1. 前言

材料的燃烧性能主要通过可燃性、易熄灭性、火焰蔓延性、热释放和发烟等参数进行评估。根据材料的用途，可选择相应的燃烧测试进行测试评价，这些燃烧测试可以模拟不同应用中的主要火灾情景。现有多种成熟的燃烧测试和烟雾测试方法可供选择，测试的样品可以是具有代表性的样品或完整部件，测试规模从小型测试直至全规模测试。

交通工具中的火灾情景千差万别，不同的交通工具逃生时间可能较短，也可能较长，这些差异反映在不同的消防标准中。在逃生时间长的交通工具中，例如，在飞机和地铁内，防止着火和发烟的要求非常高，但在汽车中，这些要求要低得多。

在任何情况下，所有燃烧测试只能模拟火灾风险情景，不能完全预测材料的实际燃烧性能。

2. 机动车辆部件燃烧测试 FMVSS 302 标准

美国联邦机动车辆安全标准 FMVSS 30（轿车、公共汽车等机动车辆部件燃烧测试标准）是关于可燃性要求的主要参考标准。将客舱试件夹持于水平支架，使其暴露于本生灯火焰 15 秒，任何试件在 254 毫米的距离内的火焰蔓延速率测定值不得超过 101.6 毫米/分钟。试件厚度必须与部件厚度一致，最厚不得超过 12.7 毫米。该测试也适用于公共汽车。

该标准与 DIN 75200 和 ISO 3795 标准一致。

图 1 - FMVSS 302 – 水平燃烧速度测定 图片版权 ©Currenta

3. 公共汽车和大客车部件燃烧测试 联合国欧洲经济委员会第 118 号条例 ¹

该条例于 2005 年生效，取代欧盟法规 95/28/EC，适用于额定载客量 22 人以上客车的内饰材料燃烧特性测试。

材料被批准使用必须通过该条例附录 6、7 和 8 所列的测试。

• 附录 6 – 材料水平燃烧速度测试

  测试方法与 FMVSS 302 和 ISO 3795 的方法完全相同。将试件夹持于水平位置，使其暴露于火焰 15 秒。水平燃烧速度不得超过 100 毫米/分钟。

• 附录 7 – 材料熔融特性测试

  将试件置于水平位置，使其暴露于热辐射。滴落物不得点燃样品下面的脱脂棉。

• 附录 8 – 材料垂直燃烧速度测试

  此测试通常适用于窗帘或遮阳帘。将试件夹持于垂直位置，使其暴露于火焰 5 秒（如果没有着火，使其接触火焰 15 秒）。垂直燃烧速度不得超过 100 毫米/分钟。

4. 轨道车辆部件燃烧测试 欧洲标准：EN 45545-2 ²

对铁路客车车厢内外的各种材料制定一系列要求，材料被划分为从 R1 至 R28 共 28 个类别这些要求通常由多项不同的测试组成。现将适用的最重要测试方法描述如下。

• ISO 5658-2 – 火焰蔓延

  将试件暴露于热辐射器和引燃火焰，测定试件火焰横向蔓延程度。测定的参数是火焰熄灭时的临界热辐射通量（CFE），单位为千瓦/平方米。

  图 2 - ISO 5658-2 – 火焰蔓延测试 图片版权 ©Currenta

• ISO 5659-2 – 烟雾产生

  在有或没有引燃火焰的条件下，将试件暴露于热通量，使试件分别在闷烧和明燃的条件下产生烟雾。将样品产生的烟雾聚集在一个气密性烟雾箱。然后测定烟雾的光密度。

  测定的参数为烟密度（第 4 分钟烟密度 Ds,4 和最大烟密度 Ds,max）以及前 4 分钟累积烟密度 VOF4。

• ISO 5660-1 – 释热速率（锥形量热仪法）

  测试方法评估试件的释热速率和动态产烟速率。在测试时，将试件置于水平方向，使其暴露于一个外部火源并控制辐照度。

  热通量为 50 千瓦/平方米或 25 千瓦/平方米，测试时间为 20 分钟，测试的结果为最大平均热释放速率（MARHE），单位为千瓦/平方米。

  图 3 - ISO 5660-1 – 锥形量热仪 图片版权 © Currenta

• IEN 17084 – 烟雾毒性

  新的测试方法取代 EN 45545-2 标准前一个版本附录 C 中的测试方法。

  按照 ISO 5659-2 标准进行烟雾箱内测试期间，在 4 分钟和 8 分钟后采集烟雾样品，应用傅里叶变换红外光谱法（FTIR）进行分析，根据 8 种特定组分的浓度，计算常规毒性指数（CITG）。

• EN 16989 – 完整座椅防火性能测试

  新的测试方法替代 EN 45545-2 标准前一版本附录 A 和 B 中的方法，测试基于 ISO 9705 标准的测试方法。将一个完整（但已故意损坏）的乘客座椅暴露于一个特定的引燃火焰。

  燃烧测试测定的参数包括释热速率（最大平均释热速率 MARHE）、总生烟量（TSP）和座椅底座上面火焰高度。

• ISO 9239-1 – 地板材料水平火焰蔓延测试

  该测试方法评估水平地板的燃烧特性及火焰蔓延程度。将试件置于水平位置，使其暴露于一定的热通量。

  将引燃火焰接触试件的温度较高一端。燃烧测试测定的参数为火焰熄灭处的临界热辐射通量（CHF），单位为千瓦/平方米。

5. 船舶部件燃烧测试 国际海事组织燃烧测试程序

根据国际海事组织第 MSC 307（88）号决议，国际海事组织颁布实施了新的燃烧测试程序规则 - 《2010 年国际燃烧测试程序应用规则 》（2010 FTP Code）。该规则涵盖了船舶和游艇材料及部件的燃烧测试。该规则的各相关部分及相应标准列于下表。

燃烧测试程序组成部分

图 4 - 国际海事组织燃烧测试程序

6. 飞机部件燃烧测试 FAR 25.853

为了确保适航性，大多数国家已采用美国联邦航空管理局（FAA）制定的联邦航空条例（FAR）。与塑料生产商最相关的的是该条例第 25 部分第 853 条关于客舱内饰材料的燃烧测试（“FAR 25.853”）。

内饰材料最常用的测试包括本生灯垂直燃烧测试、俄亥俄州立大学释热速率测试以及烟密度和烟雾毒性测试。座椅燃烧测试通过油燃烧器进行。

本生灯垂直燃烧测试

此测试用于证明材料的“自熄性”，在测试时，将材料暴露于火焰 12 秒或 60 秒。

图 5 - 本生灯垂直燃烧测试要求

俄亥俄州立大学热释速率测试

俄亥俄州立大学为飞机客舱内的大部件设计了一种释热速率测试方法。测试的目的是模拟撞机之后燃料燃烧引发的火灾。

将试件置于垂直位置，使其暴露于 35 千瓦/平方米辐射热通量 5 秒。测定的参数为第 5 分钟的最大释热速率以及在前 2 分钟内总释热量。

图 6 - 应用俄亥俄州立大学量热仪 进行释热测试的要求

烟密度和烟雾毒性测试

在美国国家标准局（NBS）要求的烟雾箱（与 ASTM E662 标准相同）内进行材料的烟密度参数测试。打开引燃燃烧器，在火焰模式下，将试件垂直放置，测试 4 分钟。最大比光密度不得超过 200。

应用同一 NBS 烟雾箱进行烟雾毒性测试。在完成 4 分钟烟密度测试后，立即采集气体样品，分析 6 种不同的组分。空客公司和波音公司对最大允许浓度规定了不同的合格要求（参见表）

图 6 7 - 在烟密度 2 毒性测试中的最大允许浓度

座垫可燃性测试

此测试模拟撞机后通过机身引起的燃烧。测试的目的是限制飞机座椅对火灾蔓延和烟雾释放的促进作用。利用煤油燃烧器进行测试。座椅燃烧的质量损失不得超过 10%。

图 8 - 用于座垫可燃性测试的煤油燃烧器 图片版权 ©Currenta

7. 部件其它测试

7.1. UL 94

UL 94 测试是电气电子行业最常用的测试，也是一种评价材料可燃性的有效测试方法，能评价阻燃剂的阻燃效果。传统的测试在注塑成型试件或成品部件的切割样品上进行，引燃火焰的能量输出为 50 瓦。

将样品置于水平方向（HB、HBF 防火等级）或垂直方向（5VA、5VB、V-0、V-1、V-2 防火等级）进行测试。垂直测试更具挑战性，分级结果取决于移开火焰后，试件继续燃烧的时间以及试件下面的脱脂棉是否会被熔滴点燃，也取决于样品厚度（薄样品更容易燃烧）。

在测试分级结果中，必须说明被测试样品的厚度（用毫米表示）。以下标准对测试进行了规定：美国保险商试验所（UL）94；ASTM D 3801；ASTM D 635；IEC 60695-11-10/20；ISO 1210；ISO 10351。

图 9 - 在 UL 94 V（垂直）燃烧测试过程中 使用的测试装置

7.2. 灼热丝测试

按照 IEC 60695-2-11-13 标准进行灼热丝测试（GWT），模拟最终产品的功能异常、不当使用或失效。在进行测试时，将一个灼热电阻丝贴紧试件 30 秒，然后，将其移开。

在灼热丝温度一定的条件下，测试的准则是，在试件接触灼热丝期间（或移开后 30 秒内）试件是否着火以及熔滴是否引燃试件下面的滤纸。测试温度每次升高 50K。灼热丝起燃温度与样品着火性相关，在测试中只允许很短的明燃时间（≤ 5 秒）。

灼热丝可燃性指数（GWFI）用明燃时间短于 30 秒时的温度表示。

图 10 - 灼热丝测试实验装置 图片版权 ©UL 国际

7.3. 相对漏电起痕指数（CTI）测试

根据 IEC 60112 标准的相对漏电起痕指数测试，能快速模拟试件表面的电解质溶液腐蚀可能导致的绝缘材料表面形成漏电痕迹和造成绝缘的失效。应用两个电极进行测试，通常测试电压可在 100 - 600 伏之间调节。

在两个电极之间，滴落 50 滴电解质溶液，按照每次升高 25 伏的规律逐渐增大电压。失效标准是，在＞ 2 秒的时间内，材料燃烧或跳闸电流 ≥0．5 安培。相对漏电起痕指数越高，材料的绝缘性能越好。

图 11 - 在应用相对漏电起痕指数测试程序后失效的材料 图片版权 ©UL 国际

图 12 - 斜面法漏电起痕测试实验装置 图片版权 ©UL 国际

7.4. 斜面法漏电起痕测试（IPT）

按照 IEC 60587 和 ASTM D2303 标准进行的斜面法漏电起痕测试模拟在恶劣室外条件下使用的材料暴露于污染物和潮湿环境时的绝缘性能。将样品倾斜 45 度，在样品沿向下倾斜面的顶端和底端安装电极。

应用的测试电压介于 1 千伏与 35 千伏之间，每次增加 500 伏。失效标准是形成孔洞、样品燃烧或漏电痕迹达到 25 毫米以及电流超过 60 毫安。

7.5. 球压测试

按照 IEC 60695- 10-2 标准进行的球压测试模拟压力下的热应力。将测试材料水平放置，用一个钢球压在材料表面，施加一个 20 牛的力。在 23 - 300°C 的温度下测试 60 分钟。

在测试结束后，移开钢球，让试件冷却至室温。如果钢球造成的印痕没有超过 2 毫米直径，则材料通过特定温度的测试。

参考文献：

1. 联合国欧洲经济委员会第 118 号条例 – 关于在某些类型机动车辆生产中使用材料的燃烧特性和（或）耐燃料油或耐滑润油能力的统一技术要求

2. EN 45545-2 – 铁路应用 – 铁路车辆的防火保护– 第 2 部分：材料和部件的防火性能要求