木质人造板材燃烧性能的分析研究

朱春玲

（中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013）

0 引言

作为传统的建筑材料之一，木材应用历史悠久。但由于目前世界木材资源日益紧缺，且为充分合理利用木材原料，各类木质人造板材逐渐得到开发应用。自本世纪以来，我国人造板行业进入了一个飞速发展的阶段，具有推动社会可持续发展的重要意义［1］。

与锯材相比，木质人造板材的幅面更大，结构性更好，施工更方便；尺寸更稳定，材质也更加均匀；特别是原料易于浸渍，可作各种功能性处理（如阻燃、防腐、抗缩、耐磨等）以提高产品的性能。因此，木质人造板材得到了广泛地应用，尤其是在室内装修和家具制作中被大量使用。

据统计，目前用量最多的木质人造板材主要包括胶合板、纤维板和细木工板等三大类产品，占比超过 85 %，如表 1 所示［2，3］。

表1 我国木质人造板材产量占比统计

2 燃烧性能和阻燃处理

2.1 燃烧性能

木材由于具有重量轻、弹性好、纹理美观及加工容易等优点，在建筑和装修工程中大受欢迎，但近年来固有的可燃性使其在建筑中应用时受到了一定程度的限制。根据 GB 50016－2014《建筑设计防火规范》，木材及其制品的火灾危险性类别属于丙类可燃固体［4］。在按 GB 8624－2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》进行性能评价时，一般认为天然木材及其制品的燃烧性能等级为 B2级［5］。

在 GB 50222－2017《建筑内部装修设计防火规范》中，将室内装修材料按使用部位和功能分为顶棚装修材料、墙面装修材料、地面装修材料、隔断装修材料、固定家具、装饰织物和其他装修装饰材料七类［6］。其中，木质人造板材应用较多的部位主要涉及墙面装修、隔断装修和固定家具，也有部分顶棚装修。但通常情况下均需对板材进行阻燃处理，以提高其燃烧性能等级使之达到难燃 B1的级别，从而解决材料在应用中受限的现实问题和控制材料的火灾危险性。

2.2 阻燃处理

木材的燃烧等级低，通过适当的阻燃处理以后可使其燃烧性能等级由 B2级提高到 B1级。目前通常多采用浸渍阻燃剂的方式来进行处理，浸渍处理后阻燃效果主要取决于阻燃剂的吸附量和浸入深度。影响吸附量的因素主要有木材的构造特性、阻燃剂的性能、被处理木材的含水率以及阻燃处理方法，阻燃剂浸入木材内部的深度则主要取决于阻燃处理方法。吸附量越大、浸入深度越深的木材，其阻燃处理效果越好。因此，对木质人造板材的原材料进行处理比对板材的处理更容易，有利于实现从本质上提高板材的燃烧性能等级。

为了了解当前木质人造板材燃烧性能的水平，本文汇总了部分工程木质人造板材的试验数据，分析材料在试验过程中的对火反应性能，评价其火灾危险性。

3 燃烧性能试验

3.1 试验方法

目前，我国国家标准 GB 8624－2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中，根据 GB/T 20284－2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》和 GB/T 8626－2007《建筑材料可燃性试验方法》的试验结果来评价木质人造板材的燃烧性能等级是否达到 B1级，分级判据如表 2 所示［5］。根据以往的经验，通常木质人造板材大多能通过可燃性试验，因此其燃烧性能等级的划分将主要取决于材料的单体燃烧试验结果。

表2 B1 级板状建筑材料燃烧性能的分级判据

采用 PX－07－001 型建材单体制品燃烧试验装置，按照 GB/T 20284－2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》综合测试木质人造板材的多项燃烧性能参数。分别裁取 1 500 mm×1 000 mm、1 500 mm×500 mm 的试样各 3 件，安装在试验小推车框架上形成互为直角的两翼，直接暴露在直角底部的主燃烧器火焰中。试验采用丙烷气体作为火源，燃烧功率为（30.7±2.0）kW，整个试验周期为 20 min。试验的评估测试指标包括燃烧增长速率指数 FIGRA0.2MJ和 FIGRA0.4MJ、600 s 内的总热释放量 THR600s、烟气生成指数 SMOGRA、燃烧滴落物/微粒情况以及总产烟量 TSP 和火焰横向蔓延传播 LFS 等试验结果［7］。每个试样选取 3 次平行试验的平均结果进行表征。

3.2 胶合板燃烧试验

胶合板，也称夹板，俗称细芯板。由三层或多层1mm厚的单板或薄板胶合热压而成［8］，是目前室内装修和制作家具最为常用的木质人造板材。一般分为 3 厘板、5 厘板、9 厘板、12 厘板、15 厘板和 18 厘板六种规格（1 厘即为 1 mm）。

表 3～表 5 分别汇总了 12 mm、15 mm 和 18 mm 厚胶合板的单体燃烧试验结果。

表3 12 mm 厚胶合板的单体燃烧试验结果

表5 18 mm 厚胶合板的单体燃烧试验结果

表4 15 mm 厚胶合板的单体燃烧试验结果

由表 3～表 5 可知，目前建筑中应用的阻燃胶合板的燃烧性能等级基本能达到 B1（C）级的水平，板材燃烧均会放出较高的热量，且试验过程中大多会产生燃烧颗粒物，但产生较小的烟气。

3.3 纤维板燃烧试验

纤维板，也称密度板。是以木质纤维（或其他植物纤维）为原料，施加适当的胶粘剂制成的人造板材。按密度不同，分为高密度板、中密度板和低密度板［8］。由于质软耐冲击，也容易再加工，在我国得到大量使用，其中中密度板应用得最为普遍。

表 6～表 8 分别汇总了 12 mm、15 mm和 18 mm 中密度纤维板的单体燃烧试验结果。

表6 12 mm 厚中密度纤维板的单体燃烧试验结果

表7 15 mm 厚中密度纤维板的单体燃烧试验结果

表8 18 mm 厚中密度纤维板的单体燃烧试验结果

由表 6～表 8 可知，目前建筑中应用的阻燃中密度纤维板的燃烧性能等级也基本能达到 B1（C）级的水平，并且有一个 15 mm 厚样品的燃烧性能等级达到了 B1（B）级，但板材燃烧也会放出较高的热量，而且试验过程中也会产生燃烧颗粒物，同样产生的烟气量也较少。

3.4 细木工板燃烧试验

细木工板，俗称大芯板。是在两片单板中间粘压拼接木板而成的实心板材。价格比胶合板便宜，竖向（以芯材走向区分）抗弯压强度差，但横向抗弯压强度较高［8］。在家具制作和装修工程中也得到普遍应用。

表 9 汇总了三种阻燃细木工板的单体燃烧试验结果。

由表9可知，目前建筑中应用的阻燃细木工板的燃烧性能等级也基本能达到B1（C）级的水平，同时板材燃烧也会放出较高的热量，且试验过程中也有产品产生了燃烧颗粒物，同时产生的烟气也较小。

表9 阻燃细木工板的单体燃烧试验结果

3.5 燃烧性能参数对比分析

表 10 汇总了某 12 mm 厚纸面石膏板和 12 mm 厚矿棉吸音板的单体燃烧试验结果以供对比分析。

表10 纸面石膏板和矿棉吸音板的单体燃烧试验结果

图 1～图 4 分别对比了纸面石膏板、矿棉吸音板、阻燃胶合板（12mm-1#样品）、阻燃中密度纤维板（12mm-1#样品）、阻燃细木工板（12mm-1#样品）整个试验过程20min内的燃烧总放热量THR、600s内的总放热量THR600s、燃烧增长速率指数FIGRA0.2MJ和燃烧增长速率指数FIGRA0.4MJ。

图1 材料在试验 20 min 内燃烧总放热量（THR）对比图

图4 材料燃烧增长速率指数（FIGRA0.4MJ）对比图

4 结果分析与讨论

图2 材料在主燃烧器燃烧 600 s 内总放热量（THR600s）对比图

1）通过对上述大量单体燃烧试验结果的汇总分析来看，目前我国现有木质人造板材的阻燃技术已相对成熟，一般情况下阻燃木质人造板材的燃烧性能等级可以达到难燃 B1（C）级的水平，能够应用于大多数建筑室内应用场所和装修部位。

2）木质人造板材经过阻燃处理后，虽然燃烧性能等级得到提高，但其燃烧后仍然释放出大量热量，同时其燃烧的热释放速率也较大。并且在试验过程中，一旦被引燃就会持续燃烧放热，该现象贯穿在整个 20min 试验过程中。因此，当在建筑中大量应用时还应采取有效措施预防和消灭初起火灾，以免发生轰燃。

3）与传统的燃烧性能达到 B1（B）级的纸面石膏板和矿棉吸音板等材料相比，阻燃木质人造板材燃烧的总放热量和热释放速率明显增高。产品的阻燃水平还需继续提升，以进一步降低材料的燃烧放热量和热释放速率，最终开发出燃烧性能达到 B1（B）级的产品，从而提高其在建筑中应用时的安全水平。Q

图3 材料燃烧增长速率指数（FIGRA0.2MJ）对比图