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防水保溫工程聚氨酯硬泡阻燃標準
作者：史章華
1聚氨酯硬泡20余年執行的相關阻燃標準
1.1《建筑材料燃燒性能分級方法》（GB8624-1997）對于PU硬泡B1等級的嚴格要求
近20年來，我國聚氨酯工業發展很快。由于該產品具有非常低的導熱系數及透水蒸汽性，質輕、比強度高，加之其與紙、金屬、木材、水泥板、磚墻塑料板、瀝青氈等具有很強的粘接性，不需另加其它粘合劑等優點，已為眾多的工業及民用部門所采用。但是，聚氨酯與其它有機高分子材料一樣是一種可燃性較強的聚合物。硬質聚氨酯泡沫塑料的密度小，絕熱性能好，與外界的暴露面比其它材料大，因此更容易燃燒。隨著聚氨酯泡沫塑料的廣泛運用，其材料的耐燃、防火等問題已成為迫切需要解決的重要課題。在我國，由于不慎引燃聚氨酯泡沫塑料而導致火災的事件時有發生，給聚氨酯泡沫的應用帶來了一些負面影響。在國外許多專家甚至認為這個問題是硬質聚氨酯泡沫塑料今后能否
繼續發展的關鍵之一。因此硬質聚氨酯泡沫塑料的耐燃性、安全性，已成為能否用于建筑材料的重要技術指標。許多國家的建筑立法機構都制定了一系列難燃法規，與此同時又相應的制定了一系列對聚氨酯泡沫塑料燃燒性能的測試方法。
我國從1980年開始制定了4項塑料燃燒性能試驗方法的國家標準，即氧指數法（GB2406-1980）、熾熱棒法（GB2407-1980）、水平燃燒法（GB2408-1980）、垂直燃燒法（GB2409-1980），特別是氧指數法（GB2406-1980）是我國適用于硬質聚氨酯泡沫塑料燃燒性試驗的第1個國家標準。1984年上海市公安局頒布了《關于生產、銷售、使用高分子建筑材料的管理規定》，其中明確指出：硬質聚氨酯泡沫塑料使用在建筑上，氧指數不得小于26%。相當多的省市部門及公安消防機構參照此規定陸續頒布了各地方和部門的法規。研制氧指數大于26%的硬質聚氨酯泡沫塑料，也引起了國內相關研究部門的普遍重視。國家科委在“六五”、“七五”期間將硬質聚氨酯泡沫塑料氧指數大于26%的指標列為國家攻關課題，并在“七五”攻關成功。這對安全使用硬質聚氨酯泡沫塑料，減少和消除火災事故，起到了積極的作用。但隨著我國科學技術不斷提高，生產、使用硬質聚氨酯泡沫塑料的有關單位和公安消防部門的工作人員逐漸認識到，其是一種有機高分子材料，即使氧指數達到26%或者更高，并非意味著在火中不燃燒。高氧指數可通過提高阻燃劑的含量來達到，而大量阻燃劑的使用卻又帶來了煙霧大、毒性大的弊端。隨著我國聚氨酯泡沫塑料工業的發展，要求全面地了解泡沫塑料的燃燒性能，科學地確定阻燃性能的綜合評價指標，真實地反映在實際火災中材料的燃燒行為，已提到議事日程上來。最初以自熄性和氧指數作為評價材料燃燒難易程度的指標，已遠遠不夠，還必須考慮到著火后，火焰傳播擴散速度指標、產生煙霧大小及毒性情況。
為此我國頒布了國家標準——建筑物隔熱用硬質聚氨酯泡沫塑料（GB10800-1989），并于1990年開始實施規定的水平燃燒法和垂直燃燒法測定聚氨酯泡沫塑料的阻燃性，即用火焰傳播性來衡量材料的阻燃性。
1997年頒布國家標準《建筑材料燃燒性能分級方法》（GB8624-1997）（以下簡稱《標準》），于1997年4月，實施，規定中的氧指數、垂直燃燒法、煙密度3項指標，更為嚴格的測定硬質聚氨酯泡沫塑料阻燃性能，即用著火性、火焰傳播性，煙密度3項綜合指標衡量材料的阻燃性能。
B1等級材料指標：1）氧指數大于32%；2）平均燃燒時間30s，平均燃燒高度小于250mm；3）煙密度等級SDR＜75。
查閱國外相當于我國B1等級的相關標準及測試方法以及文獻報道，均未發現同時把氧指數、火焰傳播性、煙密度3項指標作為PU硬泡阻燃級別的產品評定標準。在ASTME-84阻燃一級標準中，只考慮了火焰傳播指數及發煙量2項指標，均無氧指數大于32%的指標；在德國DIN4102標準中，B1等級的評定是：只有火焰傳播性能；在日本JISA9514的標準及JISA9501法測定中，評定難燃級別也只考慮了火焰傳播性；在SATMD2863評定難燃級別中，難燃一級氧指數大于30%，而我國在B1等級中規定的氧指數大于32%，在世界上是最高的。而在即將頒布的國家標準《公共場所阻燃制品及組件燃燒性能要求及標志》中，除上述3項指標外，還增加了1項煙氣毒性指標，即以著火性（熱釋放性）、火焰傳播性、發煙性、煙氣毒性4項指標作為泡沫塑料阻燃級別的產品評定標準。故該國家標準將比1997年的《標準》更為苛刻、更為嚴格。
縱觀世界聚氨酯工業的發展歷程，在國外聚氨酯的發展中，始終將其優異性能放在第1位。如硬泡在應用領域，始終將其絕熱性放在第1位，而對其防火、安全性的要求比較寬，只要求在一定原則范圍之內。在國外對這種易燃的高分子材料，只要遵循下述原則：
1）減少對生命的威脅：其途徑是防止點燃、起火，減少火焰傳播速度，限制火區范圍，留有或允許有逃生的時間；制定氧指數、熱釋放速率峰值與火焰傳播速度的標準。
2）減少對財產造成的損失：其途徑是把火情、火災控制在原發區域，限制、控制由煙霧造成的對生命的威脅及財產損失；制定火焰傳播速度、煙密度等級與煙毒性的標準。在國外根據上述原則制定各國的國家標準，雖測試方法不一致，但總體情況要求較寬，只要達到防火標準中4個參數（火焰的著火性、火焰的傳播性、火焰的發煙性、火焰的煙霧毒性）中的1～2個指標值就可允許其使用。因而我國頒布的《標準》中PU硬泡B1等級的國家標準是目前世界上指標最高、也是最為嚴格的。
1.2新頒布的《建筑材料及制品燃燒性能分級》（GB8624-2006）國家標準
我國1997年頒布的《標準》，雖其指標是目前世界最高、最為嚴格的，但其采用試驗方法大多是小尺寸試驗，其火焰傳播特性——水平燃燒法、垂直燃燒法，均采用單火焰點火方式，裝置小巧簡單，根本難以準確預測PU泡沫材料在實際火災條件下的燃燒特性。尤其是氧指數法，其試驗方法采用長條狀的試樣樹立在氧氮氣流中，點火方法為從試樣頂端點火，火焰向下蔓延，這與實際火災中的火焰傳播方式不同，并且在實際火災中的PU泡沫材料不是在富氧情況下燃燒，而是在氧氣濃度越來越低的情況下燃燒。
煙密度測定只是累計數，也無法測定在真實火災中PU泡沫煙毒氣的釋放速率。因而GB8624-1997標準體系很難真實地反映PU泡沫材料在實際火災場景下的燃燒特性，只是主要針對發生火災時，材料表面的火焰傳播和蔓延。隨著火災科學和消防工程科學領域研究地不斷深入，對燃燒特性的內涵也從單純的火焰傳播和蔓延，擴展到材料在真實火災中的實際燃燒特性參數：燃燒熱釋放量（熱值）、燃燒熱釋放速率、煙密度（SDR）、煙氣生成速率、燃燒產物煙氣毒性及火焰傳播等。
新頒布的《建筑材料燃燒性能分級方法》（GB8624-2006）（以下簡稱《新標準》）分級體系是完全參照歐盟EN13501-1：2002標準，它規定了其試驗方法及等級標準，并對部分級別另規定了附加燃燒生成物的毒性試驗要求。新的分級體系是基于材料在真實火災場景中的燃燒特性所建立的一套評價體系，試驗的設計和數據的采集建立在火災基礎理論上，并以實際火災為參考場景。新的分級體系以墻角實體試驗（ISO-9705）為參考場景，主要采用ISO-1182不燃性試驗（SBI），ISO-9239鋪地材料燃燒性能測定——輻射熱源法試驗，以及CA.132-1996規定的毒性試驗，用于對材料的產煙毒性評價、火災場景毒性評價以及由成分分析結果推測的煙氣毒性危險等。通過上述一系列測試標準，以實體火災為參考場景，可測得一系列與潛在火災危險性相關的參數：燃燒熱釋放速率、產煙量、產煙速率、煙氣毒性、火焰傳播等。用這些參數可以全面、系統地描述火災發生時3個階段的3個火災情景。第1階段：指制品被點燃的著火階段，即用小火焰施加于制品的局部區域；第2階段：指火災逐步擴大發展直至轟燃階段；第3階段：轟燃后，所有可燃制品成為火災荷載。用這些參數可將建筑材料分為A1、A2、B、C、D、E、F7個級別，新的分級體系中的試驗方法對材料的燃燒性更為科學、更為合理。《新標準》中，規定了一些試驗方法要有實際火災場景，又要考慮材料的最終用途，也就是PU泡沫在不同建筑物和建筑物的不同部位使用時，其火災危險性是不一樣的。
因此《新標準》可以說是目前世界上最為科學、合理，且同國際先進標準直接接軌的國家標準。此標準一方面能正確評價PU泡沫塑料在真正火災中的燃燒性能，同時也能預測PU泡沫在火災中的危險程度，從而找到如何正確、安全使用這種易燃PU泡沫塑料合理的科學根據。
1.3《新標準》為中國聚氨酯工業發展創造了機遇
我國GB8624標準于1988年首次發布，其后1997年發布修訂版標準，此標準主要非等同采用德國工業標準DIN4102-81第1部分《建筑材料分級的要求和試驗》。在修訂過程中，材料阻燃級別是相互對應的。但在B1級材料（難燃級）的指標要求中，我國增加了對煙密度的標準要求，這在技術指標上要高于德國的DIN4102標準。因此，1997年頒布的《標準》中對PU硬泡B1等級防火指標是目前世界最高的，這無形之中形成了一個技術壁壘，國外同類制品達不到中國PU硬泡B1等級防火指標就進不了中國市場。
雙面鋁箔聚氨酯復合板材與風管技術最早起源于意大利，并在世界各地應用了20多年，在國際上列為節能、綠色環保產品。90年代初由意大利P3公司、ALP公司打入了中國市場，并進行了技術推廣與培訓工作，獲得了國內認可。
但由于中國關于聚氨酯B1等級防火標準的要求，使2家公司的推廣工作受阻，進不了中國聚氨酯市場。
中國企業家從2000年開始仿造、研制意大利P3公司、ALP公司產品，投巨資成功研制開發了難燃B1等級聚氨酯泡沫塑料，在不到5年時間內，國內出現了十幾條輕質、保溫復合型風管生產線，既能生產酚醛型復合風管又能生產聚氨酯型復合風管，打出了十幾個品牌，并初步形成了一個新興產業。其中個別企業真正掌握了PU硬泡B1等級風管生產的技術，初步形成擁有自己知識產權的品牌產品，并出口國際市場。我國頒布的《新標準》是對《標準》的修訂，除全部采用歐盟EN1350-1：2002規定的試驗方法和等級劃分外，對部分級別還規定了附加燃燒生成物的毒性試驗要求，這充分說明了中國消防安全要求十分嚴格。我國頒布的防火體系標準始終高于國外同類體系的標準。《新標準》的頒布具有雙重意義：對外來講，其給中國PU產品直接打入國際市場開辟了一條綠色通道；對內來講，中國PU產品某些指標要高于國外同類產品，這無形之中形成了一個技術壁壘。因而可以說，中國嚴格的PU防火標準，給中國聚氨酯工業的發展，形成具有中國特色、有自主知識產權的PU產品體系創造了一個發展機遇。
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