非絨面紡織品的火焰蔓延時間不確定度分析

侯兵兵，張弘康，黃怡婧

非絨面紡織品的火焰蔓延時間不確定度分析

侯兵兵，張弘康，黃怡婧

（上海市質量監督檢驗技術研究院，上海 200040）

為提高非絨面紡織品阻燃性能測試結果的準確性，對紡織品燃燒性能不確定度進行評估。依據GB/T 14644-2014《紡織品燃燒性能45°方向燃燒速率的測定》的相關方法，采用火焰蔓延時間來評定織物的燃燒性能。以純棉織物為例，對測試過程中不確定度來源進行了分析比較，并對不確定度分量進行評定及合成。研究結果表明：水洗前后火焰蔓延時間的擴展不確定度分別為0.38s和0.42s，測試過程中不確定度主要來源于試驗重復性、計時器示數誤差和火焰高度，其中試驗重復性對不確定度影響最大。

棉；燃燒性能；不確定度；45°法；火焰蔓延時間

隨著科技的發展，人民生活水平的提高，紡織品的燃燒性能越來越受人們重視，許多國家都制定了相應的標準和技術法規，分別對服裝類（兒童睡衣、消防服等）、裝飾類（如窗簾、汽車內飾等）、產業紡織品（土工布、濾布等）等紡織品的阻燃性能做出了規定。因此紡織品的阻燃性能也作為紡織品質量的一個重要考核指標，一般來說，紡織品燃燒性能測定按照GB/T 14644[1]、GB/T 5455[2]、GB/T 5454[3]、16CFR1615/1616[4]、ASTM D6545[5]等標準進行評定。然而在測定織物燃燒性能時，必然會帶來測量誤差，與真實數據存在偏差，因此對紡織品燃燒性能不確定度評定就很有意義。而且測量不確定度也是對測量結果好壞的一個度量，還是定量測量結果質量好壞的一個重要參數，是評定實驗室檢測質量控制水平的重要依據之一-[6]。

本文以非絨面純棉織物為例，主要依據GB/T 14644-2014《紡織品 燃燒性能 45°方向燃燒速率的測定》，對水洗前后紡織品的火焰蔓延時間測量結果進行評定和分析，為實驗室判定測量結果的有效性和準確性提供方法和依據，對處于合格邊緣產品的判定有一定的指導意義[7,8]。

1 試驗

1.1 試驗材料與儀器

試驗材料：3m×3m的非絨面純棉織物。

試驗儀器： Memmert UNB400型自然對流電熱烘箱（德國Memmert公司）、干燥器、YG(B)815D-Ⅳ型織物阻燃性能測試儀（小45°法）（溫州大榮紡織儀器有限公司）、鋼直尺（500±1）mm。

1.2 試驗方法

1.2.1 試樣制備

選取一塊3m×3m的純棉織物，并進行預實驗。以織物燃燒速率最快的方向為長度方向，用鋼直尺量取尺寸為160mm*50mm的試樣，數量為20塊。

1.2.2 洗前試驗步驟

根據GB/T 14644-2014《紡織品 燃燒性能 45°方向燃燒速率的測定》。首先將量取好的試樣放置在試樣夾中，并放入105℃±3℃條件下干燥30min±2min，然后放置在干燥器內冷卻不少于30min，接著將試樣置于試驗架上進行燃燒試驗，觀察燃燒狀態，并記錄火焰蔓延時間，測試次數為10次。每次試驗結束后，需打開排風系統將試驗中產生的煙氣排出。

1.2.3 洗后試驗步驟

按照GB/T 8629[9]中規定，采用A型洗衣機，40℃正常攪拌程序對樣品進行1次洗滌，然后攤平晾干。然后按照1.2.2試驗步驟測試洗滌后的燃燒性能。

1.3 數學模型和不確定度來源分析

依據試驗原理，火焰蔓延時間不確定度評估的數學模型為：

T=t （1）

式中：T—火焰蔓延時間，s；t—計時器示數，s。

1.4 不確定度來源分析

對測量方法、測量系統和測量程序分析研究可知，影響紡織品火焰蔓延時間的各種不確定度分量來源如圖1所示。

圖1 紡織品火焰蔓延時間不確定度來源

1.4.1 樣品均勻性和尺寸引起的不確定度

樣品的均勻性和尺寸對織物的火焰蔓延時間有一定影響。但是，一般來說，對于同一批次、同一塊樣品可認為樣品是均勻的。此外，試樣的大小主要是為了更穩定、平整的放置在試樣架內，在此可以忽略其產生的影響。

1.4.2 試驗條件引起的不確定度

紡織品燃燒性能的不確定度測定的試驗條件包括樣品烘干、冷卻、溫濕度等，試驗條件的變化一定程度上會影響織物火焰蔓延時間，但由于影響較小，可認為體現在測量重復性中，即A類不確定分量。

1.4.3 儀器參數引起的不確定度

數學模型不能直接體現各種儀器參數，但儀器參數對試驗結果的影響均可體現在B類評定的測量不確定度中。

1.4.4 其他因素引起的不確定度

包括數據修約引起的B類不確定度分量。其次水洗過程會對火焰蔓延時間有一定影響，但樣品都是同批次水洗，可以認為體現在測量重復性中。

2 不確定度量化

2.1 試驗重復性引起的A類不確定度分量

由同一試驗人員在同一條件下洗前和洗后分別獨立重復進行10次燃燒性能試驗，觀察并記錄計時器示數如表1和表2所示。

依據貝塞爾公式可知，其標準偏差為：

表1 棉織物45°法燃燒性能洗前重復性試驗測試

表2 棉織物45°法燃燒性能洗后重復性試驗測試

相對標準不確定度為：

其自由度為n-1=9，自由度反映不確定度評定的好壞程度，自由度越大，評定越可靠[10]。

2.2 計時器示數誤差引起的B類不確定度分量

由于點火時間和火焰蔓延時間均由計時器計時，本次評定中均作為計時器示數誤差引起的B類不確定度分量。

2.3 火焰高度誤差引起的B類不確定度分量

經上海市質量監督檢驗技術研究院檢定（檢定證書編號：J1844200235）可知，火焰高度擴展不確定度U（h）=0.04mm，包含因子k2=2。因此，標準不確定度為：

根據GB/T 14644-2014可知，燃燒器頂端到火焰尖端的距離為16mm，則相對標準不確定度為：

2.4 試樣架與火焰頭夾角誤差引起的B類不確定度分量

根據GB/T 14644-2014可知，試樣架傾角為45°，則相對標準不確定度為：