Însecuritatea materialului la incendiuevaluare, „densitatea fumului” este un indicator cantitativ cheie care măsoară cât de mult fum este produs atunci când este încălzit sau ars. Este direct legat de vizibilitate, probabilitatea de evacuare a personalului și dificultatea de salvare în caz de incendiu. Testarea științifică și precisă a densității fumului și înțelegerea sistemului standard din spatele acestuia reprezintă fundamentul pentru care oamenii de știință din materiale, designerii de produse și autoritățile de reglementare în materie de siguranță pot lua decizii. Acest articol va analiza în mod sistematic principiile de bază, metodele principale și standardele globale de aplicare a testării densității fumului.
Fumul este un aerosol compus din particule solide și lichide suspendate în aer. Principiul de bază al testării este de a cuantifica capacitatea fumului de a bloca lumina, care este împărțită în principal în două căi tehnice:
1. Metoda de atenuare a luminii (metoda mainstream)
Aceasta este metoda de bază cea mai utilizată și standardizată. Se bazează pe legea Lambert Beer, care afirmă că atenuarea luminii care trece prin fum este proporțională cu concentrația fumului și cu lungimea traseului.
·Principiu: Un fascicul de lumină paralelă de o anumită lungime de undă (de obicei lumină albă sau o bandă specifică) trece printr-o cameră de testare plină cu fum. Măsurați raportul dintre intensitatea luminii transmise (I) și intensitatea inițială a luminii (I ₀).
·Parametri de bază:
·Densitate optică (OD): OD=log ₁₀ (I ₀/I). Cu cât valoarea OD este mai mare, cu atât fumul este mai dens.
· Densitate optică specifică (Ds): Folosită pentru a compara diferite materiale pentru a elimina influența grosimii și zonei probei. Ds = (V / (A * L)) * OD， Unde V este volumul cutiei de fum, A este zona expusă a probei și L este lungimea căii optice.
· Densitatea fumului sau rata de umbrire: de obicei exprimată ca procent din pierderea fluxului luminos.
·Avantaje: Înregistrarea directă, continuă și în timp real a procesului dinamic de generare a fumului, direct legată de scăderea vizibilității în timpul unui incendiu.
2. Legea calitatii
Evaluați volumul de fum prin măsurarea masei totale a particulelor în suspensie din produsele de ardere.
·Principiu: Colectați tot fumul de pe filtru și creșteți greutatea filtrului.
·Standard reprezentativ: ASTM D4100.
·Caracteristici: Se concentrează mai mult pe randamentul total în masă a fumului, dar corelația sa cu vizibilitatea optică nu este la fel de directă ca metoda de atenuare a luminii și nu poate obține procese dinamice.
Metoda 1: Testul de densitate a fumului static (Metoda cutiei de fum NBS)
Acesta este un test efectuat într-un mediu închis, static, simulând acumularea de fum generat de arderea materialelor într-un spațiu limitat.
·Dispozitiv de testare: miezul este o cutie de fum cubică sigilată (de obicei cu dimensiuni interne de 914 mm × 914 mm × 610 mm, sau 3 picioare cubi), care conține:
1. Un suport de mostre instalat vertical.
2. Sursă de căldură standardizată: modul de flacără folosește un arzător propan/aer (înălțimea flăcării de aproximativ 127 mm); Modul fără flacără utilizează un con de radiație de încălzire electrică (intensitatea radiației este de obicei de 25 kW/m² sau 50 kW/m²).
3. Sistem de cale optică verticală (sursă de lumină și receptor fotoelectric).
4. Sistem de evacuare și curățare.
·Proces de testare: proba este expusă la o sursă de căldură selectată și începe timpul. Măsurați și înregistrați continuu modificările transmisiei în timp, de obicei timp de 20 de minute. Înregistrați valoarea maximă a densității fumului (transmitanța minimă) și curba densității fumului a întregului proces.
· Ieșire de bază:
· Densitate optică specifică maximă (Ds max)
· Timpul pentru a atinge densitatea maximă a fumului
Metoda 2: Testul dinamic al densității fumului (parametrii fumului derivați de la calorimetrul conic)
Calorimetrul cu con este unul dintre cele mai puternice instrumente din știința focului, care testează materiale și simulează dezvoltarea scenariilor de incendiu într-un mediu deschis, controlabil și dinamic al fluxului de aer.
·Dispozitiv de testare: Integrat cu un sistem cu fascicul laser sau LED și fotodetector pe un calorimetru conic standard (ISO 5660-1, ASTM E1354), situat în conducta de evacuare.
·Proces de testare: Proba este aprinsă (sau aprins spontan) sub un flux de căldură de radiație stabilit (cum ar fi 25, 50, 75 kW/m²), iar produsele de ardere sunt aspirate de un ventilator la un debit constant. Măsurarea în timp real a opacității fumului în conducte folosind un fascicul de lumină.
· Ieșire de bază (parametri dinamici):
·Rata de producere a fumului (SPR): Cantitatea de fum produsă pe unitatea de timp (exprimată în zona specifică de stingere, m²/s). SPR = (V / L) * (d(OD)/dt)， Unde V este debitul volumetric.
·Total Smoke Released (TSR): Integrala SPR în timp (m²) pe parcursul întregului proces de ardere.
·Zona de extincție specifică (SEA): Cantitatea de fum produsă pe unitate de pierdere de masă (m²/kg), SEA=TSR/pierdere de masă. Acesta este un parametru cheie pentru evaluarea „toxicității la fum” a materialului în sine.
·Reprezentanți standard: ISO 5660-4 (specific pentru măsurarea parametrilor de fum), ASTM E1354 (inclusiv secțiunea de măsurare a fumului).
Diferitele industrii și regiuni au adoptat standarde de testare și criterii de calificare diferite pe baza scenariilor de aplicare a produsului.
| Număr standard | Nume standard | metoda de testare | Domenii principale de aplicare | Ieșiri cheie și note |
| ASTM E662 | Metodă de testare standard pentru densitatea optică specifică a fumului generat de materiale solide | Static (cutie de țigări NBS) | Materiale de constructii, materiale de interior (aviatie, cale ferata), carcase echipamente electronice | Ds max。 Folosit pe scară largă în Statele Unite, materialele de aviație FAA trebuie testate. |
| ISO 5659-2 | Materiale plastice — Generarea de fum — Partea 2: Determinarea densității optice printr-un test cu o singură cameră | Static (cutie de fum îmbunătățită) | Aplicabil la nivel internațional, în special în Europa și tranzitul feroviar (referit în EN 45545) | Ds (4), Ds (16), VOF4 (producția totală de fum în 4 minute). |
| GB/T 8323.2 | Generarea fumului plastic - Partea 2: Determinarea densității optice prin metoda cu o singură cameră | Static (echivalent cu ISO 5659-2) | Diverse materiale în China | La fel ca ISO 5659-2. |
| ISO 5660-4 | Teste de reacție la foc — Eliberare de căldură, producție de fum și rata de pierdere a masei — Partea 4: Măsurarea vitezei de producere a fumului | Dinamic (calorimetru cu con) | Cercetare și dezvoltare, compararea materialelor, introducerea modelului de incendiu, certificarea produselor de ultimă generație | SPR， TSR， SEA。 Oferă cele mai bogate informații dinamice. |
| IEC 61034-1/-2 | Măsurarea densității fumului cablurilor care arde în condiții definite | Cutie mare de fum prin cablu (~1 m³) | Standard global pentru industria sârmei și cablurilor | Valoarea minimă a transmisiei. Testați producția de fum a întregului cablu sub flăcări specifice. |
| EN 45545-2 | Aplicații feroviare - Protecția împotriva incendiilor pe vehiculele feroviare - Partea 2: Cerințe privind comportamentul la foc a materialelor și componentelor | Standarde de sistem, cu referire la ISO 5659-2, IEC 61034 etc | Standardele UE obligatorii pentru materialele de tranzit feroviar | În funcție de nivelul de risc (HL1-HL3), există limite stricte pentru Ds max, TSR etc. |
| NFPA 258 | Metoda standard de testare de cercetare pentru determinarea generării de fum a materialelor solide | static | Domenii conexe ale Asociației Americane pentru Protecția împotriva incendiilor | Metoda de bază este similară cu ASTM E662. |
Alegerea depinde de utilizarea finală a produsului, de reglementările pieței țintă și de profunzimea necesară a informațiilor.
1. Conformitate și acces la piață:
·Produsele vândute către tranzitul feroviar din UE trebuie să fie supuse testării ISO 5659-2 în conformitate cu EN 45545-2.
·Produsul este un fir și un cablu, iar raportul IEC 61034 este de obicei necesar în întreaga lume.
·Produsul este un material pentru interiorul aeronavei care îndeplinește cerințele FAA, de obicei ASTM E662.
· Certificarea de incendiu pe piața chineză necesită adesea conformitatea cu GB/T 8323.2.
2. Cercetare și evaluarea materialelor:
·În etapa inițială de cercetare și dezvoltare, ISO 5660-4 (calorimetru cu con) este cel mai bun instrument pentru înțelegerea comportamentului de ardere și generare de fum al materialelor. Poate furniza curbe SPR pentru a ajuta la identificarea vârfurilor de producție de fum și a etapelor de ardere și pentru a corela analiza cu rata de eliberare a căldurii (HRR).
3. Testare statică vs. dinamică:
·Testarea statică (cutie de fum NBS) simulează o scenă de fum închisă și acumulată, iar rezultatul este o valoare extremă a „cel mai rău scenariu”, potrivită pentru conformitatea și clasificarea reglementărilor.
·Testarea dinamică (calorimetru cu con) simulează scenarii de ventilație și incendiu, rezultând date dinamice continue care reflectă mai bine procesul de dezvoltare a pericolelor de fum în incendiile reale.
Testarea densității fumului materialelor este departe de a obține o simplă „valoare maximă a densității fumului”. Este un proces sistematic de evaluare științifică care combină fizica optică, chimia arderii și ingineria standard.
Strategia corectă pentru dezvoltatorii de materiale și producătorii de produse este:
1. Clarificarea scopului: prima prioritate este de a clarifica dacă este vorba de a respecta reglementările obligatorii sau de a efectua optimizarea internă a cercetării și dezvoltării.
2. Înțelegerea standardelor: Efectuați cercetări aprofundate asupra standardelor de testare specifice (metode, condiții, indicatori de judecată) la care se face referire de piața țintă.
3. Folosiți bine instrumentele: combinați testarea statică de conformitate cu instrumentele dinamice de analiză de cercetare și dezvoltare. Înțelegeți profund comportamentul materialului și optimizați formulările (cum ar fi selectarea boratului de zinc eficient pentru suprimarea fumului) folosind un calorimetru cu con (dinamic); Obține rapoarte de conformitate folosind cutii de țigări standard (statice) și deschide ușa către piață.
4. Interpretarea datelor: Concentrați-vă pe întreaga curbă a procesului de generare a fumului, nu doar pe valoarea maximă. De exemplu, un material poate avea un Ds max mare, dar ajunge la el foarte târziu, în timp ce un alt material are un Ds max mediu, dar produce fum foarte repede, iar acesta din urmă poate avea un risc timpuriu mai mare.
Prin acest sistem de testare și evaluare științifică, vă puteți asigura nu numai că produsele dvs. îndeplinesc cerințele de acces la piața globală, dar, în mod fundamental, puteți proiecta și dezvolta materiale avansate care sunt mai sigure în incendii reale și economisesc timp prețios pentru evacuarea personalului. Materialele sau produsele dumneavoastră trebuie să fie certificate conform standardelor specifice de densitate a fumului? Sau doriți să evaluați și să optimizați sistematic performanța de suprimare a fumului în faza de cercetare și dezvoltare? Putem oferi un set complet de servicii de testare a densității fumului care acoperă standardele globale, cum ar fi ASTM, ISO, IEC, GB etc., combinate cu calorimetrul conic pentru analiza profundă a comportamentului la ardere, pentru a proteja siguranța și conformitatea produselor dumneavoastră.
