ASTM E 2187与ISO 12863标准异同性比较分析

许楚江

引言

长期以来，一直有两个困扰着烟草行业发展的因素：一个是香烟对人身体健康的危害，另一个是由吸烟引起的火灾问题。据美国消防协会（National Fire Protection Association，NFPA）统计，美国家庭火灾中，因卷烟引起的火灾高达68%，仅2010年美国因卷烟引起的火灾达90 800起，致死610人，经济损失6.63亿美元。可见吸烟引起的火灾隐患不容忽视。

2002年12月，美国材料与试验协会（American Society for Testing and Materials，ASTM）以美国国家标准科学院研发的卷烟熄灭测试方法为基础，发布了 ASTM E 2187－02b《低引燃性卷烟测试标准》，并于2004年、2009年对该标准进行了修订和完善。

国际标准化组织2010年出版ISO 12863：2010《卷烟引燃倾向评价方法标准》，并被作为欧洲标准EN ISO 12863出版。目前，英国、法国、德国、立陶宛、爱沙尼亚、芬兰均已引用ISO 12863或EN ISO 12863，制定该国家的低引燃倾向卷烟标准。

1 ASTM E 2187标准

ASTM E 2187采用的量化卷烟低引燃倾向的测试方法——全长燃烧法，源于1990年的《火灾安全卷烟法》（Fire Safe Cigarette Act of 1990）。全长燃烧法，是将卷烟点燃，置于一定数量的滤纸上，滤纸充当吸热源，从点燃的卷烟处吸收热量，非低引燃倾向的卷烟在这种测试条件下将燃烧殆尽。

ASTM E 2187需将被测试卷烟和滤纸放置在相对湿度为55±5%和温度为23±3℃的环境调节室中进行调节。

被测试卷烟应被放置在干净的敞口容器内，容器内的卷烟数量不宜过多，以保证样品间空气的自由流通，如250mL聚乙烯或玻璃容器中最多放置20支卷烟。卷烟在标准调节室中的调节时间至少为24h，若卷烟样品需储存一周以上，需将卷烟样品置于0℃～－20℃之间的冷藏室中，以最大限度地减少卷烟样品被污染、发生变形或变质的风险。

整盒滤纸调节时间至少为一周。在将整盒滤纸放至恒温室或恒温箱之前，应移除包装盒内滤纸的上面100张。若滤纸不从包装盒中取出进行调节，则包装盒顶部就不应被堵塞。

若将滤纸取出包装盒再进行调节，应将滤纸垂直放置，且保证每单元的滤纸不超过15张滤纸，单元间的间距应大于1mm，以保证空气的自由流通。取出的滤纸在标准调节环境下的调节时间至少应为8h。

卷烟低引燃倾向测试的程序为：

（1）开始测试30min前，打开排气系统，以确保排除所有测试燃烧产物。

（2）确保滤纸支架位于测试柜底部的中心位置，测试柜的烟囱处于闭合状态。

（3）除ASTM E 2187附录1要求外，所有测试均从15层滤纸开始。测试前，应保证所有滤纸的粗糙面朝上。

如果实验室的相对湿度和温度不能保持在特定范围，滤纸和卷烟就应在调节室内用塑料袋密封和运输。在运输过程的滤纸使用前，应小心处理，以保证测试样品免受物理损害。

测试前，立即将相应层数的滤纸放入滤纸支架，并在上面放置金属圈，同时剔除不能平整放置的滤纸。

将卷烟夹持器置于测试柜底部，并正对基质支架中心位置。

（4）立即从调节室中取出一支卷烟，将卷烟未标记端插入卷烟点燃系统并保持水平。同时开启空气抽吸系统，将火焰或热金属圈贴近有标记的卷烟端，均匀点燃卷烟且不超过5mm标记处。

（5）若操作者在多个测试柜同时开展测试，应将两支卷烟单独置于相应的滤纸后才能点燃第三支卷烟。应保证任何时刻都不应有两支以上的卷烟处于预燃烧阶段。

（6）保持卷烟垂直，燃烧端向上，将卷烟放入测试柜。在将卷烟放入测试柜前，用600mL的燃烧杯罩于点燃的卷烟上，有助于减轻外来物或空气流动对卷烟燃烧的影响，可避免不必要的测试终止。

（7）将点燃的卷烟水平插入卷烟夹持器，插入时应使卷烟纸的接缝朝上。

（8）迅速关闭测试柜的门，移开烟囱覆盖物。

（9）如果卷烟在夹持器上自熄，应终止本次测试并记为自熄，并注明此现象发生在夹持器上，在夹持器上自熄为有效测试。除测试室不符合标准测试温度和湿度而应按要求重新调试外，在夹持器上自熄后的滤纸可允许实验人员继续使用。

（10）当卷烟燃烧至15mm标记处时，立即盖住烟囱并打开测试柜门，从夹持器上轻轻取下卷烟后将夹持器移至测试柜的前端角落处。

（11）将带有烟灰的卷烟轻轻地放置在滤纸上面，保持烟支未燃烧端置于平行的金属针之间。在放置过程中，应保证卷烟纸的接缝朝上，同时，不应将卷烟扔到滤纸上，也不能用力将燃烧锥压入滤纸。如果在移动或放置过程中发生烟灰掉落，应终止并重新开始测试，对本次测试不作记录。

（12）在测试过程中应观察卷烟的燃烧状态并记录测试卷烟的全长燃烧和非全长燃烧。如在测试过程中卷烟附近的烟柱被扰乱，应立即检查测试柜和排气系统，如果测试柜和排气系统运行良好，仅个别卷烟的烟柱出现扰乱，是应在技术报告中记录以上现象。

（13）确保卷烟或滤纸已燃烧完后，打开测试柜门，促进柜内的空气循环。清洁测试柜后，准备下一个测试。

以上测试应重复40次并计算全长燃烧的卷烟所占的比例，该比例为有效试验结果。

2 ISO 12863标准

2008年3月，欧盟委员会发布了2008/264/EC指令“符合欧洲议会和欧盟理事会分布的2001/95/EC指令的卷烟产品还需满足防火安全要求”，该指令指出，为了达到2001/95/EC第4条的目的，卷烟防火安全要求必须满足卷烟全长燃烧比例不超过同批测试样本的25%。

2010年9月，ISO 12863在经历了新工作项目的提案 （NWIP）、委员会 （CD）、国际标准草案（DIS）、最终国际标准草案（FDIS）等阶段以 及WG15两次工作会议之后，由ISO正式批准发布，随后，ISO于2011年1月正式发布ISO 12863：2010/Cor 1：2011技术勘误表。

ISO 12863是在 ASTM E 2187的基础上制定的，故沿用了 ASTM E 2187的测试方法，采用Whatman＃2滤纸，评价测试柜中放置在3层、10层、15层滤纸标准基质上的点燃卷烟熄灭或产生足够热量维持燃烧的能力，即引燃床上用品或软垫家具的可能性。

ISO 12863的测试过程为：在一定实验条件下，使用点火装置点燃被测卷烟，将被点燃的卷烟放置在测试柜里的滤纸上，然后观察滤纸上卷烟在阴燃状态下是否达到全长燃烧。

根据欧洲标准委员会、欧洲电工标准化委员会的内部规章 （CEN/CENELEC Internal Regulations），比利时、保加利亚、克罗地亚、塞浦路斯、捷克共和国、丹麦、爱沙尼亚、芬兰、法国、德国、希腊、匈牙利、冰岛、爱尔兰、意大利、拉脱维亚、立陶宛、卢森堡、马耳他、荷兰、挪威、波兰、葡萄牙、罗马尼亚、斯洛伐克、斯洛文尼亚、西班牙、瑞典、瑞士和英国等国家和地区必须执行EN ISO 12863：2010。

EN ISO 12863：2010背书声明，CEN 通过的EN ISO 12863：2010，未对ISO 12863：2010作任何修改。EN ISO 12863：2010等同于ISO 12863：2010。

截至2011年，德国、法国、英国、立陶宛、爱沙尼亚、芬兰等国家和地区已通过制定相关法规或标准，已执行EN ISO12863：2010。

3 ASTM E 2187和ISO 12863的相同性

ASTM E 2187和ISO 12863标准的原理是测试卷烟在基质上燃烧产生足够热量以维持烟丝柱燃烧的可能性。标准在测试环境、测试仪器、测试流程等方面均存在较大的相同性，具体表现在：

（1）测试仪器均由滤纸支架、压住多层滤纸的金属圈、防止测试样品受外界气流干扰的密闭箱等主要仪器组成。

（2）调节室相对湿度为55±5%，调节室相对温度为23±3℃，并进行实时监测。试验操作室的温湿度与调节室一致，也可以作为调节室。

（3）测试柜高度为340±25mm，宽度为292±6mm，深度为394±6mm。测试柜顶部烟囱高为165±13mm，内部直径为152±6mm。

（4）基质支架外径为165±1mm，内径为127±1mm，高度为50±1mm。支架顶部凹槽深度为10±2.5mm，内径为152±1mm。

（5）金属圈内径为130±2mm，厚度为6.4±1mm。一对平行金属针（针直径约为1mm）内侧距离为8.1±0.05mm。

（6）卷烟夹持器保持水平且保证夹持器不对卷烟施加任何形式的压力，夹持器不能接触卷烟点燃端30mm以内的烟条。

（7）卷烟样品储存过程中应避免物理或周围环境破坏，样品不能遭挤压或形变。储存过程中应避免被污染或遭虫蛀，若需贮藏一周以上时间，应将卷烟样品储存在0℃～20℃的冷藏室中，以最大限度减少样品被污染、发生变形或变质的风险。

（8）测试前卷烟样品应放在符合规定的相对湿度和相对温度条件下至少调节24h。卷烟应放在干净的敞口容器内，卷烟的数量不应太多，空气应能在样品间自由流通。

（9）测试前应使用软黑铅笔或其他标记装置在卷烟点燃前5±1mm和15±1mm处进行标记，确定预燃烧开始与结束。标记卷烟的过程或标记本身不应对卷烟燃烧率产生明显的影响。

（10）测试滤纸包括3层、10层和15层三种。每一组测试均应对同一品牌的卷烟进行重复40次的测试，以保证测试结果的科学性。

（11）滤纸基质由直径为150mm的圆形多层无 灰 纤 维 滤 纸 组 成。ASTM E 2187－09 和ISO 12863：2010要求采用的滤纸基质为 Whatman＃2滤纸。

（12）滤纸重量要求：25层滤纸调节后的平均质量应为26.1±0.5g。从同一批次样品的不同包装盒中各抽取15张滤纸，共抽取5份，计算得到的平均值，5份样品的标准偏差不超过0.3g。

（13）15张滤纸的干重量为24.7±0.5g。从同一批次样品的不同包装盒中各抽取15张滤纸，共抽取5份，计算得到平均值。每份滤纸应放到60±2℃的环境中至少干燥16h，从烘箱中取出后应放置在密封塑料袋中，冷却至23±3℃后打开塑料袋，在3min内完成称重。5份样品的标准偏差不应超过0.3g。

（14）滤纸的粗糙面应朝上。

（15）测试前滤纸应在符合相对湿度和温度要求的测试环境下至少平衡一周。

（16）在缺少卷烟设计性能信息的情况下，应从15层滤纸开始进行测试。如果卷烟在15层滤纸上全长燃烧的比例超过90%，就应认为卷烟在3层或10层滤纸上几乎全部全长燃烧，就不必再对3层或10层进行测试。如果在15层滤纸上全长燃烧比例低于90%，就应该使用10层滤纸进行测试；若在10层滤纸上全长燃烧比例超过90%，就应认为在3层滤纸上几乎全部全长燃烧，不必对3层基质再进行测试。如果卷烟在10层滤纸上全长燃烧比例低于90%，则应继续使用3层滤纸进行测试。

（17）如果有资料表明卷烟的设计性能对家具的引燃强度较低，实验者可以使用10层或3层滤纸开始测试。使用10层滤纸开始测试时，如果卷烟在10层滤纸上全长燃烧的比例超过10%，应使用15层滤纸测试，并认为卷烟在3层滤纸上几乎全部全条燃烧，故不必对3层滤纸进行测试。如果卷烟在10层滤纸上全长燃烧的卷烟低于10%，不必使用15层滤纸进行测试，应使用3层滤纸进行测试。使用3层滤纸开始测试时，如果卷烟在3层滤纸上全条燃烧的比例低于10%，不必使用10层和15层进行测试。如果卷烟在3层滤纸上全长燃烧的比例超过10%，则应使用10层滤纸进行测试。如果在10层滤纸上全长燃烧的比例超过10%，则应使用15层滤纸进行测试。

（18）测试报告应给出卷烟在3种基质上的测试结果。若有些测试没有进行，应在实验结果注明“此种基质不必测试”。

（19）每组试验重复测试40次的重复性限（r）和再现性限（R）相同。

4 ASTM E 2187和ISO 12863的差异性

ASTM E 2187和ISO 12863标准在调节室温度、滤纸支架位置、金属圈形状及位置等测试环境和程序上的差异主要如下所示：

（1）ISO 12863：2010滤纸支架距测试柜底面距离为20±1mm，ASTM E 2187－09为20mm。

（2）ISO 12863：2010对金属圈外径尺寸要求为150±1mm，ASTM E 2187－09为150±2mm。

（3）ISO 12863：2010要求一对平行金属针向金属圈中心方向突出距离为17±1mm，ASTM E 2187－09为17±4mm。

（4）ASTM E 2187中“重复性和再现性”为条款内容，ISO 12863则将其列为资料性附录。

（5）对测试柜材料的要求，ISO 12863将聚甲基丙烯酸甲酯塑料（PMMA）材料作为条文注，而ASTM E 2187中PMMA则作为示例形式出现。另外，ISO 12863要求测试柜采用透明干性材料（clear rigid material），ASTM E 2187要求测试柜采用透明塑料（clear plastic）。

（6）ASTM E 2187对卷烟点燃系统使用丁烷点火器时要求其火焰长度必须达到15±3mm，ISO 12863仅要求能产生稳定的火焰。

5 结论

ASTM E 2187和ISO 12863标准都是根据全长燃烧的比例来确定卷烟的引燃倾向，但仅仅根据全长燃烧的可能性测试卷烟引燃卷烟并不能完全反映卷烟引燃的真实趋势，另一方面，标准测试要求的实验室环境也无法真实反映实际抽吸环境，因此，在标准实验室测试环境下能达到全长燃烧要求的低引燃倾向卷烟，在现实环境下也无法体现出较大的与普通卷烟的低引燃倾向。

另一方面，ASTM E 2187和ISO 12863标准并未规定测试卷烟非全长燃烧时卷烟熄灭时所处的位置，这也存在着一定的不科学性，因为，测试卷烟不同熄灭部位的热释放量应是差别卷烟引燃倾向的一个重要因素，忽略测试卷烟燃烧过程的热释放量，标准的适用性和通用性也将受到明显的影响。

［1］ ASTM E 2187－09Standard test method for measuring the ignition strength of cigarettes［S］，2009.

［2］ ISO 12863：2010Standard test method for assessing the ignition propensity of cigarettes［S］，2011.

［3］ 许楚江，陈琼.低引燃倾向卷烟引燃倾向评价方法标准差异性研究［J］.标准科学，2012（11）：45－48.