Introdução
O comportamento dos materiais em relação ao fogo é um fator crucial nas avaliações de segurança em áreas como construção, transporte e eletrônica. O NETZSCH TCC 918 Cone Calorimeter (figura 1) determina os principais parâmetros de incêndio com base no princípio do consumo de oxigênio, incluindo:
- Concentrações deO2,CO2 e CO
- Taxa de liberação de calor (HRR)
- Taxa média de liberação de calor (ARHE)
- Taxa de produção de fumaça (SPR)
- Taxa de perda de massa (MLR)
- Tempo para ignição (TOI)
- Tempo para extinção da chama (TOF)
Esses parâmetros fornecem uma visão abrangente do comportamento térmico do fogo de um material, desde a ignição até a extinção da chama, e servem como base para modelar e prever eventos reais de incêndio.
O acoplamento opcional com o analisador de gás Bruker OMEGA FT-IR permite que a composição dos gases de fumaça resultantes seja analisada em detalhes. A detecção quantitativa de vários produtos de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição e combustão permite uma avaliação abrangente das emissões tóxicas e apoia o desenvolvimento de materiais seguros e sustentáveis.
Princípio de medição
No site TCC 918, a amostra é exposta a um fluxo de calor definido usando um aquecedor cônico, inflamada e queimada sob condições controladas. Os gases de combustão resultantes são transferidos por meio de um sistema de exaustão para análise posterior.
Como padrão, os gases de combustão relevantes, em particularO2, CO eCO2, são analisados com um analisador de gás Siemens Oxymat/Ultramat. Essas variáveis medidas são usadas para calcular a taxa de liberação de calor (HRR) de acordo com o princípio de consumo de oxigênio.
O acoplamento FT-IR opcional amplia essa abordagem e também permite a detecção quantitativa de outros produtos de Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição e combustão. Isso permite que a composição do gás de combustão seja examinada com muito mais detalhes, especialmente com relação aos componentes tóxicos.
Acoplamento OMEGA FT-IR
O acoplamento (figura 2) é obtido por meio de uma linha de transferência aquecida, semelhante ao acoplamento da linha de transferência FT-IR de outros analisadores NETZSCH (por exemplo, TG-FT-IR). O controle de temperatura evita a condensação, garante o transporte rápido do gás e permite a análise em tempo real dos gases de combustão.
A espectroscopia FT-IR quantifica simultaneamente vários gases com base em seus espectros de absorção característicos. Isso permite a detecção de vários produtos de combustão e Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição.
Além dos gases de combustão típicosCO2, CO e H2O, eles incluem hidrocarbonetos (CH4, eteno, etino), compostos de halogênio (HCl, HBr, HF), compostos de nitrogênio (HCN, NH3, NO, NO2, N2O), substâncias orgânicas (acroleína, formaldeído, benzeno, fenol) e compostos de enxofre (SO2).
Essa análise de gás estendida fornece informações valiosas sobre subprodutos potencialmente tóxicos, especialmente em aplicações com altos requisitos de segurança contra incêndio, como na construção de veículos ferroviários.
Exemplos típicos são as poliamidas (PA), que são frequentemente usadas em acabamentos internos, assentos, isolamento de cabos e peças moldadas devido à sua força e resistência ao calor. Elas também são encontradas em prédios públicos e residências, por exemplo, em revestimentos de pisos, móveis e componentes elétricos. Como polímeros orgânicos, eles podem liberar quantidades consideráveis de fumaça e gases tóxicos em caso de incêndio, portanto, a investigação detalhada de seu comportamento em caso de incêndio é fundamental para o uso seguro.
Condições de medição
Um tecido de PA6 medindo 50 x 50 x 7 mm3 (8 camadas) e pesando 10,58 g foi examinado. Os parâmetros do teste estão resumidos na tabela 1.
Tabela 1: Condições de medição
| Suporte da amostra | Horizontal |
|---|---|
| Fluxo de calor | 50 kW/m2 |
| Taxa de fluxo nominal | 24.0 l/s |
| Distância até o aquecedor de cone | 25 mm |
| Temperatura da interface FT-IR | 180°C |
| Parâmetros de medição FT-IR | Modo de transmissão; resolução: 1 cm-1; média de varreduras por espectro: 10 partes |
Classic Valores de medição do calorímetro de cone
As figuras a seguir mostram os parâmetros de incêndio mais importantes classic que formam a base para avaliar o comportamento do incêndio:
A taxa de liberação de calor (HRR, figura 3) é uma medida da intensidade do incêndio e, portanto, um indicador-chave do perigo potencial.
A taxa de produção de fumaça (SPR, figura 4) fornece informações sobre o comprometimento da visibilidade e a possível exposição tóxica.
A perda de massa (ML, figura 5) se correlaciona diretamente com a combustão do material e fornece informações sobre a estabilidade e a formação de resíduos.
Análise avançada de gás FT-IR
Além desses parâmetros estabelecidos, a análise FT-IR suplementar agora fornece novas percepções sobre a composição química dos gases de combustão produzidos.
Com o acoplamento OMEGA FT-IR, a composição do gás de combustão durante a combustão pode ser determinada com precisão (figura 6).
Os seguintes componentes foram registrados em particular (veja também a figura 6):
- CO2 - Principal produto da combustão, correlacionado com o consumo de oxigênio
- H2O- Vapor de água da Reação de decomposiçãoUma reação de decomposição é uma reação induzida termicamente de um composto químico que forma produtos sólidos e/ou gasosos. decomposição de materiais e aditivos
- CO - Indicador de combustão incompleta (asfixiante incolor e inodoro)
- NO - Formado a partir de compostos de nitrogênio na poliamida
- N2O- Subproduto da OxidaçãoA oxidação pode descrever diferentes processos no contexto da análise térmica.oxidação do nitroxênio (altamente irritante para o trato respiratório)
- HCN - Altamente tóxico, inibe a respiração celular
A detecção simultânea desses gases permite uma avaliação abrangente dos materiais, tanto em termos de seu comportamento térmico ao fogo (HRR, SPR, MLR) quanto de sua relevância toxicológica.
Resumo
O acoplamento do calorímetro de cone TCC 918 com o analisador de gás Bruker OMEGA FT-IR expande a análise de gás de incêndio classic para incluir a detecção simultânea de vários gases tóxicos e relevantes para o incêndio. Além dos parâmetros padrão do TCC 918, é possível obter informações detalhadas sobre a composição do gás da fumaça.
Isso permite a avaliação holística de materiais em termos de comportamento de fogo, emissões tóxicas e requisitos de segurança - um valor agregado considerável para pesquisa, desenvolvimento de produtos e avaliação de segurança.
Com essa combinação de calorimetria precisa e espectroscopia FT-IR moderna, o site NETZSCH oferece uma ferramenta poderosa para análise inovadora de materiais e avaliação de segurança em testes de incêndio.