非绒面纺织品的火焰蔓延时间不确定度分析

侯兵兵，张弘康，黄怡婧

非绒面纺织品的火焰蔓延时间不确定度分析

侯兵兵，张弘康，黄怡婧

（上海市质量监督检验技术研究院，上海 200040）

为提高非绒面纺织品阻燃性能测试结果的准确性，对纺织品燃烧性能不确定度进行评估。依据GB/T 14644-2014《纺织品燃烧性能45°方向燃烧速率的测定》的相关方法，采用火焰蔓延时间来评定织物的燃烧性能。以纯棉织物为例，对测试过程中不确定度来源进行了分析比较，并对不确定度分量进行评定及合成。研究结果表明：水洗前后火焰蔓延时间的扩展不确定度分别为0.38s和0.42s，测试过程中不确定度主要来源于试验重复性、计时器示数误差和火焰高度，其中试验重复性对不确定度影响最大。

棉；燃烧性能；不确定度；45°法；火焰蔓延时间

随着科技的发展，人民生活水平的提高，纺织品的燃烧性能越来越受人们重视，许多国家都制定了相应的标准和技术法规，分别对服装类（儿童睡衣、消防服等）、装饰类（如窗帘、汽车内饰等）、产业纺织品（土工布、滤布等）等纺织品的阻燃性能做出了规定。因此纺织品的阻燃性能也作为纺织品质量的一个重要考核指标，一般来说，纺织品燃烧性能测定按照GB/T 14644[1]、GB/T 5455[2]、GB/T 5454[3]、16CFR1615/1616[4]、ASTM D6545[5]等标准进行评定。然而在测定织物燃烧性能时，必然会带来测量误差，与真实数据存在偏差，因此对纺织品燃烧性能不确定度评定就很有意义。而且测量不确定度也是对测量结果好坏的一个度量，还是定量测量结果质量好坏的一个重要参数，是评定实验室检测质量控制水平的重要依据之一­[6]。

本文以非绒面纯棉织物为例，主要依据GB/T 14644-2014《纺织品 燃烧性能 45°方向燃烧速率的测定》，对水洗前后纺织品的火焰蔓延时间测量结果进行评定和分析，为实验室判定测量结果的有效性和准确性提供方法和依据，对处于合格边缘产品的判定有一定的指导意义[7,8]。

1 试验

1.1 试验材料与仪器

试验材料：3m×3m的非绒面纯棉织物。

试验仪器： Memmert UNB400型自然对流电热烘箱（德国Memmert公司）、干燥器、YG(B)815D-Ⅳ型织物阻燃性能测试仪（小45°法）（温州大荣纺织仪器有限公司）、钢直尺（500±1）mm。

1.2 试验方法

1.2.1 试样制备

选取一块3m×3m的纯棉织物，并进行预实验。以织物燃烧速率最快的方向为长度方向，用钢直尺量取尺寸为160mm*50mm的试样，数量为20块。

1.2.2 洗前试验步骤

根据GB/T 14644-2014《纺织品 燃烧性能 45°方向燃烧速率的测定》。首先将量取好的试样放置在试样夹中，并放入105℃±3℃条件下干燥30min±2min，然后放置在干燥器内冷却不少于30min，接着将试样置于试验架上进行燃烧试验，观察燃烧状态，并记录火焰蔓延时间，测试次数为10次。每次试验结束后，需打开排风系统将试验中产生的烟气排出。

1.2.3 洗后试验步骤

按照GB/T 8629[9]中规定，采用A型洗衣机，40℃正常搅拌程序对样品进行1次洗涤，然后摊平晾干。然后按照1.2.2试验步骤测试洗涤后的燃烧性能。

1.3 数学模型和不确定度来源分析

依据试验原理，火焰蔓延时间不确定度评估的数学模型为：

T=t （1）

式中：T—火焰蔓延时间，s；t—计时器示数，s。

1.4 不确定度来源分析

对测量方法、测量系统和测量程序分析研究可知，影响纺织品火焰蔓延时间的各种不确定度分量来源如图1所示。

图1 纺织品火焰蔓延时间不确定度来源

1.4.1 样品均匀性和尺寸引起的不确定度

样品的均匀性和尺寸对织物的火焰蔓延时间有一定影响。但是，一般来说，对于同一批次、同一块样品可认为样品是均匀的。此外，试样的大小主要是为了更稳定、平整的放置在试样架内，在此可以忽略其产生的影响。

1.4.2 试验条件引起的不确定度

纺织品燃烧性能的不确定度测定的试验条件包括样品烘干、冷却、温湿度等，试验条件的变化一定程度上会影响织物火焰蔓延时间，但由于影响较小，可认为体现在测量重复性中，即A类不确定分量。

1.4.3 仪器参数引起的不确定度

数学模型不能直接体现各种仪器参数，但仪器参数对试验结果的影响均可体现在B类评定的测量不确定度中。

1.4.4 其他因素引起的不确定度

包括数据修约引起的B类不确定度分量。其次水洗过程会对火焰蔓延时间有一定影响，但样品都是同批次水洗，可以认为体现在测量重复性中。

2 不确定度量化

2.1 试验重复性引起的A类不确定度分量

由同一试验人员在同一条件下洗前和洗后分别独立重复进行10次燃烧性能试验，观察并记录计时器示数如表1和表2所示。

依据贝塞尔公式可知，其标准偏差为：

表1 棉织物45°法燃烧性能洗前重复性试验测试

表2 棉织物45°法燃烧性能洗后重复性试验测试

相对标准不确定度为：

其自由度为n-1=9，自由度反映不确定度评定的好坏程度，自由度越大，评定越可靠[10]。

2.2 计时器示数误差引起的B类不确定度分量

由于点火时间和火焰蔓延时间均由计时器计时，本次评定中均作为计时器示数误差引起的B类不确定度分量。

2.3 火焰高度误差引起的B类不确定度分量

经上海市质量监督检验技术研究院检定（检定证书编号：J1844200235）可知，火焰高度扩展不确定度U（h）=0.04mm，包含因子k2=2。因此，标准不确定度为：

根据GB/T 14644-2014可知，燃烧器顶端到火焰尖端的距离为16mm，则相对标准不确定度为：

2.4 试样架与火焰头夹角误差引起的B类不确定度分量

根据GB/T 14644-2014可知，试样架倾角为45°，则相对标准不确定度为：