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阻燃测试:完整概述

消防安全是所有人都非常关心的问题。根据 世界卫生组织(WHO)全世界每年因火灾造成的伤害超过 300,000 万人死亡和 10 万人残疾。 

为了解决火灾危险的高度不利性,最有效的措施之一是对材料进行阻燃测试,以确保它们符合消防安全标准。 

在本文中,我们将全面概述 阻燃测试,涵盖其历史、类型、方法和未来方向。 

事不宜迟,让我们直接进入它。 

阻燃测试

什么是阻燃剂? 

简单来说,阻燃剂是用于防止火灾在不同产品中蔓延的化学品。阻燃材料的使用可能会根据其所应用的材料而有所不同,通常在制造过程中添加或作为添加剂添加以提高耐火性。

阻燃测试的重要性

测试阻燃剂至关重要,原因有以下三个:

  1. 减轻与火灾相关的危险和损失
  2. 满足监管要求
  3. 强调产品的潜在改进空间

阻燃标准的历史和演变

阻燃材料已经使用相当长一段时间了。这一切都始于 19 世纪,当时发现了具有阻燃特性的溴和氯等合成化学品。这些化学品被用来制造阻燃剂,应用于棉、羊毛、丝绸和聚酯等织物,以增强其阻燃性。

测试标准的演变

阻燃标准最早的制定可以追溯到20世纪初。最初,标准基于一种简单的方法,即将一块织物放入小火焰中一段时间​​,然后测量燃烧区域的长度。 然而,随着时间的推移,新的测试标准出现了,每一个标准都反映了人们对火灾动力学和材料的日益了解。 

 

测试标准的主要进步体现在三个主要发展方面: 

  1. ASTM E84:该标准于 1920 世纪 XNUMX 年代制定,测量了特定测试样本上的火焰蔓延和烟雾发展,随后有助于创建防火建筑结构。
  2. UL 94:UL 1940 于 94 世纪 XNUMX 年代推出,根据材料的燃烧行为和烟雾产生对材料进行分类,彻底改变了阻燃测试。 
  3. 阻燃测试

    ISO 11925-2:于 1990 世纪 XNUMX 年代制定,特别关注纺织品的阻燃性。它使用先进的设备来评估耐燃性、火焰蔓延和熔化行为。  

标准的全球差异

现在世界各地有许多阻燃测试标准,每个标准都侧重于不同的领域。在北美,阻燃剂测试指南着眼于炭化的平均长度、爆炸的长度以及火灾后没有熔滴等因素。 

另一方面,在亚洲,日本、中国和韩国对测试方式有严格的规定,例如允许的最高持续燃烧时间、负燃烧时间和伤害长度。地区之间的这些差异表明监管机构确保消防安全标准的不同方式。

阻燃剂的类型

 

阻燃剂根据其化学成分、作用方式和使用方法可分为不同类型。

一些常见的阻燃剂类型是:

  • 卤化阻燃剂:这些物质中存在的卤素会阻碍燃烧过程,从而在其上形成一层保护层,从而防止它们轻易着火。
  • 磷系阻燃剂:用于灭火的阻燃剂分子中含有磷,其作用是促进成炭,同时减少燃烧所需的氧气,从而防止火势迅速蔓延。
  • 无机阻燃剂:这些阻燃剂由金属氧化物组成,它们通过吸收热量、让水蒸气逸出或覆盖材料表面以保护材料来发挥作用。 

阻燃剂的类别

阻燃剂主要有两类: 

  1. 添加阻燃剂:这是通过将其与材料混合来完成的,而不实际产生任何化学键。
  2. 反应型阻燃剂:这些添加剂与材料发生化学结合,因此成为最终产品的组成部分。

应用领域

阻燃剂广泛应用于许多不同的行业。它的一些主要应用是:

纺织工业:

阻燃剂大量用于服装、室内装潢和窗帘。根据织物类型和所需的性能(如耐用性和舒适性),使用不同类型的阻燃剂。 

 

可燃性测试

电子行业:

在电子产品中,阻燃剂对于安全至关重要,用于外壳、电路板和电缆。通常使用磷和卤代化合物。 

建造业:

阻燃剂也被添加到各种建筑材料中,包括绝缘材料、屋顶和镶板。它们是建筑施工中满足建筑消防安全规范的一个关键方面。

标准测试方法

材料中阻燃剂的标准测试方法主要评估其防止火灾蔓延的有效性。 

标准化测试协议

 

测试协议根据不同的国际标准而有所不同。基于标准化测试的三个国际标准,主要的标准化测试协议包括:  

 

测试焦点 典型的可接受范围
阻燃时间 通常为几秒至 60 秒
字符长度 尽可能短,通常几厘米
火焰蔓延速度 30毫米/秒以下
94HB(水平燃烧) 每分钟低于 3 英寸,或在 5 英寸标记之前停止燃烧。
94V-0(垂直燃烧) 两次施加火焰(每次 10 秒)后,在 XNUMX 秒内停止
烟密度测试(IEC 61034) 记录的透光率必须至少为 60%,表示最大烟雾密度值为 40%。

 

主要国际标准

概述阻燃测试标准测试方法的主要国际标准有:

  • 国际标准化组织(ISO):ISO是一个独立的非政府组织,为各个领域和行业制定和发布国际标准。
  • 美国保险商实验室 (UL):UL 是一家全球安全认证公司,负责对产品的安全和性能进行测试和认证。
  • 美国测试与材料协会 (ASTM):ASTM 是一个国际组织,为各种材料、产品、系统和服务制定和发布自愿共识标准。 

测试程序说明

阻燃测试的第一步通常包括根据特定测试方法要求(例如尺寸、形状和条件)准备测试样品。然后,设置点火源、计时器和测量仪器等设备。该程序的最后一步是在受控条件下进行测试,同时记录燃烧速率、火焰蔓延指数和烟雾发展指数。 

实验室测试程序

阻燃测试通常在配备专门仪器和设施的实验室中进行,模拟各种火灾场景并测量材料的可燃特性。 

UL94-水平垂直燃烧测试仪-3-1
UL94-水平-垂直-可燃性测试仪

测试样品的制备

准备测试样品的第一步包括将它们雕刻成每个测试程序定义的合适尺寸和形状。进行每次测试后,样品在前后均进行称重,以确定燃烧导致的质量损失程度。

该过程的后续步骤包括为每个样品分配标签,其中包括相关详细信息,例如材料类型、使用的测试方法、测试日期和唯一的样品识别号。 

最后一步是在测试前在受监管的环境中调节样品,以保证湿度和温度水平一致。

测试中使用的设备和工具

使用的一些常见设备和工具是:

  • 易燃室
  • 氧气分析仪
  • 热电偶
  • 游标卡尺

进行阻燃测试的分步指南

第 1 步 - 准备

根据有关尺寸、形状和条件的具体测试要求准备材料。对于水平或垂直测试,相应地放置样品。

第 2 步 - 观察和测量

监测材料对火焰的响应,包括点火时间、燃烧速率、炭长和烟雾产生。

第 3 步 - 记录结果

仔细记录观察结果,包括任何余焰、余辉、炭长度以及燃烧或熔融颗粒是否从样品中掉落。

纺织品可燃性测试

解释测试结果

在解释阻燃性测试结果时,通常会考虑两个关键指标:

  1. 火焰蔓延指数:该指标评估火焰在材料表面蔓延的速度。较低的火焰蔓延指数表明火焰传播较慢,这在阻燃材料中是理想的。
  2. 烟雾产生指数:衡量燃烧过程中产生的烟雾量。在火灾期间能见度对于安全疏散至关重要的情况下,首选具有较低发烟指数的材料。

符合安全标准

测试结果还可以与既定的安全标准进行比较,例如 UL 或 ASTM 制定的标准以进行解释。这些标准通常规定各种阻燃指标的最低性能要求,这可以作为比较测试结果的有用基准。 

准确解释测试结果的意义 - 案例研究

A 根据一项研究, 由《暴露科学与环境流行病学杂志》的研究人员进行的这项研究旨在通过阻燃剂测试确定房屋清洁和洗手对减少接触阻燃剂的影响。

这项研究包括 32 组母亲和儿童,并在实验室和家庭环境中测试了他们的阻燃水平。结果显示,干预前后尿液和手巾中的阻燃剂含量有所增加。

研究结果显示,当人们更频繁地洗手并更频繁地打扫房屋时,尿液中阻燃剂代谢物和手巾残留物的水平显着下降。结果展示了如何有效地解释测试结果可以为健康和安全问题带来实际的解决方案。 

监管框架和合规性

阻燃测试由不同级别的不同机构和机构监管,例如:

  • OSHA:OSHA 是一个联邦机构,负责监管建筑、纺织和制造等职业环境中阻燃剂的使用。
  • EPA:EPA 是保护人类健康和环境的联邦机构。 EPA 根据各种法律规范阻燃剂的生产、分销、使用和处置。

合规的重要性

遵守安全法规对于阻燃材料和产品的制造商和零售商至关重要。合规性可以帮助他们:

  • 确保产品的质量和性能
  • 赢得消费者的信任和满意
  • 进入并扩大市场

不遵守这些标准可能会导致严重的法律后果,包括罚款和诉讼。它还可能导致产品召回,并对所有涉及该产品的企业的声誉造成严重损害。 

阻燃测试的进展

最近阻燃测试领域取得了一些令人着迷的进展。其中一项创新是计算机断层扫描 (CT) 扫描的应用,它可以扫描材料以显示火灾后损坏程度的图像,从而提供有关材料防火的深入见解。 

此外,碳纳米管、石墨烯和金属氧化物等新型阻燃材料的需求也在不断增加。这些材料已 成熟 通过防止火灾蔓延和炭化来增强不同纺织材料对高温的稳定性。 

此外,崛起 DigiOps与人工智能 创建预测模型为提高阻燃材料的安全性和有效性开辟了新途径。这些进步在阻燃剂测试中可能是革命性的,因为它们可以实现更准确的风险评估和开发更安全、更有效的材料。 

UL94-测试

挑战和考虑

阻燃材料已 报道 具有高水平的生物累积性,引起严重的环境问题。众所周知,阻燃化学品会对土壤生物产生不利影响,增加对人类和动物健康产生负面影响的可能性。 

在阻燃测试方面,在预防或减少火灾的有效性与其对人类健康和环境的影响之间找到平衡非常重要,这可能相当具有挑战性。 

除此之外,在道德考虑方面,重要的是要确保阻燃剂的开发和测试不会损害环境或危及人类健康。 

总结

阻燃测试是确保材料和产品防火安全的重要过程。它涉及测量材料和产品的可燃性和耐火性的各种方法和标准。

阻燃休息还面临着环境、健康和伦理问题方面需要解决的各种挑战和考虑。因此,持续研究对于开发对健康和环境有效且安全的阻燃剂至关重要。

简而言之,随着先进成像和人工智能驱动的预测模型等新技术的兴起,阻燃剂测试的未来必将发生变革。 

 

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