全棉阻燃280gsm牛仔布垂直燃燒與續燃時間測試報告 概述 全棉阻燃280gsm牛仔布是一種專為工業防護、消防作業、電力檢修及特殊工作環境設計的高性能功能性麵料。該麵料以100%天然棉纖維為基礎，通過先進...
全棉阻燃280gsm牛仔布垂直燃燒與續燃時間測試報告
概述
全棉阻燃280gsm牛仔布是一種專為工業防護、消防作業、電力檢修及特殊工作環境設計的高性能功能性麵料。該麵料以100%天然棉纖維為基礎，通過先進的阻燃整理工藝，使其在保持棉質柔軟舒適、透氣吸濕等優點的同時，具備優異的阻燃性能，尤其適用於對防火安全要求較高的行業。本文將圍繞該產品的物理參數、阻燃機製、垂直燃燒測試方法、續燃時間測定及其實際應用表現進行全麵分析，並結合國內外權威研究文獻進行技術論證。
一、產品基本信息
1.1 產品名稱
全棉阻燃280gsm牛仔布（Cotton Flame Retardant Denim Fabric, 280g/m²）
1.2 基本參數
| 參數類別 | 技術指標 |
|---|---|
| 麵料成分 | 100% 棉（經阻燃處理） |
| 克重 | 280 g/m²（±5%） |
| 織物結構 | 斜紋織法（3/1右斜） |
| 幅寬 | 150 cm（標準） |
| 紗支 | 經紗：10s；緯紗：10s |
| 密度 | 經向：108根/英寸；緯向：64根/英寸 |
| 厚度 | 0.95 mm（平均值） |
| 斷裂強力（經向） | ≥450 N |
| 斷裂強力（緯向） | ≥380 N |
| 撕破強力（褲形法） | 經向：≥25 N；緯向：≥20 N |
| 縮水率（洗滌後） | 經向≤3.5%；緯向≤3.0% |
| 色牢度（耐摩擦） | 幹摩≥4級；濕摩≥3-4級 |
| 阻燃等級 | 符合GB/T 17591-2006 B1級，EN ISO 11612:2015 Type A/B/C |
該麵料采用高密度斜紋結構，提升了整體耐磨性與結構穩定性，同時通過環保型磷氮係阻燃劑進行浸軋—焙烘工藝處理，確保阻燃效果持久且對人體無害。
二、阻燃機理分析
2.1 阻燃原理
全棉阻燃牛仔布的阻燃性能主要依賴於化學改性技術。傳統棉纖維屬於易燃材料，極限氧指數（LOI）僅為18左右，遇火迅速燃燒並產生大量可燃氣體。通過引入阻燃劑，可在高溫下形成炭層，隔絕氧氣與熱量傳遞，從而抑製燃燒過程。
目前主流阻燃處理方式包括：
- Pyrovatex CP類：基於四羥甲基氯化膦（THPC）或其衍生物，與尿素共反應，在纖維內部形成交聯網絡。
- Proban工藝：采用四羥甲基氫氧化膦（THPOH）與尿素預縮合，經焙烘後生成不溶性聚合物，賦予永久阻燃性。
- Pyroguard係列：新一代無甲醛環保阻燃體係，符合OEKO-TEX® Standard 100要求。
據《紡織學報》2021年第42卷第6期研究指出，Proban工藝處理後的棉織物LOI可達28以上，且經過50次水洗後仍能維持LOI＞26，表現出良好的耐久性（張偉等，2021）。
2.2 阻燃性能關鍵指標
| 性能指標 | 定義說明 |
|---|---|
| 極限氧指數（LOI） | 材料在特定條件下維持燃燒所需的低氧濃度，單位：%。LOI＞26視為難燃材料。 |
| 垂直燃燒速率 | 在標準火焰作用下，試樣從點燃到燒損長度達到一定距離所需的時間或速度。 |
| 續燃時間 | 移開火源後，材料持續有焰燃燒的時間。 |
| 陰燃時間 | 無明火但材料繼續發煙燃燒的時間。 |
| 損毀長度 | 燃燒後織物炭化部分的大長度，反映熱防護能力。 |
根據美國國家防火協會NFPA 701標準規定，合格阻燃織物的續燃時間應≤2秒，陰燃時間≤2秒，損毀長度≤152mm。
三、垂直燃燒測試方法與實驗設計
3.1 測試依據標準
本測試依據以下國內外權威標準執行：
- 中國國家標準：
- GB/T 5455-2014《紡織品 燃燒性能 垂直方向損毀長度、陰燃和續燃時間的測定》
- GB/T 17591-2006《阻燃織物》
- 國際標準：
- ISO 15025:2016《Protective clothing — Test methods for limited flame spread》
- ASTM D6413/D6413M-18《Standard Test Method for Flame Resistance of Textiles (Vertical Test)》
- EN ISO 11612:2015《Protective clothing — Heat and/or flame resistant clothing》
3.2 實驗設備
| 設備名稱 | 型號 | 製造商 | 主要功能 |
|---|---|---|---|
| 垂直燃燒儀 | FTA-801B | 蘇州大禹儀器有限公司 | 提供標準火焰，自動計時 |
| 氣體控製係統 | 數顯流量計 | 北京中航泰達 | 控製丙烷氣體流量（0.2 L/min ±0.02） |
| 計時器 | 高精度電子秒表 | OHAUS | 精確記錄續燃與陰燃時間 |
| 卡尺 | 數顯遊標卡尺 | Mitutoyo | 測量損毀長度（精度0.1mm） |
| 烘箱 | DHG-9070A | 上海精宏實驗設備有限公司 | 樣品預調濕處理 |
3.3 樣品準備與預處理
- 取樣尺寸：300 mm × 80 mm，每組5塊平行樣；
- 預調濕條件：溫度20±2℃，相對濕度65±5%，放置24小時；
- 洗滌模擬：參照ISO 6330標準，進行5次標準洗滌（A型洗衣機，40℃，ECE標準洗滌劑），以評估耐洗性；
- 所有樣品均在標準大氣條件下平衡後測試。
四、垂直燃燒測試結果與數據分析
4.1 原樣未洗滌狀態下的燃燒性能
| 試樣編號 | 續燃時間（s） | 陰燃時間（s） | 損毀長度（mm） | 是否熔融滴落 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1.2 | 1.5 | 110 | 否 |
| 2 | 1.0 | 1.8 | 105 | 否 |
| 3 | 1.3 | 1.6 | 112 | 否 |
| 4 | 1.1 | 1.4 | 108 | 否 |
| 5 | 1.4 | 1.7 | 115 | 否 |
| 平均值 | 1.2 | 1.6 | 110 | — |
結果顯示，未經洗滌的全棉阻燃牛仔布在垂直燃燒測試中表現優異，所有樣品的續燃時間均低於2秒，陰燃時間控製在2秒以內，損毀長度平均為110mm，遠優於GB/T 17591-2006中規定的B1級要求（損毀長度≤150mm）。無熔融滴落現象，避免了二次燙傷風險。
4.2 經5次標準洗滌後的燃燒性能
| 試樣編號 | 續燃時間（s） | 陰燃時間（s） | 損毀長度（mm） | 是否熔融滴落 |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 1.5 | 1.9 | 120 | 否 |
| 2 | 1.4 | 1.8 | 118 | 否 |
| 3 | 1.6 | 2.0 | 122 | 否 |
| 4 | 1.5 | 1.7 | 119 | 否 |
| 5 | 1.7 | 2.1 | 125 | 否 |
| 平均值 | 1.54 | 1.9 | 120.8 | — |
洗滌後數據表明，盡管各項指標略有上升，但仍完全滿足國家標準。續燃時間高為1.7秒，未超過2秒限值；陰燃時間長2.1秒，略超2秒但仍在可接受範圍內；損毀長度增加約10mm，屬正常衰減範疇。這說明該麵料的阻燃整理具有良好的耐水洗性能。
注：根據《Fire and Materials》期刊2019年發表的研究，多數耐久性阻燃棉織物在經曆20次洗滌後LOI下降不超過15%，而本產品在5次洗滌後性能衰減小於10%，顯示出優越的穩定性（Horrocks et al., 2019）。
五、與其他類型阻燃麵料的性能對比
為更全麵評價該產品的市場競爭力，選取市麵上常見的幾種阻燃麵料進行橫向比較：
| 麵料類型 | 成分 | 克重(g/m²) | 續燃時間(s) | 陰燃時間(s) | 損毀長度(mm) | 舒適性 | 成本水平 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 全棉阻燃牛仔布（本產品） | 100%棉 | 280 | 1.2~1.7 | 1.4~2.1 | 110~125 | 高（透氣、親膚） | 中偏高 |
| 芳綸混紡阻燃布 | 93%間位芳綸 + 5%對位芳綸 + 2%抗靜電纖維 | 200 | ＜1.0 | ＜1.0 | 80~90 | 中（較硬、悶熱） | 高 |
| 棉滌阻燃混紡 | 65%棉 + 35%滌 + 阻燃劑 | 220 | 1.8~2.5 | 2.0~3.0 | 130~160 | 中（易起球） | 中 |
| 本質阻燃粘膠（Lenzing FR®） | 改性粘膠纖維 | 180 | 1.5~2.0 | 1.8~2.5 | 115~130 | 高（柔軟） | 高 |
| Nomex® IIIA 牛仔風格布 | 95%Nomex + 5%Kevlar | 260 | ＜0.5 | ＜0.5 | 70~80 | 低（厚重） | 極高 |
從上表可見，本款全棉阻燃280gsm牛仔布在燃燒性能方麵雖略遜於高端芳綸產品，但在舒適性、成本效益和穿著體驗方麵具有顯著優勢。尤其適合需要長期作業、頻繁活動的工種，如石油鑽井、電焊輔助、軌道交通維護等。
六、熱防護性能延伸測試
除基本燃燒指標外，還進行了以下補充測試以評估綜合熱防護能力：
6.1 接觸熱傳導測試（ISO 12127-1）
使用銅片法測定織物在250℃熱板接觸下的內表麵溫升情況：
| 接觸時間（s） | 內表麵溫度（℃） |
|---|---|
| 5 | 42 |
| 10 | 58 |
| 15 | 73 |
| 20 | 89 |
| 25 | 105 |
| 30 | 120 |
當外部熱源達250℃時，30秒內裏層溫度未超過130℃（人體皮膚二級燒傷閾值），說明該麵料具備一定的隔熱緩衝能力。
6.2 輻射熱滲透測試（ISO 6942）
在熱流密度為10 kW/m²的輻射熱源下暴露60秒：
- 初始溫度：25℃
- 60秒後內表麵溫度：68℃
- 未出現炭化穿透
表明其對低強度熱輻射具有良好的反射與吸收分散能力。
七、應用場景與行業適配性
7.1 主要應用領域
| 行業 | 使用場景 | 麵料需求特點 |
|---|---|---|
| 消防救援 | 外勤作戰服、訓練服 | 高阻燃、高強度、耐磨 |
| 電力係統 | 變電站運維、帶電作業 | 抗電弧、防靜電、阻燃 |
| 石油化工 | 煉油廠、儲運站 | 防靜電、耐油汙、阻燃 |
| 軌道交通 | 地鐵檢修、高鐵地勤 | 耐磨、阻燃、易識別（可染色） |
| 工業製造 | 電焊、切割車間 | 抗火花噴濺、不易熔滴 |
7.2 實際案例反饋
某南方電網下屬供電局在2023年采購該款牛仔布製作夏季巡檢服，共計發放300套。使用三個月後回訪顯示：
- 98%用戶認為“穿著舒適，透氣不悶熱”；
- 無一例因火災或電弧引發的嚴重灼傷事故；
- 洗滌20次後抽檢，續燃時間仍保持在1.8秒以內；
- 布麵輕微磨損但未影響結構完整性。
該反饋印證了產品在真實工作環境中的可靠性與實用性。
八、生產工藝與質量控製
8.1 生產流程簡述
- 原棉準備 → 2. 紡紗 → 3. 織造（劍杆織機） → 4. 前處理（退漿、煮練、漂白） → 5. 阻燃整理（浸軋—烘幹—焙烘） → 6. 定型染色 → 7. 檢驗包裝
其中，阻燃整理環節是核心步驟，采用連續式浸軋工藝，軋餘率控製在75%-80%，焙烘溫度180-190℃，時間180秒，確保阻燃劑充分交聯固化。
8.2 質量控製節點
| 工序 | 檢測項目 | 控製標準 |
|---|---|---|
| 織造 | 密度、克重、瑕疵率 | 密度誤差≤±3%，無跳紗、斷經 |
| 前處理 | 白度、毛效 | 白度≥75%，毛效≥8cm/30min |
| 阻燃整理 | LOI、pH值 | LOI≥27，pH=6.0~7.5 |
| 成品檢驗 | 燃燒性能、強力、色牢度 | 全項符合GB/T 17591 |
企業建立ISO 9001質量管理體係，並通過SGS認證，確保每一批次產品的一致性與可追溯性。
九、環境與安全評估
9.1 阻燃劑環保性
所用阻燃劑為無鹵環保型磷氮係化合物，不含甲醛、APEO、重金屬（鉛、鎘、汞、六價鉻）等有害物質，符合歐盟REACH法規與RoHS指令要求。經SGS檢測，甲醛含量＜20 mg/kg，遠低於國家標準限量（≤75 mg/kg）。
9.2 可降解性與回收
由於主體成分為天然棉纖維，廢棄麵料在自然環境中可生物降解，降解周期約為6-12個月（視環境濕度與微生物活性而定）。相較於合成纖維阻燃材料（如芳綸不可降解），更具生態友好性。
十、未來發展趨勢
隨著國家對安全生產監管力度的加強，《個體防護裝備配備規範》（GB 39800-2020）已強製要求高危行業從業人員必須配備符合標準的阻燃防護服。預計到2025年，我國阻燃紡織品市場規模將突破300億元人民幣（中國產業信息網，2023）。
未來發展方向包括：
- 智能化升級：集成溫濕度傳感器、RFID標簽，實現智能預警；
- 多功能複合：兼具防紫外線、抗菌、抗靜電等功能；
- 綠色製造：推廣無水染色、低溫阻燃工藝，降低碳排放；
- 個性化定製：支持小批量柔性生產，滿足不同崗位需求。
全棉阻燃280gsm牛仔布作為兼具安全性與舒適性的創新產品，將在職業工裝市場占據越來越重要的地位。
