Как проверить плотность дыма материалов? Каковы стандарты?

Впожарная безопасность материалаСогласно оценке, «плотность дыма» является ключевым количественным показателем, который измеряет, сколько дыма образуется при нагревании или сжигании. Она напрямую связана с видимостью, вероятностью эвакуации персонала и сложностью спасения при пожаре. Научное и точное тестирование плотности дыма и понимание лежащей в его основе стандартной системы являются основой для принятия решений учеными-материаловедами, разработчиками продукции и регулирующими органами по безопасности. В этой статье будут систематически анализироваться основные принципы, основные методы и глобальные стандарты применения испытаний на плотность дыма.

I. Научная основа определения плотности дыма: метод ослабления света и массовый метод.

Дым – это аэрозоль, состоящий из твердых и жидких частиц, взвешенных в воздухе. Основной принцип тестирования заключается в количественном определении способности дыма блокировать свет, который в основном делится на два технических пути:

1. Метод ослабления света (основной метод)

Это наиболее широко используемый и стандартизированный основной метод. Он основан на законе Ламберта-Бера, который гласит, что ослабление света, проходящего через дым, пропорционально концентрации дыма и длине пути.

·Принцип: луч параллельного света определенной длины волны (обычно белый свет или определенный диапазон) проходит через испытательную камеру, заполненную дымом. Измерьте отношение интенсивности проходящего света (I) к начальной интенсивности света (I ₀).

·Основные параметры:

·Оптическая плотность (ОП): ОП=log ₁₀ (I ₀/I). Чем больше значение OD, тем плотнее дым.

·Удельная оптическая плотность (Ds): используется для сравнения различных материалов, чтобы исключить влияние толщины и площади образца. Ds = (V / (A * L)) * OD, где V — объем дымовой камеры, A — открытая площадь образца, а L — длина оптического пути.

·Плотность дыма или степень затенения: обычно выражается в процентах от потери светового потока.

·Преимущества: Прямая, непрерывная и в реальном времени запись динамического процесса дымообразования, напрямую связанного с уменьшением видимости во время пожара.

2. Закон качества

Оцените объем дыма путем измерения общей массы взвешенных твердых частиц в продуктах сгорания.

·Принцип: Соберите весь дым в фильтр и увеличьте вес фильтра.

·Репрезентативный стандарт: ASTM D4100.

·Характеристики: Он больше ориентирован на общий выход массы дыма, но его корреляция с оптической видимостью не такая прямая, как метод ослабления света, и он не может получить динамические процессы.

II. Подробное объяснение двух основных методов тестирования.

Метод 1: Испытание статической плотности дыма (метод дымовой камеры NBS)

Это испытание, проводимое в закрытой статической среде, имитирующее скопление дыма, образующегося при горении материалов в ограниченном пространстве.

·Испытательное устройство: Сердечник представляет собой герметичную кубическую дымовую камеру (обычно с внутренними размерами 914 мм × 914 мм × 610 мм или 3 кубических фута), которая содержит:

1. Вертикально установленный штатив для проб.

2. Стандартизированный источник тепла: в режиме пламени используется пропан/воздушная горелка (высота пламени около 127 мм); В беспламенном режиме используется радиационный конус электрического нагрева (интенсивность излучения обычно составляет 25 кВт/м² или 50 кВт/м²).

3. Система вертикального оптического тракта (источник света и фотоэлектрический приемник).

4. Система выхлопа и очистки.

·Процесс тестирования: образец подвергается воздействию выбранного источника тепла, и начинается отсчет времени. Постоянно измеряйте и записывайте изменения коэффициента пропускания с течением времени, обычно в течение 20 минут. Запишите максимальное значение плотности дыма (минимальный коэффициент пропускания) и кривую плотности дыма всего процесса.

·Основной результат:

·Максимальная удельная оптическая плотность (Ds max)

·Время достижения максимальной плотности дыма

Метод 2: динамическое испытание плотности дыма (параметры дыма, полученные по данным конусного калориметра)

Конусный калориметр — один из самых мощных инструментов в пожарной науке, который тестирует материалы и моделирует развитие сценариев пожара в открытой, контролируемой и динамичной среде с воздушным потоком.

·Испытательное устройство: интегрировано с системой лазерного или светодиодного луча и фотодетектором на стандартном конусном калориметре (ISO 5660-1, ASTM E1354), расположенном в вытяжном канале.

·Процесс тестирования: Образец воспламеняется (или самовозгорается) при заданном тепловом потоке излучения (например, 25, 50, 75 кВт/м²), а продукты сгорания отводятся вентилятором с постоянной скоростью потока. Измерение непрозрачности дыма в трубопроводах в реальном времени с помощью луча света.

·Основной результат (динамические параметры):

·Скорость дымообразования (SPR): количество дыма, образующегося в единицу времени (выраженное в удельной зоне гашения, м²/с). SPR = (V / L) * (d(OD)/dt), где V — объемный расход.

·Общее количество дыма (TSR): Интеграл SPR с течением времени (м²) на протяжении всего процесса сгорания.

·Удельная зона гашения (SEA): количество дыма, образующегося на единицу потери массы (м²/кг), SEA=TSR/потеря массы. Это ключевой параметр для оценки «дымовой токсичности» самого материала.

· Представители стандартов: ISO 5660-4 (специально для измерения параметров дыма), ASTM E1354 (включая раздел измерения дыма).

III. Глобальный обзор основных стандартных систем тестирования

В разных отраслях и регионах приняты разные стандарты тестирования и критерии квалификации, основанные на сценариях применения продуктов.

IV. Как выбрать правильные методы и стандарты тестирования?

Выбор зависит от конечного использования продукта, правил целевого рынка и необходимой глубины информации.

1. Соблюдение требований и доступ к рынку:

·Продукты, продаваемые железнодорожным транспортом ЕС, должны пройти тестирование на соответствие стандарту ISO 5659-2 в соответствии с EN 45545-2.

·Продукт представляет собой провод и кабель, и отчет IEC 61034 обычно требуется во всем мире.

·Продукт представляет собой материал для салона самолета, соответствующий требованиям FAA, обычно ASTM E662.

·Пожарная сертификация на китайском рынке часто требует соответствия GB/T 8323.2.

2. Исследования и проверка материалов:

·На начальном этапе исследований и разработок ISO 5660-4 (конусный калориметр) является лучшим инструментом для понимания поведения материалов при горении и дымообразовании. Он может предоставить кривые SPR, которые помогут определить пики дымообразования и стадии горения, а также соотнести анализ со скоростью тепловыделения (HRR).

3. Статическое и динамическое тестирование:

·Статические испытания (дымовой ящик NBS) имитируют закрытую и скопленную сцену дыма, а результатом является экстремальное значение «наихудшего сценария», подходящее для соответствия нормативным требованиям и классификации.

·Динамические испытания (конусный калориметр) моделируют сценарии вентиляции и пожара, в результате чего получаются непрерывные динамические данные, которые лучше отражают процесс развития опасности дыма при реальных пожарах.

Заключение: от «единых данных» к «системе научной оценки»

Проверка плотности дыма материалов далека от получения простого «максимального значения плотности дыма». Это систематический процесс научной оценки, сочетающий в себе оптическую физику, химию горения и стандартную инженерию.

Правильная стратегия для разработчиков материалов и производителей продукции:

1. Уточнить цель: первоочередной задачей является выяснить, следует ли соблюдать обязательные правила или проводить внутренние исследования и оптимизацию разработок.

2. Понимание стандартов: Проведите углубленное исследование конкретных стандартов тестирования (методов, условий, показателей оценки), на которые ссылается целевой рынок.

3. Эффективно используйте инструменты: сочетайте статическое тестирование на соответствие с инструментами динамического анализа НИОКР. Глубоко понимать поведение материалов и оптимизировать составы (например, выбирать эффективный борат цинка для подавления дыма) с помощью конусного калориметра (динамического); Получите отчеты о соответствии требованиям, используя стандартные коробки для сигарет (статические), и откройте дверь на рынок.

4. Интерпретация данных: сосредоточьтесь на всей кривой процесса образования дыма, а не только на максимальном значении. Например, один материал может иметь высокий Ds max, но достигать его очень поздно, в то время как другой материал имеет средний Ds max, но производит дым очень быстро, и последний может иметь больший ранний риск.

С помощью этой системы научных испытаний и оценки вы можете не только гарантировать, что ваша продукция соответствует требованиям доступа на глобальный рынок, но также фундаментально спроектировать и разработать современные материалы, которые более безопасны при реальных пожарах и сэкономят драгоценное время на эвакуацию персонала. Необходимо ли сертифицировать ваши материалы или продукцию в соответствии с конкретными стандартами плотности дыма? Или вы хотите систематически оценивать и оптимизировать эффективность дымоудаления на этапе исследований и разработок? Мы можем предоставить полный набор услуг по тестированию плотности дыма, охватывающий основные мировые стандарты, такие как ASTM, ISO, IEC, GB и т. д., в сочетании с конусным калориметром для анализа поведения при глубоком горении, чтобы гарантировать безопасность и соответствие вашей продукции.