ASTM E906-07 Standardprüfverfahren für Wärme- und sichtbare Rauchfreisetzungsraten für Materialien und Produkte unter Verwendung der Thermosäulenmethode

Der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Standard „ASTM E906-07 Standardtestmethode für Wärme- und sichtbare Rauchfreisetzungsraten für Materialien und Produkte unter Verwendung der Thermosäulenmethode“ beschreibt eine Testmethode zur Bestimmung der Wärme- und sichtbaren Rauchfreisetzungsraten von Materialien, Produkten oder Baugruppen, wenn diese unterschiedlichen Strahlungswärmestärken ausgesetzt sind. Sichtbarer Rauch wird als Verdunkelung des durch die bei Tests freigesetzten Verbrennungsprodukte übertragenen Lichts definiert.

Bei dieser Methode zur Reaktion auf einen Brandtest wird die Wärmefreisetzung mithilfe einer thermischen Methode (Thermosäule) bewertet. Dabei wird eine Strahlungswärmequelle verwendet, die aus einer Anordnung von vier elektrischen Widerstandselementen besteht. Bei dieser Testmethode wird eine Probe sowohl gesteuert als auch ohne Steuerung einer thermischen Strahlung ausgesetzt. Die Pilotzündung erfolgt durch direkten Flammenaufprall auf die Probe (Punktzündung) oder durch die Verwendung einer Pilotflamme zum Zünden der durch Pyrolyse der Probe entstehenden Gase.

Die Wärme- und Rauchfreisetzung wird ab dem Moment gemessen, in dem die Probe in eine kontrollierte Expositionskammer eingeführt wird. Die Messungen werden während der gesamten Dauer der Entzündung (und der allmählichen Flammenberührung der Oberfläche im Falle einer Punktentzündung) und bis zum Abschluss des Tests durchgeführt.

Dieses Testverfahren ist für den Einsatz in Forschung und Entwicklung vorgesehen und dient nicht als Grundlage für Bewertungs-, Regulierungs- oder Codezwecke.

Das in dieser Testmethode beschriebene Gerät wurde in zwei Konfigurationen verwendet. Konfiguration A ist die von der Federal Aviation Administration (FAA) zur Bewertung von Materialien für den Einsatz in Flugzeugen verwendete Konfiguration. Konfiguration B eignet sich für Forschungs- und Entwicklungszwecke bei verschiedenen einfallenden Wärmeströmen.

Dieses Prüfverfahren liefert keine Informationen zum Brandverhalten von Prüfkörpern unter anderen als den in diesem Prüfverfahren angegebenen Brandbedingungen. Zu den bekannten Einschränkungen dieser Testmethode gehören:

• Die Freisetzungsraten von Wärme und Rauch hängen von einer Reihe von Faktoren ab, darunter die Bildung von Oberflächenverkohlungen, die Bildung klebriger Asche, die Probendicke und die Montagemethode.
• Die Wärmefreisetzungswerte sind eine Funktion der jeweils getesteten Probengröße (offene Fläche). Bei manchen Produkten sind die Ergebnisse nicht direkt auf unterschiedliche freiliegende Oberflächenbereiche skalierbar.
• Das Prüfverfahren ist auf festgelegte Probengrößen von Materialien, Produkten oder Baugruppen beschränkt. Wenn Produkte getestet werden sollen, muss das Testmuster repräsentativ für das Produkt im tatsächlichen Gebrauch sein. Der Test beschränkt sich auf das Freilegen einer Oberfläche. Als Optionen für die freigelegte Oberfläche stehen die vertikale und die horizontale Ausrichtung nach oben zur Verfügung.
• Bei sehr hohen Wärmefreisetzungsraten der Probe kann es zu Flammenbildung an der Oberseite des Schornsteins kommen, wodurch der Test ungültig wird.
• Zwischen den aus horizontal und vertikal ausgerichteten Proben erhaltenen Luftemissionsratenwerten konnte kein allgemeiner Zusammenhang hergestellt werden. Proben, die in vertikaler Ausrichtung schmelzen und tropfen, sollten horizontal getestet werden.

Für die Zwecke dieser Norm gelten zusätzlich zu den in den Normen „ASTM E176-2121 Standard Terminology of Fire Standards“ und „ISO 13943 Fire Safety – Glossary“ angegebenen Begriffen und Definitionen die folgenden Definitionen:

• In Bezug auf die Datenerfassung bezieht sich „kontinuierlich“ auf Datenerfassungsintervalle von 5 Sekunden oder weniger.
• Die freiliegende Oberfläche ist die Oberfläche der Probe, die der einfallenden Hitze ausgesetzt ist.
• Unter Glühen versteht man das Vorhandensein einer Flamme auf oder an der Oberfläche der Probe für einen Zeitraum von weniger als 4 Sekunden.
• Unter Gasphasenzündung versteht man die Zündung von Pyrolyseprodukten einer erhitzten Oberfläche durch eine Zündflamme oder eine andere Zündquelle, die die erhitzte Oberfläche nicht oder nicht wesentlich beeinflusst, beispielsweise durch erneute Bestrahlung.
• Die Ausrichtung ist die Ebene, in der die freiliegende Seite der Probe während des Tests vertikal oder horizontal nach oben zeigt.
• Eine Raucheinheit ist die Konzentration von Rauchpartikeln in einem Kubikmeter Luft, die die Lichtdurchlässigkeit auf einer Strecke von 1 m auf 10 Prozent reduziert.
• Eine anhaltende Flamme liegt vor, wenn die Flamme auf oder über dem größten Teil der Probenoberfläche für eine Dauer von 4 Sekunden oder länger vorhanden ist.
• Die Zündzeit ist die Zeit zwischen dem Beginn des Tests und dem Vorhandensein einer Flamme auf oder über dem größten Teil der Oberfläche der Probe für mindestens 4 Sekunden.
• Die Dauer der Flamme ist die Zünddauer.

Bei der Prüfung wird die zu prüfende Probe in eine Klimakammer injiziert, durch die ein konstanter Luftstrom geleitet wird. Die Belichtung der Probe wird durch eine Strahlungswärmequelle bestimmt, die so eingestellt ist, dass sie den gewünschten Gesamtwärmefluss auf der Probe erzeugt. Zu den Belichtungsoptionen gehören: horizontale oder vertikale Ausrichtung, Zündung ohne Pilot, Zündung der austretenden Gase mit Pilot oder Punktzündung der Oberfläche. Änderungen der Temperatur und der optischen Dichte des die Kammer verlassenden Gases werden überwacht und aus diesen Daten werden die Freisetzungsraten von Wärme und sichtbarem Rauch berechnet.

Dieses Prüfverfahren beschreibt das Verhalten von Materialproben hinsichtlich der Wärme- und sichtbaren Rauchfreisetzungsrate unter einer festgelegten Feuereinwirkung. Durch die Prüfung von Proben bei unterschiedlichen Belastungen und verschiedenen Wärmeströmen ist es möglich, die Verhaltensänderung von Materialien und Produkten bei veränderter Wärmestrombelastung zu ermitteln.

Die für einen bestimmten Test erhaltenen Daten beschreiben die Geschwindigkeit, mit der sich die Probe ausbreitet und Rauch freisetzt, wenn sie den spezifischen Umgebungsbedingungen und Verfahren ausgesetzt ist, die zur Durchführung dieses Tests verwendet wurden.

Bei Verwendung einer Zündflamme verbrennt während der allmählichen Einschlussphase nicht die gesamte freiliegende Oberfläche der Probe. Es werden Punktschussverfahren (Aufprallverfahren) verwendet. Bei einer allmählichen Oberflächenbeschädigung werden die Wärme- und Rauchfreisetzungsraten pro Quadratmeter der ursprünglich freiliegenden Oberfläche angegeben, nicht pro Quadratmeter der flammenhaltigen Oberfläche.

Sowohl die Wärme- als auch die Rauchfreisetzungsraten werden pro Quadratmeter der ursprünglich freiliegenden Oberfläche berechnet. Wenn eine Probe aufquillt, durchhängt, delaminiert oder sich anderweitig verformt und dadurch die freiliegende Oberfläche verändert, entsprechen die berechneten Freisetzungsraten der ursprünglichen Fläche und nicht der neuen Oberfläche.

Die Wärmefreisetzungswerte hängen vom Zündmodus ab. Die Gasphasenzündung liefert ein dimensionskonsistenteres Maß für die Freisetzungsrate, wenn eine sehr schnelle oder sofortige Wechselwirkung der Probenoberfläche mit der Flamme stattfindet.

Die Freisetzungsraten hängen von vielen Faktoren ab, von denen einige nicht kontrolliert werden können. Es ist möglich, dass Proben, die Oberflächenverkohlungen oder klebrige Asche aufweisen oder aus Verbundwerkstoffen oder Laminaten bestehen, möglicherweise nicht die stationäre Freisetzungsrate erreichen. Thermisch dünne Proben, d. h. Proben, deren unbelichtete Oberflächen während des Testzeitraums ihre Temperatur ändern, können keine stationäre Freisetzungsrate erreichen. Daher hängen die Freisetzungsraten eines bestimmten Materials beispielsweise von der Verwendung des Materials, seiner Dicke und der Installationsmethode ab.

Unsere Organisation verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen im Bereich Wissenschaft und Technologie weltweit aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. Zu den zahlreichen Prüf-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien, die für Unternehmen in verschiedenen Branchen durchgeführt werden, gehören auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „ASTM E906-07 Standardprüfmethode für Wärme- und sichtbare Rauchfreisetzungsraten für Materialien und Produkte unter Verwendung der Thermosäulenmethode“.