Mere gennemsigtighed i forbrændingsgasanalyse: OMEGA 5 FT-IR-kobling på NETZSCH TCC 918 Cone Calorimeter

At forstå materialers brandadfærd er afgørende for sikkerhedsvurderinger i brancher som byggeri, transport, elektronik og offentlig infrastruktur. I disse miljøer er det ikke kun vigtigt at vide , hvor intenst et materiale brænder, men også hvilke gasser der frigives under forbrændingen.

Mere gennemsigtighed i forbrændingsgasanalysen

Cone Calorimeter NETZSCH TCC 918 Kegle-kalorimeter er et veletableret instrument til analyse af brandadfærd. Ved at anvende iltforbrugsprincippet giver det vigtige brandparametre, herunder ilt-, kuldioxid- og kuliltekoncentrationer, varmeafgivelseshastighed (HRR), røgproduktionshastighed (SPR), massetabshastighed (MLR), tid til antændelse (TOI) og tid til udflamning (TOF). Tilsammen beskriver disse parametre et materiales brandegenskaber fra antændelse til slukning af flammen, og de bruges i vid udstrækning til at modellere virkelige brandscenarier.

I denne fjerde artikel i vores NETZSCH Bruker-blogserie om koblede analyseteknikker ser vi på, hvordan kombinationen af keglekalorimetri med FT-IR-gasanalyse giver dybere indsigt i forbrændingsprocesser og giftige emissioner.

Udvidelse af brandtest med FT-IR-gasanalyse

For at få dybere indsigt i forbrændingsprocesser kanNETZSCH TCC 918 Cone Calorimeter kobles sammen med Bruker OMEGA 5 FT-IR gasanalysator.

Forbindelsen sker via en opvarmet overførselslinje, der sikrer hurtig gastransport og forhindrer kondensering af nedbrydningsprodukter. Dette muliggør FT-IR-analyse i realtid af forbrændingsgasserne under forsøget.

FT-IR-spektroskopi identificerer gasser baseret på deres karakteristiske infrarøde absorptionsspektre. I modsætning til mange andre koblingsteknikker, der primært giver kvalitative eller semikvantitative oplysninger, giver OMEGA 5 FT-IR-gasanalysatoren mulighed for direkte og samtidig kvantitativ bestemmelse af flere gasarter i forbrændingsstrømmen.

Ud over standardforbrændingsgasser som CO₂, CO og H₂O kan systemet derfor samtidig kvantificere en lang række yderligere forbindelser, herunder:

• kulbrinter (f.eks. metan, ethen, ethyne)
• halogenforbindelser som HCl, HBr og HF
• kvælstofholdige arter som HCN, NH₃, NO, NO₂ og N₂O
• organiske forbindelser, herunder formaldehyd, benzen og phenol
• svovlforbindelser såsom SO₂

Denne evne gør det muligt for forskere at gå ud over klassiske brandparametre og få kvantitative, tidsopløste oplysninger om giftige og brandrelevante gasarter, hvilket giver en meget mere omfattende forståelse af forbrændingsprocesser og emissionsadfærd.

Eksempel: Brandadfærd for polyamidmaterialer

For at demonstrere mulighederne i dette koblede system blev en PA6-tekstilprøve testet i keglekalorimeteret under en defineret varmeflux.

Dataene fra classic keglekalorimeteret afslørede materialets typiske brandadfærd, herunder varmeafgivelseshastigheden og røgproduktionshastigheden. Samtidig gav FT-IR-gasanalysen detaljerede oplysninger om sammensætningen af de røggasser, der blev genereret under forbrændingen.

Blandt de påviste gasser var:

• CO₂ som det vigtigste forbrændingsprodukt
• H₂O fra NedbrydningsreaktionEn nedbrydningsreaktion er en termisk induceret reaktion af en kemisk forbindelse, der danner faste og/eller gasformige produkter. nedbrydning af materiale og tilsætningsstoffer
• CO, der indikerer ufuldstændig forbrænding
• NO og N₂O, der stammer fra nitrogenholdige polymerstrukturer
• HCN, en meget giftig gas, der kan hæmme celleånding

Den samtidige registrering af disse gasser gør det muligt for forskere og ingeniører at evaluere ikke kun brandintensiteten, men også den toksikologiske risiko ved forbrændingsprodukter.

Et mere komplet syn på brandsikkerhed

Mens keglekalorimeteret kvantificerer et materiales termiske brandadfærd, afslører FT-IR-gasanalysatoren den kemiske sammensætning af de resulterende røggasser. Sammen muliggør de en omfattende vurdering af materialer med hensyn til brandadfærd, giftige emissioner, overholdelse af sikkerhedsbestemmelser og egnethed til sikkerhedskritiske anvendelser.

Læs hele applikationsnoten her

Denne artikel er fjerde del af vores blogserie, der fremhæver fordelene ved at kombinere termisk og spektroskopisk analyse gennem det langvarige samarbejde mellem NETZSCH og Bruker.

Hold dig opdateret! Vores næste artikel vil dykke dybere ned i undersøgelsen af cementråmateriale ved hjælp af STA-FTIR.

Få mere at vide om vores brandtestprodukter og koblingsteknikker

• 
  TCC 918

  Keglekalorimeter til brandprøvning og brandsikkerhedsteknik i overensstemmelse med ISO 5660-1 og ASTM E1354

• 
  FT-IR Kobling af overførselslinje

Del denne artikel: