淺談阻燃紡織品的檢測
幾乎所有的紡織材料都是可燃的，即使經(jīng)過阻燃技術(shù)處理也難以阻止纖維在火焰中燃燒。只是經(jīng)過阻燃處理后會不同程度的降低紡織材料的燃燒速度和離開火源后能夠迅速停止燃燒，因此阻燃是相對的而不是絕對的。
隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，人們對紡織品的阻燃意識日益提高，為了減少由于紡織品引起的火災(zāi)事故，避免不必要的損失，織物燃燒性能的測試近年來受到世界各國的重視：針對紡織品的不同用途，各舊制定的阻燃法規(guī)也由飛機(jī)內(nèi)紡織品、地毯和建筑材料開始，擴(kuò)大到睡衣、家具沙發(fā)套、味墊和室內(nèi)裝飾物：英國、美國、日本等國家還以法律形式規(guī)定：婦女、兒童、老年人、殘疾人的服裝以及睡衣必須標(biāo)明“阻燃”。我國在這方面的工作也在不斷加大力度。
1 織物阻燃性能的評定
評定織物的可燃性主要從兩方面來考慮：一方面是易點(diǎn)燃性，即著火點(diǎn)的高低它表明織物著火的難易；另一方面是織物的燃燒性能即阻燃性。
評定織物的燃燒性能存在兩種評判標(biāo)準(zhǔn)：一種是從織物的燃燒速率來進(jìn)行評判。即經(jīng)過阻燃整理的面料按規(guī)定的方法與火焰接觸一定的時間，然后移去火焰，測定面料繼續(xù)有焰燃燒的時間和無焰燃燒的時間，以及面料被損毀的程度。有焰燃燒的時間和無焰燃燒的時間越短，被損毀的程度越低，則表示面料的阻燃性能越好；反之，則表示面料的阻燃性能不佳。
另一種是通過氧指數(shù)(也稱極氧指數(shù))法來進(jìn)行評判：面料燃燒都需要氧氣，氧指數(shù)(LOI)是纖維燃燒所需氧氣的表述，故通過測定氧指數(shù)即可判定面料的阻燃性能，氧指數(shù)越高則維持燃燒所需的氧氣濃度越高，即表示越難燃燒：該指數(shù)可用樣品在氮、氧混合氣體中保持燭狀燃燒昕需氧氣的最小體積百分?jǐn)?shù)來表示：LOI="氧氣濃度／(氧氣濃度+氮?dú)鉂舛?×100％ "
氧指數(shù)低于20％，屬易燃纖維；氧指數(shù)在20～26%之間，屬可燃纖維；氧指數(shù)在26～34％之間屬難燃纖維；氧指數(shù)在35％以上屬不燃纖維。
2 阻燃性能的測試方法
燃燒測試方法多種多樣，各種測試方法的測試結(jié)果之間難以相互比較，實(shí)驗結(jié)果僅能在一定程度上說明試樣燃燒性能的優(yōu)劣。燃燒實(shí)驗法，主要用來測試試樣的燃燒廣度(炭化面積和損毀長度)、續(xù)燃時間和陰燃時間。根據(jù)試樣與火焰的相對位置，可分為垂直法、傾斜法和水平法。
我國目前對于服裝阻燃性能的測}式主要使用GB／T 5455～1997《紡織品燃燒性能試驗垂直法》。其原理是將一定尺寸的試樣垂直置于規(guī)定的燃燒試驗箱中，用規(guī)定的火源點(diǎn)燃12秒，除去火源后測定試樣的續(xù)燃時間和陰燃時間，陰燃停止后，按規(guī)定的方法測出損毀長度。該方法可用于服裝織物、裝飾織物、帳篷織物等的阻燃性能；45°傾斜法適用于飛機(jī)內(nèi)裝飾用布；水平法適用于地毯之類的鋪墊織物和汽車內(nèi)飾織物。
氧指數(shù)法是將被夾持試樣．垂直放人透明燃燒筒中，筒內(nèi)有向上的移動氧氮?dú)饬�，點(diǎn)燃試樣端，隨即觀察燃燒現(xiàn)象，并與規(guī)定的極限比較其持續(xù)燃燒時間或燃燒的距離：通過不同樣濃度中一系列試樣的實(shí)驗，可以測得最低氧濃度，氧指數(shù)法較適合用于工藝過程實(shí)驗使用。
3 我國對燃燒性能的規(guī)定
目前世界各國都非常重視服裝面料的阻燃性能，有的國家甚至將其納入國民的消防安全法規(guī)，說明服用紡織品的阻燃性能已是服裝功能性檢驗中的一個非常重要的檢驗項目。我國有關(guān)紡織品阻燃性能的規(guī)定如下表：
從表中可以看出，我國的標(biāo)準(zhǔn)是以從織物的燃燒速率來進(jìn)行評判，只有符合以上標(biāo)準(zhǔn)要求的紡織產(chǎn)品才能視為阻燃產(chǎn)品。隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，減少由于紡織品引起的火災(zāi)事故，必須健全有關(guān)法規(guī)法令，我國目前的阻燃產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)時間上已超過五年以上，內(nèi)容與先進(jìn)困家有一定差距，因此應(yīng)認(rèn)真吸取國外先進(jìn)經(jīng)驗，加快完善紡織品燃燒性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)．制定阻燃紡織品的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)紡織品的質(zhì)量監(jiān)督檢驗，推動阻燃紡織品的發(fā)展。
1985年原紡織工業(yè)部及印染技術(shù)開發(fā)中心等單位對紡織品阻燃整理開展了全國性的科研和生產(chǎn)工作，取得了較大的進(jìn)展。印染中心對樣品分析，也進(jìn)行了研究，并對很多國內(nèi)外樣品進(jìn)行測試。部分產(chǎn)品化學(xué)分析法及結(jié)果，已在本刊2003 NO/1發(fā)表。本文進(jìn)一步對性能測試，結(jié)合過去1950年以來的資料，進(jìn)行整理、歸納和述評。性能測試不僅對織物阻燃效果的衡量更切合實(shí)際，而且在工藝條件選擇上，也更方便，以便對國內(nèi)外樣品的阻燃效果作檢查和比較，進(jìn)一步開展研究工作，以取得更在的進(jìn)展�，F(xiàn)介紹如下。
一、燃燒測試方法分類
火災(zāi)發(fā)生的原因和發(fā)展過程的變化和差異很大，一般可按試驗規(guī)模大小或目的來分類。
1、按規(guī)模大小分類
測試方法按規(guī)模大小，可分為大、中、小型試驗。大型包括建筑物著火試驗，模擬實(shí)際火場情況，測試燃燒難易程度；該類試驗，對場所條件要求很高，設(shè)計安排時間很長，化費(fèi)資金很高，國內(nèi)外僅有計劃作定期試驗。中型試驗包括散熱試驗，用于評定墻壁、木料、涂料等材料的燃燒性能；該類試驗測得結(jié)果比較切合實(shí)際，試驗條件也不低，資金也比較高，紡織上有時對地毯、墻紙也進(jìn)行試驗，但數(shù)量不多，國內(nèi)僅有參照該類方法做相似的模擬試驗。小型試驗比較方便，儀器簡單，材料少，成本也低，目前國內(nèi)外應(yīng)用廣泛，大部分標(biāo)準(zhǔn)和測試方法均屬此類。
2、按試驗?zāi)康姆诸?/FONT>
鑒定火災(zāi)危險性按測定目的，根據(jù)主要因素分為六類。
(1)易燃性試驗方法；
(2)表面火焰?zhèn)鞑ピ囼灧椒ǎ?/FONT>
(3)耐火性試驗方法；
(4)發(fā)煙性試驗方法；
(5)放熱量試驗方法；
(6)燃燒產(chǎn)物毒性試驗方法。
以下介紹內(nèi)容以此六類方法為基礎(chǔ)，并以小型試驗為主。
二、國內(nèi)外阻燃織物的標(biāo)準(zhǔn)和測試方法
目前國際上紡織品陰燃性能測試方法較多，每個國家都有自己的標(biāo)準(zhǔn)，如英國BS、德國DIN、加拿大CGSB、美國FS、瑞士SNV、日本JIS、法國ANF、瑞典SIS、中國GB以及國際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)ISO等。某些國家的地區(qū)和組織，如美國的紐約、波士頓、加利福尼亞等大城市或州，以及商務(wù)部(DOCFF)、運(yùn)輸部(DOT)和軍事機(jī)構(gòu)等；各團(tuán)體、學(xué)會或協(xié)會，如國家防火協(xié)會(NF-PA)、編織化學(xué)家和染色家協(xié)會(AATCC)、材料試驗學(xué)會(ASTM)等，均有一套自己的測試標(biāo)準(zhǔn)和方法。不同類別的紡織品專門的品種或成品，就有不同的測試方法，如普通紡織品(包括各種床上用品)、服裝紡織品(包括兒童睡衣、工作服和防護(hù)服等)、裝飾布(包括窗簾、幕布、帳蓬布等)、地面覆蓋物(地毯等)以及飛機(jī)、火車、汽車、船舶內(nèi)紡織用品等。測試方法可歸納為三大類，垂直測試法、水平測試法和傾斜(45°、30°)測試法，以垂直測試法要求較高水平測試法要求較低。
一般標(biāo)準(zhǔn)測試方法，儀器設(shè)備要專門制造，條件要求很高，操作嚴(yán)格復(fù)雜。測試結(jié)果可以表示在實(shí)驗室條件下相對的阻燃安全性，有較好的重現(xiàn)性，但其結(jié)果還不能代表實(shí)際火災(zāi)，條件下的危險性和燃燒情況。多年來，國內(nèi)進(jìn)口或設(shè)計了多種阻燃測試儀器，并進(jìn)行了各種條件試驗，對于這些標(biāo)準(zhǔn)方法，要取得良好的重現(xiàn)性，測試條件是關(guān)鍵。其中對數(shù)據(jù)影響最大的是(1)織物和空氣的溫濕度；(2)火焰大小和溫度；(3)四周通風(fēng)條件(試驗箱)等；(4)試樣大小和火焰的相對位置。試驗中也發(fā)現(xiàn)各種不同的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，由于要求和條件不同，結(jié)果常有差別，有時對某一標(biāo)準(zhǔn)方法結(jié)果較好，但對另一方法，結(jié)果不好甚至很差。因此，各種標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，僅能說明在某一規(guī)定實(shí)驗條件下，對火焰、熱或燃燒表示的安全性，不一定能說明在實(shí)際火災(zāi)中著火危險性或燃燒程度。在研究或開發(fā)阻燃產(chǎn)品時，首先要規(guī)定測試標(biāo)準(zhǔn)和方法。據(jù)統(tǒng)計，這些國際上的標(biāo)準(zhǔn)測試方法，總數(shù)約300多種，根據(jù)要求，都可查閱文獻(xiàn)或資料，加以選用，這里不作具體介紹。
三、紡織品其他測試方法
幾種應(yīng)用較廣泛的小型測試方法，可用于科研或生產(chǎn)的織物燃燒性能。
1、氧指數(shù)法
70年代開始，結(jié)合化纖產(chǎn)品的大量發(fā)展，氧指數(shù)法在紡織品測試上已成為廣泛使用的小規(guī)模試驗方法之一，國內(nèi)也已制訂織物燃燒性能測定的國家標(biāo)準(zhǔn)(GB5454-85)。
氧指數(shù)指在規(guī)定試驗條件下，氧氮混合物中材料剛好能保持燃燒狀態(tài)所需要的最低氧濃度。試驗時度樣夾持于透明燃燒筒內(nèi)，其中有向上流動的氧氮?dú)饬�。點(diǎn)著試樣的上端，觀察隨后的燃燒現(xiàn)象，并與規(guī)定的極限值比較，測得其持續(xù)燃燒時間或燃燒過的距離。通過在不同氧濃度中一第列試樣的試驗，可以測得最低氧濃度。
2、發(fā)煙性試驗法(參照BG8323-87)
根據(jù)長期積累的各類火災(zāi)資料，分析燃燒物的煙霧和毒性，其危害性常比燃燒時產(chǎn)生的火焰和熱量更為嚴(yán)重，是導(dǎo)致人類死亡的主要原因。國內(nèi)外都有該類專用儀器設(shè)備進(jìn)行測試，原理較多采用光透過法。通過煙密度測度透過率和時間曲線可以得出各種參數(shù)，包括光密度、最大煙密度、平均發(fā)煙速度以及透光率，從最大到75%(比光密度16)所需要的時間，從而較全面地評價阻烯紡織材料的發(fā)煙性。建筑行業(yè)和效能運(yùn)輸部門常應(yīng)用該類儀器及測試方法以研究和選用阻燃材料。
3、閃點(diǎn)和自燃點(diǎn)測定(GB9343-88)以及點(diǎn)灃溫度測定(GB4610-84)
閃點(diǎn)指材料受熱分解放出可燃?xì)怏w，并剛剛能被外界小的火焰點(diǎn)著時周圍空氣的最低初始溫度。
自然點(diǎn)指材料受熱達(dá)到一定溫度后不用外界點(diǎn)火源點(diǎn)燃，而自行爆炸或燃燒時周圍空氣的最低初始溫度。
以上各種測試用于各類織物(阻燃或未阻燃)在熱或火焰作用下的燃燒性能，作為評價火災(zāi)危險性的一個因素。
另外，對織物燃燒氣體毒性的分析研究，近年來也比較重視，可用紅外儀、氣相色譜儀等進(jìn)行分析，國外的有報首
4、阻燃整理熱分析
當(dāng)織物按一定溫度程序在受熱或冷卻時常發(fā)生一系列的物理或化學(xué)變化。熱分析技術(shù)是研究或測定當(dāng)發(fā)生這些變化時，物質(zhì)的質(zhì)量或能量隨(或時間)變化的函數(shù)關(guān)系。熱分析技術(shù)內(nèi)容較多，阻燃測試中常用的是熱解重量分析法(TGA)和有差示掃描量熱法(DSC)。
(1)熱解量分析法
�、傥醋枞颊砻蘅椢锲鹗挤纸鉁囟葹�366℃，經(jīng)不同嘗試Pyrovatex CP處理后，在283-295℃，下降均超過70%，起始分解溫度在290℃時垂直火焰試驗較好，超過300℃垂直試驗不合格。
�、谖�阻燃整理棉織物，殘渣為9.1%，經(jīng)不同濃度Pyrovatex CP處理后在30%-43%，殘渣量和阻燃劑濃度也有一定關(guān)系，濃度提高殘渣含量一般有所增加。殘渣在40%以上的樣品。垂直試驗較好，在30%以下一般不合格。
�、勖蘅椢镒枞颊頃r，垂直試驗炭化長度隨著Pyrovatex CP嘗試的增加而改善，根據(jù)數(shù)據(jù)分析，Pyrovatex CP濃度可控制在20%-25%。
總的來說，熱解重量分析法對織物阻燃效果可相對比較，且有一個數(shù)量的概念。
(2)差標(biāo)掃描量熱法
硫脲對尼綸有一定的阻燃效果，下圖為尼綸6(空氣中)加10%硫脲整理的差示掃描量熱法曲線(升溫速度10℃/min)。
尼綸6經(jīng)10%硫脲處理后，整個吸熱受到抑制，吸熱峰溫度明顯升高，曲線波峰減小，變得平直，說明加熱過程中的熱作用減少。曲線在270℃出現(xiàn)一個吸熱峰。整個曲線與未處理的相比，起了較大的變化，對可燃?xì)怏w的產(chǎn)生有一定阻燃效果。
四、幾種簡易試驗方法
為了操作方便，介紹幾種簡易測試方法。這些方法無需復(fù)雜設(shè)備或條件，成本低，適用于初步觀察阻燃效果或一般工廠選用工藝條件時作參考或?qū)Ρ�，但不能作為�?biāo)準(zhǔn)試驗法，更不能作為仲裁依據(jù)。
1、火柴測試法
火柴測試法可評定織物阻燃效果或相對比較阻燃性能。試驗時取約2.5cm×30cm織物一條，用點(diǎn)燃的火柴，放在條狀試樣下面，燃燒至火柴燒完(或規(guī)定5-12S)，觀察情況或阻燃效果。有時可規(guī)定試樣燃燒不超過5S為合格，超過中線或陰燃超過15S為不合格(也可規(guī)定其他指標(biāo))�；鸩褚�(guī)格可自行指定，也可參照標(biāo)準(zhǔn)法。該法接近垂直試驗法。
2、打火機(jī)試驗法
試樣大小可根據(jù)試驗需要，熱源采用打火機(jī)，時間一般為5S。熱源放置部位可與應(yīng)用條件相似�；鹣绾�，觀察火焰蔓延狀態(tài)，蔓延不嚴(yán)重即為合格。
3、乙醇燃燒試驗法
熱源為0.3mL無水乙醇，放入小燃燒杯內(nèi)(瓶蓋也可)，試驗可用垂直法(5cmX30cm)、水平法(20cmx25cm)或45度傾斜法(5cmx15cm)、乙醇和織物距離2.5cm，測定指標(biāo)可根據(jù)要求決定，如炭長、燃燒面積、續(xù)燃時間、陰燃時間以及燃燒物渣滓情況等。
4、片劑試驗法
試驗采用六甲撐四胺(HMTA)片劑(用粉劑加壓制成)，質(zhì)量150mg，直徑6mm。如果有條件可再用一塊方形金屬板(230mmx230mm，中間開一個直徑205mm的圓孔)。試驗時將片劑放置于試樣中心(300mmx300mm)，用點(diǎn)燃的火柴在片劑表面輕輕接觸，觀察點(diǎn)燃的火焰燒至熄滅或無焰燃燒延至金屬板中孔邊緣，作為試驗終點(diǎn)。用尺量取試樣中心至損毀區(qū)邊緣間的最大距離，同時記錄片劑點(diǎn)燃至火焰或無焰燃燒延至金屬板邊緣的時間。該法適用于鋪地紡織品，如地毯或組合紡織材料對熱和火焰反應(yīng)性能的評定，也可作為工藝試驗時阻燃效果的觀察及試驗條件的對比和選用。
5、熱金屬螺帽法
將一只不銹鋼六角螺帽(30±2g)在電熔爐中加熱至950℃，用坩鍋鉗將螺帽取出，立即放在試樣(300mmx300mm)中心，接觸30S后取出螺帽。測量有焰燃燒時間、陰燃時間以及螺帽安放點(diǎn)至燃點(diǎn)作用所涉及的記錄螺幅至壓環(huán)邊緣所需要時間。該法適用于各種鋪地織物測試。
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