Pendahuluan
Perilaku kebakaran bahan merupakan faktor penting dalam penilaian keselamatan di berbagai bidang seperti konstruksi, transportasi, dan elektronik. Kalorimeter Kerucut NETZSCH TCC 918 (gambar 1) menentukan parameter kebakaran utama berdasarkan prinsip konsumsi oksigen, termasuk:
- KonsentrasiO2,CO2 dan CO
- Laju pelepasan panas (HRR)
- Laju pelepasan panas rata-rata (ARHE)
- Laju produksi asap (SPR)
- Tingkat kehilangan massa (MLR)
- Waktu untuk penyalaan (TOI)
- Waktu untuk memadamkan api (TOF)
Parameter ini memberikan gambaran komprehensif tentang perilaku kebakaran termal suatu bahan, mulai dari penyalaan hingga pemadaman api, dan berfungsi sebagai dasar untuk memodelkan dan memprediksi kejadian kebakaran yang sebenarnya.
Penggabungan opsional dengan penganalisis gas Bruker OMEGA FT-IR memungkinkan komposisi gas asap yang dihasilkan untuk dianalisis secara rinci. Deteksi kuantitatif dari berbagai produk dekomposisi dan pembakaran memungkinkan penilaian ekstensif terhadap emisi beracun dan mendukung pengembangan bahan yang aman dan berkelanjutan.
Prinsip Pengukuran
Dalam TCC 918, sampel dipaparkan pada aliran panas yang ditentukan menggunakan pemanas kerucut, dinyalakan, dan dibakar dalam kondisi yang terkendali. Gas buang yang dihasilkan ditransfer melalui sistem pembuangan untuk analisis lebih lanjut.
Sebagai standar, gas buang yang relevan, khususnyaO2, CO, danCO2, dianalisis menggunakan penganalisis gas Siemens Oxymat / Ultramat. Variabel-variabel yang diukur ini digunakan untuk menghitung laju pelepasan panas (HRR) sesuai dengan prinsip konsumsi oksigen.
Kopling FT-IR opsional memperluas pendekatan ini dan juga memungkinkan deteksi kuantitatif dekomposisi lebih lanjut dan produk pembakaran. Hal ini memungkinkan komposisi gas buang diperiksa dengan lebih rinci, terutama yang berkaitan dengan komponen beracun.
Kopling OMEGA FT-IR
Kopling (gambar 2) dicapai melalui jalur transfer yang dipanaskan, mirip dengan kopling jalur transfer FT-IR pada penganalisis NETZSCH lainnya (misalnya, TG-FT-IR). Kontrol suhu mencegah kondensasi, memastikan pengangkutan gas yang cepat, dan memungkinkan analisis gas buang secara real-time.
Spektroskopi FT-IR secara simultan mengkuantifikasi berbagai gas berdasarkan spektrum serapan karakteristiknya. Hal ini memungkinkan berbagai produk pembakaran dan Reaksi penguraianReaksi penguraian adalah reaksi yang diinduksi secara termal dari senyawa kimia yang membentuk produk padat dan/atau gas. penguraian terdeteksi.
Selain gas pembakaran khasCO2, CO, danH2O, gas-gas tersebut termasuk hidrokarbon (CH4, etena, etuna), senyawa halogen (HCl, HBr, HF), senyawa nitrogen (HCN, NH3, NO, NO2, N2O), zat organik (akrolein, formaldehid, benzena, fenol), dan senyawa belerang (SO2).
Analisis gas yang diperluas ini memberikan informasi berharga tentang produk sampingan yang berpotensi beracun, terutama dalam aplikasi dengan persyaratan keselamatan kebakaran yang tinggi, seperti pada konstruksi kendaraan kereta api.
Contoh umumnya adalah poliamida (PA), yang sering digunakan pada trim interior, jok, insulasi kabel, dan komponen yang dicetak karena kekuatan dan ketahanan panasnya. Poliamida juga ditemukan di gedung-gedung publik dan rumah tangga, misalnya, pada penutup lantai, furnitur, dan komponen listrik. Sebagai polimer organik, mereka dapat melepaskan sejumlah besar asap dan gas beracun jika terjadi kebakaran, sehingga penyelidikan terperinci tentang perilaku kebakaran mereka sangat penting untuk penggunaan yang aman.
Kondisi Pengukuran
Tekstil PA6 berukuran 50 x 50 x 7 mm3 (8 lapis) dan beratnya 10,58 g telah diperiksa. Parameter pengujian dirangkum dalam tabel 1.
Tabel 1: Kondisi pengukuran
| Tempat sampel | Horisontal |
|---|---|
| Aliran panas | 50 kW/m2 |
| Laju aliran nominal | 24.0 l / s |
| Jarak ke pemanas kerucut | 25 mm |
| Suhu antarmuka FT-IR | 180°C |
| Parameter pengukuran FT-IR | Mode transmisi; resolusi: 1 cm-1; pemindaian rata-rata per spektrum: 10 bagian |
Classic Nilai Pengukuran Kalorimeter Kerucut
Gambar-gambar berikut ini menunjukkan parameter kebakaran classic yang paling penting yang menjadi dasar untuk menilai perilaku kebakaran:
Laju pelepasan panas (HRR, gambar 3) adalah ukuran intensitas kebakaran dan dengan demikian merupakan indikator utama potensi bahaya.
Tingkat produksi asap (SPR, gambar 4) memberikan informasi tentang gangguan jarak pandang dan kemungkinan paparan racun.
Kehilangan massa (ML, gambar 5) berkorelasi langsung dengan pembakaran material dan memberikan informasi tentang stabilitas dan pembentukan residu.
Analisis Gas FT-IR Tingkat Lanjut
Selain parameter yang telah ditetapkan ini, analisis FT-IR tambahan sekarang memberikan wawasan baru ke dalam komposisi kimia gas buang yang dihasilkan.
Dengan kopling FT-IR OMEGA, komposisi gas buang selama pembakaran dapat ditentukan dengan tepat (gambar 6).
Komponen-komponen berikut ini dicatat secara khusus (lihat juga gambar 6):
- CO2 - Produk utama pembakaran, berkorelasi dengan konsumsi oksigen
- H2O- Uap air dari dekomposisi bahan dan aditif
- CO - Indikator pembakaran yang tidak sempurna (tidak berwarna dan tidak berbau)
- NO - Terbentuk dari senyawa nitrogen dalam poliamida
- N2O- Produk sampingan dari OksidasiOksidasi dapat menggambarkan proses yang berbeda dalam konteks analisis termal.oksidasi nitroksen (sangat mengiritasi saluran pernapasan)
- HCN - Sangat beracun, menghambat respirasi sel
Deteksi simultan gas-gas ini memungkinkan evaluasi yang komprehensif terhadap bahan, baik dalam hal perilaku kebakaran termal (HRR, SPR, MLR) maupun relevansi toksikologisnya.
Ringkasan
Penggabungan TCC 918 Cone Calorimeter dengan penganalisis gas Bruker OMEGA FT-IR memperluas classic analisis gas kebakaran untuk mencakup deteksi simultan berbagai gas beracun dan gas yang relevan dengan kebakaran. Selain parameter standar dari TCC 918, informasi rinci tentang komposisi gas asap juga dapat diperoleh.
Hal ini memungkinkan evaluasi bahan secara menyeluruh dalam hal perilaku kebakaran, emisi beracun, dan persyaratan keselamatan - nilai tambah yang cukup besar untuk penelitian, pengembangan produk, dan penilaian keselamatan.
Dengan kombinasi kalorimetri yang tepat dan spektroskopi FT-IR modern ini, NETZSCH menawarkan alat yang ampuh untuk analisis material yang inovatif dan penilaian keamanan dalam pengujian kebakaran.