ISO 19021 Prüfverfahren zur Bestimmung von Gaskonzentrationen in ISO 5659-2 mittels Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie

Der von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) entwickelte Standard „ISO 19021 Prüfverfahren zur Bestimmung von Gaskonzentrationen in ISO 5659-2 mittels Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie“ beschreibt ein Prüfverfahren, das sich zur Analyse von Abfällen eignet, die bei der Pyrolyse und Verbrennung von Proben und Produkten entstehen, die gemäß dem Standard „ISO 5659-2 Kunststoffe – Rauchbildung – Teil 2: Bestimmung der optischen Dichte durch einen Einkammertest“ geprüft wurden. Dieses Prüfverfahren basiert auf der Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie (FTIR), wie sie in der Norm „ISO 19702 Toxizitätsprüfung von Brandrückständen – Leitfaden zur Analyse von Gasen und Dämpfen in Brandrückständen mittels FTIR-Gasanalyse“ beschrieben wird, und enthält zusätzliche Informationen zu geeigneten Prüfgeräten und zur Kalibrierung des Analysators für die Anwendung auf dieses physikalische Brandmodell.

Dieser Standard ist für die Verwendung in Verbindung mit den Standards ISO 5659-2 und ISO 19702 vorgesehen. Die Testmethode liefert zeitabhängige Gaskonzentrationen über den gesamten Verlauf eines ISO 5659-2-Tests. Diese Norm befasst sich nicht mit der Genauigkeit dieses Brandmodells für eine Produktanwendung oder mit der Genauigkeit der Gaskonzentrationen im Vergleich zu Brandtests oder Brandszenarien im realen Maßstab.

Um diese Norm zukünftig in eine internationale Norm umzuwandeln, ist die Durchführung eines Ringversuchs zur Änderung von Anhang B vorgesehen. Diese Norm beinhaltet keine Toxizitätsbewertung und liefert keine Eingangsdaten für die Brandschutztechnik.

Da die Verbrennungsbedingungen während der Prüfung nach ISO 5659-2 je nach Sauerstoffverbrauchsrate im geschlossenen Raum variieren, gilt dieses physikalische Brandmodell nicht als repräsentativ für ein bestimmtes Brandszenario. Daher ist es schwierig, die Testergebnisse mit realen Brandbedingungen zu vergleichen. Wenn diese Prüfmethode zum Vergleich zwischen Materialien oder Produkten verwendet wird, sollte sie daher in Verbindung mit anderen Brandprüfungen durchgeführt werden.

Für die Zwecke dieser Norm gelten die in den Normen ISO 13943, ISO 5659-2 und ISO 19702 angegebenen Begriffe und Definitionen.

Die Untersuchungen, die den technischen Hintergrund dieser Norm bilden, werden in dieser Norm ausführlich erläutert. Von den Brandgasen werden kontinuierlich Proben aus einer kumulativen Rauchkammer entnommen (ISO 5659-2). Der Gasprobenfluss sollte so erfolgen, dass die Probe repräsentativ für die Zusammensetzung der Atmosphäre im Raum ist und alle Auswirkungen von Gasprobensystemen (wie Filtern, Sonden, Rohren, Schläuchen und Pumpen) sollten minimiert werden. Ein Filtersystem verhindert, dass Rauchpartikel in die Zelle des Gasanalysators gelangen. Die Konzentrationen der angegebenen Gase im beprobten Abwasserstrom werden mittels FTIR-Spektroskopie gemäß der Norm ISO 19702 bestimmt. Die aus der Kammer entnommene und für die FTIR-Analyse verwendete Atmosphärenmenge (ungefähr 20 l/min für 1,5 min) muss innerhalb von Grenzen gehalten werden, die eine Kompensation der Probenahme durch die Ausdehnung der Luft aufgrund der thermischen Effekte des Strahlungskegels und der Verbrennung der Testprobe ermöglichen. Auf diese Weise wird der Kammerdruck während der gesamten Probenahmedauer relativ konstant gehalten. Die Fahrzeit und -entfernung zum Notausgang durch das Gasprobenahmesystem sollten minimiert werden.

Bei diesen Tests wird das in der Norm ISO 5659-2 spezifizierte Testgerät verwendet.

Die allgemeine Anordnung des Gasprobenahmesystems wird nachstehend zusätzlich zu den Anforderungen der Norm ISO 19702 angegeben. Das Gasprobenahmesystem besteht aus einer Probenahmesonde, einem Primärfilter, einer Gasprobenahmeleitung, einem Sekundärfilter, einer Gaszelle, einem Druckmessumformer, einem optionalen Kühler, einer Pumpe und einem Durchflussmesser. Der Hauptfilter sollte direkt nach der Sonde platziert werden. Der Gasanalysator sollte nach dem Ende der Probenahmeleitung und vor der Pumpe platziert werden. Ein Beispiel für ein Convenience-Sampling-System ist in der Abbildung dargestellt.

Andere Anordnungen sind möglich, wenn sie die grundlegenden Punkte dieser Norm einhalten: Durchflussbedingungen, ein beheizter Hauptfilter unmittelbar nach der Probenahmesonde und eine beheizte Zone vom Auslass der Rauchdichtekammer bis zum Auslass der FTIR-Gaszelle. Die Rauchdichtekammer muss mit einem Druckmessumformer ausgestattet sein, der die Aufzeichnung des Innendrucks P der Kammer als Funktion der Zeit ermöglicht. Einige Labore haben erfolgreich ein System getestet, das eine höhere Extraktionsrate verwendet und die Rückführung der extrahierten Gase zum Testgerät ermöglicht, wenn der Druck im Behälter relativ konstant gehalten wird. Bei derartigen Systemen muss der Anwender mit der in dieser Norm beschriebenen Abweichung von der allgemeinen Regelung rechnen. Für diese Art der Bewertung können die Normen der Reihe ISO 12828 verwendet werden.

Die Probenahmesonde besteht aus einem Edelstahlrohr mit 5 mm Innendurchmesser und geschlossenem Ende. Die Befestigung sollte am Mittelpunkt der Kammerdecke erfolgen und 80 mm von der Kammerdecke nach innen überstehen. Die Sonde sollte drei Probenahmelöcher mit einem Durchmesser von 40 mm haben, die 55 mm, 70 mm und 2 mm von der Innendecke der Kammer entfernt und zur Rückseite der Kammer gerichtet angeordnet sind. Einige saure Gase können mit der Innenfläche der Sonde reagieren, was zum Verlust dieser Gase führen kann. Dies ist insbesondere bei niedrigen Konzentrationen wichtig. Um die Temperatur des entnommenen Gases zu messen, sollte ein abgeschirmtes Thermoelement in der Nähe der Mittelöffnung der internen Sonde platziert werden, 3 mm plus/minus 8 mm von der Öffnung entfernt. Bei der Probenahme sollte die Temperatur aufgezeichnet werden, um die Massenkonzentration der Gasspezies zu berechnen.

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