GB/T 33618-2017 纺织品 燃烧烟释放和热释放性能测试

　　ICS 59 . 080 . 30 w 04

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 33618—2017

　　纺织品 燃烧烟释放和热释放性能测试

　　Textiles—Testmethodforvisiblesmokereleaseandheatrelease

　　propertiesduringcombustionprocess

　　2017-05-12 发布 2017-12-01 实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　发

　　布

　　GB/T 33618—20 17

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1 . 1—2009 给出的规则起草。

　　本标准由中国纺织工业联合会提出。

　　本标准由全国纺织品标准化技术委员会(SAC/TC 209)归口 。

　　本标准起草单位：广州纤维产品检测研究院、中纺标检验认证有限公司。

　　本标准主要起草人：罗胜利、朱锐钿、聂凤明、韩玉茹、张鹏、吴文宜、冯泽强。

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　　纺织品 燃烧烟释放和热释放性能测试

　　1 范围

　　本标准规定了纺织品燃烧烟释放和热释放性能的试验方法。

　　本标准适用于各种织物及其制品。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。 凡是注 日期的引用文件，仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

　　GB/T 3820 纺织品和纺织制品厚度的测定

　　GB/T 6529 纺织品 调湿和试验用标准大气

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件。

　　3.1

　　热辐照度 thermalirradiance

　　试样表面在单位时间内单位面积所受到的热辐射能量。

　　3.2

　　引燃时间 timetoignition

　　在一定的热辐照度下，用电弧点火器点火，试样从暴露于热辐射源开始到出现火焰为止的时间。

　　3.3

　　平均质量损失速率 meanmasslossrate

　　试样在燃烧期间单位时间的质量损失与暴露面积之比。

　　3.4

　　热释放速率 heatreleaserate

　　试样单位时间燃烧释放的热量与暴露面积之比。

　　3.5

　　总热释放量 totalheatrelease

　　试样从开始引燃至熄灭期间释放的总热量与暴露面积之比。

　　3.6

　　烟释放速率 smokereleaserate

　　试样单位时间燃烧释放的烟量与暴露面积之比。

　　3.7

　　总烟释放量 totalsmokerelease

　　试样从开始引燃至熄灭期间释放的总烟量与暴露面积之比。

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　　4 符号

　　见表 1 。

　　表 1 符号说明

　　5 原理

　　在规定的试验环境，试样在预定的热辐照度(0~100 kW/m2 ) 条件下，用电弧点火器点火并引燃试样 。通过纺织品在燃烧时所产生烟对光强度的衰减作用，测定激光束在烟中的透过率，计算得出试样的烟释放性能。 根据纺织品燃烧时消耗的氧气质量与释放热量之间的比例关系(每消耗 1 kg 氧气释放出的热量大约为 13 . 10 × 103 kJ),通过测定耗氧量，计算得出试样的热释放性能。

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　　6 设备

　　6 . 1 设备组成

　　设备结构示意图见图 1 。6 . 2~6 . 14 给出了设备主要部件的技术要求。

　　说明：

　　1 — 试验环境舱;

　　2 — 称重装置;

　　3 — 试样;

　　4 — 点火装置;

　　5 — 热辐射锥;

　　6 — 集烟罩;

　　7 — 辐射防护板;

　　8 — 橡胶减震器;

　　9 — 孔板;

　　10 — 导管;

　　11 — 气体取样装置;

　　12 — 烟雾减光测量系统;

　　13 — 热电偶(位于烟道中心线);

　　14— 压力计;

　　15 — 风机的电机;

　　16 — 风机;

　　17 — 孔板。

　　图 1 设备结构示意图

　　6 . 2 称重装置

　　称重装置的最小分辨率为 0 . 1 g,量程应不低于 500 g。在标定时，称重装置的输出漂移在 30 min

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　　内应不超过 1 g。

　　6 . 3 点火装置

　　通过位于试样水平中心位置上方(13±2)mm 处 10 kV 电弧放电完成点火。 火花塞的火花间隙应为 (3 . 0±0 . 5) mm,连接到火花塞电极的高电压不得与外壳相连接地，以减少数据传输线的干扰。 进行点火测试时，火花放电应在 50 Hz~60 Hz连续操作，待火焰产生 4 s后，应移除点火器。

　　6 . 4 点火计时器

　　点火计时器应能够分段计时，示值分辨率为 1 s,计时误差小于 1 s/ h。

　　6 . 5 热辐射锥

　　热辐射锥能在试样的表面产生 0~100 kW/ m2 的热辐照度。 热辐照度应均匀，在暴露试样的中心部位 50 mm×50 mm 范围内，与中心处的热辐照度偏差不超过 ±2%。

　　6 . 6 辐射防护板

　　热辐射锥与试样之间应有一个可抽取的辐射防护板，以保护试样在试验开始之前不受热辐射。 防护板应由不燃材料制成，总厚度不超过 12 mm。 辐射防护板可为下列中的一种：

　　a) 水冷并涂有一层表面发射率ε=0 . 95±0 . 05 的耐磨无光黑色涂层;

　　b ) 非水冷，上表面有反射功能的金属或陶瓷等，以将热辐射传递降至最低。

　　6 . 7 热辐射锥温度控制器

　　控温范围为 0 ℃ ~1 000 ℃,示值分辨率为 2 ℃ 。

　　6 . 8 热流计

　　应使用热流计标定锥形加热器的热辐照度。 热流计量程为 0 ~ 100 kW/ m2 , 误差控制在± 3%以内。

　　6 . 9 排气系统

　　排气系统由离心式风机、集烟罩、进气和排气管道和孔板流量计组成。 排气系统流量调节范围为

　　0.012 m3 /s~0.035 m3 /s。

　　6 . 10 气体取样装置

　　气体取样装置由取样泵、烟尘过滤器、除湿冷阱、水分过滤器、CO 2 过滤器组成。

　　6 . 1 1 氧气分析仪

　　氧气量程为 0~25%的顺磁型氧气分析仪。 在标定时，30 min 内的含氧量漂移不应超过 ±50×10- 6 ,且输出干扰不应超过 50×10- 6 。氧气分析仪满量程的 10%~90%的响应时间应小于 12 s。

　　6 . 12 烟雾减光测量系统

　　烟雾测量系统包括氦-氖激光发生器、硅光敏电二极管、参比检测器和其他电子元件。 该系统采用耐火密封的方式。

　　6 . 13 数据采集系统

　　数据采集系统应能记录氧气分析仪、孔板流量计、热电耦、称重装置和烟雾测量系统的输出值。 数

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　　据采集系统应具有相应的精度，氧气测量通道精度为 50×10-6 、温度测量通道精度为 0 . 5 ℃、其他通道精度为仪器满量程输出的 0 . 01%。 该系统采集数据的时间间隔应不超过 5 s。

　　6 . 14 试样架

　　试样架包括试样安装架和试样架顶盖，见图 2 和图 3 。

　　单位为毫米

　　图 2 试样安装架

　　单位为毫米

　　说明：

　　1 — 装样螺丝孔。

　　图 3 试样架顶盖

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　　对于轻薄型的纺织品，在试验过程中可能膨胀、飘飞或漂移，宜使用网格固定框架。 网格固定框架由长度为(100±1) mm、直径为(0 . 8±0 . 1) mm 的不锈钢丝在中心点交叉“十字形”焊接。 如果选用其他形状的网格固定框架，应在报告中注明。

　　7 试样制备及准备

　　7 . 1 试样尺寸

　　7 . 1 . 1 对于选定的每一种热辐照度，应制备 3 个代表性试样进行试验。

　　7. 1 .2 试样尺寸为(100±1) mm×(100±1) mm 的正方形。

　　7 . 1 . 3 对于厚度在 4 mm~50 mm 之间的样品，应采用其实际厚度进行试验。 对于厚度小于 4 mm 的样品，可采用多层叠加的方式，使试样厚度达到 4 mm 及以上。 对于厚度大于 50 mm 的样品，应通过剖掉非暴露面使其厚度减少到 50 mm。 试样厚度的测试按 GB/T 3820 的规定执行。

　　7 . 1 . 4 当从表面不规则的样品切取试样时，表面的最高点应处于试样的中心部位。

　　7 . 2 调湿

　　试样应在 GB/T 6529 规定的标准大气环境条件下调湿至平衡，然后将调湿后的试样放入密封容器内。

　　7 . 3 试样准备

　　7 . 3 . 1 试样包覆

　　为防止试样熔融物溢出，用厚度为 0 . 025 mm~0 . 04 mm 单层铝箔包裹试样，使有光泽的一面朝向试样，铝箔应预先裁剪，包覆试样的侧面和底部，铝箔宜伸出试样上表面 2 mm~3 mm。 如果使用网格固定框架，应将其置于试样暴露面。

　　7 . 3 . 2 试样安装

　　将试样架顶盖倒置于平面上，将包好铝箔的试样暴露表面向下放入顶盖内，在上面放上耐火纤维毡，以耐火纤维毡刚刚超出顶盖边缘即可，放上试样安装架，将定位螺母拧紧。

　　8 试验环境

　　在温度为 15 ℃ ~30 ℃、相对湿度为 20%~80%的环境中进行试验。

　　9 仪器标定

　　9 . 1 称重装置

　　标定称重装置应使用试样质量范围内的称重标准件。 关闭热辐射锥并使装置在进行标定之前冷却到环境温度。 将试样架放置在称重设备上，将称重设备调零，加载 250 g 或其他合适质量的砝码，稳定后记录称重装置的输出值，完成校正。 每个试样测试前应进行称重装置的校零。

　　9 . 2 氧气分析仪

　　标定氧气分析仪时热辐射锥可以工作也可以关闭，但不应处于升温阶段。 开启风机，调节排气流量为 (0 . 024±0 . 002) m3 /s。校零时，将纯氮气通入分析仪，使其流量和压力与样气的相同，将分析仪的示

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　　值调为(0 . 00±0 . 01) % 。通入干燥的环境空气时，应将示值调为(20 . 95±0 . 01) %,并将流量设置为测试试样时使用的流量。 每个试样测试后，应利用干燥的环境空气确保分析仪的示值为(20 . 95±0 . 01) % 。

　　9 . 3 热释放速率

　　每个实验日开始试验时，应进行热释放速率标定，以确定耗氧分析时的标定常数 c。标定时热辐射锥可以工作也可以关闭，但不应处于升温阶段。 开启风机，调节排气流量为(0 . 024±0 . 002) m3 /s。 以5 s的时间间隔开始收集基线数据，至少持续 1 min。 根据甲烷的净燃烧热为 50 . 0 × 10 3 kJ/kg,将甲烷通入标定燃烧器，通过标定的流量计得到对应热释放速率为 5 . 0 kW 的流量。 平衡后，以 5 s 的时间间隔采集数据，持续 3 min,记录耗氧分析时的标定常数 c。

　　9 . 4 热辐射锥

　　每个实验日开始试验时或改变热辐照度时，应采用热流计对热辐射锥产生的热辐照度进行测量，并调节热辐照度控制系统，以使其达到所需热辐照度(误差不超过 ±2%) 。 当热流计插入标定位置时，不应使用试样或试样安装架。 热辐射锥稳定在设定温度至少运行 10 min,确保处于平衡状态。

　　9 . 5 烟雾减光测量系统

　　在每个试样测试前应做透光率为 0 和 100%的标定。 在仪器每工作 100 h 以 内，在激光波长为

　　632 . 8 nm处，用两块中性玻璃滤光片对测光系统进行校准。

　　10 试验步骤

　　10 . 1 -般预防措施

　　警示：应采取适当预防措施进行安全防护，燃烧试验中应注意，试样暴露在热辐射锥下时存在散发有毒或有害气体的可能性。

　　试验过程中伴随高温和燃烧。 因此，可能存在引燃外部物体或衣物的危险。 在插入和移去试样时以及在高温情况下接触热辐射锥或与其相连的固定设备时，操作人员应使用防护手套。 不应触摸电弧点火器，因其带有 10 kV 的高电压。 试验之前，为使装置运转正常，应检查其排气系统，且应将燃烧产物排放到排气能力足够大的建筑排气系统中。 某些类型的熔融物或尖锐碎片有可能喷溅，因此应注意保护眼睛不受伤害。

　　10 . 2 准备

　　10 . 2 . 1 打开设备电源。

　　10 . 2 . 2 检查 CO 2 过滤器和最终水分过滤器。 如有必要，需更换水分吸附剂。 排净除湿冷阱分离腔中的凝结水。 冷阱的正常工作温度为 0 ℃ ~4 ℃ 。

　　注：如果在检查期间打开了气体采样系统中任何过滤器，宜检查气体采样系统是否漏气。

　　10 . 2 . 3 开启热辐射锥和风机的电源。

　　10.2.4 调节排气流量为(0.024±0.002) m3 /s。

　　10 . 2 . 5 按第 9 章进行标定。 升温期间及试验间歇期间，在称重装置的上方放置一个隔热层(例如，带耐热纤维垫的空试样安装架或水冷辐射防护板)，以避免过多的热量传递到称重装置。

　　10 . 3 测试

　　10 . 3 . 1 在试验环境下，将调湿平衡的试样从密封器中取出，按 7 . 3 将试样安装完毕，把安装试样的试样架放到称重装置上，称取试样质量，调整热辐射锥底部与试样表面的距离为(25±1) mm,确保试样架与

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　　热辐射锥中心对准。

　　10 . 3 . 2 移去装有试样的试样架，在称重装置上方放置一个隔热层。

　　10 . 3 . 3 设置热辐照度对应的温度，开启热辐射锥电源。

　　注：一般常用的热辐照度为 25 kW/m2 、35 kW/m2 或 45 kW/m2 。

　　10 . 3 . 4 待热辐射锥加热至设定热辐照度对应的温度后，设置取样时间间隔(一般不超过 5 s), 采集1 min的基线数据。

　　10 . 3 . 5 插入辐射防护板，移去保护称重装置的隔热层，将安装试样的试样架放到称重装置上。

　　注：辐射防护板在插入之前需冷却到 100 ℃以下。

　　10 . 3 . 6 插入电弧点火器，根据辐射防护板的类型，按照下述规定，以正确的顺序移去辐射防护板。

　　对于 6 . 6a)防护板，移去防护板并开始试验。 在 1 s 之内完成移去防护板、插入并开启点火器的操作。

　　对于 6 . 6b)防护板，防护板应在插入 10 s 之内移去并开始试验。 在 1 s 之内完成移去防护板、插入并开启点火器的操作。

　　10 . 3 . 7 记录引燃时间和火焰熄灭时间，计算续燃时间。 当燃烧火焰持续 4 s 时，关闭、移去点火器。 如果在移去点火器之后火焰熄灭，重新插入并开启点火器，在这种情况下，保持点火器开启状态至整个实验完成。 在试验报告中记录上述情况。

　　10 . 3 . 8 当以下任一条件发生 2 min后，结束采集数据：

　　a) 火焰熄灭或其他燃烧停止的迹象;

　　b ) 试样质量变成零;

　　c) 氧气浓度已回到测试前值并保持 10 min;

　　d) 燃烧持续 30 min;

　　e) 试样 30 min 内未被点燃。

　　10 . 3 . 9 数据采集、测试完成后，插入辐射防护板，移开试样架，将隔热层放置在称重装置上。

　　10 . 3 . 10 试样架完全冷却到室温后，清理干净。

　　10 . 3 . 1 1 按步骤(第 9 章和 10 . 3 . 1~10 . 3 . 10)完成剩余 2 个试样的测试。 如果单个试样结果与 3 个试样平均值的差异超过 10%,应另增加 3 个试样并测试。

　　1 1 结果计算和表达

　　1 1 . 1 质量损失速率

　　锥形量热仪的样品支撑台上设置有称重装置，可在加热和燃烧的过程中动态测量、记录样品的热失重情况。 记录的热失重曲线再通过五点差分法计算样品的质量损失速率[见式(1) ~式(5)]。

　　第一次采集(i=0) :

　　i= 0 = ……………………( 1 )

　　第二次采集(i=1) :

　　i= 1 = ……………………( 2 )

　　第 i次采集(1

　　i = ……………………( 3 )

　　倒数第二次采集(i=n-1) :

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　　i=n

　　最后一次采集(i=n)：

　　i=n

　　平均质量损失速率(MMLR)按式(6)计算，单位为 g/(s · m2 ) :

　　MMLR ……………………( 6 )

　　C槡As …………………

　　其中：

　　XO2(t)=X 2(t+td )

　　式中：

　　As —试样初始暴露面积，即 0 . 008 8 m2 。

　　1 1 . 3 总热释放量

　　总热释放量(THR)按式(8)计算，单位为 MJ/ m2 :

　　i=n

　　THR ……………………( 8 )

　　1 1 . 4 平均热释放速率

　　平均热释放速率值与截取的时间有关。 从试验开始至试验结束期间的平均热释放速率(MHRR)按式(9)计算，单位为 kW/ m2 :

　　MHRR ……………………( 9 )

　　SRR ……………………( 10 )

　　其中：

　　1 1 . 6 总烟释放量

　　将烟释放速率曲线进行积分，得出总烟释放量(TSR)，按式(11)计算，单位为 m2 /m2 :

　　i=n

　　TSR ……………………( 11 )

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　　1 1 . 7 平均烟释放速率

　　平均烟释放速率值与截取的时间有关。 从试验开始至试验结束期间的平均烟释放速率(MSRR)按

　　式 (12)计算，单位为(m2 /s)/m2 :

　　MSRR ……………………( 12 )

　　1 1 . 8 结果表达

　　结果报告 3 个试样的平均值。 如果单个试样结果与 3 个试样平均值的差异超过 10%,结果应报告6 个试样的平均值。 平均质量损失速率修约到小数点后四位，热释放速率峰值、总热释放量、平均热释放速率、烟释放速率峰值、总烟释放量和平均烟释放速率均修约到小数点后两位。

　　12 试验报告

　　试验报告应包括下列内容：

　　a) 本标准的编号和试验日期;

　　b) 试验环境：温度、相对湿度;

　　c) 样品的描述;

　　d) 试样的层数和厚度;

　　e) 试样安装情况(如是否使用网格固定框架或其他特殊安装情况);

　　f) 设定的热辐照度;

　　g) 引燃时间、续燃时间，如果试样未被引燃，需记录;

　　h) 平均质量损失率，必要时报告测试完成后的剩余质量;

　　i) 总热释放量、热释放速率峰值及平均热释放速率;

　　j) 总烟释放量、烟释放速率峰值及平均烟释放速率;

　　k) 试验过程中发生的特殊现象，如熔化、过度膨胀等;

　　l) 任何偏离本标准的细节。