Bevezetés
Az anyagok tűzzel kapcsolatos viselkedése döntő tényező a biztonsági értékelésekben olyan területeken, mint az építőipar, a közlekedés és az elektronika. A NETZSCH TCC 918 Cone-kaloriméter (1. ábra) az oxigénfogyasztás elve alapján határozza meg a legfontosabb tűzparamétereket, többek között a következőket:
- O2-,CO2- és CO-koncentráció
- Hőfelszabadulási sebesség (HRR)
- Átlagos hőfelszabadulási sebesség (ARHE)
- Füstképződési sebesség (SPR)
- Tömegveszteség mértéke (MLR)
- Gyulladásig eltelt idő (TOI)
- A kialvásig eltelt idő (TOF)
Ezek a paraméterek átfogó képet adnak egy anyag termikus tűzviselkedéséről a gyulladástól a láng kialvásáig, és alapul szolgálnak a valós tűzesemények modellezéséhez és előrejelzéséhez.
A Bruker OMEGA FT-IR gázelemzővel való opcionális összekapcsolás lehetővé teszi a keletkező füstgázok összetételének részletes elemzését. A számos bomlási és égéstermék mennyiségi kimutatása lehetővé teszi a toxikus kibocsátások átfogó értékelését, és támogatja a biztonságos, fenntartható anyagok fejlesztését.
Mérési elv
A TCC 918 oldalon a mintát egy kúpos fűtőkészülék segítségével meghatározott hőáramnak teszik ki, meggyújtják és ellenőrzött körülmények között elégetik. A keletkező füstgázokat egy kipufogórendszeren keresztül továbbítják további elemzésre.
A vonatkozó füstgázokat, különösen az O2-t, a CO-t és aCO2-t, szabványosan Siemens Oxymat/Ultramat gázelemző készülékkel elemzik. Ezeket a mért változókat az oxigénfogyasztás elve alapján a hőfelszabadulási sebesség (HRR) kiszámításához használják.
Az opcionális FT-IR csatolás kibővíti ezt a megközelítést, és lehetővé teszi a további bomlási és égéstermékek mennyiségi kimutatását is. Ez lehetővé teszi a füstgáz összetételének sokkal részletesebb vizsgálatát, különösen a toxikus összetevők tekintetében.
OMEGA FT-IR csatolás
A csatolás (2. ábra) egy fűtött átviteli vonalon keresztül történik, hasonlóan más NETZSCH analizátorok FT-IR átviteli vonalcsatolásához (pl. TG-FT-IR). A hőmérséklet-szabályozás megakadályozza a kondenzációt, biztosítja a gyors gázszállítást, és lehetővé teszi a füstgázok valós idejű elemzését.
Az FT-IR spektroszkópia egyidejűleg számszerűsíti a különböző gázokat a jellemző abszorpciós spektrumuk alapján. Ez lehetővé teszi számos égési és bomlási termék kimutatását.
A tipikus égési gázokCO2, CO ésH2Omellett ezek közé tartoznak a szénhidrogének (CH4, etén, etin), halogénvegyületek (HCl, HBr, HF), nitrogénvegyületek (HCN, NH3, NO, NO2, N2O), szerves anyagok (akrolein, formaldehid, benzol, fenol) és kénvegyületek (SO2).
Ez a kiterjesztett gázelemzés értékes információkat szolgáltat a potenciálisan mérgező melléktermékekről, különösen a magas tűzvédelmi követelményeket támasztó alkalmazásokban, például a vasúti járműgyártásban.
Tipikus példa erre a poliamidok (PA), amelyeket szilárdságuk és hőállóságuk miatt gyakran használnak belső kárpitozáshoz, ülésekhez, kábelszigeteléshez és öntött alkatrészekhez. Középületekben és háztartásokban is megtalálhatók, például padlóburkolatokban, bútorokban és elektromos alkatrészekben. Szerves polimerekként tűz esetén jelentős mennyiségű füstöt és mérgező gázokat bocsáthatnak ki, ezért a biztonságos használathoz elengedhetetlen a tűzzel kapcsolatos viselkedésük részletes vizsgálata.
Mérési feltételek
Egy 50 x 50 x 7 mm3 (8 réteg) méretű és 10,58 g tömegű PA6 textíliát vizsgáltak. A vizsgálati paramétereket az 1. táblázat foglalja össze.
Táblázat: Mérési feltételek
| Mintatartó | Vízszintes |
|---|---|
| Hőáramlás | 50 kW/m2 |
| Névleges áramlási sebesség | 24.0 l/s |
| Távolság a kúpos fűtőkészüléktől | 25 mm |
| FT-IR határfelületi hőmérséklet | 180°C |
| FT-IR mérési paraméterek | Transzmissziós üzemmód; felbontás: 1 cm-1; spektrumonkénti átlagolt letapogatások: 10parts |
Classic Kúpkaloriméteres mérési értékek
A következő ábrák a classic legfontosabb tűzparamétereket mutatják, amelyek a tűz viselkedésének értékelésének alapját képezik:
A hőfelszabadulási sebesség (HRR, 3. ábra) a tűz intenzitásának mérőszáma, és így a potenciális veszély egyik legfontosabb mutatója.
A füsttermelési sebesség (SPR, 4. ábra) információt nyújt a látási viszonyok romlásáról és a lehetséges toxikus expozícióról.
A tömegveszteség (ML, 5. ábra) közvetlenül korrelál az anyag elégetésével, és információt nyújt a stabilitásról és a maradékképződésről.
Fejlett FT-IR gázelemzés
E megállapított paraméterek mellett a kiegészítő FT-IR elemzés most új betekintést nyújt a keletkező füstgázok kémiai összetételébe.
Az OMEGA FT-IR csatolóval pontosan meghatározható a füstgázok égés közbeni összetétele (6. ábra).
Különösen a következő komponenseket rögzítették (lásd még a 6. ábrát):
- CO2 - Az égés fő terméke, összefügg az oxigénfogyasztással
- H2O- az anyag és az adalékanyagok Bomlási reakcióA bomlási reakció egy kémiai vegyület szilárd és/vagy gáznemű termékeket képező, hő hatására lejátszódó reakciója. bomlásából származó vízgőz
- CO - a nem teljes égés mutatója (színtelen és szagtalan hamuzószer)
- NO - A poliamidban lévő nitrogénvegyületekből képződik
- N2O- A nitroxén OxidációAz oxidáció különböző folyamatokat írhat le a termikus analízissel összefüggésben.oxidációjának mellékterméke (erősen irritálja a légutakat)
- HCN - Erősen mérgező, gátolja a sejtlégzést
E gázok egyidejű kimutatása lehetővé teszi az anyagok átfogó értékelését, mind a termikus tűzzel kapcsolatos viselkedésük (HRR, SPR, MLR), mind toxikológiai jelentőségük szempontjából.
Összefoglaló
A TCC 918 kúpkaloriméter és a Bruker OMEGA FT-IR gázelemző készülék összekapcsolásával a classic tűzgázelemzés kibővül számos mérgező és tűz szempontjából fontos gáz egyidejű kimutatásával. A TCC 918 szabványos paraméterei mellett így részletes információ nyerhető a füstgáz összetételéről.
Ez lehetővé teszi az anyagok holisztikus értékelését a tűzviselkedés, a toxikus kibocsátások és a biztonsági követelmények szempontjából - ez jelentős hozzáadott értéket jelent a kutatás, a termékfejlesztés és a biztonsági értékelés számára.
A precíz kalorimetria és a modern FT-IR spektroszkópia ezen kombinációjával a NETZSCH hatékony eszközt kínál az innovatív anyagelemzéshez és a tűzvizsgálatok biztonsági értékeléséhez.