PVC壁纸烟密度的试验研究

摘 要：本文使用SCY-1型建筑材料烟密度测定仪，依据《建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法》（GB/T 8627—2007），测定PVC壁纸燃烧过程中烟密度的变化。为了考察水及S-100-AB-DW水系灭火剂对材料产烟量的影响，用水及S-100-AB-DW水系灭火剂浸泡PVC壁纸后，开展了对比试验。结果表明，浸水后，材料开始产烟的时间延迟，浸了S-100-AB-DW水系灭火剂的材料开始产烟时间提前，水及S-100-AB-DW水系灭火剂都对最大烟密度影响不大，都使总产烟量和烟密度等级减小，但水的作用更显著。

关键词：PVC壁纸；烟密度；S-100-AB-DW水系灭火剂

中图分类号：TU56 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）22-0129-03

Experimental Study on Smoke Density of PVC Wallpaper

WANG Ping

（Department of Fire Protection Engineering， Chinese People's Armed Police Force Academy，Langfang Hebei 065000）

Abstract： In this paper， the smoke density of PVC wallpaper in combustion process were measured by using the building smoke density tester of SCY-1 type according to Test Method for Smoke Density of Burning or Decomposition of Building Materials （GB/T 8627—2007） method. Smoke density after adding water and water-based extinguisher were compared in order to investigate the effects of water and water-based extinguisher on smoke density of PVC wallpaper. According to the results，the beginning time of smoke emerge was shortened after adding water while it was prolonged after adding water-based extinguisher. Both water and water-based extinguisher had little influence on the maximum smoke density（MSD）of PVC wallpaper. Both water and water-based extinguisher resulted in decreasing of the total production of smoke and smoke density rating（SDR）， but the effect of water was significantly.

Keywords： PVC wallpaper；smoke density；S-100-AB-DWwater-based extinguisher

近年来，随着人们生活水平的不断提高，室内装饰装修越来越受到重视。壁纸是应用广泛的内墙装修材料[1]。壁纸花色品种繁多、美观时尚、经济环保、施工方便[2]，日益成为建筑内墙装修中的主流产品。其中，塑料壁纸是目前生产最多、应用量最大的一种壁纸。其以具有一定性能的原纸为基层，以聚氯乙烯（PVC薄膜）、纤维等为面层，经过压延或涂布、印刷、发泡或轧花等工序制成的墙体装饰材料，简称PVC壁纸[3]。PVC壁纸不仅具有普通壁纸的优点，而且具有防霉、抗菌等特殊功能[4]。但是，未經防火处理的PVC壁纸氧指数较低，仅为21左右，属于易燃材料[5]。PVC壁纸燃烧释放出大量有毒烟气[6]，会对人员的生命安全造成威胁。而扑救火灾时往往用水或其他灭火剂，这些灭火剂喷洒到壁纸上会对其产烟性造成不同的影响。本文研究了水及S-100-AB-DW水系灭火剂对PVC壁纸产烟性的影响[7]。

1 试验材料及仪器

1.1 主要材料

PVC壁纸，依据《建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法》（GB/T 8627—2007）的要求进行加工，加工尺寸大小为2.54cm×2.54cm×0.62mm[8]；自来水；水系灭火剂S-100-AB-DW，廊坊镒安消防公司生产。

1.2 主要仪器

SCY-1型建筑材料烟密度测定仪（南京上元仪器厂生产），主要部件有样品支架、点火系统、光电系统、记时装置和烟箱等。

2 试验方法

使用SCY-1型建材烟密度测定仪，依据《建筑材料燃烧或分解的烟密度试验方法》（GB/T 8627—2007）要求的条件进行试验[8]，测定烟密度值。采用液化石油气火焰点火，调节压力为0.2MPa，每隔1s记录一个数据，每次试验进行4min，绘制曲线，曲线最高点即为最大烟密度（MSD）值。每个样品平行做3次试验，取平均值。

为了对比水及水系灭火剂对材料发烟性能的影响，做了3组对照试验[9]。一组是不加灭火剂的材料，另外一组加入2mL水浸泡100s，第三组加入2mL S-100-AB-DW灭火剂浸泡100s后再进行烟密度试验。同时，记录试验期间出现的现象，如样品开始出现烟气的时间、火焰熄灭的时间、安全出口标志变模糊的时间等。

3 结果讨论

3.1 试验现象

PVC壁纸燃烧过程中出现的典型现象见表1。

3.2 烟密度曲线

三种样品的烟密度曲线如图1所示。

3.3 试验结果分析

3.3.1 实验结果。烟密度曲线与时间轴所围的面积为总的产烟量，曲線与时间轴所围面积除以曲线图的总面积，再乘以100，为试样的烟密度等级[8]，试验结果见表2。

主要参数分析如下。

①开始产烟时间。加水浸泡后的PVC壁纸开始产烟时间延迟42s，浸泡S-100-AB-DW水系灭火剂的材料开始产烟提前3s。

②最大烟密度。加水和加S-100-AB-DW水系灭火剂后浸泡后PVC壁纸的最大烟密度基本保持不变。

③达到最大烟密度时间。加水浸泡后PVC壁纸达到最大烟密度时间比干材料延迟52s。浸泡S-100-AB-DW水系灭火剂的材料达到最大烟密度时间比干材料延迟23s。

④总产烟量和烟密度等级。加水浸泡后PVC壁纸的总产烟量、烟密度等级下降了30.16%。浸泡S-100-AB-DW水系灭火剂的材料总产烟量和烟密度等级下降了8.51%。

3.3.2 结果分析。PVC壁纸主要成分是聚氯乙烯[10，11]。PVC的热解过程主要分为2个阶段，第一阶段温度为250～350℃，在PVC分子链的某些活性点上产生自由基，随温度的升高引发了脱HCl的链锁反应。同时，由于氯自由基具有很高的活性，使碳长链断裂形成一些相邻的多烯烃链段，从而生成少量的环烷烃和苯等芳香族化合物。PVC热解是快速脱除HCl的链式反应过程。第二阶段温度在350℃以上，主要发生结构重整，通过分子重排、环化形成芳烃结构。热解产物除HCl外，还有共轭多烯、脂肪族化合物、芳香族化合物、焦粒和烟[12-14]等。烟气中主要成分为HCl、CO和CO2，还存在一些其他的烃类物质，如苯、三十烷、乙烯和乙酸酐等，此外还有苯及咪唑（C3H4N2）[15]。

加水浸泡后，PVC壁纸的开始产烟时间延迟。主要原因是：水的沸点为100℃，低于PVC的分解温度，PVC壁纸吸水性差，水分大部分附着在壁纸表面，水蒸发会吸收大量的热，使温度降低，推迟PVC壁纸的热解和燃烧过程。同时，水变成水蒸气，体积会增大1 700倍，可以稀释烟雾，起到消烟作用[16]。所以，最大烟密度、总产烟量和烟密度等级减小。

S-100-AB-DW水系灭火剂是在水中添加多种成分组成的灭火剂，通过物理吸热冷却、抑制氧气、化学渗透阻燃三种机理灭火，其在材料表面和内部停留的时间延长，不易蒸发出来。所以其灭火效果比水好。浸泡S-100-AB-DW水系灭火剂的材料开始产烟提前3s，说明水的蒸发过程和壁纸的热解过程是同时进行的，并且发生的是不充分的氧化热解和燃烧，因此，最大烟密度、总产烟量和烟密度等级增大。

4 结论

从烟密度的对比测定结果可以看出：两种灭火剂对PVC壁纸燃烧产烟量的影响是不同的。相同条件下，水可以使PVC壁纸开始产烟的时间延迟，而S-100-AB-DW水系灭火剂使PVC壁纸开始产烟的时间提前。二者都会使总产烟量和烟密度等级减小，但水的作用更显著。二者均对最大烟密度影响不大。实际火灾发生时，灭火效率高的灭火剂抑烟效果不一定好。此外，烟密度还与建筑物的结构、火场通风条件等有关，需综合考虑来选择合适的灭火剂。

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