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车用内饰材料的燃烧安全性能测试探讨
日期：2015-08-12|作者：admin |人气：
汽车内饰材料是指汽车内部使用的材料，包括车内装饰所用的单一材料或层积复合材料，如座垫、座椅靠背、座椅套、安全带、头枕、扶手、活动式折叠车顶、所有装饰性衬板( 包括门内护板、侧围护板、车顶棚衬里) 、仪表板、杂物箱、室内货架板或后窗台板、窗帘、地板覆盖层、遮阳板、轮罩覆盖物、发动机罩覆盖物等，还包括撞车时吸收碰撞能量的填料、缓冲装置等材料。随着人们生活水平的提高，人类交通技术的不断发展和进步，人们对车辆的需求和依赖日益增加。近年来中国经济持续快速发展，促使中国成为了世界上大的汽车生产国和销售国。内饰件质量的好坏直接影响到车辆的舒适度及乘用人员的安全性。虽然到目前为止，国内乃至国际上还没有统一的内饰件质量要求标准，但这并不妨碍越来越多的国家及地区重视和关注内饰材料的质量性能。众所周知，品牌主机厂都有一套各自完善的内饰件质量考核体系，即所谓的主机厂标准。我国即将出台的汽车装饰用机织物及复合机织物、汽车装饰用针织物及复合针织物等国家标准也制定了比较规范的内饰件考核指标体系。总的来讲，目前各层面对车用内饰材料的质量要求主要分为三大块:①内饰材料常规性能，如原材料成分、物理性能、化学性能、老化性能等; ②内饰材料有毒有害释放指标，如气味、甲醛、雾翳、有机物散发等; ③内饰材料燃烧安全性能，如水平燃烧性能、垂直燃烧性能、熔滴测试、烟密度、氧指数、燃烧等级分类等。其中燃烧安全性能作为重要指标，尤其受到人们的普遍关注，内饰材料的燃烧性能测试方法已经被众多国家制定为法律法规或强制性标准来强制执行。本文主要介绍车用内饰材料的燃烧性能测试。
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，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 内饰材料大水平燃烧速度测试内饰材料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。
的面积，除以整个积分区域的总面积，即 0 ～ 4 min内 0% ～ 100% 的光吸收总面积，再乘以 100，定义为试样的烟密度等级( SDR) 。烟密度等级数值越小，说明燃烧现场的烟雾危害越小。
2． 2． 5 导线、波纹管垂直燃烧测试
导线、波纹管属于电器类产品，在 GB 24407—2012 中规定了严格的阻燃要求。标准规定采用GB /T 2408—2008 中的垂直法进行测试，此标准等同采用了国际电工委员会制定的标准 IEC 60695-
11-10: 1999。
此标准的测试原理是: 制备试样长( 125 ±5) mm，宽( 13． 0 ±0． 5) mm，厚度不超过 13 mm，至少 20 个试样，分别将单个试样的一端夹住，自由端与规定的 50 W 火焰接触。根据测量余焰和余燃时间，观察试样是否燃尽及滴落物是否点燃下面的脱脂棉等现象，来评定试样的燃烧等级 V-0、V-1、V-2。另外，由于某些塑料的燃烧行为可以随时间而变化，因此，该标准提出对塑料试样需进行适当的老化，并对其老化前后进行对比试验。老化程序优选( 70 ± 2) ℃，需要在烘箱里测试 7 天，也可以使用有关各方协商的老化方案。测试设备及方法见图 6 和图 7。
由表 3 可知，校车中的纺织品、塑料、橡胶等内饰部件的阻燃性能同样不容乐观。
2． 3 欧洲指令 95 /28 /EC《汽车内饰材料燃烧性
能》测试95 /28 /EC 是 1995 年 10 月 24 日欧洲议会和理事会共同制定的一份有关汽车的燃烧指令，旨在保证汽车内饰材料符合防火安全要求。即当汽车发生火灾时，内饰材料能避免起火或至少阻止其蔓延的速度，有时间允许乘坐人员逃出车外。此标准适用于承载 22 人以上客车的内饰材料的燃烧性能测定。此标准也被国内外较多的采买商指定使用。
2． 3． 1 燃烧性能指标要求
标准作出了如下的燃烧安全规定，涉及到 3 项燃烧性能:
( 1) 水平燃烧速度测试。要求试样大燃烧速度不超过 100 mm /min ，或在 254 mm 的后标记线前火焰熄灭。适用的产品范围: 座椅、座垫及其配件、内部衬套、隔声材料、隔热材料、灯具及其配件等。
( 2) 熔融性能测试。要求试样无熔滴现象，底部铺设的脱脂棉未引起燃烧。适用的产品范围: 车内顶部材料、车内顶部衬套。
( 3) 垂直燃烧性能测试。要求试样大燃烧速度不超过 100 mm /min。适用的产品范围: 窗帘、
遮阳板及类似的悬挂材料。
2． 3． 2 水平燃烧速度测试
水平燃烧速度测试同本文 2． 1 节。
2． 3． 3 熔融性能测试
熔融性能测试通常选取 4 个试样，如果样品正反面材料性能不同则要选取 8 个试样。试样尺寸为 70 mm × 70 mm，样品厚度不超过 13 mm。样品水平放置在辐射热源下，通过上置辐射热源对试样进行 30 kW/m2 的热辐射作用，维持 5 min 的持续测试。记录试样是否有熔滴，熔滴是否将下方的脱脂棉点燃等现象。测试设备见图 8。
此标准适用的产品范围: 厚度小于或等于 5 mm的软质材料。
2． 3． 4 垂直燃烧性能测试
垂直燃烧性能测试选取每个方向各 3 个试样，样品尺寸为 560 mm × 170mm，3 根标记线距离分别为 200、370、520 mm。选用工业等级的丙烷或者丁烷气体，采用边缘点火的方式，点火 5 s，如果试样 5 s 仍不被点燃，则将点火时间修改为 15 s 继续试验。
分别记录火焰燃烧到第 1、第 2、第 3 根标记线的时间 t1、t2 及 t3。根据公式计算燃烧速度 V1、V2及 V3 的值。测试设备及方法见图 9 和图 10。
2． 4 德国轨道交通 DIN 54837—2007 燃烧测试
DIN 54837—2007 是 DIN 5510-2: 2009 中对应的小型部件和组合部件的燃烧标准。DIN 5510-2是德国标准化研究所( DIN) 下属轨道车辆标准委员会( FSF) 对轨道车辆材料的阻燃性能制定的规范性标准。DIN 54837 标准广泛适用于轨道车辆，这些车辆包括铁路车辆、窄轨铁路车辆、磁悬浮铁
路车辆、地铁车辆以及有轨电车等。目前我国还没有公开的轨道交通国家标准，城市轨道交通内饰产品的验收基本上按照上述德国标准来执行，各采购商对于轨道车辆中的小型部件和组合部件都提出必须要满足 DIN 54837—2007的燃烧要求。
DIN 54837—2007 主要测试材料的三大块燃烧性能: ① 可燃性，等级分为 S2、S3、S4、S5; ② 烟雾生成性，等级分为 SR1、SR2; ③ 熔滴性，等级分为 ST1、ST2。
2． 4． 1 测试原理
DIN 54837—2007 的测试原理是:制备尺寸为190 mm× 500 mm 的 5 个试样，厚度必须与成品厚度一致。将单个试样垂直放置，与测试火焰接触 3 min，紧接着撤回燃烧器，继续观察试样 2 min，总计测试操作时间为 5 min。在测试过程中观察并且记录试验现象。根据测试现象评定可燃性等级、烟雾生成等级、熔滴性等级。测试设备及方法见图11 和图12。
2． 4． 2 技术要求
DIN 54837—2007 的测试结果依据 DIN 5510-2标准进行判定，见表 4。
一般来讲，供应商对轨道交通内饰材料的阻燃验收要求是根据材料的用途而确定的。例如: 座椅覆盖层和覆盖件按照标准规定，一般需要达到可燃性等级 S4、烟雾生成等级 SR2、熔滴性等级 ST2。
3 结语
本文通过4个目前国内广泛使用的车用内饰件相关阻燃标准和法规，详细介绍了车用内饰材料燃烧特性的测试方法和评价要求。不难看出，这些车用内饰件相关阻燃标准和法规都带有强制执行的效力。虽然对于同一产品，不同的标准可能产生不同的检测现象和结果，但是可以肯定地说，所有的阻燃检测方法的设置都有效地规范约束着车用内饰材料生产企业，使其对产品的阻燃性能持续不断地完善和改进，以满足各标准要求，从而在源头上控制和保护消费者的人身安全。
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