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準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節和注意事項，從技術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。

關鍵詞：紡織品；阻燃性能；阻燃測試；標準

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，在火災中容易被引燃成為火災的火源，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重要的。纖維及紡織品的阻燃研究也不斷成為熱點。

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]。用標準的方法對紡織品進行規范的分析測試就成了檢驗和評價紡織品阻燃性能的關鍵?，F階段，我國對織物或紡織品也有不少標準和法規規范。相比國外，我們的標準和法規還是有些落后，而且不是所有的標準都能窮盡測試的細節和操作的關鍵，不同的測試人員對標準的內涵，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

我國與紡織品相關的阻燃標準可以分為兩大類：一是試驗方法標準，如GB/T 5454—1997《紡織品 燃燒性能試驗 氧指數法》[3]，包含測試原理、設備情況、樣品要求、具體試驗步驟及結果處理等，依據該標準可以測知紡織品具體的氧指數結果。此類標準多為推薦性標準。另一大類主要是依據具體試驗方法測試的結果數值，對材料制品進行分類評級的標準，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識》、GB 50222—2007《建筑內部裝修設計防火規范》等，此類標準多為強制性標準，也常為國家政策法規要求執行的標準。所以，第一類標準是第二類標準執行的基礎和依據，應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]。這兩種測試結果為GB 8624—2012、GB 20286—2006和GB 50222—2007中紡織品評級的直接判據。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》，這四個標準主要測試紡織品的煙密度、產煙毒性、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測定》也是最常用的標準。對應的國外標準有16CFR 1610《服用紡織品的可燃性標準》，16CFR 1615/1616《兒童睡衣的可燃性標準》，BS 5722：1991《睡衣用織物和連衫織物的可燃性規范》[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節分析

依據標準對紡織品進行阻燃測試時，有許多測試細節需要注意。根據檢測實驗室樣品統計和測試經驗，結合紡織品最常用的氧指數法和垂直法標準要求，以下可能是實驗室管理人員和測試人員需要注意的。

（1）確認所選標準試驗方法是否適用測試該材料或制品。方法選用正確后，還需確認試驗設備是否正常、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，氧指數法和垂直法都要求每一樣品，經向和緯向（縱向和橫向）都要各取對應數量并分別測試。雖然根據我們的測試經驗，大多數織物經緯向測試結果很是接近，但是對于經緯向所用纖維不同、經緯向紡織紋理差異很大，以及較厚的織物時，經向和緯向的測試結果可能有很大差異，所以還是要盡量嚴格按標準方法取樣測試。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，試樣數量要充足、留出余量。

（3）試樣要嚴格按標準要求進行調濕處理。在這方面，紡織品試驗標準中，沒有塑料、橡膠氧指數和垂直燃燒測試要求得嚴格。調節時間我們盡量加長，以確保充分狀態調節。

（4）注意測試環境的溫濕度控制。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%的大氣中進行。為提高測試精度和可比性，測試環境盡量統一或選取標準要求中間值附近進行。還需要注意的是，紡織品氧指數測試通入的氧、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 用氧指數法測定燃燒行為 第2部分：室溫試驗》、GB/T 8924—2005《纖維增強塑料燃燒性能試驗方法氧指數法》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行測試的時間間隔要盡量短。若恒溫恒濕箱與測試地點較遠或測試過程較慢時，最好每次只取一個試樣，測完記錄后再取下一個試樣。

（5）燃氣、火焰長度及功率的控制。燃燒類測試都離不開火焰，因此此類測試中火焰的精準控制是最為重要的一點。首先，要確定燃氣的種類。甲烷、丙烷、丁烷、液化石油氣或煤氣的熱值是不一樣的，在實驗室條件允許情況下優先選擇可以作為仲裁測試的燃氣，比如丙烷就比丁烷好一些。其次，所選燃氣的純度要滿足標準要求，純度不足的燃氣燃燒熱量會降低。再次，燃氣壓力要滿足標準要求。最后是火焰的長度要符合標準要求。不同的測試員對火焰高度的認定可能會有偏差，要盡量做到統一規范。只要火焰做到準確規范，得到客觀公正的測試結果就不難了。

（6）注重計時的準確性。穩定時間、沖洗時間、點火時間、續燃時間、陰燃時間等都是與測試結果密切相關的參數，有些時間直接就是評級的判據。因此，試驗中的所有計時要準確把握。

（7）把握測試過程中的細節和要點。要熟知標準的要點和操作步驟，知道為何作這些要求，理解標準方法的精髓，掌握哪些細節對測試結果影響很大，哪些操作對結果基本沒有影響，學會靈活變通。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節，及時記錄。像炭化、熔融、滴落、收縮、卷曲、陰燃、燒通等燃燒特征，對織物阻燃研發有不可多得的指導作用。

（8）試驗結果的處理要規范。氧指數是根據測試結果計算出來的，步長的選擇和K值的確定要細心，若步長大于0.2時一定不要忘記進行標準偏差的校驗。同時，計算得出的氧指數數值一般保留小數點后一位，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，比如計算得出的氧指數為27.85%，實際取值應該為27.8%。

（9）測試過程注重經驗積累，不斷提高效率和準確性。測試檢測工作是個積累性的工作，實際操作經驗很重要。拿到測試樣品時，首先要預判樣品的測試結果，預知可能發生的情況。像氧指數測試，本身就需要根據試樣情況對初始氧濃度進行預判，有經驗的測試員可以盡快找到測試區間，減少測試次數，提高測試效率。

（10）注意實驗室安全。燃燒試驗離不開可燃氣瓶、壓力氣瓶，試驗過程中還可能產生有毒有害氣體，因此實驗室要注意通風和人員安全防護工作。但是，要注意測試過程中不可通風，以免影響試驗結果。

4 結語

紡織品阻燃性能越來越受到重視，生產、研發、使用環節對紡織品的阻燃檢測也越來越頻繁，對測試結果的要求也越來越嚴格，科學規范的測試是上述活動的保證。雖然國內紡織品試驗標準還不是很完善，但只要多留心測試細節和注意點，得到準確可靠的結果還是不難。遇到標準中未提及的問題，我們還可以參照對應的ISO或ASTM標準，也希望相應標準起草部門及時修訂標準，以適應新形勢下的紡織品阻燃檢測需要。

參考文獻：

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

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

[3] GB/T 5454—1997紡織品 燃燒性能試驗 氧指數法[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準的分析研究[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纖維增強塑料燃燒性能試驗方法 氧指數法[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：北京理工大學材料學院，北京理工大學阻燃材料檢測中心）