小议床上用品可燃性评定方法之点火源香烟

文/王君 邓延豪 李庆 杨家跃

0 引言

香烟的阴燃是一种很独特的燃烧过程，只在气固相界面处燃烧，不产生火焰或火焰贴近可燃物表面，燃烧过程中可燃物质成炽热状态，单位时间内释放的热量比较小，反应机理为氧化反应，而不是游离基的连锁反应，所以不容易被发现，一旦转为明火，则造成的伤亡和经济损失非常严重。在美国，根据 NFPA报告，香烟每年致使1000人死亡，2500～3000人受伤，造成的财产损失超过60亿美元[1]。在中国，根据应急管理部消防救援局每年火灾数据统计，2018年度火灾23.7万起，吸烟引发的火灾占比7.3%；2017年度28.1万起，吸烟引发的占比8%；2016年度31.2万起，吸烟引起的占比5.2%，其中定性为较大火灾的有两起。

阴燃的香烟作为日常生活中最常见的火灾诱因之一不容小觑。所以，国内外不断研究以香烟为点火源的床上用品可燃性评定方法，目的在于减少伤害和经济损失，注重安全。香烟的阴燃速率是床上用品可燃性评定的关键因素，香烟阴燃速率的大小直接影响床上用品的可燃性判定，本文旨在总结香烟阴燃速率的主要影响因素、探讨国内外关于床上用品可燃性评定方法中规定的标准香烟（以下简称标准香烟）和日常香烟的差异性、温湿度与香烟阴燃速率的关系，为相关行业提供参考。

1 香烟阴燃速率的影响因素

香烟阴燃速率的大小对床上用品的可燃性评定起到关键性作用，所以掌握香烟阴燃速率的影响因素至关重要。

1.1 内在因素

艾德华·马凯[2]通过改变香烟的参数设计出了安全香烟，即相对而言可以减少火灾的香烟。安全香烟主要是从设计上做了细微改变，香烟直径减小、增加过滤嘴、较少的多空纸、非柠檬酸盐纸、较稀薄的烟草。张文光[3]的研究结论表明：无过滤嘴香烟在烟头处的燃烧温度一般较高。覆盖着的过滤嘴香烟燃烧稍快于覆盖着的无过滤嘴香烟。因此，影响香烟阴燃速率的内在因素主要有香烟种类与主要成分、含水量、填充度、卷烟纸的自然透气度[4]、助燃剂的种类及含量[5]、是否有过滤嘴、直径大小、烟草厚薄（香烟重量）等。

1.2 外在因素

杨璐[6]发现：在无风条件下香烟自然阴燃，燃烧速度大约为3 mm/min ～5mm/min，在有风条件下，风速约为1m/s，且风向与燃烧方向一致，燃烧速度最快，风速超过3m/s时容易熄灭。普通无过滤嘴70mm长的香烟，约23min燃完；有过滤嘴的80mm长香烟（实际长57mm），直径8mm，约20min燃完。如果剩下烟头为烟长的1/4，一般条件可以燃烧1min ～5min。张文光的研究表明：覆盖着的香烟产生的温度高于未覆盖着的香烟。覆盖着的过滤嘴和无过滤嘴香烟之间没有明显区别，最高温度在无过滤嘴香烟烟头处。覆盖着的两种类型香烟完成燃烧需要的时间较长。覆盖着的过滤嘴香烟燃烧稍快于覆盖着的无过滤嘴香烟。整理过的织物比坯布织物能产生较高的熏烧温度。香烟在整理过织物上完成燃烧所需要的时间相应地较长。

谭家磊等[7]研究结果表明：无被套的棉被与有被套棉被比较，后者更容易导致香烟阴燃转为明火；烟头温度为289摄氏度，高于棉燃点（210摄氏度），很容易引燃棉被。日常生活中的被套成分多为100%棉，还有少量的100%loycell、loycell+棉、粘胶纤维+棉，有提花或者绣花的被套提花部位含有聚酯纤维（涤纶）、聚酰胺纤维（锦纶），所以有被套的被子在点着的烟头作用下很容易引燃。

综上，影响香烟阴燃速率的外在因素有温湿度、风速、烟头长短、是否有覆盖材料、覆盖材料的成分含量及状态等。

2 标准香烟与日常香烟差异性的试验分析

2.1 标准香烟参数要求

GB/T 20390.1—2018虽然年号最新，但该标准修改采用ISO 12952-1:2010，通过查阅国内外关于床上用品可燃性评定方法标准，得出EN 1021-1:2014为最新标准要求：香烟重量减小，但直径、长度未变化，说明烟草变得稀薄，香烟阴燃速率降低，从（8±2）min/40mm调整为（7.5±2）min/40mm，符合1.1内在因素结论，标准对于标准香烟的燃烧速率加严，为后续国内外标准更新提供参考。

表1 标准香烟参数要求

2.2 试验

本文对标准香烟和日常香烟的差异性比较主要从是否带过滤嘴、直径、长度、重量和阴燃速率5个方面，综合考虑内在因素、外在因素、国内外标准要求以及日常生活中的实际情况，试验涉及试验对象、试验参数、试验条件、样品量及具体操作5个方面。

2.2.1 试验对象

本文选择标准香烟和市场最常见纸卷香烟品牌:

1#标准香烟，2#骆驼牌无过滤嘴香烟（市场上最常见的无过滤嘴香烟），3#～15#分别为利群、帝豪、玉溪、南京、软中华、硬中华、蘭州、苏烟、红旗渠（日常生活中最常见的带过滤嘴香烟），红双喜、真龙、黄鹤楼、芙蓉王[日常生活中最常见的不带过滤嘴香烟（人为去除过滤嘴）]。

2.2.2 试验参数

根据国内外标准对香烟的要求，选取试验参数：直径、带过滤嘴/不带过滤嘴长度、带过滤嘴/不带过滤嘴重量、带过滤嘴/不带过滤嘴阴燃速率。

2.2.3 试验条件

结合GB/T 20390.1—2018、ISO 12952-1:2010、EN 1021-1:2014调湿和试验条件，设计本文调湿和试验条件：1#、2#在试验条件1（21℃，60%RH）中直接进行测试；3#～11#在试验条件2（25℃，44%RH）中直接进行测试；12#～15#在调湿条件3（23℃，50%RH）调湿72h后在试验条件1（21℃，60%RH）中测试。

2.2.4 样品量

每个品牌随机抽取3根进行测试。

2.2.5 具体操作

在距离香烟点燃的头端10mm和50mm处做标记，点燃香烟，在空气中（风速小于0.2m/s）把香烟末端点燃水平插入水平放置的金属针上，插入深度不要超过13mm，记录标记距离阴燃所用的时间，以每种品牌的阴燃速率最大值作为单次试验结果。

2.3 结果与讨论

2.3.1 1#、2#试验结果

表2 标准香烟与骆驼品牌数据比较

由表2可知，标准香烟和试验所选用的骆驼牌无过滤嘴香烟在直径、长度、速率上均符合国内外标准要求，但是重量上存在差异，标准香烟符合所有国内外标准，试验所选用的骆驼牌无过滤嘴香烟重量符合仅最新欧盟标准EN1021-1:2014要求。从标准发展趋势上看，骆驼牌无过滤嘴香烟更符合要求；从安全角度考虑，同样的直径、长度及速率，稀薄的烟草相对更为安全，对于降低火灾更为有效。

2.3.2 3#～12#试验结果

（1）直径

从表1中直径数据得知，标准香烟直径允许范围为7.5mm～8.5mm，从图2中看出，日常生活中最常见的香烟品牌直径均在此范围。

（2）长度

从表1中长度数据得知，标准香烟长度允许范围为66mm～70mm，从图3中看出，无论是否带过滤嘴，长度均未落在允许范围内，不带过滤嘴香烟长度比标准香烟短10mm～20mm。

（3）重量

从表1中得知，标准香烟重量允许范围除EN 1021.1-2014为0.70g～0.90g外，其他标准均为0.85g～1.05g，从图4中看出，试验选取品牌仅含过滤嘴的重量在允许范围内。

（4）阴燃速率

从表1数据得知，标准香烟阴燃速率允许范围除EN 1021.1-2014为5.5min/40mm～9.5min/40mm外，其他标准均为6 min/40mm～10min/40mm，从图5看得出，无论是否带有过滤嘴，阴燃速率均落在标准允许范围内，带过滤嘴香烟燃烧速率趋势上大于无过滤嘴香烟。

以上为同样温湿度条件下分析直径、长度、重量、阴燃速率的差异性，分析得出直径与标准香烟一致，不带过滤嘴香烟长度较标准香烟短10mm～20mm，重量在允许范围内，从某种程度上说明烟草加厚，阴燃速率同样也落在允许范围内，张文光翻译的《过滤嘴和无过滤嘴香烟对棉装饰织物的着火性》研究结论表明：不带过滤嘴香烟与带过滤嘴香烟，越到烟头处前者温度越高。

2.3.3 12#～15#试验结果

通过试验，直径和长度受温湿度影响不大，该试验结果从重量和阴燃速率两个试验参数进行比较。

（1）调湿前后重量变化

从图6看得出，调湿后重量明显低于调湿前，从温湿度上比较，调湿前温度小于调湿温度，湿度大于调湿湿度，即温度越高，湿度越小，重量越小。

（2）调湿前后阴燃速率变化

从图6看得出，调湿后阴燃速率较调湿前小，同重量结论，温度越高，湿度越小，阴燃速率越小。

3 结论与建议

3.1 通过查阅文献，总结了香烟阴燃速率影响因素，内在因素主要有：香烟种类与主要成分、含水量、填充度、卷烟纸的自然透气度、助燃剂的种类及含量、是否有过滤嘴、直径大小、烟草厚薄（香烟重量）等。外在因素主要有：温湿度、风速、是否有覆盖材料、覆盖材料的成分含量及状态等；

3.2 试验所选品牌中，骆驼品牌无过滤嘴香烟直径、长度、重量、阴燃速率符合最新欧盟标准要求；

3.3 试验所选品牌香烟直径、阴燃速率与标准香烟均保持一致，无过滤嘴香烟长度和重量均小于标准香烟，含过滤嘴香烟重量与标准香烟保持一致；

3.4 试验所选品牌香烟重量和阴燃速率与温度呈负相关，与湿度呈正相关，即香烟阴燃速率会因地理位置温湿度不同而产生较大差异。