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包装材料阻燃性能测试等级评定标准

三方检测单位 2020-03-27

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在物流运输、仓储存储及终端使用场景中,包装材料的阻燃性能直接关系到货物安全、人员防护及火灾风险控制。无论是家电、食品还是工业制品的包装,一旦遭遇明火或高温,不合格的阻燃性能可能导致火势快速蔓延,甚至引燃内容物或周边物品。因此,阻燃性能测试及等级评定标准成为包装材料合规性的核心依据——它并非要求材料“完全不燃”,而是通过量化指标控制燃烧行为,让包装在火灾中发挥“缓冲屏障”作用。本文将系统拆解包装材料阻燃测试的标准体系、关键指标及应用逻辑,为企业选择测试方案提供参考。

包装材料阻燃测试的核心目的与基础逻辑

很多人对阻燃测试有误解,认为“阻燃=不燃烧”,但实际上,包装材料的阻燃需求是“可控燃烧”——通过测试评估材料在遇火时的燃烧速度、余焰持续时间、烟雾释放量及滴落物危险性,确保其在火灾初期不会快速蔓延,为人员疏散或灭火争取时间。比如,快递纸箱如果阻燃性能差,一旦在仓库中被烟头引燃,可能快速蔓延成大面积火灾;而符合标准的阻燃纸箱,燃烧速度慢,余焰时间短,能有效控制火势范围。

从功能逻辑看,包装材料的阻燃测试需匹配其应用场景:比如用于电子设备的泡沫包装,不仅要防止自身燃烧,还要避免燃烧时释放有毒烟雾(如EPS燃烧产生的一氧化碳);用于危险品的包装材料,需阻止火焰穿透,防止内部易燃物泄漏。因此,测试标准的设计往往围绕“场景风险”展开,而非统一的“高阻燃要求”。

全球主流阻燃性能测试标准体系

目前全球包装材料常用的阻燃标准主要来自三个体系:美国UL标准、中国GB标准及欧盟EN标准,不同体系的适用场景和测试方法有所差异。

美国UL标准中,UL94是最常用的塑料阻燃测试标准,虽最初针对电子电器的塑料部件,但包装材料中的塑料组件(如PP打包带、PE薄膜袋)也常参考其等级评定(如V-0、V-1、V-2)。此外,UL1641针对柔性泡沫材料的阻燃测试,适用于包装用的聚氨酯泡沫。

中国国家标准中,GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》是基础框架,虽名义上针对建筑材料,但包装材料若用于建筑相关场景(如电梯内的货物包装、高层建筑的仓储包装),需符合其B1(难燃)或B2(可燃)级要求。针对纸质包装,GB/T 14656-2009《阻燃纸和纸板燃烧性能试验方法》规定了垂直燃烧测试方法;针对塑料包装,GB/T 2408-2008《塑料燃烧性能的测定 水平法和垂直法》等效采用IEC 60695,与UL94测试逻辑一致。

欧盟EN标准中,EN13501-1《建筑产品和构件的燃烧性能分类》是核心,其分级体系(如A1、A2、B、C、D、E、F)与GB8624类似,但更强调烟雾毒性和燃烧滴落物的评估。针对包装用的泡沫材料,EN11925-2规定了易燃液体溢出时的燃烧性能测试,适用于危险品包装。

阻燃等级评定的关键技术指标

无论哪个标准,阻燃等级的评定都围绕四个核心指标:燃烧速率、余焰/余辉时间、滴落物危险性、烟雾密度及毒性。

燃烧速率是最基础的指标,通常通过水平燃烧测试(如GB/T 2408的水平法)测定:将样品水平固定,点燃一端,记录燃烧一定长度(如50mm)所需的时间,时间越长说明燃烧速率越慢,阻燃性能越好。比如,瓦楞纸的水平燃烧速率若≤10mm/min,可达到GB/T 14656的“阻燃1级”。

余焰/余辉时间是垂直燃烧测试的关键指标(如UL94的垂直法):点燃样品底部,移开火源后,记录火焰持续燃烧的时间(余焰)和无焰燃烧的时间(余辉)。比如,UL94 V-0级要求余焰时间≤10秒,余辉时间≤30秒;V-1级余焰≤30秒,余辉≤60秒;V-2级则允许滴落物点燃下方的棉花。

滴落物危险性直接关系到二次火灾风险:比如塑料包装燃烧时的滴落物,若带有火焰,可能引燃下方的物品。因此,UL94和GB/T 2408都将“滴落物是否点燃棉花”作为等级划分的关键依据——V-0级不允许滴落物点燃棉花,V-2级则允许。

烟雾密度及毒性主要针对高分子材料(如塑料、泡沫):通过烟密度测试仪(如GB/T 8323的光透过率法)测定燃烧时的烟雾浓度,光透过率越低说明烟雾越浓;毒性则通过气相色谱分析燃烧气体中的一氧化碳、氯化氢等有毒物质含量。比如,EN13501-1要求B级以上材料的烟雾毒性达到S1级(低毒性)。

不同包装材料的测试方法差异

包装材料的材质差异大,测试方法需“因材制宜”,以下是三类常见材料的测试逻辑:

纸质包装(纸箱、瓦楞纸、羊皮纸):主要采用垂直燃烧测试(GB/T 14656或ISO 9773)。测试时,将120mm×150mm的样品垂直固定,点燃底部边缘,记录燃烧至顶部的时间或熄灭时间。若样品在燃烧2分钟内未烧至顶部,且余焰时间≤30秒,可判定为“阻燃合格”。此外,纸质包装的“耐水阻燃”测试(如GB/T 2679.8)需额外评估遇水后的阻燃性能,适用于户外物流包装。

塑料包装(PE薄膜、PP打包带、PET瓶坯):常用UL94或GB/T 2408的垂直法。以PP打包带为例,样品尺寸需符合UL94要求(127mm×12.7mm×厚度),点燃后,V-0级要求每次点燃的余焰时间≤10秒,5次测试总余焰时间≤50秒,且无滴落物点燃棉花。若用于食品包装,还需符合GB 4806.7《食品接触用塑料材料及制品》的要求,确保阻燃剂不迁移至食品。

泡沫包装(EPS、EPP、聚氨酯泡沫):由于泡沫材料孔隙多、燃烧速度快,测试更强调“火焰穿透性”和“烟雾控制”。比如,GB/T 8333-2008《硬泡沫塑料 燃烧性能试验方法 垂直燃烧法》规定,样品尺寸为150mm×100mm×厚度(≥25mm),点燃后,记录火焰穿透时间(若≥30秒则为合格),同时测试烟雾密度(光透过率≥60%)。EPP泡沫由于自身阻燃性好(不含卤素阻燃剂),常被用于高端家电包装,其测试结果多能达到GB8624的B1级。

标准应用中的场景匹配逻辑

企业选择阻燃测试标准时,不能盲目追求“最高等级”,而要匹配包装的应用场景和客户要求。

比如,家电企业的冰箱包装,若销往中国市场,需符合GB 4706.1《家用和类似用途电器的安全 第1部分:通用要求》,其中要求包装材料的阻燃性能符合GB8624的B2级以上;若销往欧盟,则需符合EN 60335-1的要求,对应EN13501-1的C级以上。

再比如,危险品物流包装(如易燃液体的桶包装),需符合UN《危险货物运输建议书》的要求,其中第6.1章规定,包装材料的阻燃性能需通过EN11925-2的测试,确保火焰不会穿透包装壁导致液体泄漏。

对于普通电商快递包装,目前暂无强制阻燃要求,但部分快递公司为降低仓库火灾风险,会自行要求纸箱符合GB/T 14656的“阻燃1级”(燃烧速率≤10mm/min)。这种情况下,企业可选择成本更低的“磷系阻燃剂”处理纸箱,既满足测试要求,又不会大幅增加成本。

测试过程中的常见误区与注意事项

在实际测试中,企业常因细节处理不当导致结果偏差,需注意以下几点:

样品制备要严格符合标准:比如UL94要求样品厚度为实际使用厚度(若厚度≤1.5mm,需测试原样;若>1.5mm,需测试1.5mm厚的样品)。若企业为了“达标”而刻意减薄样品厚度,测试结果会失真,无法反映实际使用中的阻燃性能。

测试环境需稳定:温度(23±2℃)和湿度(50±5%)是影响燃烧性能的关键因素——比如纸质包装在高湿度环境下,燃烧速度会变慢,但实际使用中可能处于干燥环境,因此需在标准环境下预处理24小时后再测试。

重复测试次数要足够:多数标准要求至少测试5个样品,取平均值作为结果。若仅测试1-2个样品,可能因样品个体差异导致结果不准。比如,瓦楞纸的阻燃处理可能存在均匀性问题,5个样品的测试结果更能反映整体性能。

避免“过度阻燃”:部分企业为了追求更高等级,添加过量阻燃剂(如卤素阻燃剂),虽能提高阻燃性能,但可能导致材料力学性能下降(如纸箱变脆、塑料打包带易断裂),或不符合环保要求(如欧盟REACH法规限制卤素阻燃剂的使用)。因此,需在阻燃性能、力学性能和环保性之间找到平衡。

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