汽车用内饰材料阻燃性能实验探究

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1 世界各国车用内饰材料燃烧法规
一般的车用内饰材料都是可燃的。由于车辆空间狭小，密闭程度高，人员密度大，动态行驶等特点，一旦车辆发生火灾，不但难以控制火势，而且危及车上乘客的生命安全。所以，车辆的各种内饰材料的防火阻燃性能好坏成了控制车辆火灾的关键。可以看到，各国各地都对车辆内饰材料的燃烧性能做了详细的规定，表1 为常见的几种标准和法规。
这些标准和法规所规定的燃烧安全测试项目包括: 水平燃烧、垂直燃烧、熔滴性、烟密度及毒性、氧指数、电线电缆燃烧等级、材料可燃性能、烟雾生成性能、火焰传播性能、铺地材料热辐射性能、热值等。相关标准和法规都要求对车用内饰材料在实验室完成燃烧安全项目的测试和结果评价，最后根据材料的燃烧测试结果来评价材料是否可以被使用到车辆内部，以尽可能减少内饰材料引起火灾的危险。


2 车用内饰材料的燃烧测试方法介绍
绝大多数的车用内饰材料燃烧测试都要求在苛刻的试验环境下，采用标准规定的火源，对试验材料进行不同的火源撞击，然后观察和评价材料的燃烧现象。
2． 1 GB 8410—2006 《汽车内饰材料的燃烧特性》测试
GB 8410—2006 《汽 车 内 饰 材 料 的 燃 烧 特性》［1］是我国汽车内饰件的强制性标准，适用于所有汽车内饰材料。此标准非等效采用美国联邦机动车辆安全标准 FMVSS 571． 302［5］。此标准使用至今，已经得到汽车业的广泛认可，众多的国产汽车品牌均采用此标准来测试内饰材料的燃烧性能，其水平燃烧测试已经成为国内汽车内饰件供销双方必检的项目。另外，此标准在 2003 年正式成为我国第一批 3C 产品认证的指定检测项目。
2． 1． 1 测试原理
GB 8410—2006 的测试原理是: 将试样水平夹持在 U 形架上，在燃烧箱中使用 35 ～ 38 MJ/m3 天然气火源，调节 38 mm 高度的火焰点燃试样的自由端 15 s 后，测试火焰在试样上能否点燃，何时熄灭，以及试样燃烧的距离、燃烧该距离所用的时间等。见图 1 和图 2，其中图 2 的 38 mm 处为第一标记线，254 mm 处为第二标记线。

2． 1． 2 技术要求
( 1) 燃烧速度以所测 5 块样品或更多样品的燃烧速度的最大值为试验结果。
( 2) 燃烧速度要求不大于 100 mm /min
2． 1． 3 测试结果表示
测试结果将结合燃烧特性值来进行表述: 根据试样的燃烧长度、燃烧现象等，此标准共规定了 A、B、C、D、E 五种燃烧特性描述。
A: 15 s 点火结束，试样仍未燃烧或试样燃烧未达第一标记线即熄灭，记录 A-0 mm /min。B: 从计时起，火焰 60 s 内自熄，且燃烧距离不大于 50 mm。
C: 火焰在第一、第二两标记线间自熄，且不满足 B 所述情况，记录燃烧速度 C-＊＊ mm /min。D: 火焰烧到第二标记线，或 缓 慢 燃 烧 超 过20 min，记录燃烧速度 D-＊＊ mm /min。E: 15 s 点火期间火焰烧至第一标记线，记录 E。
2． 1． 4 测试结果的评价
此强制性标准要求内饰材料的燃烧特性必须满足燃烧速度不大于 100 mm /min。所以，样品符合本标准要求的结果是: A-0 或 B 或 C-燃烧速度实测值，或 D-不大于 100 mm /min。不符合本标准要求的结果是: D-大于 100 mm /min 或 E。
2． 1． 5 不合格情况分析
本实验室近年来随机对 100 份汽车内饰样品的检测数据进行了统计分析，车用内饰材料按照GB 8410—2006 进行测试后不合格情况如表 2 所示。
从检测情况来看，目前各种类型的车用内饰材料的燃烧安全性能仍存在着较高的风险。
2． 2 GB 24407—2012 《专用校车安全技术条件》
测试
2011 年，在甘肃庆阳、江苏丰县等地发生的多起校车安全事故，给中国的校车安全敲响了警钟，校车安全受到全社会的广泛关注。2012 年 4 月 10 日，国家质检总局、国家标准化管理委员会批准发布《专用校车安全技术条件》( GB 24407—2012) ，并于 2012 年 5 月 1 日正式实施。此标准适用于幼儿园阶段 3 周岁以上及九年制义务教育阶段受教育的群体所乘用的专用校车。
在 GB 24407—2012 强制性标准中，国家除了对校车的结构尺寸、机械安全性能等作出了详细、严格的要求外，在标准的 5． 12． 2 和 5． 12． 6 节中明确对乘员仓内饰材料以及电器系统的导线、波纹管等材料的阻燃性能做出了严格规定。
2． 2． 1 燃烧安全指标要求
GB 24407—2012 明确指出了内饰材料最大水平燃烧速度、氧指数、烟密度等级以及导线、波纹管垂直燃烧等 4 项燃烧安全指标必须符合标准中规定的要求。
( 1) 按 GB 8410—2006 规定的方法进行试验时，材料的最大水平燃烧速度应不大于 70 mm/min。
( 2) 内饰材料的氧指数 OI≥22% 。对于不同材料的试验方法应按以下执行: ①针对纺织品及塑料、橡胶类涂附织物，试验方法按 GB /T 5454 《纺织品 燃烧性能试验 氧指数法》的规定执行。②其他塑料材料，试验方法按 GB /T 2406． 2 《塑料燃烧性能试验方法 氧指数法》的规定执行。
( 3) 塑料类内饰材料烟密度等级( SDR) ≤75，试验方法按 GB /T 8627—2007《建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法》的规定执行。
( 4) 除了以上 3 种内饰燃烧测试要求以外，专用校车标准对电器设备及导线规定应能耐受环境温度和湿度，尤其能耐受发动机舱内的温度和各种污染物可能带来的损害。导线应满足负荷要求、绝缘良好并具有阻燃性能，其中波纹管应达到 GB /T2408—2008《塑料 燃烧性能的测定 水平法和垂直法》标准中表 1 规定的 V-0 级水平。2． 2． 2 内饰材料最大水平燃烧速度测试内饰材料最大水平燃烧速度按照本文 2． 1 节描述的 GB 8410—2006 方法进行。
2． 2． 3 氧指数测试
材料的燃烧离不开氧气，空气中的氧气体积分数约为 21% ，不同的材料会在不同的氧浓度下开始燃烧，其需要的氧浓度越高，说明材料越不易被点燃，其阻燃性能越好。
按照 GB /T 5454—1997 以及 GB /T 2406． 2—2009，氧指数的测试原理是: 将试样置于垂直的试验条件下，在一定比例的氧、氮混合气流中，点燃试样顶端，测试、计算出试样刚好维持燃烧所需要的最低氧浓度，并观察记录试样的燃烧特性。每个方向选择至少制备 15 个试样进行测试，织物试样尺寸为 150 mm × 58 mm。塑料试样尺寸按照 GB /T 2406． 2—2009 中表 2 规定。图 3 为氧指数测试。
2． 2． 4 烟密度测试
材料燃烧过程中会产生大量的烟雾，烟密度是考核材料燃烧安全性的又一项重要指标。烟密度大，不仅影响救援和逃生的视线，而且燃烧产生的大量 烟 气 很 容 易 使 人 窒 息 死 亡。依 据 GB /T8627—2007 标准，烟密度的测试原理是: 测量材料燃烧时产生的烟气中固体尘埃对光的反射而造成光通量的损失，从而来评价烟密度值的大小。试验时，将试样直接暴露于火焰中燃烧，试样产生的烟气全部收集在试验箱内。试验箱尺寸为 300 mm ×300 mm × 790 mm，装有光源、光电池和仪表，测量光束穿过 300 mm 光路后光的吸收率。图 4 为烟密度测试。

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