SUCCESVERSLAG VAN KLANT
Brandwerendheidstesten en brandveiligheidstechniek
De NETZSCH TAURUS kegelcalorimeter TCC 918 in gebruik aan de Technische Universiteit van Luleå, Zweden
Dit is een succesverhaal van een klant doorRhoda Afriyie Mensah, postdoctoraal onderzoeker bij de afdeling Structural and Fire Engineering van de afdeling Civil, Environmental and Natural Resources Engineering aan de Luleå University of Technology (LTU) in Zweden. Ze vertelt over het gebruik van de TCC 918 Kegelcalorimeter en de unieke programmering van variaties in warmteflux gedurende de testduur, die cruciaal waren voor de projecten voor het testen van de brandwerendheid bij LTU en die hebben geleid tot de ontwikkeling van innovatieve benaderingen op het gebied van brandveiligheidstechniek.
“Ik zou jullie oplossingen en diensten als effectief omschrijven. De kegelcalorimeter is vooral indrukwekkend vanwege de mogelijkheid om verschillende brandscenario's te simuleren en de gebruiksvriendelijkheid. Daarnaast voegt de snelle klantenondersteuning van uw team aanzienlijke waarde toe aan uw product.”
Over de Technische Universiteit Luleå
De Technische Universiteit van Luleå (LTU) ligt in het noorden van Zweden, in Luleå in de provincie Norrbotten. LTU staat bekend om haar baanbrekende onderzoek en innovatieve onderwijsprogramma's. Momenteel heeft het een jaarlijkse omzet van SEK 2,0 miljard, 1500 werknemers en 17.900 studenten. Met een focus op duurzaamheid, techniek en technologie bevordert de universiteit een dynamische leeromgeving die samenwerking en kritisch denken stimuleert. De universiteit heeft moderne faciliteiten en sterke banden met de industrie, zodat studenten praktijkervaring opdoen en praktische vaardigheden opdoen die essentieel zijn voor succes.
Een van de niche onderwijsprogramma's aan LTU is het Fire Protection Engineering (FPE) programma onder leiding van Prof. Michael Försth. Het FPE-programma aan LTU biedt een bachelor- en een masteropleiding aan. Dit programma valt onder de afdeling Civiele Techniek, Milieukunde en Natuurwetenschappen en de afdeling Bouwkunde en Fire Engineering. Het richt zich op de toepassing van wetenschappelijke en technische principes om mensen, eigendommen en hun omgeving te beschermen tegen brand en rook.
Het curriculum omvat zowel theoretische cursussen als praktisch laboratoriumwerk, waarbij gebruik wordt gemaakt van faciliteiten zoals het Fire Protection Engineering Laboratory. Dit laboratorium is goed uitgerust met geavanceerde instrumenten zoals een kegelcalorimeter, een verbrandingscalorimeter op microscopische schaal (MCC), een zuurstoflimiettester (LOI) en een gespecialiseerde brandoven, Fire Protection Engineering Laboratory.
Van deze instrumenten werden de kegelcalorimeter en LOI-tester aangeschaft bij NETZSCH TAURUS Instruments GmbH. Deze instrumenten zijn van vitaal belang voor het bestuderen van de warmteoverdracht en brandbaarheid van materialen en bieden studenten praktijkervaring in het beoordelen van branddynamica en de reactie van verschillende materialen op brand.
Rhoda, kun je jezelf, je universiteit en toepassings-/onderzoeksgebieden voorstellen?
Ik ben Rhoda Afriyie Mensah, een postdoctoraal onderzoeker aan de Luleå University of Technology (LTU) in Zweden. Ik ben gepromoveerd in werktuigbouwkunde aan de Nanjing University of Science and Technology in China, waar ik onderzoek deed naar de toepassing van kunstmatige intelligentie bij thermische analyse en brandbaarheid van materialen. In 2021 begon ik mijn postdoctorale studie bij de groep Brandbeveiliging van de afdeling Bouwkunde en Fire Engineering van LTU. Mijn onderzoeksachtergrond concentreert zich op het beoordelen van het brandgedrag van materialen en het inbouwen van brandvertragers in materialen om ze minder ontvlambaar te maken. Voor mijn onderzoek heb ik verschillende brandtestinstrumenten gebruikt, waaronder de kegelcalorimeter en de verbrandingscalorimeter op microscopische schaal. Ik geef ook een cursus warmteoverdracht aan de studenten brandbeveiligingstechniek en beheer het laboratorium voor brandbeveiligingstechniek als onderdeel van mijn taken.
Sinds wanneer bestaat de samenwerking met NETZSCH en wat waren de specifieke uitdagingen die uw divisie had voordat ze onze oplossingen gebruikte?
De samenwerking begon in augustus 2022. Voordat we de NETZSCH TCC 918 kegelcalorimeter implementeerden, had het laboratorium voor brandbeveiliging te maken met grote uitdagingen met onze oude kegelcalorimeter. Het apparaat had een open verbrandingskamer, waardoor gebruikers blootgesteld konden worden aan vlammen en hitte. Bovendien gebruikte het oudere model Drierite, een droogmiddel dat giftige chemicaliën bevat. We zochten naar een oplossing die aan deze bezwaren tegemoet zou komen en ons tegelijkertijd beter in staat zou stellen om effectief brandgedragstudies uit te voeren. De TCC 918 biedt een veiligere, gesloten verbrandingskamer en maakt giftige stoffen overbodig.
Waarom heeft u gekozen voor NETZSCH? Hoe hebben onze oplossingen geholpen deze uitdagingen op te lossen?
We hebben voor NETZSCH gekozen vanwege hun reputatie in het leveren van hoogwaardige, betrouwbare thermische analyseapparatuur op maat voor onderwijs- en onderzoeksomgevingen. Hun model TCC 918 model bood geavanceerde veiligheidsfuncties, waaronder een gesloten verbrandingskamer die eerdere risico's verminderde, en gebruiksvriendelijke software, wat essentieel is voor effectief leren.
De TCC 918 van NETZSCH pakte onze uitdagingen effectief aan door een veiliger en geavanceerder calorimetriesysteem te bieden. De gesloten verbrandingskamer verminderde de risico's van blootstelling aan vlammen en hitte aanzienlijk en zorgde voor een veiligere omgeving voor onze medewerkers. De eliminatie van giftige stoffen zoals Drierite in het experimentele proces verhoogde de veiligheid nog verder. Bovendien maakte de gebruiksvriendelijke software van de TCC 918het eenvoudiger om experimenten uit te voeren en gegevens te analyseren, wat een productievere en leerzamere ervaring mogelijk maakte. Deze oplossing loste niet alleen onze veiligheidsproblemen op, maar verhoogde ook de kwaliteit en reikwijdte van onze onderzoekscapaciteiten.
Rhoda, kun je ons meer vertellen over je specifieke toepassing?
Sinds de installatie aan de Technische Universiteit van Luleå is de NETZSCH TCC 918 kegelcalorimeter uitgebreid gebruikt om de brandreactie-eigenschappen van een groot aantal materialen te onderzoeken. We hebben deze geavanceerde apparatuur bijvoorbeeld met succes gebruikt om de brandbaarheid en het verbrandingsgedrag van materialen zoals hout, kunststoffen, textiel, composieten, biochar, verschillende planten en zelfs beton te bestuderen. Hierdoor hebben we cruciale gegevens kunnen verzamelen over hoe deze materialen zich gedragen in brandscenario's, wat aanzienlijk bijdraagt aan ons onderzoek naar brandveiligheidstechniek en helpt bij de ontwikkeling van veiligere materiaaltoepassingen en brandpreventiestrategieën in de bouw- en materiaalindustrie.
Ga in detail en leg uw analyse en meetresultaten uit.
De onderstaande grafiek toont de warmteafgiftesnelheden (kW/m²) van verschillende materialen in de tijd (seconden), gemeten met ons NETZSCH TAURUS TCC 918 instrument. Hier volgt een uitsplitsing van de labels:
Keurig WG (Keurig Tarwegluten): Deze lijn (zwart) toont de warmteafgiftesnelheid van zuivere tarwegluten, geperst en gevormd zonder toevoegingen. Het vertoont een scherpe piek in het begin, tot meer dan 700 kW/m², daarna neemt het snel af en stabiliseert het in de buurt van nul, wat duidt op een snelle verbranding.
BC_APP_WG_COMP (Biochar-Ammmonium Polyfosfaat Tarwegluten Composiet): Deze lijn (rood) vertegenwoordigt een composiet van tarwegluten, biochar en ammoniumpolyfosfaat, een brandvertrager. Deze lijn toont een veel lagere en meer geleidelijke warmteafgifte, met een piek rond 150 kW/m² en een langzame afbouw, wat suggereert dat de toevoeging van biochar en ammoniumpolyfosfaat de ontvlambaarheid en de piekwarmteafgifte van het tarwegluten aanzienlijk vermindert met 74%.
BC_Lanosol_WG_COMP (Biochar-Lanosol Tarwegluten Composiet): De lijn (blauw) geeft een composiet aan van tarwegluten, biochar en Lanosol, een brandvertrager. Net als de BC_APP_WG_COMP vertoont ook deze composiet een verminderde piekwarmteafgifte van 14% vergeleken met zuiver tarwegluten. De piek is hoger dan die van BC_APP_WG_COMP, maar blijft aanzienlijk lager dan die van zuiver tarwegluten, wat duidt op een effectieve vlamvertraging.
De curven laten ook zien dat de toevoeging van lanosol en biochar de tijd tot ontsteking van zuiver WG licht verbeterde, maar APP en biochar verbeterden de tijd tot ontsteking aanzienlijk.
Over het geheel genomen illustreren de grafieken de effectiviteit van verschillende additieven (biochar met ammoniumpolyfosfaat en Lanosol) bij het verminderen van de warmteafgifte en de tijd tot ontbranding van tarwegluten bij blootstelling aan vuur, wat belangrijk is voor het verbeteren van de brandveiligheid van materialen gemaakt van tarwegluten.
Waren er speciale functies van het brandtestapparaat die bijzonder nuttig waren voor uw specifieke toepassing?
De TCC 918 kegelcalorimeter heeft een unieke eigenschap die van vitaal belang is voor onze projecten op het gebied van brandwerendheidstesten. In tegenstelling tot traditionele brandreactietesten waarbij monsters worden blootgesteld aan een constante warmtestroom, is het met de TCC 918 mogelijk om variaties in de warmtestroom te programmeren tijdens de duur van de test. Dankzij deze functie konden we verschillende brandcurves nauwkeurig implementeren en simuleren, waaronder de standaardbrandcurve en de parametrische curves. Door de vergelijkingen van deze krommen in het systeem in te voeren, konden we de parameters dynamisch aanpassen om de omstandigheden die deze krommen vertegenwoordigen te weerspiegelen.
Deze geavanceerde functionaliteit was essentieel om betonmonsters van verschillende diktes effectief bloot te stellen aan zowel standaard als speciale temperatuurcurves. Het team van de Luleå University of Technology gebruikte deze functie om uitgebreide vuurbestendigheidstesten uit te voeren, waardoor we meer inzicht kregen in het gedrag van materialen onder verschillende brandomstandigheden. Dit aanpassingsvermogen en deze precisie maken de TCC 918 tot een hulpmiddel van onschatbare waarde in ons doorlopend onderzoek op het gebied van brandveiligheid.
Hoe heb je de verkregen resultaten gebruikt om je onderzoek, kwaliteitscontrole, ontwikkeling of productie te verbeteren?
De kegelcalorimeter was van groot belang om materialen te kunnen onderwerpen aan de standaard ISO 834 curve en de parametrische curven, op schaal small, die cruciaal zijn voor het evalueren van de brandwerendheid van bouwmaterialen. Het regelsysteem was bedreven in het volgen van deze kromme tot de maximale temperatuurgrens van 1000°C, wat voldoet aan de vereisten voor de meeste materiaaltests. Deze eigenschap was vooral waardevol bij het ondersteunen van de doelstelling van een van onze projecten om de omvang van de tests te verkleinen voor screeningdoeleinden. De veelzijdigheid van de kegelcalorimeter verbeterde onze testprocessen en hielp ons om screening brandwerendheidstesten toegankelijker en kosteneffectiever te maken. Deze mogelijkheid is in lijn met onze lange-termijn projectdoelstelling om de beschikbaarheid van brandwerendheidstesten te vergroten, wat vooral voordelig is voor het beoordelen van nieuwe materialen en technologieën in de bouwindustrie.
Welke invloed had het gebruik van onze oplossingen of de analyseresultaten op uw bedrijf? Heeft u aanzienlijke besparingen of efficiëntieverbeteringen gerealiseerd?
Ja, we zullen aanzienlijke besparingen en efficiëntie bereiken door de cone calorimeter te gebruiken in vergelijking met traditionele brandwerendheidstesten. Traditioneel vereisen deze tests zeer large monsters, maar met de conuscalorimeter hebben we slechts monsters nodig van 100 bij 100 mm met een dikte van maximaal 50 mm. Deze verkleining van de monsters vermindert de hoeveelheid gebruikt materiaal aanzienlijk en daarmee ook de totale testkosten. Bovendien is het energieverbruik van de conuscalorimeter veel lager dan dat van een large oven die gewoonlijk gebruikt wordt bij brandwerendheidstesten. Dit levert niet alleen directe energiebesparingen op, maar draagt ook bij aan een duurzamer testproces door de impact op het milieu te minimaliseren. Deze efficiëntieverbeteringen maken het testen op brandwerendheid toegankelijker en kosteneffectiever, in lijn met onze doelstellingen om de beschikbaarheid van testen te verbeteren en de operationele kosten te verlagen. Het moet echter benadrukt worden dat dit testen op small zijn voor oriëntatie- en screeningsdoeleinden. Voor de classificatie van constructie-elementen zijn oventesten op large nodig.
Hebben onze oplossingen ook geholpen om de kwaliteit van uw producten te verbeteren of uw workflows te optimaliseren?
Ja, het gebruik van de kegelcalorimeter heeft de kwaliteit van onze brandtestprocessen aanzienlijk verbeterd, wat op zijn beurt de kwaliteit van de materialen en producten die we evalueerden heeft verbeterd. Dankzij de precisie en het aanpassingsvermogen van de conuscalorimeter konden we nauwkeurigere en meer gedetailleerde analyses uitvoeren van materialen onder verschillende brandomstandigheden. Deze verbeterde testmogelijkheden stelden ons in staat om materiaalsamenstellingen en behandelingen te optimaliseren voor een betere brandwerendheid, wat leidde tot de ontwikkeling van veiligere en betrouwbaardere materialen.
De TCC 918 heeft onze workflows aanzienlijk geoptimaliseerd en de werkdruk van onze medewerkers verminderd, met name in de context van onderwijs en onderzoek aan de universiteit. Dankzij de efficiëntie en het gebruiksgemak konden experimenten sneller worden opgezet en uitgevoerd, wat ideaal is voor studentenlabs waar tijd en gebruiksvriendelijkheid belangrijk zijn. Dit is ideaal voor studentenlabs waar tijd en gebruiksvriendelijkheid belangrijk zijn. Studenten konden meerdere tests uitvoeren in een kortere periode, wat hun leerervaring verbeterde doordat ze meer tijd hadden om met de apparatuur te werken en onmiddellijk resultaten konden analyseren. Voor onderzoeksprojecten zorgt de slimme aard van de kegelcalorimeter ervoor dat onderzoekers meer tests kunnen uitvoeren met minder voorbereidingstijd, wat leidt tot efficiëntere onderzoekscycli en een snellere voortgang van hypothese tot conclusie. De introductie van de nieuwe kegelcalorimeter in ons laboratorium heeft de productiviteit verbeterd door een effectiever tijdbeheer mogelijk te maken en de handmatige inspanning die nodig is voor het opzetten en uitvoeren van brandtesten te verminderen.
Heb je nieuwe onderzoeksinzichten kunnen verwerven of is er een compleet nieuwe ontwikkeling uit voortgekomen?
Ja, het gebruik van de kegelcalorimeter heeft ons in staat gesteld om nieuwe onderzoeksinzichten te verwerven en heeft zelfs geleid tot de ontwikkeling van innovatieve benaderingen op het gebied van brandveiligheidstechniek. De precisie en flexibiliteit van het apparaat bij het simuleren van verschillende brandscenario's stelde ons in staat om het brandgedrag van verschillende materialen diepgaand te onderzoeken, waaronder materialen die normaal gesproken niet worden meegenomen in standaard brandtesten, zoals biochar. Dit heeft nieuwe wegen geopend om te begrijpen hoe materialen verbranden en op elkaar reageren onder brandomstandigheden. Een belangrijke vooruitgang is de ontwikkeling van brandvertragende materiaalformules. Door te observeren hoe verschillende composieten zich gedragen in gecontroleerde brandtesten, hebben onze onderzoekers de samenstelling van materialen kunnen aanpassen om hun hittebestendigheid te verbeteren. Deze inzichten hebben ook bijgedragen aan het bredere gebied van brandveiligheid. Daarnaast heeft de calorimeter interdisciplinaire samenwerking mogelijk gemaakt door inzichten uit de scheikunde, houtwetenschappen en brandveiligheidstechnische afdelingen van andere instellingen te combineren om de brandbaarheid van materialen te onderzoeken. Deze gezamenlijke aanpak heeft niet alleen de reikwijdte van ons onderzoek verbreed, maar ook de impact ervan vergroot.
Heb je ook ervaring met onze klantenservice?
Onze ervaring met uw klantenondersteuning en service is uitzonderlijk positief, vooral dankzij de bijdragen van het deskundige team van NETZSCH TAURUS Instruments. Hun snelle en deskundige reacties hebben ertoe bijgedragen dat ons gebruik van de conuscalorimeter zowel effectief als efficiënt is. Telkens wanneer we technische uitdagingen tegenkwamen tijdens de inbedrijfstelling of vragen hadden over de apparatuur, bood het team van NETZSCH Taurus snelle en accurate ondersteuning, waardoor de uitvaltijd aanzienlijk werd geminimaliseerd en onze algehele productiviteit werd verhoogd. Hun expertise hielp niet alleen bij het routineonderhoud en het oplossen van problemen, maar ook bij het optimaliseren van het gebruik van de calorimeter voor onze specifieke onderzoeksbehoeften. We hebben veel waardering voor hun toewijding en professionaliteit, die onze ervaring en tevredenheid met jullie diensten aanzienlijk hebben verbeterd.
Zijn er nog andere uitdagingen die je ons wilt meegeven voor de toekomst?
Vooruitkijkend zijn we verheugd om onze samenwerking met uw team te verdiepen, waarbij we ons richten op geavanceerde materiaal brandtesten en de ontwikkeling van milieuvriendelijke en brandwerende materialen die de industriestandaarden kunnen herdefiniëren. We voorzien ook de behoefte aan geavanceerde technologie in de apparatuur, zoals de toevoeging van een camera om real-time in-situ metingen te verkrijgen. Daarnaast zien we grote waarde in het uitbreiden van trainingsprogramma's en workshops om ervoor te zorgen dat ons team volledig gebruik kan maken van de evoluerende mogelijkheden van uw apparatuur. Deze voortdurende samenwerking zal niet alleen onze onderzoekscapaciteiten verbeteren, maar ook bijdragen aan een aanzienlijke vooruitgang in brandbeveiligingstechnologieën.
Bedankt!
Rhoda, hartelijk dank voor dit interview, het boeiende inzicht in je werk en de positieve woorden! We kijken ernaar uit om je in de toekomst met behulp van onze analyseapparatuur te begeleiden op de verdere weg naar geavanceerde materiaalbrandtests en de ontwikkeling van milieuvriendelijke en brandwerende materialen.
