蓋汽車內(nèi)飾材料對氧指數(shù)要求。氧指數(shù)作為汽車內(nèi)飾材料阻燃要求的試驗(yàn)項(xiàng)目之一，與人們安全出行息息相關(guān)。建議應(yīng)根據(jù)汽車內(nèi)飾材料的種類和結(jié)構(gòu)，制訂相關(guān)的氧指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

[1] 國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).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(yàn)[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

[2] 全國紡織品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 5454—1997:紡織品燃燒性能試驗(yàn)氧指數(shù)法[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1997.

[3] 全國橡膠與橡膠制品標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì).GB/T 10707—2008:橡膠燃燒性能的測定[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2009.

[4] 國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB 6529—2008:紡織品調(diào)濕和試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)大氣[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2008.

[5] 國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 2941—2006:橡膠物理試驗(yàn)方法試樣制備和調(diào)節(jié)通用程序[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,2007.

[6] 汪曉磊.材料氧指數(shù)的測試和影響因素[J].江蘇建材,2011(02):28- 29.

[7] 李艷玲,趙曉剛,鄧衛(wèi)華,等.氧指數(shù)檢測能力驗(yàn)證結(jié)果分析[J].化學(xué)分析計(jì)量,2012,21(06):88-90.

[8] 張金成,武薇,李伶俐,等.有關(guān)氧指數(shù)檢測的影響因素分析[J].中國建材科技,2016,25(05):14+43.

[9] 朱啟賢.中國客車內(nèi)飾技術(shù)現(xiàn)狀分析[J].客車技術(shù)與研究,2006(03): 1-3.

The Related Analysis and Research of Testing Methods of the Oxygen Index of Automobile Interior Material

CHEN Jie, FENG Ni, YAN Qingquan, FU Dajun, CHEN Rui

( Chongqing Vehicle Test&Research Institute, National Coach Quality Supervision and Test Center, Chongqing 401122 )

Based on the mandatory standards GB 38262 Flammability of interior materials for buses, which introduced in 2019,analyze the current national standards of oxygen index,compare the difference between equipment,sample size and procedure and calculation methods of testing,then provide suggestions on the implement and standard,including clarify the oxygen index testing procedure and methods for laminated composites material; enact oxygen index standards for different material to implement current standards, thus to make the testing more targeted and accurate.

Oxygen index;Standards analysis;Testing equipment;Testing procedure;Calculation methods

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.021.053

U465

A

1671-7988(2021)21-200-03

U465

A

1671-7988(2021)21-200-03

陳杰，工程師，就職于重慶車輛檢測研究院有限公司國家客車質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心，主要從事汽車內(nèi)飾材料試驗(yàn)工作。