錐形量熱儀用的樣品盛放裝置和測試方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于材料燃燒性能分析領域，特別涉及一種錐形量熱儀用的樣品盛放裝置，以及一種用錐形量熱儀測試含合成纖維的紡織品的方法。
【背景技術】
[0002]錐形量熱儀是目前公認最好的測量材料火災性能的小尺寸火災試驗裝置。它以Thornton、Huggrtt等人發(fā)現(xiàn)并總結的耗氧原理為理論基礎，S卩大部分物質燃燒時每消耗Ig氧氣將釋放13.1kJ熱量(S卩E值，偏差為± 5% )。檢測中通過施加熱輻射模擬多種火災情況，能夠同時獲得被測物熱參數(shù)(熱釋放速率、總釋放熱、質量損失速率、點燃時間)和煙氣參數(shù)(發(fā)煙指數(shù)、煙釋放速率、CO釋放速率、CO2釋放速率)等多種火災參數(shù)及其動態(tài)變化過程的信息。而使用總釋放熱、熱釋放速率、點燃時間可分別表征紡織品發(fā)熱總量和火勢增長指數(shù);使用發(fā)煙指數(shù)、煙釋放速率、CO釋放速率可表征紡織品發(fā)煙情況與有毒氣體生成速率，從而真實反映材料的燃燒和煙氣釋放能力。這些試驗結果還與大型火災試驗結果之間存在較高相關性。
[0003]目前，使用錐形量熱儀測定常規(guī)材料的燃燒性與煙氣性能已成為國際上公認的權威方法，國內外制定了一系列相關測試標準，如ISO 5660-1-2002(熱釋放率)、IS0 5660-2-2002(發(fā)煙率)、ASTM E 1354-2002^ASTM E1474_2007(家具、床墊)、《GB/T 16172-2007建筑材料熱釋放速率試驗方法》GB/T 16172-2007(建筑材料)(ASTM、GB均參照ISO標準制定)。這些標準主要適用對象為厚度不小于6_的試樣，多為建筑材料。但紡織材料，特別是服用、裝飾用紡織材料，厚度多在3_以內。
[0004]專利CN201310573402.6和CN201310571561.2分別公開了一種錐形量熱儀用輕薄樣品專用支架和一種采用錐形量熱儀測試輕薄樣品的測試方法。兩件專利均解決的是輕薄樣品在燃燒過程中產(chǎn)生明顯的翹曲、偏移，甚至部分樣品隨著氣流飄飛而導致的測試結果產(chǎn)生明顯誤差的問題。但是，在紡織品的測試過程中，只有未經(jīng)阻燃整理的純棉、純麻、純粘膠等纖維素纖維的機織物或針織物存在翹曲、偏移現(xiàn)象。其它纖維的制品，特別是阻燃加工后的纖維制品，在測試過程中不存在這些現(xiàn)象;棉、麻、粘膠纖維與其它纖維混紡制品也不存在這些現(xiàn)象，從而使這種方法的使用受到限制。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，對含合成纖維的制品在測試過程中，由于其多為熱塑性材料，導致高于纖維熔點的輻照溫度使得纖維快速熔融、收縮，特別對于純合纖樣品，會隨機縮至某一點；若這一點不在電子打火器可移動范圍的下方，會使電子打火器無法點燃纖維所釋放的可燃性氣體，從而嚴重影響測試結果的重現(xiàn)性和準確性。例如，文獻《格柵對錐形量熱儀最大熱釋放速率測試影響研究》中公開了一種用不銹鋼絲五縱五橫焊接而成的格柵，測試中將其置于錐形量熱儀定位架與樣品之間。雖然這種方法在某種程度上提高了測試的重現(xiàn)性和準確性，但該測試中合成纖維的熔縮位置僅由整個測試面內隨機的一點轉變?yōu)楦駯挪讳P鋼絲上隨機的一點，測試的系統(tǒng)誤差仍然存在。
[0006]基于以上發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供了一種錐形量熱儀用的樣品盛放裝置以及一種用錐形量熱儀測試含合成纖維的紡織品的方法，以解決現(xiàn)有技術存在的上述技術問題。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了一種錐形量熱儀用的樣品盛放裝置，其中，所述樣品盛放裝置包括樣品架和可拆卸的格柵，所述樣品架的上部形成有用于盛放含合成纖維的紡織品樣品的凹部，所述凹部為倒置的棱錐形，所述格柵用于遮蓋所述凹部。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供了一種采用錐形量熱儀測試含合成纖維紡織品的方法，其中，在對含合成纖維紡織品的樣品進行測試時，所述錐形量熱儀安裝有上述的樣品盛放裝置;優(yōu)選地，所述方法包括以下步驟:
[0009]I)將含合成纖維的紡織品制成與所述樣品架匹配的樣品，并將樣品包覆；
[0010]2)按錐形量熱儀使用方法對其各項指標進行校準；
[0011]3)將裝有被包覆的樣品的所述樣品架設置在試樣安裝架內，蓋上所述格柵，再用定位架固定;所述試樣安裝架與樣品架之間設置有耐火纖維層；
[0012]4)按照錐形量熱儀使用方法進行實驗數(shù)據(jù)采集。
[0013]本發(fā)明的樣品盛放裝置中使用具有倒置的棱錐形凹部與格柵的組合來盛放含合成纖維的紡織品樣品，使樣品在受到高溫輻射后，合成纖維以格柵為中心熔縮，得到的熔縮物因自身重力會沿著棱錐形凹部的斜面流至棱錐的下方頂點，試樣中所有合成纖維均受熱、點燃，從而徹底消除原有的系統(tǒng)誤差，并更加符合火災燃燒時的真實情況，顯著提高測試的準確性和可重復性。另外，本發(fā)明的方法適用于各種合成纖維制品的測試，因此，也擴展了錐形量熱儀在紡織材料上的使用范圍。
[0014]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0015]通過結合附圖對本發(fā)明示例性實施方式進行更詳細的描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯。
[0016]圖1a-圖1c為根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的樣品架的結構圖；其中，圖1a為所述樣品架底面的示意圖，圖1b為樣品架沿圖1a的A-A線的剖視圖，圖1c為樣品架沿圖1a的B-B線的剖視圖。
【具體實施方式】
[0017]下面將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。雖然附圖中顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，然而應該理解，可以以各種形式實現(xiàn)本發(fā)明而不應被這里闡述的實施方式所限制。相反，提供這些實施方式是為了使本發(fā)明更加透徹和完整，并且能夠將本發(fā)明的范圍完整地傳達給本領域的技術人員。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了一種錐形量熱儀用的樣品盛放裝置，其中，所述樣品盛放裝置包括樣品架和可拆卸的格柵，所述樣品架的上部形成有用于盛放含合成纖維的紡織品樣品的凹部，所述凹部為倒置的棱錐形，所述格柵用于遮蓋所述凹部。
[0019]在本發(fā)明中，所述的樣品盛放裝置的形狀及大小根據(jù)錐形量熱儀中的試樣安裝架以及試樣安裝架與定位架之間的距離進行選擇。根據(jù)本發(fā)明的樣品盛放裝置，所述樣品架的結構可以為頂部形成有所述凹部的長方體。
[0020]本發(fā)明對為倒置的棱錐形的凹部沒有特別地限定，只要能使含合成纖維的紡織品樣品的熔縮物沿著棱錐的斜壁進入到下方頂點位置即可。從降低所述樣品架制備難度的角度出發(fā)，所述凹部優(yōu)選為倒置的正棱錐形，進一步優(yōu)選為倒置的正四棱錐形。優(yōu)選地，正棱錐形的底面積與樣品架底面的面積相等。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，所述凹部的錐面斜度可以為1:4-1:60，優(yōu)選為1:5-1:57。
[0022]本發(fā)明中，所述的正棱錐形是指側棱長均相等的棱錐形，例如，正四棱錐形是指四個側棱長度相等的四棱錐形。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式，所述樣品架的結構如圖1a-圖1c所示。附圖顯示所述樣品架呈頂部形成有所述凹部的長方體，其中，所述樣品架的底面為方形，凹部為倒置的正四棱錐形，正四棱錐形的底面積與樣品架底面的面積相等。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的樣品盛放裝置，所述樣品架的材質可以參照現(xiàn)有技術進行選擇，例如可以選自可耐受1000°C的隔熱材料。從材料易得的角度出發(fā)，優(yōu)選所述樣品架的材質選自陶瓷或剛玉。
[0025]在本發(fā)明中，所述格柵用于遮蓋所述凹部，這種結構可以保證在使用錐形量熱儀進行測試時，含合成纖維的紡織品樣品在格柵的某一點上所形成的熔縮物能夠流入到樣品架的凹部中。
[0026]在本發(fā)明中，所述格柵可以由金屬絲橫縱焊接制成，所述格柵的大小可以根據(jù)凹部的底面積進行選擇。為了降低格柵的制備難度并使樣品達到更好的熔縮效果，優(yōu)選地，所述格柵的材料為不銹鋼絲，每根不銹鋼絲的直徑為1.0-2.5mm，進一步優(yōu)選為2mm;每根不銹鋼絲的長度可以不小于10mm。更優(yōu)選地，所述格柵由上述不銹鋼絲四橫四縱、五橫五縱或六橫六縱焊接而成。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供了一種采用錐形量熱儀測試含合成纖維的紡織品樣品的方法，其中，在對含合成纖維的紡織品樣品進行測試時，所述錐形量熱儀安裝有上述的樣品盛放裝置;優(yōu)選地，所述方法包括以下步驟:
[0028]I)將含合成纖維的紡織品制成與所述樣品架匹配的樣品，并將樣品包覆；
[0029]2)按錐形量熱儀使用方法對其各項指標進行校準；
[0030]3)將裝有被包覆的樣品的所述樣品架設置在試樣安裝架內，蓋上所述格柵，再用定位架固定;所述試樣安裝架與樣品架之間設置有耐火纖維層；
[0031 ] 4)按照錐形量熱儀使用方法進行實驗數(shù)據(jù)采集。
[0032]本發(fā)明的方法適用于測試各種采用錐形量熱儀測