車用內(nèi)飾紡織材料阻燃性能檢測(cè)及標(biāo)準(zhǔn)概述

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速騰飛，我國(guó)已成為世界上的汽車生產(chǎn)與消費(fèi)大國(guó)。伴隨著汽車帶來(lái)的各種便利，頻發(fā)的交通事故如火災(zāi)等對(duì)車內(nèi)乘員的生命、財(cái)產(chǎn)安全威脅同樣不容忽視[1]。汽車內(nèi)飾用紡織材料是一類包含有汽車內(nèi)飾零件所用的單一材料或?qū)臃e復(fù)合材料，包括坐墊、座椅套、安全帶、頭枕、窗簾等，與乘員關(guān)系最為密切。因而為了避免或延緩燃燒的擴(kuò)展，使乘員能夠有一定時(shí)間安全地離開發(fā)生火災(zāi)的車輛，對(duì)車用內(nèi)飾紡織材料阻燃性能的檢測(cè)評(píng)價(jià)變得十分重要，這也使得越來(lái)越多的國(guó)家及地區(qū)重視和關(guān)注內(nèi)飾材料的阻燃檢測(cè)。

因此，本文嘗試對(duì)我國(guó)目前存在的汽車內(nèi)飾阻燃檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸納總結(jié)，以期提供一個(gè)車用內(nèi)飾紡織材料阻燃檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的綜述。首先介紹了我國(guó)現(xiàn)存的相關(guān)阻燃檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，接著對(duì)車用內(nèi)飾材料的燃燒特性檢測(cè)進(jìn)行了分析與比較，具體討論了氧指數(shù)、水平/垂直燃燒、熔融性能等七大阻燃常用指標(biāo)。

2 汽車內(nèi)飾材料的阻燃特性測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

汽車內(nèi)飾材料應(yīng)具有良好的阻燃性能，以保證一旦汽車著火后乘客有足夠時(shí)間離開。本節(jié)將先對(duì)我國(guó)目前的汽車內(nèi)飾阻燃檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行總結(jié)。

（1）強(qiáng)制國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。2019年10月，強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 38262—2019《客車內(nèi)飾材料的燃燒特性》發(fā)布，并于2020年7月1日正式實(shí)施。該標(biāo)準(zhǔn)適用于M2、M3類客車內(nèi)飾材料燃燒特性的評(píng)定，同時(shí)規(guī)定了對(duì)客車內(nèi)飾材料的取樣要求、燃燒特性、氧指數(shù)、煙密度、煙毒性等試驗(yàn)。比如，水平燃燒應(yīng)按GB 8410規(guī)定進(jìn)行試驗(yàn)，而垂直燃燒按GB/T 32086規(guī)定試驗(yàn)。氧指數(shù)則按材料種類不同分為3種：紡織、橡膠和塑料應(yīng)分別按GB/T 5454、GB/T 10707與GB/T 2406.2—2009進(jìn)行試驗(yàn)；煙密度按GB/T 8627試驗(yàn)；燃燒性能等級(jí)按GB 8624—2012評(píng)定等。除了對(duì)紡織材料進(jìn)行細(xì)致規(guī)定外，還規(guī)定了不同種類內(nèi)飾材料的燃燒特性，比如對(duì)紡織材料和座椅用皮革材料，要求水平燃燒等級(jí)不低于B級(jí)，垂直燃速≤100mm/min，煙密度等級(jí)≤75%；對(duì)彈性軟墊材料，則要求水平燃燒等級(jí)為A-0mm/min等。

（2）非強(qiáng)制標(biāo)準(zhǔn)。除了新實(shí)施的GB 38262—2019，2016年發(fā)布的JT/T 1095—2016《營(yíng)運(yùn)客車內(nèi)飾材料阻燃特性》已在客車內(nèi)飾評(píng)價(jià)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。營(yíng)運(yùn)客車是指用于經(jīng)營(yíng)性旅客運(yùn)輸?shù)目蛙?，從這一點(diǎn)看，JT/T 1095—2016的適用范圍要小于GB 38262—2019。在檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)上，GB 38262—2019在紡織材料方面的部分指標(biāo)低于JT/T 1095—2016。比如，GB 38262—2019規(guī)定紡織材料煙密度等級(jí)≤75%，而JT/T 1095—2016則規(guī)定相關(guān)指標(biāo)應(yīng)≤50%；氧指數(shù)上，GB 38262—2019要求除窗簾和遮陽(yáng)簾外的其他紡織材料的氧指數(shù)應(yīng)≥27%，而JT/T 1095—2016要求該值應(yīng)≥28%；此外，對(duì)窗簾、遮陽(yáng)簾等懸掛材料的燃燒特性，新國(guó)標(biāo)要求其水平燃燒速度不低于B級(jí)，垂直燃燒速度≤100mm/min，而JT/T 1095—2016規(guī)定水平燃速必須達(dá)到A-0mm/min標(biāo)準(zhǔn)，垂直燃速為0。對(duì)于座椅用塑料材料，GB 38262—2019的部分技術(shù)要求高于舊有的JT/T 1095—2016：水平燃速要求為不低于B級(jí)，氧指數(shù)≥26%。此外，GB 24407—2012《專用校車安全技術(shù)條件》也規(guī)定了一些阻燃防火要求。

結(jié)合上述討論，GB 38262—2019的應(yīng)用領(lǐng)域更廣，阻燃指標(biāo)的針對(duì)性更強(qiáng)，強(qiáng)制執(zhí)行力度更大。但從具體實(shí)踐上來(lái)講，大型客車、校車應(yīng)該具有更高的阻燃要求。

（3）行標(biāo)或企標(biāo)。除了上述標(biāo)準(zhǔn)外，不少汽車公司也單獨(dú)規(guī)定了自己的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。比如日產(chǎn)汽車NES M0094—2008《汽車內(nèi)飾件燃燒性能試驗(yàn)》、本田汽車HES D6003—99《汽車內(nèi)飾燃燒性能測(cè)試》、BMW汽車GS 97038《汽車內(nèi)飾材料燃燒性能的測(cè)定》、大眾汽車TL 1010—2008《內(nèi)部裝飾材料燃燒性狀，材料技術(shù)要求》。需要注意的是在實(shí)行上述公司自定標(biāo)準(zhǔn)前，必須也滿足國(guó)家強(qiáng)制安全標(biāo)準(zhǔn)。上述標(biāo)準(zhǔn)在測(cè)試原理與方法上均與國(guó)標(biāo)相同或類似，不同之處在于預(yù)處理?xiàng)l件、測(cè)試條件以及結(jié)果評(píng)定與表示上。

3 汽車內(nèi)飾材料的阻燃性能測(cè)試

本節(jié)將對(duì)汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性測(cè)試進(jìn)行概述，具體分為氧指數(shù)、水平燃燒、垂直燃燒等七類并分別進(jìn)行討論。

（1）氧指數(shù)。氧指數(shù)是指在規(guī)定的條件下，材料在氧氮混合氣流中進(jìn)行有焰燃燒所需的最低氧濃度，以氧所占的體積百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，是評(píng)定內(nèi)飾材料阻燃性能重要指標(biāo)之一。汽車內(nèi)飾材料氧指數(shù)試驗(yàn)方法按材質(zhì)不同須選用不同的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于紡織材料，一般使用GB/T 5454—1997《紡織品燃燒性能試驗(yàn)氧指數(shù)法》。測(cè)試原理為：將試樣夾于試樣夾上垂直于燃燒筒內(nèi)，在向上流動(dòng)的氧氮?dú)饬髦?，點(diǎn)燃試樣上端，觀察其燃燒特性、續(xù)燃時(shí)間與損毀長(zhǎng)度。通過(guò)在不同氧濃度中一系列試樣的試驗(yàn)，可以測(cè)得維持燃燒時(shí)氧百分含量表示的最低氧濃度值。測(cè)試要求受試試樣中要有40%～60%超過(guò)規(guī)定的續(xù)燃和陰燃時(shí)間或損毀長(zhǎng)度。此外，GB/T 2406.2—2009《塑料燃燒性能試驗(yàn)方法氧指數(shù)法》和GB/T 10707—2008《橡膠燃燒性能的測(cè)定》可用來(lái)分別檢測(cè)塑料和橡膠的氧指數(shù)。根據(jù)GB 24407—2012《專用校車安全技術(shù)條件》，各類車用內(nèi)飾材料的氧指數(shù)至少應(yīng)≥22%。而在GB 38262—2019中則根據(jù)材料種類的不同，規(guī)定最低氧指數(shù)范圍為≥24%～30%。除了上述標(biāo)準(zhǔn)外，ISO 4589—2:2017《塑料燃燒測(cè)定氧指數(shù)的行為 第2部分：室溫測(cè)試》[2]也可推薦為塑料的氧指數(shù)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，其測(cè)試原理與上述基本相同。

近期有研究表明，測(cè)試中諸多因素均會(huì)對(duì)汽車內(nèi)飾材料氧指數(shù)的準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性產(chǎn)生影響[3]，不同濕度時(shí)測(cè)試結(jié)果略有不同，特別是我國(guó)幅員遼闊，冬季、夏季溫濕度差距較大，因此測(cè)試時(shí)要精準(zhǔn)控制實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫濕度。此外，應(yīng)注意GB/T 5454—1997中規(guī)定紡織材料氧指數(shù)試驗(yàn)時(shí)經(jīng)向、緯向應(yīng)分別進(jìn)行，且應(yīng)以低者為最終判定依據(jù)。

（2）水平燃燒試驗(yàn)。GB 8410—2006《汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性》作為我國(guó)強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了汽車內(nèi)飾材料的水平燃燒特性。GB 8410—2006的發(fā)布與實(shí)施是由于國(guó)內(nèi)汽車消費(fèi)者安全需求的變化，我國(guó)于2006年對(duì)GB 8410—1994修訂的。GB 8410—2006的測(cè)試原理是：將試樣水平地夾持在U形架上，在燃燒箱中點(diǎn)燃試樣的自由端，15s后確定試樣上火焰是否熄滅，試樣燃燒的距離以及燃燒該距離所用時(shí)間。內(nèi)飾材料的燃燒特性必須滿足以下技術(shù)要求：燃燒速率≤100mm/min。最終應(yīng)以所測(cè)5塊樣品或更多樣品燃燒速度的最大值為試驗(yàn)結(jié)果，并結(jié)合燃燒特性值來(lái)進(jìn)行表述，根據(jù)試樣的燃燒長(zhǎng)度、燃燒現(xiàn)象等，一共規(guī)定了A、B、C、D、E五種燃燒特性描述。其中，樣品符合本標(biāo)準(zhǔn)要求的結(jié)果是：A-0mm/min或B或C-燃燒速度實(shí)測(cè)值mm/min；不符合本標(biāo)準(zhǔn)要求的結(jié)果是：D-大于100mm/min或E。

近年相關(guān)研究表明，車用內(nèi)飾材料的燃燒安全性能仍存在著較高的風(fēng)險(xiǎn)，因此需要進(jìn)一步提升材料的阻燃性能[4]。此外，GB 8410—2006的一個(gè)主要問(wèn)題在于此標(biāo)準(zhǔn)中缺少對(duì)內(nèi)飾材料沿垂直方向的燃燒特性評(píng)價(jià)，因?yàn)榇怪狈较虻幕鹧鎮(zhèn)鞑ピu(píng)價(jià)實(shí)際意義要高于水平燃燒。針對(duì)這一點(diǎn)，我國(guó)發(fā)展了相關(guān)垂直燃燒測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，我國(guó)針對(duì)不同車種與材料發(fā)布了更為細(xì)致的規(guī)定，比如GB 24407—2012《專用校車安全技術(shù)條件》對(duì)校車內(nèi)飾材料提出了額外的技術(shù)要求：內(nèi)飾材料按GB 8410—2006規(guī)定的方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，材料的最大水平燃燒速度應(yīng)不超70mm/min，氧指數(shù)OI≥22%。

（3）垂直燃燒試驗(yàn)。我國(guó)于2015年發(fā)布了GB 32086—2015《特定種類汽車內(nèi)飾材料垂直燃燒特性技術(shù)要求和試驗(yàn)方法》，規(guī)定了運(yùn)載超過(guò)22名乘客的特定M3類汽車內(nèi)飾材料垂直燃燒的檢測(cè)方法。GB 32086—2015的基本原理為：將試樣垂直固定到矩形框架上，在燃燒箱中引燃試樣，測(cè)定試樣燃燒距離和所用時(shí)間；技術(shù)要求為燃燒速度≤100mm/min。燃燒速度的計(jì)算方法與GB 8410—2006相同。

除了GB 32086—2015，ANSI/UL 94—2013《設(shè)備和器械零件用塑料材料的易燃性安全性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》[5]作為高分子塑料相關(guān)行業(yè)的一個(gè)世界性標(biāo)準(zhǔn)，也被廣泛應(yīng)用于車載電子電器相關(guān)的阻燃檢測(cè)。

（4）汽車鋪地織物燃燒性能。依據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 14644—2014《紡織品 燃燒性能 45°方向燃燒速率的測(cè)定》和GB/T 14645—2014《紡織品 燃燒性能 45°方向損毀面積和接焰次數(shù)的測(cè)定》，通過(guò)燃燒試驗(yàn)儀來(lái)測(cè)量地毯等鋪地織物的燃燒性能。在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，對(duì)45°傾斜放置的試樣表面點(diǎn)火一定的時(shí)間，測(cè)量試樣的損毀長(zhǎng)度、續(xù)燃時(shí)間和陰燃時(shí)間，根據(jù)火焰蔓延時(shí)間計(jì)算燃燒速率。檢測(cè)合格的標(biāo)準(zhǔn)為試樣的損毀長(zhǎng)度應(yīng)不大于100mm，續(xù)燃時(shí)間和陰燃時(shí)間均應(yīng)小于或等于20s；如果任一樣品未能達(dá)到此要求，則可判為不合格。該測(cè)定方法主要適用于各種纖維組分和組織結(jié)構(gòu)的汽車鋪地類內(nèi)飾。

（5）熔融性能[1]。內(nèi)飾材料主要是由化纖紡織品、人造革等材料組成，其燃燒或受熱時(shí)極易形成熔融滴落。熔滴的溫度極高，滴落后極易引起二次引燃，不僅增加了撲滅火災(zāi)的難度，也增加了撲滅火災(zāi)的成本。根據(jù)ECE R118《機(jī)動(dòng)車輛特定類型內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用的材料的燃燒特性》可以檢測(cè)材料的熔融性能。檢測(cè)一般選取4個(gè)試樣，水平放置在輻射熱源下，通過(guò)上置輻射熱源對(duì)試樣進(jìn)行30kW/m2的熱輻射作用，維持5min持續(xù)測(cè)試。記錄試樣是否有熔滴，熔滴是否將下方的脫脂棉點(diǎn)燃等現(xiàn)象。

（6）煙密度。車用內(nèi)飾材料在燃燒分解時(shí)的煙密度一般通過(guò)測(cè)量材料燃燒產(chǎn)生的煙氣中固體塵埃對(duì)光的反射而造成光強(qiáng)度的衰減來(lái)確定。衰減越大，說(shuō)明煙密度越高，安全性越差。根據(jù)GB 38262—2019的要求，客車內(nèi)飾材料的煙密度應(yīng)采用GB/T 8627—2007《建筑材料燃燒或分解的煙密度試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。試驗(yàn)時(shí)，將試樣直接暴露在火焰中，產(chǎn)生的煙氣被完全收集在試驗(yàn)箱中，測(cè)定光吸收率隨時(shí)間變化的曲線。曲線的最高點(diǎn)即為最大煙密度，對(duì)曲線面積進(jìn)行積分可得到總的煙產(chǎn)量。GB 38262—2019規(guī)定客車內(nèi)飾材料的煙密度應(yīng)≤75%。

除了GB/T 8627—2007，對(duì)于紡織材料的煙釋放性能，還可通過(guò)GB/T 14802—1993《紡織品煙濃度測(cè)定減光系數(shù)法》進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)測(cè)定光束在煙中的透過(guò)率，根據(jù)最大發(fā)煙時(shí)的最小透過(guò)率，計(jì)算在規(guī)定光路長(zhǎng)度下的最大減光系數(shù)。按照減光系數(shù)大小可以分為1～4個(gè)級(jí)別。除了煙密度，還可根據(jù)GB/T 33618—2017《紡織品 燃燒煙釋放和熱釋放性能測(cè)試》計(jì)算煙和熱的釋放量。對(duì)于固體材料，可以通過(guò)ASTM E662—2017《煙霧比光密度的固體材料產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法》[6]進(jìn)行試驗(yàn)。對(duì)于塑料，則可根據(jù)GB/T 8323.2—2008《塑料 煙生成 第2部分：?jiǎn)问曳y(cè)定煙密度試驗(yàn)方法》或ISO 5659—2:2017《塑料 煙霧產(chǎn)生 第2部分：用獨(dú)立燃燒室檢測(cè)測(cè)定光密度》[7]進(jìn)行測(cè)定。

（7）產(chǎn)煙毒性。根據(jù)GB/T 20285—2006《材料產(chǎn)煙毒性危險(xiǎn)分級(jí)》可對(duì)汽車內(nèi)飾材料燃燒產(chǎn)煙毒性進(jìn)行檢測(cè)。原理為：采用等速載氣流，穩(wěn)定供熱的環(huán)形爐對(duì)試樣進(jìn)行掃描加熱，以獲得煙氣流。同一材料在相同產(chǎn)煙濃度下，以充分產(chǎn)煙和無(wú)火焰時(shí)毒性最大。按照產(chǎn)煙濃度可分為3級(jí)：安全級(jí)（AQ級(jí)）、準(zhǔn)安全級(jí)（ZA級(jí)）和危險(xiǎn)級(jí)（WX級(jí)）。

值得注意的是GB/T 20285—2006檢測(cè)中的試驗(yàn)對(duì)象為小白鼠，涉及活體試驗(yàn)與生物毒性，有時(shí)帶來(lái)一定程度的不便。在這種情況下，也建議借鑒EN 2826—2011《航空航天系列 受火焰和輻射熱影響的非金屬材料的燃燒行為煙霧中毒氣含量測(cè)定》[8]、EN 3745-602—2008《航空航天系列 航空器用光纖和光纜 試驗(yàn)方法 毒性》[9]或TB/T 3237—2010《動(dòng)車組用內(nèi)裝材料阻燃技術(shù)條件》等化學(xué)毒性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。

4 總結(jié)與展望

本文對(duì)我國(guó)現(xiàn)有的車用內(nèi)飾紡織材料的阻燃特性檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了總結(jié)與討論。新實(shí)施的GB 38262—2019比舊標(biāo)準(zhǔn)具有更強(qiáng)的應(yīng)用性和針對(duì)性；但對(duì)于大型客車與校車，建議設(shè)置更高的阻燃要求。此外，相較于水平燃燒試驗(yàn)，垂直燃燒試驗(yàn)的適用范圍建議適當(dāng)擴(kuò)大，并針對(duì)不同材料分別設(shè)置不同的標(biāo)準(zhǔn)。另一方面，產(chǎn)煙毒性方面建議可以優(yōu)先使用化學(xué)檢測(cè)方法對(duì)材料的煙毒性進(jìn)行評(píng)價(jià)。