淺談阻燃紡織品的檢測(cè)
幾乎所有的紡織材料都是可燃的，即使經(jīng)過(guò)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(guò)阻燃處理后會(huì)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(duì)的而不是絕對(duì)的。
隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，人們對(duì)紡織品的阻燃意識(shí)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(cè)試近年來(lái)受到世界各國(guó)的重視：針對(duì)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(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)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(guó)在這方面的工作也在不斷加大力度。
1 織物阻燃性能的評(píng)定
評(píng)定織物的可燃性主要從兩方面來(lái)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(píng)定織物的燃燒性能存在兩種評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：一種是從織物的燃燒速率來(lái)進(jìn)行評(píng)判。即經(jīng)過(guò)阻燃整理的面料按規(guī)定的方法與火焰接觸一定的時(shí)間，然后移去火焰，測(cè)定面料繼續(xù)有焰燃燒的時(shí)間和無(wú)焰燃燒的時(shí)間，以及面料被損毀的程度。有焰燃燒的時(shí)間和無(wú)焰燃燒的時(shí)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(guò)氧指數(shù)(也稱極氧指數(shù))法來(lái)進(jìn)行評(píng)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(guò)測(cè)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(lái)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(cè)試方法
燃燒測(cè)試方法多種多樣，各種測(cè)試方法的測(cè)試結(jié)果之間難以相互比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果僅能在一定程度上說(shuō)明試樣燃燒性能的優(yōu)劣。燃燒實(shí)驗(yàn)法，主要用來(lái)測(cè)試試樣的燃燒廣度(炭化面積和損毀長(zhǎng)度)、續(xù)燃時(shí)間和陰燃時(shí)間。根據(jù)試樣與火焰的相對(duì)位置，可分為垂直法、傾斜法和水平法。
我國(guó)目前對(duì)于服裝阻燃性能的測(cè)}式主要使用GB／T 5455～1997《紡織品燃燒性能試驗(yàn)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(yàn)箱中，用規(guī)定的火源點(diǎn)燃12秒，除去火源后測(cè)定試樣的續(xù)燃時(shí)間和陰燃時(shí)間，陰燃停止后，按規(guī)定的方法測(cè)出損毀長(zhǎng)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(dòng)氧氮?dú)饬鳎c(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(shí)間或燃燒的距離：通過(guò)不同樣濃度中一系列試樣的實(shí)驗(yàn)，可以測(cè)得最低氧濃度，氧指數(shù)法較適合用于工藝過(guò)程實(shí)驗(yàn)使用。
3 我國(guó)對(duì)燃燒性能的規(guī)定
目前世界各國(guó)都非常重視服裝面料的阻燃性能，有的國(guó)家甚至將其納入國(guó)民的消防安全法規(guī)，說(shuō)明服用紡織品的阻燃性能已是服裝功能性檢驗(yàn)中的一個(gè)非常重要的檢驗(yàn)項(xiàng)目。我國(guó)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(guó)的標(biāo)準(zhǔn)是以從織物的燃燒速率來(lái)進(jìn)行評(píng)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(guó)目前的阻燃產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間上已超過(guò)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(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，加快完善紡織品燃燒性能試驗(yàn)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(yàn)，推動(dòng)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(duì)紡織品阻燃整理開展了全國(guó)性的科研和生產(chǎn)工作，取得了較大的進(jìn)展。印染中心對(duì)樣品分析，也進(jìn)行了研究，并對(duì)很多國(guó)內(nèi)外樣品進(jìn)行測(cè)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(duì)性能測(cè)試，結(jié)合過(guò)去1950年以來(lái)的資料，進(jìn)行整理、歸納和述評(píng)。性能測(cè)試不僅對(duì)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(duì)國(guó)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。現(xiàn)介紹如下。
一、燃燒測(cè)試方法分類
火災(zāi)發(fā)生的原因和發(fā)展過(guò)程的變化和差異很大，一般可按試驗(yàn)規(guī)模大小或目的來(lái)分類。
1、按規(guī)模大小分類
測(cè)試方法按規(guī)模大小，可分為大、中、小型試驗(yàn)。大型包括建筑物著火試驗(yàn)，模擬實(shí)際火場(chǎng)情況，測(cè)試燃燒難易程度；該類試驗(yàn)，對(duì)場(chǎng)所條件要求很高，設(shè)計(jì)安排時(shí)間很長(zhǎng)，化費(fèi)資金很高，國(guó)內(nèi)外僅有計(jì)劃作定期試驗(yàn)。中型試驗(yàn)包括散熱試驗(yàn)，用于評(píng)定墻壁、木料、涂料等材料的燃燒性能；該類試驗(yàn)測(cè)得結(jié)果比較切合實(shí)際，試驗(yàn)條件也不低，資金也比較高，紡織上有時(shí)對(duì)地毯、墻紙也進(jìn)行試驗(yàn)，但數(shù)量不多，國(guó)內(nèi)僅有參照該類方法做相似的模擬試驗(yàn)。小型試驗(yàn)比較方便，儀器簡(jiǎn)單，材料少，成本也低，目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛，大部分標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法均屬此類。
2、按試驗(yàn)?zāi)康姆诸?/FONT>
鑒定火災(zāi)危險(xiǎn)性按測(cè)定目的，根據(jù)主要因素分為六類。
(1)易燃性試驗(yàn)方法；
(2)表面火焰?zhèn)鞑ピ囼?yàn)方法；
(3)耐火性試驗(yàn)方法；
(4)發(fā)煙性試驗(yàn)方法；
(5)放熱量試驗(yàn)方法；
(6)燃燒產(chǎn)物毒性試驗(yàn)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(yàn)為主。
二、國(guó)內(nèi)外阻燃織物的標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法
目前國(guó)際上紡織品陰燃性能測(cè)試方法較多，每個(gè)國(guó)家都有自己的標(biāo)準(zhǔn)，如英國(guó)BS、德國(guó)DIN、加拿大CGSB、美國(guó)FS、瑞士SNV、日本JIS、法國(guó)ANF、瑞典SIS、中國(guó)GB以及國(guó)際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)ISO等。某些國(guó)家的地區(qū)和組織，如美國(guó)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(huì)或協(xié)會(huì)，如國(guó)家防火協(xié)會(huì)(NF-PA)、編織化學(xué)家和染色家協(xié)會(huì)(AATCC)、材料試驗(yàn)學(xué)會(huì)(ASTM)等，均有一套自己的測(cè)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(cè)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(cè)試方法可歸納為三大類，垂直測(cè)試法、水平測(cè)試法和傾斜(45°、30°)測(cè)試法，以垂直測(cè)試法要求較高水平測(cè)試法要求較低。
一般標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(cè)試結(jié)果可以表示在實(shí)驗(yàn)室條件下相對(duì)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(xiǎn)性和燃燒情況。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)進(jìn)口或設(shè)計(jì)了多種阻燃測(cè)試儀器，并進(jìn)行了各種條件試驗(yàn)，對(duì)于這些標(biāo)準(zhǔn)方法，要取得良好的重現(xiàn)性，測(cè)試條件是關(guān)鍵。其中對(duì)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(yàn)箱)等；(4)試樣大小和火焰的相對(duì)位置。試驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)各種不同的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，由于要求和條件不同，結(jié)果常有差別，有時(shí)對(duì)某一標(biāo)準(zhǔn)方法結(jié)果較好，但對(duì)另一方法，結(jié)果不好甚至很差。因此，各種標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，僅能說(shuō)明在某一規(guī)定實(shí)驗(yàn)條件下，對(duì)火焰、熱或燃燒表示的安全性，不一定能說(shuō)明在實(shí)際火災(zāi)中著火危險(xiǎn)性或燃燒程度。在研究或開發(fā)阻燃產(chǎn)品時(shí)，首先要規(guī)定測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和方法。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這些國(guó)際上的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)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(cè)試方法
幾種應(yīng)用較廣泛的小型測(cè)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(cè)試上已成為廣泛使用的小規(guī)模試驗(yàn)方法之一，國(guó)內(nèi)也已制訂織物燃燒性能測(cè)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB5454-85)。
氧指數(shù)指在規(guī)定試驗(yàn)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(yàn)時(shí)度樣夾持于透明燃燒筒內(nèi)，其中有向上流動(dòng)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(cè)得其持續(xù)燃燒時(shí)間或燃燒過(guò)的距離。通過(guò)在不同氧濃度中一第列試樣的試驗(yàn)，可以測(cè)得最低氧濃度。
2、發(fā)煙性試驗(yàn)法(參照BG8323-87)
根據(jù)長(zhǎng)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(shí)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(guó)內(nèi)外都有該類專用儀器設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，原理較多采用光透過(guò)法。通過(guò)煙密度測(cè)度透過(guò)率和時(shí)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(shí)間，從而較全面地評(píng)價(jià)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(cè)試方法以研究和選用阻燃材料。
3、閃點(diǎn)和自燃點(diǎn)測(cè)定(GB9343-88)以及點(diǎn)灃溫度測(cè)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(shí)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(shí)周圍空氣的最低初始溫度。
以上各種測(cè)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(píng)價(jià)火災(zāi)危險(xiǎn)性的一個(gè)因素。
另外，對(duì)織物燃燒氣體毒性的分析研究，近年來(lái)也比較重視，可用紅外儀、氣相色譜儀等進(jìn)行分析，國(guó)外的有報(bào)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(shí)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(cè)定當(dāng)發(fā)生這些變化時(shí)，物質(zhì)的質(zhì)量或能量隨(或時(shí)間)變化的函數(shù)關(guān)系。熱分析技術(shù)內(nèi)容較多，阻燃測(cè)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(guò)70%，起始分解溫度在290℃時(shí)垂直火焰試驗(yàn)較好，超過(guò)300℃垂直試驗(yàn)不合格。
�、谖�阻燃整理棉織物，殘?jiān)鼮?.1%，經(jīng)不同濃度Pyrovatex CP處理后在30%-43%，殘?jiān)亢妥枞紕舛纫灿幸欢P(guān)系，濃度提高殘?jiān)恳话阌兴黾�。殘�(jiān)?0%以上的樣品。垂直試驗(yàn)較好，在30%以下一般不合格。
③棉織物阻燃整理時(shí)，垂直試驗(yàn)炭化長(zhǎng)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(lái)說(shuō)，熱解重量分析法對(duì)織物阻燃效果可相對(duì)比較，且有一個(gè)數(shù)量的概念。
(2)差標(biāo)掃描量熱法
硫脲對(duì)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(gè)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(shuō)明加熱過(guò)程中的熱作用減少。曲線在270℃出現(xiàn)一個(gè)吸熱峰。整個(gè)曲線與未處理的相比，起了較大的變化，對(duì)可燃?xì)怏w的產(chǎn)生有一定阻燃效果。
四、幾種簡(jiǎn)易試驗(yàn)方法
為了操作方便，介紹幾種簡(jiǎn)易測(cè)試方法。這些方法無(wú)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(shí)作參考或?qū)Ρ�，但不能作為�?biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)法，更不能作為仲裁依據(jù)。
1、火柴測(cè)試法
火柴測(cè)試法可評(píng)定織物阻燃效果或相對(duì)比較阻燃性能。試驗(yàn)時(shí)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(shí)可規(guī)定試樣燃燒不超過(guò)5S為合格，超過(guò)中線或陰燃超過(guò)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(yàn)法。
2、打火機(jī)試驗(yàn)法
試樣大小可根據(jù)試驗(yàn)需要，熱源采用打火機(jī)，時(shí)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(yàn)法
熱源為0.3mL無(wú)水乙醇，放入小燃燒杯內(nèi)(瓶蓋也可)，試驗(yàn)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(cè)定指標(biāo)可根據(jù)要求決定，如炭長(zhǎng)、燃燒面積、續(xù)燃時(shí)間、陰燃時(shí)間以及燃燒物渣滓情況等。
4、片劑試驗(yàn)法
試驗(yàn)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(gè)直徑205mm的圓孔)。試驗(yàn)時(shí)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(wú)焰燃燒延至金屬板中孔邊緣，作為試驗(yàn)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(shí)記錄片劑點(diǎn)燃至火焰或無(wú)焰燃燒延至金屬板邊緣的時(shí)間。該法適用于鋪地紡織品，如地毯或組合紡織材料對(duì)熱和火焰反應(yīng)性能的評(píng)定，也可作為工藝試驗(yàn)時(shí)阻燃效果的觀察及試驗(yàn)條件的對(duì)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(cè)量有焰燃燒時(shí)間、陰燃時(shí)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(shí)間。該法適用于各種鋪地織物測(cè)試。
