摘要：利用锥形量热仪CONE调查了磷-氮-棚系阻燃剂FRW处理胶合板在不同热辐射通量条件 下的动态燃烧行为.结果显示：随热辐射通量提高，未阻燃肢合板的热释放速率峰值、烟气释放量 和火势增长指数上升明显，火灾危险性高；阻燃胶合板的成炭率较高、热释放和烟释放较低；在燃 烧过程中CO产率受热福射通量增大的影响较小；FRW能显著抑制胶合板的可燃性，从而降低胶 合板在使用过程中的火灾安全风险.

 

关键词：锥形量热仪；胶合板；火灾安全性；动态燃烧；烟释放

 

中图分类号：TQ172. 1+1 文献标志码：A doi：10. 3969/j. issn. 1007-9629. 2012. 03. 014

 

Dynamic Combustion Behaviors of Plywood Treated with Fire Retardant Using CONE Calorimeter

WANG Feng-qiang , SONG Yong-ming , SUN Li-chao , FENG Jian-vuen ,

 

XIE Yan-jun， WANG Qing-xven

 

(Key Laboratory of Bio-based Materials Science and Technology of Ministry of Education,

 

Northeast Forestry University, Harbin 150040，China)

 

Abstract ： Fire safety of interior wooden structures is closely associated with the flammability of indoor wooden structures. The effect of the treatment with phosphoric-nitrogen-boric (P-N-B) components based fire retardant FRW on the dynamic combustion behaviors of the plywood was investigated using a CONE calorimeter at a heat fluxes of 25，50 and 75 kW/m2 respectively. The results show that the peak value of heat release rate(pkHRR) * quantity of smoke release, and fire growth index(FGI) of untreated plywood are quite high, suggesting a high fire risk. The treatment of plywood with a P-N-B components based fire retardant FRW results in a greater char yield and less release of heat and smoke compared to those of untreated controls； Increasing fire intensity during test only slightly influenced the yield of carbon monoxide. Consequently, it demonstrates that the treatment with P-N-B components based fire retardant FRW can significantly restrain the combustion and reduce the yield of heat and smoke.

 

Key words： cone calorimeter； plywood； fire safety； dynamic combustion； smoke release

胶合板因具有结构合理、加工方便、抗变形能力 强等突出优点，甚至可以在一定程度上高于实体木 材的物理力学性能，所以，在室内建筑装饰装修工程 中的应用价值日益突显，被大量用来作为实木复合 地板基材以及高档家具、车船内饰等用材.然而，目

前市场上的胶合板制品大多未经阻燃处理，易燃烧， 具有较大的火灾隐患.国家相关部门此前对《中华人 民共和国消防法》进行修订并出台了相应的国家强 制性标准，2010年11月16日国务院办公厅又特别 下发了“关于进一步做好消防工作坚决遏制重特大

 

火灾事故的通知”，对建筑装饰装修材料的规模使用 提出了更高的阻燃防火要求.

 

锥形量热仪(CONE)作为一种测试材料动态燃 烧性能的先进工具，目前巳经得到相关科技工作者 的广泛认可和普遍使用.近年来，锥形量热仪应用于 木质装饰装修材料燃烧性能的研究也得到快速发 展[16]，其中包括对普通胶合板和阻燃胶合板的评价 研究方面，如杨昀等™选择不同热辐射通量来研究 普通胶合板的燃烧性能，胡景娟等[8]则通过FRW-1 阻燃剂制备阻燃胶合板，采用锥形量热仪在50 kW/m2 下评价其阻燃和抑烟性能，发现木材阻燃剂FRW 系列产品之一的FRW-1具有较好的阻燃和抑烟性 能.Peacock等[9]在研究火车车厢阻燃材料时发现， 在相对封闭的空间（如室内、车厢、船舱等），材料从 暴露在火灾中到逐渐被引燃，这个阶段受到的热辐 射通量大致为2050 kW/m2，从被引燃后火势不 断增大到充分燃烧这个阶段的热辐射通量约为50‰70 kW/m2. Gratkowski等[1°]曾利用锥形量热仪研 究低热辐射通量下的胶合板燃烧特性.Yang等[11] 讨论了木材在不同热辐射通量下的热解和点燃性， 提出利用Kung模型可以预测木材热解和点燃时 间.舒中俊等[1213]针对竹、木及复合地板的燃烧性 能，采用锥形量热仪选取了几种热辐射通量进行试 验研究，但仅对几种普通地板进行了对比分析.本文 通过锥形量热仪模拟实际火灾环境，对阻燃、未阻燃 胶合板的动态燃烧行为进行对比研究，以评价其在 火灾发生发展过程中的危险性，设定燃烧试验的热 辐射通量分别为25，50，75 kW/m2.

 

1材料和方法

 

1.1样品制备

 

选用华北地区杨木单板，在质量分数为10%的 木材阻燃剂FRW(东北林业大学中试产品，主要成 分为70%磷酸脒基脲和30%硼酸）溶液中室温常压 浸泡8 h，沥干并置于鼓风干燥器中在70 °C下进行 干燥，测得载药率约为10%.胶黏剂选择三聚氰胺 改性脲醛树脂，单面施胶，施胶量为140 g/m2;单板 上下相邻层纹理方向互相垂直组坯，预压后置于热 压机中热压成型，热压压力为1.0 MPa,温度为150 °C， 制得阻燃胶合板.同时对于未进行阻燃处理的杨木 单板采用相同热压工艺制得普通杨木胶合板，厚度 均约为13 mm.

 

将上述阻燃和未阻燃胶合板裁成尺寸为100 mmX 100_的样品，在(23±1) °C，相对湿度RH为（50士 2)%的恒温恒湿箱中调节至质量恒定（间隔6 h的2

次测量误差低于0. 2%)，用于CONE试验.

 

1.2燃烧试验测试方法

 

试验采用英国FTT标准型锥形量热仪（英格兰 西萨塞克斯郡东格林斯蒂德镇），按照现行国际标准 ISO 5660-1—2002《对火反应试验一热释放、烟产量 及质量损失率，第1部分：热释放速率（锥形量热仪 法）》进行.为避免样品受热后翘曲变形，在其上表面 置放特制的不镑钢丝网加以保护，除上表面以外的 所有面均用铝箔包裹，置于专用不锈钢固定支架内. 每个火灾暴露条件下测试3个试样，燃烧参数取平 均值.

 

2结果与讨论

 

本试验主要测试了热释放速率（heat release rate’HRR) ,180 s 平均热释放速率（avHRR18()s)，质 量损失速率（mass loss rate, MLR)，残余物质量分 数（Mass)，有效燃烧热（effective heat combustion, EHC)，产烟速率（smoke product rate，SPR)，总产 烟量（total smoke product, TSP)，一氧化碳产率 (yield of carbon monoxide，Yc。）和二氧化碳产率 (yield of carbon dioxide, Yco2 )等燃烧参数，测试结 果如表1及图15所示. ，