纺织品阻燃性能测试方法分析探讨

宋廷鲁

摘要：

阻燃性能是纺织品的重要性能。通过列举纺织品阻燃测试标准和对纺织品阻燃测试方法的分析研究，探讨了纺织品阻燃测试方法的一些细节和注意事项，从技术层面对提高纺织品阻燃测试精度和减少测试误差提出了一些有益建议。

关键词：纺织品；阻燃性能；阻燃测试；标准

1 引言

绝大部分纺织品都是易燃可燃的，在一定条件下容易着火，在火灾中容易被引燃成为火灾的火源，也易于火焰的传播[1]，因此，纺织品的阻燃性能对消防安全是至关重要的。纤维及纺织品的阻燃研究也不断成为热点。

为了提高纺织品的阻燃性能，人们往往通过提高成纤高聚物的热稳定性、原丝阻燃改性、织物阻燃整理等方法提高纺织品的阻燃性能[2]。用标准的方法对纺织品进行规范的分析测试就成了检验和评价纺织品阻燃性能的关键。现阶段，我国对织物或纺织品也有不少标准和法规规范。相比国外，我们的标准和法规还是有些落后，而且不是所有的标准都能穷尽测试的细节和操作的关键，不同的测试人员对标准的内涵，以及测试方法的精髓的把握也不尽相同。

2 纺织品阻燃性能测试方法

我国与纺织品相关的阻燃标准可以分为两大类：一是试验方法标准，如GB/T 5454—1997《纺织品 燃烧性能试验 氧指数法》[3]，包含测试原理、设备情况、样品要求、具体试验步骤及结果处理等，依据该标准可以测知纺织品具体的氧指数结果。此类标准多为推荐性标准。另一大类主要是依据具体试验方法测试的结果数值，对材料制品进行分类评级的标准，比如GB 8624—2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》、GB 20286—2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》、GB 50222—2007《建筑内部装修设计防火规范》等，此类标准多为强制性标准，也常为国家政策法规要求执行的标准。所以，第一类标准是第二类标准执行的基础和依据，应该为测试人员更加重视。

目前，我国纺织品阻燃性能测试方法最主要的为GB/T 5454—1997《纺织品 燃烧性能试验 氧指数法》和GB/T 5455—1997《纺织品 燃烧性能试验 垂直法》[4]。这两种测试结果为GB 8624—2012、GB 20286—2006和GB 50222—2007中纺织品评级的直接判据。其次为GB/T 8627—2007《建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法》，GB/T 20285—2006《材料产烟毒性危险分级》，GB/T 16172—2007《建筑材料热释放速率试验方法》和GB/T 14402—2007《建筑材料及制品的燃烧性能 燃烧热值的测定》，这四个标准主要测试纺织品的烟密度、产烟毒性、热释放速率和热值，主要是在把织物纺织品作为建材或公共场所装修材料时，作为附加评级补充用的，也是全面了解评价纺织品阻燃性能的重要参考。另外，特殊情况把纺织品作为铺地材料或者其他装修材料时，还可能用到GB/T 11785—2005铺地材料的燃烧性能测定辐射热源法，GB/T 8626—2007《建筑材料可燃性试验方法》，GB/T 20284—2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》。最后，作为服装用纺织品的阻燃测定，GB/T 14644—2014《纺织织物 燃烧性能45°方向 燃烧速率测定》和GB/T 14645—2014《纺织织物 燃烧性能 45°方向损毁面积和接焰次数测定》也是最常用的标准。对应的国外标准有16CFR 1610《服用纺织品的可燃性标准》，16CFR 1615/1616《儿童睡衣的可燃性标准》，BS 5722：1991《睡衣用织物和连衫织物的可燃性规范》[5]，ISO 6941《纺织织物 燃烧性能 垂直定向试样火焰蔓延性的测定》，ISO 10047《纺织品 燃烧性能 织物表面燃烧时间的测定》等。

3 纺织品阻燃性能测试细节分析

依据标准对纺织品进行阻燃测试时，有许多测试细节需要注意。根据检测实验室样品统计和测试经验，结合纺织品最常用的氧指数法和垂直法标准要求，以下可能是实验室管理人员和测试人员需要注意的。

（1）确认所选标准试验方法是否适用测试该材料或制品。方法选用正确后，还需确认试验设备是否正常、合格有效。比如，纺织品垂直法测试试样损毁长度时，根据织物面密度的不同要用到不同重量的重锤，测试前就需要确定有所需重量的重锤。

（2）确保测试试样（样品）合格规范。纺织品试样往往都是从整块布料上取样的，取样位置要有代表性，不可为了简便直接从布料边缘裁取。其次，氧指数法和垂直法都要求每一样品，经向和纬向（纵向和横向）都要各取对应数量并分别测试。虽然根据我们的测试经验，大多数织物经纬向测试结果很是接近，但是对于经纬向所用纤维不同、经纬向纺织纹理差异很大，以及较厚的织物时，经向和纬向的测试结果可能有很大差异，所以还是要尽量严格按标准方法取样测试。再次，纺织品制样后往往会有毛边、毛刺，这些毛边毛刺甚至试样缺口等，会改变试样被点燃的难易程度和火焰的传播特性，从而带来试验误差。因此，要尽量使样品边缘整齐，最次也要把试样的受火端修理整齐、无毛边、无毛刺。最后，试样数量要充足、留出余量。

（3）试样要严格按标准要求进行调湿处理。在这方面，纺织品试验标准中，没有塑料、橡胶氧指数和垂直燃烧测试要求得严格。调节时间我们尽量加长，以确保充分状态调节。

（4）注意测试环境的温湿度控制。GB/T 5454—1997和GB/T 5455—1997都要求试验在温度10℃～30℃和相对湿度30%～80%的大气中进行。为提高测试精度和可比性，测试环境尽量统一或选取标准要求中间值附近进行。还需要注意的是，纺织品氧指数测试通入的氧、氮混合气体最好控制在（23±2）℃，GB/T 5454—1997中虽然没有明确作此要求，但是GB/T 2406.2—2009《塑料 用氧指数法测定燃烧行为 第2部分：室温试验》、GB/T 8924—2005《纤维增强塑料燃烧性能试验方法氧指数法》和ASTM D2863中都明确作了要求[6-8]。要注意的是，试样从恒温恒湿箱取出并进行测试的时间间隔要尽量短。若恒温恒湿箱与测试地点较远或测试过程较慢时，最好每次只取一个试样，测完记录后再取下一个试样。

（5）燃气、火焰长度及功率的控制。燃烧类测试都离不开火焰，因此此类测试中火焰的精准控制是最为重要的一点。首先，要确定燃气的种类。甲烷、丙烷、丁烷、液化石油气或煤气的热值是不一样的，在实验室条件允许情况下优先选择可以作为仲裁测试的燃气，比如丙烷就比丁烷好一些。其次，所选燃气的纯度要满足标准要求，纯度不足的燃气燃烧热量会降低。再次，燃气压力要满足标准要求。最后是火焰的长度要符合标准要求。不同的测试员对火焰高度的认定可能会有偏差，要尽量做到统一规范。只要火焰做到准确规范，得到客观公正的测试结果就不难了。

（6）注重计时的准确性。稳定时间、冲洗时间、点火时间、续燃时间、阴燃时间等都是与测试结果密切相关的参数，有些时间直接就是评级的判据。因此，试验中的所有计时要准确把握。

（7）把握测试过程中的细节和要点。要熟知标准的要点和操作步骤，知道为何作这些要求，理解标准方法的精髓，掌握哪些细节对测试结果影响很大，哪些操作对结果基本没有影响，学会灵活变通。比如，锥形量热测试纺织品热释放时，可以把多片布料试样叠加；遇到有膨胀涂层的试样时可以用铁丝网固定在试样表面。另外，试验过程中要注重试样的燃烧特征细节，及时记录。像炭化、熔融、滴落、收缩、卷曲、阴燃、烧通等燃烧特征，对织物阻燃研发有不可多得的指导作用。

（8）试验结果的处理要规范。氧指数是根据测试结果计算出来的，步长的选择和K值的确定要细心，若步长大于0.2时一定不要忘记进行标准偏差的校验。同时，计算得出的氧指数数值一般保留小数点后一位，修约时不能用常用的四舍五入法，不修约直接舍去更为科学，比如计算得出的氧指数为27.85%，实际取值应该为27.8%。

（9）测试过程注重经验积累，不断提高效率和准确性。测试检测工作是个积累性的工作，实际操作经验很重要。拿到测试样品时，首先要预判样品的测试结果，预知可能发生的情况。像氧指数测试，本身就需要根据试样情况对初始氧浓度进行预判，有经验的测试员可以尽快找到测试区间，减少测试次数，提高测试效率。

（10）注意实验室安全。燃烧试验离不开可燃气瓶、压力气瓶，试验过程中还可能产生有毒有害气体，因此实验室要注意通风和人员安全防护工作。但是，要注意测试过程中不可通风，以免影响试验结果。

4 结语

纺织品阻燃性能越来越受到重视，生产、研发、使用环节对纺织品的阻燃检测也越来越频繁，对测试结果的要求也越来越严格，科学规范的测试是上述活动的保证。虽然国内纺织品试验标准还不是很完善，但只要多留心测试细节和注意点，得到准确可靠的结果还是不难。遇到标准中未提及的问题，我们还可以参照对应的ISO或ASTM标准，也希望相应标准起草部门及时修订标准，以适应新形势下的纺织品阻燃检测需要。

参考文献：

[1] 周祯德，王丽莉，任参，等.纺织品阻燃性能试验方法的应用[J].合成纤维，2012，41（3）：32-35.

[2] 徐晓楠，韩海云.我国纺织品阻燃现状及发展趋势[J].消防技术与产品信息，2002，（2）：32-35.

[3] GB/T 5454—1997纺织品 燃烧性能试验 氧指数法[S].

[4] GB/T 5455—1997纺织品 燃烧性能试验 垂直法[S].

[5] 甘亚雯，冉祥凤，苑淑花.婴幼儿服装阻燃性能标准的分析研究[J].中国纤检，2010，（1）：26-29.

[6] GB/T 2406.2—2009塑料 用氧指数法测定燃烧行为 第2部分：室温试验[S].

[7] GB/T 8924—2005纤维增强塑料燃烧性能试验方法 氧指数法[S].

[8] ASTM D2863-08 Standard Test Method for Measuring the Minimum Oxygen Concentration to Support Candle-Like Combustion of Plastics （Oxygen Index） [S].

（作者单位：北京理工大学材料学院，北京理工大学阻燃材料检测中心）