基于锥形量热仪试验的典型线束包覆物燃烧特性研究.pdf

基础研究?
基于锥形量热仪试验的典型线束包覆物
燃烧特性硏究*
崔杰毛亚岐吴刚居晓宇杨立中
(1.中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室,合肥230026;2.安徽江准汽车股份有限公司
合肥230022)
【摘要】为了研究汽车典型线東包覆物的火灾危险性、采用1S0560锥形量热仪对2种原材料PA66、PA6以及3种典型
线束包覆物成品波纹管(PP)、扎带(PA6)、热缩管(交联聚烯烃)在不同辐射通量密度下进行了辐射引燃试验,测得点燃时
间和热释放速率等参数,并利用不同辐射条件下的点燃时间推算出它们的临界辐射通量密度。对5种材料火灾增长指数和
火灾性能指数等多种评价参数进行了分析,结果表明,在这5种试验样品中,危险性最高的为波纹管(PP),危险性最低的为
热缩管(交联聚烯烃)。
主题词:线束包物锥形量热仪火灾特性参数热释放速率
中图分类号:U463.62:0643.21文献标识码:A文章编号:1000-3703(2016)06-0032-04
Combustion Characteristic of Typical Wire Coating Based
on Cone Calorimeter
Cui Jie, Mao Yaqi, Wu Gang, Ju Xiaoyu Yang Lizhong
(1. State Key Laboratory of Fire Seience, University of Science and Technology of China, Hefei 230026;
2. Anhui Jianghuai Automobile Co, Ltd, Hefei 23(X/22)
[Abstract To study the fire properties of the typical wire coating materials of automobile, we use [SO 5660 cone
calorimeter to make radiation ignition test on two raw materials PA66 and PA6, and three different wire coating materials of
PP, PA6 and XLPO under different radiation flux densities, to get parameters like ignition time, heat release rate( HRR),
and use ignition time at different radiation conditions to calculate their critical radiation Flux density. Through analysis of
fire grow index (FGI), fire performance index(FPT)and other evaluation parameters, we conclude that PP has the highest
fire risk while XLPO has the lowest fire risk
Key words: Wire coating materials, Cone calorimeter, Fire properties, Hleat release rate
格规定汽车各系统的火灾安全标准。我国关于汽车
火灾的研究还是空白,只是对汽车内部装饰材料的火
根据我国消防部门的统计?,近10年汽车火灾的灾危险性进行了研究。1987年我国出台了最早的材
首要原因是电气系统故障(占汽车火灾总数的44%),料燃烧测试标准GB8410-1987《汽车内饰材料的燃烧
主要是由于发动机舱及排气管周围温度过高,导致附特性》,并已经过多次修订,主要测试标准包括材料最
近线東包覆物及管路熔融自燃引起的。目前,很多国大水平燃烧速度、内饰材料的氧指数、塑料类内饰材料
家已经开展了对汽车火灾燃烧特性的研究,美国、欧盟烟密度等级等。但我国有关发动机舱内部材料的燃
相继出台了针对汽车火灾安全的行业标准或法规,严烧特性参数还有待深入研究,同时也缺乏相应的汽车材
*基会项日:国家自然科学基金项目(51323010):中央高校基本科研业务费专项资金项日(WK23200003
通讯作者:杨立中,男,教授,博土生导师,主要从事汽车火灾等方面的研究, yangtz(@ust.edcn
32
汽车技术
万方数据
基础研究?
料火灾评判标准及规范。
本文利用锥形量热仪对不同原材料的线束包覆
物进行了测试,判断出燃烧难易程度及相应的火灾
危险性,为相应汽车材料火灾评定标准的制定提供
了参考。
2试验系统
本文中的试验样品均为汽车上的典型材料,具体参
数见表1。在锥形量热仪试验中,将5种线束包覆物材
e)热缩管(交联聚烯烃
图15种典型线束包覆物材料
料用锡箔纸包裹,仅暴露其上表面,置于样品架内,如图
1所示。定义点燃时间为试验材料从暴露于辐射源下
3试验结果与分析
至表面有明显发光火焰的时间,设定临界点燃时间为
锥型量热仪试验按照ISO5660的要求进行,燃烧过
600,即点燃时间超过600s则认为不燃,此时辐射通量程如图2所示。
密度小于临界辐射通量密度。在整个试验过程中辐射
通量密度有25kW/m3、30kW/m2、35kW/m2、40kWIm2、
45kW/m2,在每组辐射通量密度下进行3次试验,点燃
时间取平均值。
表1汽车材料锥形量热仪试验样品
样品样品样品质量样品厚度
名称「材料
汽车上其他用处
g
/mm
PA66
连接器、线束护板
图2典型线束包覆物材料燃烧过程
原材料
PA66
支架、配电盒
3.1单位面积热释放速率
PA6
PA6
连接器、接插件、
単位面积热释放速率( heat release rate,HRR)指单
原材料
风扇
位面积材料燃烧在单位时间内所释放的热量?,是衡量
波纹管Pl
线東护板、支架、
导流板
材料综合火灾性能及潜在火灾危险性的一个重要参数,
扎带「PA6
20.0
同时也控制和影响其他燃烧性能参数。一般来说,在小
热缩管交联聚烯烃8.4
2
比例火灾中,HRR越高、点燃时间越短、燃烧速度越快的
火灾,其危险性就越大。
图3给出了在辐射通量密度为30kW/m2时各样品
的HRR随时间的动态变化曲线。以PA66原材料为
例:样品暴露于强辐射下,导致其能量不断积聚,从而
引燃,出现第1个峰值;随后进入相对稳定的阶段,此
时HRR没有增加,是因为材料阻燃剂的有效保护,其
形成一个绝缘炭层,阻碍热量向内传导;而第2个峰值
的出现则是由于热量不断积聚导致保护层逐渐瓦解,
(a)PA66原材料
(b)PA6原材料
材料快速燃烧。由图3可知,在相同辐射条件下,扎
带HR最大,热缩管HRR较小,基本处于弱势稳定燃
烧状态。不同材料因其材质及添加剂的不同,会呈现
不同的热物反应,有的材料在点燃之前会出现略微的
膨胀,从而导致样品表面到辐射源的距离减少,辐射通
量密度相对增大,物