Pendahuluan
Bahan insulasi memainkan peran penting dalam konstruksi fasad di industri bangunan: Bahan-bahan ini mengurangi perpindahan panas, dingin, suara, dan, dalam beberapa kasus, kelembapan antara area dalam dan luar ruangan. Hal ini mengurangi konsumsi energi bangunan, menjaga iklim dalam ruangan lebih stabil, dan secara signifikan meningkatkan kenyamanan hidup.
Untuk apa bahan isolasi digunakan?
- Isolasi termal: Meminimalkan kehilangan panas di musim dingin dan mencegah panas berlebih di musim panas
- Perlindungan kelembaban: Bahan-bahan tertentu mengatur kelembapan dan mencegah kondensasi
- Isolasi suara: Bahan isolasi mengurangi suara yang terbawa udara dan benturan
- Proteksi kebakaran: Beberapa bahan insulasi bertindak sebagai penghalang terhadap api atau menunda penyebarannya.
Bahan insulasi secara signifikan berkontribusi pada efisiensi energi, perlindungan suara dan kelembaban, serta keselamatan kebakaran pada bangunan. Selain kinerja termal, perilaku kebakaran menjadi semakin penting, karena memiliki dampak signifikan pada penyebaran api, perkembangan asap, dan keselamatan evakuasi.
Kalorimeter Kerucut TCC 918 (gambar 1) menurut ISO 5660-1 adalah metode pengujian yang telah ditetapkan untuk evaluasi kuantitatif perilaku kebakaran bahan di bawah efek panas yang ditentukan.
Dalam Catatan Aplikasi ini, berbagai varian bahan insulasi diuji dan dibandingkan dengan menggunakan NETZSCH TCC 918 Cone Calorimeter.
Kondisi Pengukuran
Lima varian insulasi dengan formulasi dan warna yang berbeda (putih, merah dan tiga warna abu-abu) diuji dalam TCC 918 Cone Calorimeter untuk menyelidiki perilaku kebakaran.
Alat ini mencatat berbagai parameter, termasuk laju pelepasan panas (HRR), waktu penyalaan (TOI) dan total produksi asap (TSP). Alat ini juga memungkinkan prediksi yang dapat dibuat mengenai perkembangan api.
Semua pengujian dilakukan dalam kondisi yang sama sesuai dengan ISO 5660-1 untuk memastikan perbandingan yang langsung dan bermakna.
Masing-masing bahan insulasi yang diteliti (gambar 2) diukur berulang kali dengan menggunakan sampel individual.
Cakupan pengujian dirinci dalam tabel 1 dan kondisi pengukuran tercantum dalam tabel 2. Setiap sampel dari berbagai bahan isolasi diukur secara independen dan dalam kondisi yang sama.
Kondisi lingkungan di laboratorium tetap stabil di seluruh rangkaian pengujian dengan perkiraan suhu 24 hingga 25°C dan kelembapan relatif 22 hingga 23%.
Tabel 1: Cakupan sampel pengujian
| ID Produsen | Warna | Jumlah sampel yang diukur |
|---|---|---|
| Sampel W | putih | 4 |
| Sampel R | merah | 3 |
| Sampel G4 | abu-abu1 | 3 |
| Sampel G5 | abu-abu2 | 3 |
| Sampel G6 | abu-abu2 | 3 |
Tabel 2: Kondisi pengukuran
| Tempat sampel | Horisontal |
| Aliran panas | 25 kW/m2 |
| Laju aliran nominal | 24.0 l / s |
| Jarak ke pemanas kerucut | 25 mm |
Hasil Pengukuran dan Tinjauan Komparatif
Semua kesimpulan yang disajikan dalam bagian ini hanya didasarkan pada hasil dari masing-masing sampel yang diukur.
Perilaku Penyalaan
Waktu Penyalaan (TOI1) mengevaluasi seberapa cepat suatu bahan menyala ketika terpapar pada tingkat panas yang ditentukan. Sampel terpapar radiasi panas konstan sebesar 25 kW/m². Rentang waktu dari awal penyinaran hingga munculnya api yang pertama kali terlihat didefinisikan sebagai waktu penyalaan. Cap waktu ini secara langsung ditampilkan dalam evaluasi perangkat lunak Cone Calorimeter sebagai nilai TOI.
Waktu penyalaan yang singkat menunjukkan bahwa bahan tersebut sangat mudah terbakar dan menyerap energi serta memanas dengan cepat, menghasilkan penyalaan awal produk PirolisisPirolisis adalah penguraian termal senyawa organik dalam atmosfer inert.pirolisis gas. Bahan yang lebih tahan api membutuhkan lebih banyak energi untuk memanas dan mengalami PirolisisPirolisis adalah penguraian termal senyawa organik dalam atmosfer inert.pirolisis, sehingga menghasilkan penyalaan yang tertunda.
Pada semua bahan yang diuji, terdapat perbedaan yang jelas dan konsisten dalam perilaku penyalaan. Perbandingannya dapat dilihat pada gambar 3.
- Varian putih dari sampel yang diteliti memiliki waktu penyalaan terpendek dan dengan demikian memiliki ketahanan terendah terhadap radiasi panas. Hal ini menghasilkan waktu penyalaan rata-rata 414 detik.
- Varian merah memiliki ketahanan penyalaan rata-rata, menyala lebih lambat dari varian putih tetapi lebih awal dari varian abu-abu. Waktu penyalaan rata-rata di sini adalah 599 detik.
- Varian abu-abu secara konsisten menunjukkan waktu pengapian terlama. Waktu penyalaan rata-rata yang dihitung adalah 862 detik, yang mengindikasikan peningkatan resistensi terhadap aliran panas yang diterapkan.
Ini berarti bahwa bahan abu-abu menunjukkan resistensi tertinggi terhadap radiasi panas yang diterapkan.
1Waktupenyalaan (TOI) mendefinisikan seberapa cepat pembakaran nyala terjadi pada suatu bahan. (NTA_Cone_Calorimeter_en_web.pdf, hal. 7).
Laju Pelepasan Panas dan Perkembangan Api
Laju pelepasan panas (HRR2) adalah salah satu parameter utama yang digunakan untuk menilai intensitas kebakaran. Hal ini dianggap sebagai kekuatan pendorong di balik kebakaran: semakin tinggi HRR, semakin besar sifat mudah terbakar dan potensi bahaya kebakaran.
Laju pelepasan panas puncak (peak HRR) menunjukkan momen ketika suatu bahan melepaskan panas paling banyak, yang sangat berbahaya dalam keadaan darurat karena berkontribusi pada penyebaran api dengan cepat dan intens.
HRR puncak memungkinkan perbandingan yang jelas dan sederhana untuk dibuat antara bahan dan formulasi yang berbeda.
Gambar 4 hingga 6 menunjukkan kurva pengukuran laju pelepasan panas untuk bahan insulasi yang berbeda.
2Laju pelepasan panas (HRR) adalah ukuran jumlah panas yang dilepaskan per unit waktu selama pembakaran bahan. (NTA_Fire_Testing_Systems_en_web.pdf hal. 6)
Tabel 3 menunjukkan tingkat pelepasan panas maksimum (HRR puncak3) dari berbagai bahan insulasi.
Untuk meningkatkan komparabilitas, nilai HRR puncak rata-rata untuk setiap varian bahan dihitung.
Kesimpulan berikut ini dapat diambil dari hasilnya:
- varian putih: sekitar 572 kW/m² → intensitas kebakaran yang sangat tinggi
- varian merah: sekitar 306 kW/m² → intensitas kebakaran sedang hingga sangat tinggi
- varian abu-abu: sekitar 289 kW/m² → intensitas kebakaran rata-rata
Dengan demikian, bahan putih menunjukkan pelepasan panas yang paling kuat setelah penyalaan, sedangkan varian abu-abu ditandai dengan nilai HRR puncak yang lebih rendah.
3Peak-HRR- Laju pelepasan panas maksimum (NTA_Fire_Testing_Systems_de_web.pdf S.6)
Tabel 3: Perbandingan HRR puncak
| iD Grup | Warna | Nilai HRR Puncak (kW/m²) | Kisaran HRR Puncak (kW/m²) | Rata-rata HRR Puncak (kW/m²) | Intensitas Kebakaran yang Diamati |
|---|---|---|---|---|---|
| Sampel W | putih | 496.2/548.3/596.9/647.4 | 496-647 | 572.2 | Sangat tinggi |
| Sampel R | merah | 345,4 / 252,9 / 319,2 | 254-345 | 305.8 | Rata-rata hingga tinggi |
| Sampel G4 | abu-abu1 | 301.1/282.6/294.8 | 283-301 | 292.8 | Rata-rata |
| Sampel G5 | abu-abu2 | 283.1/309.4/ 295.6 | 283-309 | 269.0 | Rata-rata |
| Sampel G6 | abu-abu2 | 258.7/272.3/304.8 | 259-305 | 278.6 | Rata-rata |
Intensitas Pertumbuhan Api
Laju pelepasan panas rata-rata maksimum (MARHE4) menggambarkan perbedaan dalam intensitas pertumbuhan api karena mewakili pelepasan panas maksimum yang diperhalus selama pengujian, sehingga memungkinkan untuk membandingkan perilaku api dari bahan yang berbeda.
Gambar 7 menunjukkan nilai MARHE (tingkat rata-rata maksimum emisi panas) dari sampel material yang berbeda, yang dibedakan berdasarkan warna: putih, merah, dan abu-abu. Nilai-nilai tersebut ditampilkan sebagai batang vertikal, dengan penunjukan sampel yang sesuai di bawah setiap batang. Nilai MARHE menunjukkan pelepasan panas rata-rata maksimum selama keseluruhan uji api.
4MARHE- Nilai, (Laju Emisi Panas Rata-Rata Maksimum) adalah laju pelepasan panas maksimum yang ditentukan selama pengujian dengan Kalorimeter Kerucut menurut ISO 5660-1.
Interpretasi
- Sampel dari kategori putih sebagian besar menunjukkan nilai MARHE, mulai dari 76,7 kW/m² hingga 90 kW/m²
- Beberapa sampel menunjukkan nilai di atas 80 kW/m², dua di antaranya bahkan mendekati 90 kW/m².
→ Bahan berwarna putih memiliki nilai MARHE tertinggi, yang mewakili perilaku kebakaran paling kritis, yang sesuai dengan nilai puncak HRR yang tinggi dan mengindikasikan perkembangan api yang cepat.
- Sampel dari kategori merah berada di kisaran tengah dan menunjukkan variasi yang signifikan: Nilai: 56.5 kW/m², 37,7 kW/m², 57,6 kW/m².
→ Sampel merah menunjukkan perilaku kebakaran yang cukup tinggi, dengan beberapa variasi dari satu sampel ke sampel lainnya.
- Sampel dari kategori abu-abu sebagian besar memiliki nilai MARHE terendah, namun ada juga dua sampel yang tidak sesuai.
- Kisaran utamanya adalah antara 39 dan 60 kW/m².
→ Sampel berwarna abu-abu sebagian besar memiliki nilai MARHE terendah, yang mengindikasikan pertumbuhan api yang lebih terkendali.
Perkembangan Asap
Pengembangan asap total (TSP5) menggambarkan jumlah total asap yang dilepaskan selama uji kalorimeter kerucut menurut ISO 5660-1, dan merupakan parameter kunci untuk menilai perilaku asap.
Pengembangan asap total berbeda secara signifikan di antara formulasi (Gambar 8 hingga 10).
- Semua bahan abu-abu mencapai titik puncaknya setelah sekitar 25 menit, memberikan nilai tipikal antara 1650 m² dan 1950 m².
- Bahan-bahan putih menunjukkan total produksi asap yang moderat, dengan nilai yang berkisar antara 1450 m² dan 1650 m². Dataran tinggi terakhir sudah tercapai setelah 15 menit.
- Varian merah menunjukkan total produksi asap terendah dari semua bahan yang diuji. Nilai-nilai tersebut mencapai puncaknya setelah 18 menit antara 1290 m² dan 1350 m².
5Produksi Asap Total(TSP) menggambarkan jumlah total asap yang dihasilkan selama durasi kebakaran (menurut ISO 5660-1)
Ringkasan
Pengukuran yang dilakukan dengan TCC 918 Cone Calorimeter TCC 918 dengan jelas menunjukkan perbedaan yang dapat direproduksi dalam perilaku kebakaran bahan isolasi yang diperiksa.
Parameter kuantitatif seperti waktu penyalaan, laju pelepasan panas, intensitas pertumbuhan api, dan perkembangan asap dapat digunakan untuk secara jelas mengkarakterisasi dan secara langsung membandingkan sifat mudah terbakar, dinamika api, dan perilaku asap.
Hasilnya dengan jelas menunjukkan dampak dari berbagai formulasi bahan dan menawarkan dasar yang kuat untuk pengembangan bahan, optimasi formulasi, dan pembandingan dalam lingkungan laboratorium yang terkendali.