文/王君 鄧延豪 李慶 楊家躍

0 引言

香煙的陰燃是一種很獨特的燃燒過程，只在氣固相界面處燃燒，不產(chǎn)生火焰或火焰貼近可燃物表面，燃燒過程中可燃物質(zhì)成熾熱狀態(tài)，單位時間內(nèi)釋放的熱量比較小，反應(yīng)機理為氧化反應(yīng)，而不是游離基的連鎖反應(yīng)，所以不容易被發(fā)現(xiàn)，一旦轉(zhuǎn)為明火，則造成的傷亡和經(jīng)濟損失非常嚴重。在美國，根據(jù) NFPA報告，香煙每年致使1000人死亡，2500～3000人受傷，造成的財產(chǎn)損失超過60億美元[1]。在中國，根據(jù)應(yīng)急管理部消防救援局每年火災(zāi)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2018年度火災(zāi)23.7萬起，吸煙引發(fā)的火災(zāi)占比7.3%；2017年度28.1萬起，吸煙引發(fā)的占比8%；2016年度31.2萬起，吸煙引起的占比5.2%，其中定性為較大火災(zāi)的有兩起。

陰燃的香煙作為日常生活中最常見的火災(zāi)誘因之一不容小覷。所以，國內(nèi)外不斷研究以香煙為點火源的床上用品可燃性評定方法，目的在于減少傷害和經(jīng)濟損失，注重安全。香煙的陰燃速率是床上用品可燃性評定的關(guān)鍵因素，香煙陰燃速率的大小直接影響床上用品的可燃性判定，本文旨在總結(jié)香煙陰燃速率的主要影響因素、探討國內(nèi)外關(guān)于床上用品可燃性評定方法中規(guī)定的標準香煙（以下簡稱標準香煙）和日常香煙的差異性、溫濕度與香煙陰燃速率的關(guān)系，為相關(guān)行業(yè)提供參考。

1 香煙陰燃速率的影響因素

香煙陰燃速率的大小對床上用品的可燃性評定起到關(guān)鍵性作用，所以掌握香煙陰燃速率的影響因素至關(guān)重要。

1.1 內(nèi)在因素

艾德華·馬凱[2]通過改變香煙的參數(shù)設(shè)計出了安全香煙，即相對而言可以減少火災(zāi)的香煙。安全香煙主要是從設(shè)計上做了細微改變，香煙直徑減小、增加過濾嘴、較少的多空紙、非檸檬酸鹽紙、較稀薄的煙草。張文光[3]的研究結(jié)論表明：無過濾嘴香煙在煙頭處的燃燒溫度一般較高。覆蓋著的過濾嘴香煙燃燒稍快于覆蓋著的無過濾嘴香煙。因此，影響香煙陰燃速率的內(nèi)在因素主要有香煙種類與主要成分、含水量、填充度、卷煙紙的自然透氣度[4]、助燃劑的種類及含量[5]、是否有過濾嘴、直徑大小、煙草厚?。ㄏ銦熤亓浚┑?。

1.2 外在因素

楊璐[6]發(fā)現(xiàn)：在無風條件下香煙自然陰燃，燃燒速度大約為3 mm/min ～5mm/min，在有風條件下，風速約為1m/s，且風向與燃燒方向一致，燃燒速度最快，風速超過3m/s時容易熄滅。普通無過濾嘴70mm長的香煙，約23min燃完；有過濾嘴的80mm長香煙（實際長57mm），直徑8mm，約20min燃完。如果剩下煙頭為煙長的1/4，一般條件可以燃燒1min ～5min。張文光的研究表明：覆蓋著的香煙產(chǎn)生的溫度高于未覆蓋著的香煙。覆蓋著的過濾嘴和無過濾嘴香煙之間沒有明顯區(qū)別，最高溫度在無過濾嘴香煙煙頭處。覆蓋著的兩種類型香煙完成燃燒需要的時間較長。覆蓋著的過濾嘴香煙燃燒稍快于覆蓋著的無過濾嘴香煙。整理過的織物比坯布織物能產(chǎn)生較高的熏燒溫度。香煙在整理過織物上完成燃燒所需要的時間相應(yīng)地較長。

譚家磊等[7]研究結(jié)果表明：無被套的棉被與有被套棉被比較，后者更容易導致香煙陰燃轉(zhuǎn)為明火；煙頭溫度為289攝氏度，高于棉燃點（210攝氏度），很容易引燃棉被。日常生活中的被套成分多為100%棉，還有少量的100%loycell、loycell+棉、粘膠纖維+棉，有提花或者繡花的被套提花部位含有聚酯纖維（滌綸）、聚酰胺纖維（錦綸），所以有被套的被子在點著的煙頭作用下很容易引燃。

綜上，影響香煙陰燃速率的外在因素有溫濕度、風速、煙頭長短、是否有覆蓋材料、覆蓋材料的成分含量及狀態(tài)等。

2 標準香煙與日常香煙差異性的試驗分析

2.1 標準香煙參數(shù)要求

GB/T 20390.1—2018雖然年號最新，但該標準修改采用ISO 12952-1:2010，通過查閱國內(nèi)外關(guān)于床上用品可燃性評定方法標準，得出EN 1021-1:2014為最新標準要求：香煙重量減小，但直徑、長度未變化，說明煙草變得稀薄，香煙陰燃速率降低，從（8±2）min/40mm調(diào)整為（7.5±2）min/40mm，符合1.1內(nèi)在因素結(jié)論，標準對于標準香煙的燃燒速率加嚴，為后續(xù)國內(nèi)外標準更新提供參考。

表1 標準香煙參數(shù)要求

2.2 試驗

本文對標準香煙和日常香煙的差異性比較主要從是否帶過濾嘴、直徑、長度、重量和陰燃速率5個方面，綜合考慮內(nèi)在因素、外在因素、國內(nèi)外標準要求以及日常生活中的實際情況，試驗涉及試驗對象、試驗參數(shù)、試驗條件、樣品量及具體操作5個方面。

2.2.1 試驗對象

本文選擇標準香煙和市場最常見紙卷香煙品牌:

1#標準香煙，2#駱駝牌無過濾嘴香煙（市場上最常見的無過濾嘴香煙），3#～15#分別為利群、帝豪、玉溪、南京、軟中華、硬中華、蘭州、蘇煙、紅旗渠（日常生活中最常見的帶過濾嘴香煙），紅雙喜、真龍、黃鶴樓、芙蓉王[日常生活中最常見的不帶過濾嘴香煙（人為去除過濾嘴）]。

2.2.2 試驗參數(shù)

根據(jù)國內(nèi)外標準對香煙的要求，選取試驗參數(shù)：直徑、帶過濾嘴/不帶過濾嘴長度、帶過濾嘴/不帶過濾嘴重量、帶過濾嘴/不帶過濾嘴陰燃速率。

2.2.3 試驗條件

結(jié)合GB/T 20390.1—2018、ISO 12952-1:2010、EN 1021-1:2014調(diào)濕和試驗條件，設(shè)計本文調(diào)濕和試驗條件：1#、2#在試驗條件1（21℃，60%RH）中直接進行測試；3#～11#在試驗條件2（25℃，44%RH）中直接進行測試；12#～15#在調(diào)濕條件3（23℃，50%RH）調(diào)濕72h后在試驗條件1（21℃，60%RH）中測試。

2.2.4 樣品量

每個品牌隨機抽取3根進行測試。

2.2.5 具體操作

在距離香煙點燃的頭端10mm和50mm處做標記，點燃香煙，在空氣中（風速小于0.2m/s）把香煙末端點燃水平插入水平放置的金屬針上，插入深度不要超過13mm，記錄標記距離陰燃所用的時間，以每種品牌的陰燃速率最大值作為單次試驗結(jié)果。

2.3 結(jié)果與討論

2.3.1 1#、2#試驗結(jié)果

表2 標準香煙與駱駝品牌數(shù)據(jù)比較

由表2可知，標準香煙和試驗所選用的駱駝牌無過濾嘴香煙在直徑、長度、速率上均符合國內(nèi)外標準要求，但是重量上存在差異，標準香煙符合所有國內(nèi)外標準，試驗所選用的駱駝牌無過濾嘴香煙重量符合僅最新歐盟標準EN1021-1:2014要求。從標準發(fā)展趨勢上看，駱駝牌無過濾嘴香煙更符合要求；從安全角度考慮，同樣的直徑、長度及速率，稀薄的煙草相對更為安全，對于降低火災(zāi)更為有效。

2.3.2 3#～12#試驗結(jié)果

（1）直徑

從表1中直徑數(shù)據(jù)得知，標準香煙直徑允許范圍為7.5mm～8.5mm，從圖2中看出，日常生活中最常見的香煙品牌直徑均在此范圍。

（2）長度

從表1中長度數(shù)據(jù)得知，標準香煙長度允許范圍為66mm～70mm，從圖3中看出，無論是否帶過濾嘴，長度均未落在允許范圍內(nèi)，不帶過濾嘴香煙長度比標準香煙短10mm～20mm。

（3）重量

從表1中得知，標準香煙重量允許范圍除EN 1021.1-2014為0.70g～0.90g外，其他標準均為0.85g～1.05g，從圖4中看出，試驗選取品牌僅含過濾嘴的重量在允許范圍內(nèi)。

（4）陰燃速率

從表1數(shù)據(jù)得知，標準香煙陰燃速率允許范圍除EN 1021.1-2014為5.5min/40mm～9.5min/40mm外，其他標準均為6 min/40mm～10min/40mm，從圖5看得出，無論是否帶有過濾嘴，陰燃速率均落在標準允許范圍內(nèi)，帶過濾嘴香煙燃燒速率趨勢上大于無過濾嘴香煙。

以上為同樣溫濕度條件下分析直徑、長度、重量、陰燃速率的差異性，分析得出直徑與標準香煙一致，不帶過濾嘴香煙長度較標準香煙短10mm～20mm，重量在允許范圍內(nèi)，從某種程度上說明煙草加厚，陰燃速率同樣也落在允許范圍內(nèi)，張文光翻譯的《過濾嘴和無過濾嘴香煙對棉裝飾織物的著火性》研究結(jié)論表明：不帶過濾嘴香煙與帶過濾嘴香煙，越到煙頭處前者溫度越高。

2.3.3 12#～15#試驗結(jié)果

通過試驗，直徑和長度受溫濕度影響不大，該試驗結(jié)果從重量和陰燃速率兩個試驗參數(shù)進行比較。

（1）調(diào)濕前后重量變化

從圖6看得出，調(diào)濕后重量明顯低于調(diào)濕前，從溫濕度上比較，調(diào)濕前溫度小于調(diào)濕溫度，濕度大于調(diào)濕濕度，即溫度越高，濕度越小，重量越小。

（2）調(diào)濕前后陰燃速率變化

從圖6看得出，調(diào)濕后陰燃速率較調(diào)濕前小，同重量結(jié)論，溫度越高，濕度越小，陰燃速率越小。

3 結(jié)論與建議

3.1 通過查閱文獻，總結(jié)了香煙陰燃速率影響因素，內(nèi)在因素主要有：香煙種類與主要成分、含水量、填充度、卷煙紙的自然透氣度、助燃劑的種類及含量、是否有過濾嘴、直徑大小、煙草厚薄（香煙重量）等。外在因素主要有：溫濕度、風速、是否有覆蓋材料、覆蓋材料的成分含量及狀態(tài)等；

3.2 試驗所選品牌中，駱駝品牌無過濾嘴香煙直徑、長度、重量、陰燃速率符合最新歐盟標準要求；

3.3 試驗所選品牌香煙直徑、陰燃速率與標準香煙均保持一致，無過濾嘴香煙長度和重量均小于標準香煙，含過濾嘴香煙重量與標準香煙保持一致；

3.4 試驗所選品牌香煙重量和陰燃速率與溫度呈負相關(guān)，與濕度呈正相關(guān)，即香煙陰燃速率會因地理位置溫濕度不同而產(chǎn)生較大差異。