纺织品阻燃测试解决方案

纺织品阻燃性能的测试及综述 1 前言 火灾是危及人民生命财产、破坏经济建设的重大灾害之一，严重影响了人们正常的工作、生活，造成巨大的经济损失，甚至人身伤亡。发生火灾的原因很多，但主要原因是人们在工作、生活的环境中使用了大量的可燃性材料，其中纺织材料引发火灾的几率很大。据统计，由于纺织品不阻燃而引起的火灾约占火灾发生总数的一半以上。因此为减少由纺织品造成的火灾，研究纺织阻燃技术、开发阻燃纺织品、制订阻燃纺织品应用的规范及有关政策就成为当前的重要课题。许多国家已经把阻燃性材料和产品的阻燃要求作为立法规定，竞相开发了阻燃纺织材料和许多适用于纤维及织物的阻燃剂。与此同时，测定纤维及织物燃烧性能的方法及测试仪器应运而生，确定阻燃标准和测试方法成了阻燃材料研究中不可缺少的一个方面。阻燃性能的测试在阻燃研究中是非常重要的环节。我国常用的阻燃测试方法有垂直燃烧法和氧指数法两种。本文结合国内外阻燃测试方法和标准简要介绍纺织品阻燃性能的一些测试知识。 2 阻燃纺织品的发展 近年来，国际上对纺织品的阻燃要求越来越高，规定越来越细，而且随着城市现代化建设的发展，旅游、交通运输业的发展，阻燃纺织品有着巨大的潜在市场。如俄罗斯开发了以“Fire-Stop”命名的一种新的阻燃纺织品，特别应用在一些有特殊要求的地方，如室内装 饰材料，以及在大厅、学校等公共场所使用的面料。阻燃纺织品在我国同样具有广阔的市场需求,开发潜力巨大。据统计,我国对阻燃防护服的需求一直有相当的数量,单就消防、冶金两个系统而言,每年需要阻燃、耐热防护服40 万套；水电、核工业、地矿等部门和其他从事特殊环境的行业, 年需耐高温阻燃工作服200万套。随着我国旅游业、装饰业的发展,阻燃装饰织物的社会需求量不断增加。预计每年大中型公共建筑、商业网点、新建住宅等需要的地毯、墙布、窗帘、帷幔、家具布等装饰工程量将达到几十亿元。此外,运输业的发展要求飞机座椅软垫的配套材料均需具有阻燃性能。预计以上各项每年的需求量将达10多万吨。除此之外,在航运、军工、劳保福利、医药卫生、老人儿童服装等领域对阻燃纺织品的需求都是巨大的。阻燃纺织品在我国的开发生产前景很好,应用领域非常广阔。然而目前我国所消耗的阻燃纺织品的相当部分要依赖进口，所以,以国产替代进口,推广阻燃纺织品的使用已刻不容缓。 3纺织品燃烧性能技术法规与标准 3.1美国   美国早在1953年就通过了《易燃织物法案》（FFA），在1954年和1967年又进行了修订，并由美国消费者产品安全委员会（CPSC）强制执行（表1）。 标准及法规 适用范围 燃烧性能技术要求 备注 16 CFR 1610 服用纺织品易燃性标准    等级1： 一般易燃性 不含绒、软毛、毛绒簇和棉绒的织物以及其他表面没有凸起纤维的织物。 火焰蔓延时间≥3.5 s。   可用于服装制品。 含绒、软毛、毛绒簇和棉绒的织物以及其他表面没有凸起纤维的织物。 火焰蔓延时间≥7 s或表面燃烧虽然比较迅速（在0 ~7 s之内），但火焰强度不能点燃或熔融织物的基质。 等级2：中等易燃性 含绒、软毛、毛绒簇和棉绒的织物以及其他表面没有凸起纤维的织物。 火焰蔓延时间为4~7 s（含基底组织的燃烧、熔融时间在内）。 可用于服装制品，但应谨慎使用，因纺类织物的易燃性测试结果会随织物特性而变化。 等级3：快速剧烈燃烧 不含绒、软毛、毛绒簇和棉绒的织物以及其他表面没有凸起纤维的织物。 火焰蔓延时间＜4 s。 此类织物被认为是易燃性的、危险的，因其快速、剧烈燃烧性不能用于服装制品。 含绒、软毛、毛绒簇和棉绒的织物以及其他表面没有凸起纤维的织物。 火焰蔓延时间＜4 s，且其火焰强度足以燃烧或熔融基底组织。 16 CFR 1615 儿童睡衣易燃性标准 0～6号儿童睡衣及相关材料。 5个试样的平均碳化长度≤17.8 cm（7 ′），5个试样中任一试样的碳化长度≤25.4 cm（10′），即任一试样都不能完全燃烧。 只有一种抽样方法——常规抽样法：以500打为一批。 16 CFR 1616 儿童睡衣易燃性标准 0～6号儿童睡衣及相关材料，7～14号儿童睡衣及相关材料。 两种抽样方法： ①常规抽样法； ②放宽抽样法： 连续15批检验合格的可实施放宽抽样法：以1 000打为一批。 16 CFR 1630 地毯与毡毯表面易燃性标准  地毯类。 单块试样碳化区边缘至金属框（d20.3 cm）边任一点的距离≥2.54 cm ，则该试样试验合格；8块试样中至少有7块试样碳化区边缘至金属框边距离＞2.54 cm，则地毯试验合格。   16 CFR 1631 小块地毯与毡毯表面易燃性标准 小地毯类：尺寸≤183 cm，面积≤223 m2。   16 CFR 1632 床垫与床褥易燃性标准 居家用的各种床垫，不包括交通工具上安装的各种床垫。 床垫表面的任何方向上离卷烟最近点测得的碳化长度≤5.1 cm，则该单支卷烟试验部分合格；一般要求点燃18支香烟进行测试，所有部位试验合格才能评定床垫合格。   3.2 加拿大   加拿大关于纺织阻燃性能的规定包含在危险品法规和条例当中，由加拿大卫生部负责派检查员强制执行（表2）。 标准及法规 适用范围 燃烧性能技术要求 危险产品条例 任何易燃、有毒等对公众健康和安全造成威胁的产品，纺织品服装也属于其中。 纺 织 纤 维 产 品 表面平坦织物。 火焰扩展时间＞3.5 s。 表面起绒织物。 火焰扩展时间＞4 s。 尺寸≤14号的儿童睡衣裤、枕头、帆布床、婴儿床或其他一些用于睡眠的纺织品。 火焰扩展时间＞7 s。 危险产品（儿童睡衣）条例 儿童睡衣。 5个样本的平均碳化长度≤178 mm；最多1个样本的碳化长度等于样本整体长度（254 mm）。经阻燃处理的儿童睡衣应附有一个永久性标签，注明阻燃剂、清洗过程及保证使用后不会降低产品的阻燃性等内容。 危险产品（地毯）条例 地毯。 要求标签上应有易燃性警示。 危险产品（帐篷）条例 帐篷的纺织材料。 地面材料的损毁长度≤25 mm；墙上和顶上材料的单个样本的续燃时间≤4 s，样本的平均续燃时间≤2 s；单个样本的损毁长度≤255 mm，样本的平均损坏长度则依样本的平方米克重不同而有不同的规定范围。 危险产品（玩具）条例 用纺织纤维材料制作的毛绒玩具。 火焰蔓延时间＞7 s，5个试样如果有1个不合格，再测另5个试样，若10个试样中有2个不合格，则该产品不合格。 危险产品（床垫）条例 床垫 香烟周围任何方向上的碳化或烧焦长度≤50 mm，并且香烟熄灭后，样本续燃时间≤10 min。 3.3中国（表3） 标准及法规 适用范围 燃烧性能技术要求 GB/T21295-2007 服装理化性能的技术要求 以纺织机织物为主要原料生产的有延迟燃烧要求的服装产品。 婴幼儿服装。 损毁长度＞17.8 cm。 成人服装 未起绒。 火焰蔓延时间≥3.5 s。 起绒。 火焰蔓延时间≥7 s。 GB 17591-2006 阻燃机织物 适用于装饰用、交通工具（包括飞机、火车、汽车和轮船）内饰用、阻燃防护服用的机织物和针织物。 装饰用织物。 B1级：损毁长度≤150 mm，续燃时间≤5 s，阻燃时间≤5 s；B2级：损毁长度≤200 mm，续燃时间≤15 s，阻燃时间≤10 s。 交通工具内饰用织物 飞机、轮船内饰用。 B1级：损毁长度≤150 mm，续燃时间≤5 s，燃烧滴落物未引起脱脂棉燃烧或阻燃；B2级：损毁长度≤200 mm，续燃时间≤15 s，燃烧滴落物未引起脱脂棉燃烧或阻燃。 汽车内饰用。 B1级：火焰蔓延速率≤0；B2级：火焰蔓延速率≤100 mm/min。 火车内饰用。 B1级：损毁面积≤30 cm2，损毁长度≤20 cm，续燃时间≤3 s，阻燃时间≤5 s，接焰次数＞3次；B2级：损毁面积≤45 cm2，损毁长度≤20 cm，续燃时间≤3 s，阻燃时间≤5 s，接焰次数（熔融织物）＞3次。 阻燃防护服用织物（洗涤前和洗涤后）。 B1级：损毁长度≤150 mm，续燃时间≤5 s，阴燃时间≤5 s，无熔融、滴落。 GB 8965-2009 防护服装阻燃防护 阻燃服：适用于从事有明火、散发火花、在熔融金属附近操作和有易燃物质并有发火危险的场所穿的阻燃服。 损毁长度≤150 mm，续燃时间≤5s，阻燃时间≤5s。 焊接服：适用于焊接及相关作业场所，可能遭受熔融金属飞溅及其热伤害的作业人员用防护服。 （洗涤50次后）燃烧不能蔓延至试样的顶部或两侧边缘；试样不能熔穿形成孔洞；试样不能产生有焰燃烧或熔融碎片；分3个级别：A：续燃时间≤2 s，阻燃时间≤2 s，损毁长度≤50 mm；B：续燃时间≤4 s，阻燃时间≤4 s，损毁长度≤100 mm；C：续燃时间≤5 s，阻燃时间≤5 s，损毁长度≤150 mm。 GB 50222-1995（2001年修订）建筑内部装修设计防火规范 装饰织物系指窗帘、帷幕、床罩、家具包布等。 根据不同场所的等级要求分为：B1级：损毁长度≤150 mm，续燃时间≤5 s，阻燃时间≤5 s；B2级：损毁长度≤200 mm，续燃时间≤15 s，阻燃时间≤10 s。 GB 20286-2006 公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识 公共场所使用的装饰墙布（毡）、窗帘、帷幕、装饰包布（毡）、床罩、家具包布等阻燃织物。 阻燃1级（织物） 限氧指数≥32.0；毁损长度≤150 mm，续燃时间≤5 s，阻燃时间≤5 s；燃烧滴落物未引起脱脂棉燃烧或阻燃；烟密度等级（SDR）≤15；产烟毒性等级≥ZA2级。 阻燃2级（织物） 损毁长度≤200 mm；续燃时间≤15 s，阻燃时间≤10 s；燃烧滴落物未引起脱脂棉燃烧或阻燃；产烟毒性等级≥ZA3级。 4主要测试方法 4.1概述   阻燃性能测试方法有多种，各国几乎都有自己的国家标准，不同种类织物有不同的测试方法，有些织物也可以用不同的测试方法来评价其阻燃性能。传统上，按照织物试样放置的不同可分为垂直法、45°倾斜法、水平法。这里介绍最常用的几种测试方法：垂直法、45°倾斜法、水平法和限氧指数法。 4.2  垂直法 4.2.1原理   该种测试方法规定试样垂直放置（试样的长度方向与水平线垂直），燃烧源在试样的下方引燃试样，测量试样的最小点燃时间、续燃时间、阻燃时间、火焰蔓延速度、碳化长度（损毁长度）、碳化面积（损毁面积）等与阻燃性能有关的指标，并据此来评定样品的阻燃性能级别或是否合格。 4.2.2主要测试标准（表4） 国别 标准编号 标准名称 适用范围 备注 美国 16CRF part1615：2003 儿童睡衣可燃性试验方法。 适用于不同尺码的儿童睡衣及配件。   16CRF part1616：2003 欧洲 BS EN ISO 6940 纺织织物的燃烧性能：垂直试样易燃性的测定。 适用于服装、窗帘和帷幕等织物，包括单层或多层织物组件。   BS EN ISO 6941 纺织织物的燃烧性能：垂直试样火焰蔓延性的测定。   日本 JIS L1091-1999 纺织品燃烧性能的试验 A-4法。 适用于机织物、针织物、涂层产品、层压产品等。   中国 GB/T 5455-1997 纺织品燃烧性能试验： 垂直法。 适用于阻燃的机织物、针织物、涂层产品、层压产品等。 非等效日本方法JIS L1091。 GB/T 5456-1997 纺织品燃烧性能垂直方向——试样火焰蔓延性能测定。 适用于单组分或多组分（涂层、绗缝、多层、夹层制品和类似组合）的服装、窗帘帷幔及大型帐篷包括凉篷和门罩。 等效采用 ISO 6941 A-4法。 4.3 45°倾斜法 4.3.1原理   该种测试方法规定试样45°倾斜放置（试样的长度方向与水平线成45°角），燃烧源在试样下方的上表面或下表面引燃试样（有的方法规定为上表面，有的方法则规定为下表面），测量试样向上燃烧一定距离所需的时间、或测量试样燃烧后的续燃和阻燃时间、火焰蔓延速度、碳化长度（损毁长度）、碳化面积（损毁面积）或测量试样燃烧至试样下端一定距离处需要接触火焰的次数等与阻燃性能有关的指标，并据此来评定样品的阻燃性能级别或是否合格。 4.3.2主要测试标准（表5） 国别 标准编号 标准名称 适用范围 备注 美国 16CRF part1610 服用织物可燃性试验方法。 适用于服装制品。   日本 JIS L1091-1999 纺织品燃烧性能的试验。 A1法 适用于质地轻薄的纺织品。   A2法 适用于质地厚重的织物。 中国 GB/T 14644-1993 纺织品燃烧性能45°方向 燃烧速率测定。 适用于服装用纺织品。 16CRF part1610测试方法一致。 GB/T 14645-1993 纺织品燃烧性能45°方向，损毁面积和接焰次数测定。 A法 各类纺织织物。   B法 适用于熔融燃烧的织物。 4.4水平法                   4.4.1原理   对水平放置的试样点火，测定火焰在试样上的蔓延距离及时间，用燃烧速率来表征织物阻燃性。 4.4.2主要测试标准（表6） 国别 标准编号 标准名称 适用范围 备注 日本 JIS L1091-1999 纺织品燃烧性能的试验：A3法。 适用于地毯类的铺垫类织物及其他厚重织物。 试样水平放置，在试样中央位置的下方点火，测定试样的碳化面积。 中国 FZ/T 01028-1993 纺织织物燃烧性能测定： 水平法。 适用于各类纺织织物。 试样水平放置，在试样的边缘点火，测定火焰蔓延速率。 4.5限氧指数法（LOI法） 4.5.1原理   将试样放置在规定的试验条件下，在氧氮混合气流中，测定维持其持续燃烧所需的最低氧浓度值，用百分含量来表示。 4.5.2主要测试标准（表7） 国别 标准编号 标准名称 适用范围 欧洲 ISO 4589 塑料通过限氧指数测定其燃烧性。 适用于橡胶、塑料、纤维等高分子材料。 日本 JIS K 7201 塑料通过限氧指数测定其燃烧性。 中国 GB/T 5454-1997 纺织品燃烧性能试验氧指数法。 适用于各种类型的纺织品（包括单组分或多组分），如机织物、针织物、非织造布、涂层织物、层压织物、复合织物、地毯类等（包括阻燃处理和未经处理的）。 5结语 发达国家以维护人身安全为理由对纺织品和服装提出的阻燃性能要求，往往被利用来阻碍进口别国纺织品和服装的一种技术性手段。可以预见，随着生活水平的提高，人们愈来愈重视危害生命财产的安全隐患，将会有愈来愈多的国家对纺织品的阻燃性能采取强制性措施，进行立法监管。掌握不同国家和不同产品的阻燃性能的要求及测试方法已成为纺织品生产企业的迫切任务。