現有紡織品燃燒性能測試標準對繩索耐火性測試的適用性探究

張 宇 黃華云 王宇驊 Chia-Te Chou

上海儀耐新材料科技有限公司，上海 201700

火災會威脅公共安全，危害生命財產。紡織品是室內主要的可燃或易燃物品，特別是裝飾用紡織品(如地毯、窗簾、非織造墻紙等)和服裝用紡織品，它們燃燒時產生的熱量會灼燒人體，還會產生有毒煙霧，引起人體中毒、窒息，造成不可挽回的損失。因此，紡織品的阻燃性能是評判其安全性的重要指標，各國相繼頒布了相關強制性標準或推薦性標準，各行業也針對特定產品相繼頒布了行業標準。但有關產業用高性能繩索，如火災救援用繩索等，在燃燒或高溫場景下的性能評估及測試方法卻鮮有報道。

繩索作為一種歷史悠久的紡織制品，最早由藤蔓纏繞而成，后發展到利用天然纖維通過捻繞、編織制得。隨著科學技術的發展、化工企業的飛速崛起及高性能纖維的面世，傳統繩索制造行業的格局發生了極大的改變。如今，繩索產品已突破傳統紡織制品，更接近纖維增強型復合材料。一大批高性能纖維如芳綸、超高相對分子質量聚乙烯纖維等紛紛加入到高性能繩索的制造中，它們賦予了繩索更高的性能和更廣泛的用途。此外，功能性后處理技術的發展與應用也使繩索行業得到了進一步的升級，繩索性能進一步提升。不同功能的涂料和工藝技術有效結合，可賦予繩索耐磨、耐切割、耐日曬、耐濕熱、阻燃等功能，耐火繩就是其中的一種產品。

不同于裝飾用和服裝用紡織品，產業用高性能繩索在使用中主要利用的是其較強的力學抗拉性能，故繩索在燃燒或高溫場景下的性能評估，除了要考慮到自身的阻燃特性如續燃時間、陰燃時間、易點燃性、燃燒速率等之外，還應兼顧繩索燃燒時或燃燒后的力學性能，確保繩索能在指定的條件下穩定發揮抗拉等性能。簡而言之，繩索不僅要考慮燃燒時或燃燒后的阻燃性能，還要考慮其在燃燒時或燃燒后的力學性能。

本文將以典型的現有傳統紡織品燃燒性能相關測試標準為入手點，分析傳統紡織品燃燒性能的測試方法、燃燒性能表征指標，探究傳統紡織品燃燒性能測試方法對繩索耐火性能測試的適用性，旨在摸索出纖維繩索耐火性測試標準的制定依據。

1 垂直法(GB/T 5455—2014)

在紡織品的燃燒性能測試標準中，GB/T 5455—2014《紡織品 燃燒性能 垂直方向 損毀長度、陰燃和續燃時間的測定》[1]使用最為廣泛。該標準規定了垂直方向紡織品底邊點火時燃燒性能的試驗方法，適用于各類織物及其制品。其測試原理為，利用規定點火器產生的火焰對垂直方向的試樣底邊中心點火，在達到規定的點火時間后移除，測量試樣的損毀長度、陰燃時間和續燃時間，并以此表征被測試樣垂直方向上的燃燒性能。GB/T 17591—2006《阻燃織物》[2]2中規定，裝飾用、飛機和輪船內飾用，以及阻燃防護服用織物等的燃燒性能試驗方法也為GB/T 5455。

GB/T 5455—2014要求被測試樣尺寸為300 mm×89 mm，顯然，標準對被測試樣尺寸的規定限制了其適用范圍。此外，該標準中的損毀長度指標的評價方法完全不適用于繩索類紡織品，因為無法根據標準要求選擇出測試用重錘質量。故GB/T 5455—2014只能作為繩索耐火性能測試的參照標準。

2 45°法(GB/T 14645—2014)

GB/T 14645—2014《紡織品 燃燒性能 45°方向 損毀面積和接焰次數的測定》[3]也是常用的評價紡織品燃燒性能的標準。GB/T 17591—2006《阻燃織物》[2]2規定，火車內飾用織物的燃燒性能試驗方法為GB/T 14645。GB/T 14645—2014標準規定了45°方向紡織品采用表面點火和底邊點火測定燃燒性能的兩種方法——A法和B法：

(1)A法適用于各類織物及其制品。其測試原理為利用規定燃燒器產生的火焰對45°方向的試樣表面點火，測量規定點火時間后試樣的續燃時間、陰燃時間、損毀長度和損毀面積。此法要求被測試樣尺寸為330 mm×230 mm，這顯然限制了該方法的適用范圍，不適用于繩索類紡織品。

(2)B法適用于受熱熔融的紗線和織物。其測試原理為利用規定燃燒器產生的火焰對45°方向的試樣底邊點火，測量接焰次數。該方法要求被測試樣長度為100 mm，質量約為1 g。通過記錄試樣熔融燃燒90 mm長度所需的接焰次數來評價被測試樣的燃燒性能。雖然，此法對被測試樣的要求符合繩索的特征，但接焰次數指標僅適用于受熱熔融的紗線和織物，也不適用于繩索耐火性能的評價。

3 水平法(FZ/T 01028—2016)

FZ/T 01028—2016《紡織品 燃燒性能 水平方向燃燒速率的測定》[4]規定了水平方向織物采用底邊點火測定其燃燒性能的試驗方法。該標準適用于各類織物及其制品，其測試原理為，在規定的條件下，對水平放置的試樣底邊中心點火，經過一定的點火時間后，測量試樣的火焰蔓延距離及火焰蔓延時間，計算燃燒速率，以表征試樣水平方向上的燃燒性能。GB/T 17591—2006《阻燃織物》[2]2規定，交通工具中汽車的內飾用織物的燃燒性能試驗方法為FZ/T 01028。

FZ/T 01028—2016要求被測試樣尺寸為340 mm×100 mm，但尺寸不足的試樣也可以進行測試，如對于寬度小于60 mm的試樣，長度取340 mm即可。但是在實際操作中，受夾具的限制，繩索試樣的固定方式較難實現，故該標準也只能作為繩索燃燒性能測試的參照標準，在表征繩索水平方向燃燒速率方面具有一定的參考意義。

4 其他方法

除此之外，紡織品燃燒性能相關測試標準還有GB/T 5456—2009 《紡織品 燃燒性能 垂直方向試樣火焰蔓延性能的測定》[5]、GB/T 8745—2001《紡織品 燃燒性能 織物表面燃燒時間的測定》[6]、GB/T 8746—2009 《紡織品 燃燒性能 垂直方向試樣易點燃性的測定》[7]、GB/T 5454—1997《紡織品 燃燒性能試驗 氧指數法》[8]、GB/T 11049—2008《地毯燃燒性能 室溫片劑實驗法》[9]等，但也未被纖維繩索行業采用，原因主要在于：

(1)標準GB/T 5456—2009中的火焰蔓延性能與標準GB/T 5455—2014中的陰燃時間和續燃時間有一定的關系，火焰蔓延會產生陰燃時間或續燃時間。纖維繩索行業更傾向于采用規范結果的標準，故業內較多采用GB/T 5455—2014作為繩索/織帶耐火性能測試的參照標準。

(2)GB/T 5455—2014中關注的考察指標如損毀長度、陰燃時間和續燃時間等是從產品的性能著手的。而GB/T 8745—2001、GB/T 8746—2009和GB/T 5454—1997則主要提供了針對紡織品燃燒性能的測試方法，對規范纖維繩索產品耐火性能測試意義不大。

(3)GB/T 11049—2008針對地毯產品的燃燒性能提供了測試方法。但纖維繩索產品與地毯產品相比，無論是在外觀形態上，還是在承擔載荷上(纖維繩索產品主要承擔軸向的張力載荷，而地毯產品主要承擔平面上的壓力載荷)，都大不相同，所以較難采用GB/T 11049—2008作為纖維繩索耐火性能的參考標準。

另外，GB/T 12731—2014《阻燃V帶》[10]中利用具有一定溫度的火焰灼燒V帶試樣，一定時間后移去火焰，測定試樣明焰和無焰燃燒至自動熄滅所需的時間即續燃時間和陰燃時間，用以表征阻燃V帶的阻燃性能。試驗方法與前述紡織品燃燒性能測定標準不同：(1)該標準采用酒精噴燈作為點火源；(2)被測試樣為同一條V帶上截取的6段，每段長度大于100 mm，要求切割面整齊，且與頂面垂直；(3)檢測時，V帶試樣切割端面位于鉛垂平面上，V帶試樣頂面呈鉛垂方向。該阻燃性測試方法并未參照GB/T 5455，而是重新定義了試樣的制備及阻燃試驗方法。

5 阻燃和耐火

GB/T 19666—2019《阻燃和耐火電線電纜或光纜通則》[11]對“阻燃”和“耐火”進行了明確的定義，其中：阻燃(flame retardance)是指試樣具有阻止或延緩火焰發生或蔓延能力的特性，表現為試樣在規定條件下被燃燒，撤去火源后火焰在試樣上的蔓延僅在限定的范圍內；耐火(fire resistance)是指試樣在規定火源和時間條件下被燃燒時仍能持續地在指定的條件下運行的特性。可見，阻燃有阻止燃燒、不助火勢之意；耐火則為經得起火燒,高溫或燃燒后仍能發揮一定的性能。現有的紡織品阻燃性能測試標準集中在描述產品的可燃性能、極限氧指數、續燃時間、陰燃時間、損毀長度，或者是燃燒后煙氣的危害等方面，這些表征對一般紡織品已經足夠；但耐火繩索是具有力學強度要求的一類特殊紡織品，現有阻燃標準僅能描述其燃燒性能，無法描述其耐火性能。

6 結語

現行的紡織品燃燒性能測試標準多用來規范平面織物或相關產品(如機織物、針織物、非織造布、涂層織物、層壓織物、地毯織物等)的燃燒性能，而對于一維的繩索類紡織品，其耐火性能無明確的標準及測試方法。

繩索在使用過程中主要起連接兩點、承受拉力的作用，其主要的力學性能涉及強度、延伸率和疲勞性能等。一根擁有較好阻燃指標的纖維繩索，并不意味著其力學性能也具有較好的耐火性。部分阻燃纖維繩索雖不易燃燒，但其力學性能可能在高溫環境中急劇下降。例如，火災用消防逃生繩索現多為尼龍材質，并添加有阻燃劑，在遇到高溫或明火時消防逃生繩索雖不易燃燒，但會釋放有毒物質，且其力學性能會大幅降低。因此，僅采用阻燃指標來表征耐火性，會對使用者造成誤導，埋下更大的安全隱患。因此，如何描述繩索在燃燒時或燃燒后的力學性能是否滿足使用要求，是標準化繩索耐火性能測試的目的。對于耐火繩索類產業用紡織品，應在使用阻燃指標(如續燃時間、陰燃時間、損毀長度、損毀面積、易點燃性、燃燒速率等)的同時，視實際應用增加相關力學耐火性能指標，如點燃時或點燃后的強力及強力損失率等。只有通過這種全面的測試表征方法，才可以確保耐火繩索等產品在點燃或高溫等情況下的使用安全性。