塑料薄膜燃燒性能測試技術研究

陳偉力 李業添 陳宏業 龔嘉偉

廣州質量監督檢測研究院 廣東 廣州 511447

塑料軟薄膜通常由聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯以及其他樹脂材料制成，廣泛用于建筑、農業、食品、醫療等領域。隨著社會發展，塑料需求量不斷增加，今年1月至5 月，據統計，我國塑料薄膜累計完成量 687萬噸，同比增長7.04%[1]。根據燃燒動力學理論，易燃材料的起火燃燒往往是表面最先接觸火源，然后再逐步擴散到基體內部，整個燃燒進程中還伴隨著大量的熱和氣體釋放[2]。塑料軟薄膜在沒有經過阻燃處理的情況下，多數屬于易燃產品，一旦點燃有大量的熱和氣體釋放，其燃燒性能直接影響消防安全。現階段，國內塑料領域燃燒性能的測試方法主要針對硬質塑料（能獨立支撐的塑料），如GB/T 2408-2008《塑料 燃燒性能的測定 水平法和垂直法》、GB/T 5169.16-2017《電工電子產品著火危險試驗 第16部分:試驗火焰 50W 水平與垂直火焰試驗方法》等，對于易彎曲或者遇火容易熔融收縮的軟薄塑料并不適用。此外，GB∕T 40302-2021《塑料 立式軟薄試樣與小火焰源接觸的燃燒性能測定》[3]中提到用纏繞法制備成圓柱體試樣，但該方法操作較復雜，需要的時間周期較長。

本項目基于垂直燃燒試驗，針對塑料薄膜的材質柔軟、遇熱易熔融收縮等特性，重點探討試樣的制備、固定方式等關鍵條件對塑料薄膜燃燒性能測試的影響，并且將其與現有的方法進行比較，旨在確定該方法所用的測試條件、適用性與準確性，為現有方法改善提供技術基礎。

1 試驗部分

1.1 樣品要求

（1）薄膜樣品材質：F E P（0.0 3 m m）、P I（0.01mm）、PET（0.02mm）、PVC（0.01mm）、 HDPE（0.04mm）、 PP（0.06mm）、LDPE（0.07mm）。（2）尺寸：（210×58）mm，兩層重疊。（3）數量：樣品5個，每個兩層重疊。

1.2 試驗夾具

（1）方式一：夾具為U型夾子，內框尺寸為：（200×38）mm，外框尺寸為：（210×58）mm。

（2）方式二：只在頂端夾住樣品，樣品兩側不夾住固定，自由垂落。

1.3 試驗步驟

（1）在距試樣底端125mm處，畫一條標記線，然后裝在1.2中的固定夾具中固定。

（2）其他步驟按標準GB/T 40302條款9進行。

（3）記錄單個試樣的余焰時間、總的余焰時間、余焰或余輝是否蔓延至125mm標記線、滴落物是否引燃棉墊，按GB/T 40302 表A.1進行燃燒性能分級。

2 試驗結果與討論

2.1 樣品層數

將材質為FEP、PI、PET、PVC、 HDPE、 PP、LDPE的7種塑料薄膜，利用1.2中的（1）所述夾具固定樣品，分別按單層、雙層進行測試，測試結果如表1所示。

表1 塑料薄膜在單層與雙層條件的測試結果

由表1可知，同一種薄膜用單層、雙層樣品去進行測試，結果是有一定的差異，主要表現為：以單層樣品去測試，樣品在點火初期容易發生變形收縮，影響樣品點火，使測試過程減少可控性，而且由于材質較薄，樣品較容易燃燒過標線；以雙層樣品去測試，在初始點火過程中，樣品收縮不明顯，使測試過程可控，由于兩層，在測試后期，樣品收縮成塊狀，在重力的作用下容易滴落，引燃棉墊，同時樣品在超過標線前停止燃燒。該現象與標準GB/T 40302中用纏繞法制備成圓柱體試樣進行測試的相似。

2.2 樣品固定方式

將材質為FEP、PI、PET、PVC、 HDPE、 PP、LDPE的7種塑料薄膜，分別采用1.2中描述的兩種固定方式進行兩層測試，測試結果如表2所示。

由上表可知，同一種薄膜用不同的固定方式進行測試，結果是有較大的差異，主要表現為：只采取頂端固定的樣品，在測試點火初期由于樣品兩側無固定，容易發生嚴重收縮變形，導致樣品無法成功點著，不能正常開展測試；采用U型夾子固定樣品進行測試，點火初期樣品收縮明顯減少，7種薄膜均能進行有效的測試。

2.3 與現有檢測方法比較

將材質為FEP、PI、PET、PVC、 HDPE、 PP、LDPE的7種塑料薄膜分別按片狀（兩層）、圓柱體的制樣方式測試燃燒性能，測試結果如圖1所示。

由圖1可知，無論是制成片狀樣品還是圓柱體樣品，其燃燒性能的測試結果均一致，其中FEP薄膜均是VTM-0級，其余6中薄膜均是VTM-2級，由此可見，將樣品制成雙層片狀，然后用U型夾具固定的方式是具有適用性、準確性。另外，從實際操角度來評價，板狀法操作簡單，減少點火初期樣品由于遇熱收縮而影響點火的現象出現，具有較好適用性。

3 結論

（1）通過研究分析可知，片狀法中，樣品的層數、固定方式對薄膜燃燒性能測試結果影響較大，為了與GB/T 40302中規定的燃燒性能分級對應，片狀法采用樣品尺寸為（210×58）mm的兩層重疊方式，用U型夾子固定。

（2）本文提到的片狀法，操作簡單，可減少點火初期樣品由于遇熱收縮而影響點火的現象出現，具有較好的適用性。

課題項目：廣州市市場監督管理局科技項目（2021kj01）：《塑料軟薄膜燃燒性能測試技術研究》