火灾危险性评价参数

室内纺织品作为可燃材料容易引起火灾的发生,同时燃烧过程中能够加速引导火灾蔓延,增加火灾载荷,在高温封闭空间内,因为氧气浓度下降,处于贫氧状态下的纺织品不完全燃烧将产生大量有毒气体与烟雾,危害人们生命财产。室内纺织品作为可燃材料,其火灾危险性越来越受到重视。

火灾是可燃材料燃烧的表现,室内纺织品燃烧特性可以从点燃性及燃烧发展特性等进行综合分析,主要指标包括易引燃性、火焰蔓延特性、热量释放特性、烟雾释放特性、有毒气体浓度等,从以上多个方面进行综合表征。室内纺织织物燃烧火灾危险性评价参数主要包括:

(1)易点燃性

室内纺织品原材料属于可燃高分子材料,存在容易被点燃的危险,容易成为火灾的着火点。着火过程是无化学反应向稳定强烈放热反应的过渡。室内纺织品的点燃温度较低,一旦接触火源,会迅速燃烧,火焰蔓延快,火灾危险性大。可燃材料在着火之前,通常受热发生热解,气化,释放出可燃气体,形成气相火焰。易点燃性可以通过以下指标来表征:(a)点燃时间:采用锥形量热仪,从表面受热开始到出现有焰燃烧现象所需时间,用于表征材料接触外部热源被引燃的难易程度,点燃时间越长,表明材料越难以被引燃;(b)极限氧指数:采用在规定条件下,维持产品燃烧所需的最低氧气浓度来表征;(c)熔点、分解温度和燃点:可以通过热重分析仪(TG)测量材料的熔点,通过差示扫描量热仪(DSC)测量材料的热分解温度。当可燃材料在明火点燃下刚刚可以发生持续燃烧时,其表面最低温度称为燃点,也称着火点,通过着火温度测定仪测量材料的燃点。

(2)火焰和热量

室内纺织品在燃烧过程中,产生的火焰和热量容易对人体造成烧伤。在规定的实验条件下,纺织品燃烧所释放的热量,是描述其火灾危险性的重要参数之一,用以表征热释放速度与大小,即热源释放热量的能力。通过锥形量热仪测量热释放性,采用热释放速率和总释放热量作为表征参数,如果材料热释放速率越大,热解速度越快,火焰传播速度就越快,对周围环境的影响程度越大。热危险可以通过火势增速和释热量进行表征。

(3)烟雾

纺织品燃烧产生的大部分烟雾颗粒物对可见光是不透明的,有较强的遮光作用,会造成能见度下降,导致人员看不清周围环境,辨认目标能力大大降低。烟雾参数可以通过锥形量热仪或者烟密度箱实验得到,表征指标有遮光率、生烟速率、总生烟量等。火灾中如果烟雾浓厚,人们视野不清,更加剧恐慌,给有限逃生机会增加困难。

(4)有毒气体

大量研究表明,吸入毒性气体是火灾中造成人员伤亡的主要原因之一。室内纺织品燃烧产生的有毒气体包括各类助剂挥发气体、材料燃烧不充分产生的大量CO等。气体毒性的表征参数为毒气产率因子。烟气中毒气以CO最为常见,当空气中CO的含量超过一定量就会对人体产生伤害,因此CO生成率是衡量材料火灾危险性的重要参数。燃烧烟气毒性是材料火灾危险性评估的重要一环,急需建立评估材料燃烧烟气毒性的试验标准。


实验方法


(1)锥形量热仪法

室内纺织品通过锥形量热仪实验,可以得到包括热量释放指标、烟气释放指标、引燃时间等指标,锥形量热仪实验方法在火灾危险性评估中应用广泛。锥形量热仪实验原理基于材料在锥形加热器的热辐射下燃烧时会消耗掉空气中的氧气,通过检测燃烧过程中消耗的氧气量、产生的烟气及光通路情况,可获得样品燃烧产生的热量释放、烟气释放等数据。大量研究表明锥形量热仪试验结果与大型燃烧试验具有较好相关性。

(2)墙角点燃实验

墙角点燃实验是一种全尺度火灾实验研究方法,又称屋角燃烧试验,更加接近真实火灾条件,可以用来研究室内装饰材料的火灾特性。该实验方法以模拟墙角火灾场景作为标准条件,并规定实验样品的安装完全按实际用途进行,是一种可靠的火灾科学研究方法。国际标准ISO 9705的全尺寸房间燃烧试验就规定了一种模拟火灾的测试方法,该火灾发生在一间房间的墙角部分,使用标准点火源,旨在评估产品对火灾发展的影响。。

(3)热分析法

常用热分析方法主要包括热重分析法(TG)和差示扫描量热法(DSC)。热重分析法是在程序控制温度下,测量样品的质量与温度变化关系的一种热分析技术,可以用来研究材料的热稳定性或热分解性。差示扫描量热法是在程序控制温度下,测量输入到试样和参比物的功率差与温度的关系,可以测定多种热力学和动力学参数。

(4)氧指数法

室内环境属于封闭或者半封闭空间,在发生火灾以后,材料燃烧消耗掉大量氧气,氧浓度急剧下降,出现贫氧状态。氧指数法是指在规定的条件下,材料在氧氮混合气流中进行有焰燃烧所需的最低氧浓度称为极限氧指数(LOI),极限氧指数高表示材料不易燃烧。氧指数法用来表征材料的易点燃性,用于判断材料在空气中与火焰接触时燃烧的难易程度。在GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》认为,对于窗帘幕布、家具制品装饰用织物,氧指数≥32 %为B1级制品,即难燃材料;氧指数≥26 %为B2级制品,即可燃材料。氧指数法的标准实验方法为国家标准GB/T 5454-1997。在纺织织物燃烧特性研究中,可用极限氧指数区分纤维材料的点燃特性,LOI小于26%为可燃或易燃纤维,大部分常用纺织纤维的氧指数都远低于26%,属于可燃或易燃材料。


撰写/编辑    中纺联检虎门 倪冰选

来源:中国纤检2018年08期 倪冰选 《室内纺织品燃烧火灾危险性评估的研究》


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