Bestämning av värme- och skenbar rökfrisättningshastighet från material och produkter med hjälp av ASTM E1354 syreförbrukningskalorimeter

ASTM E1354-standardtestmetoden för bestämning av värme- och skenbar rökfrisättningshastighet hos material och produkter med hjälp av syreförbrukningskalorimetri, utvecklad av American Society for Testing and Materials (ASTM), är en standard för brandtestrespons som möjliggör mätning av responsen hos material som utsätts för kontrollerade nivåer av strålningsvärme, med eller utan en extern tändare.

Den testmetod som beskrivs här används för att bestämma brandfarlighet, värmeavgivningshastigheter, massförlusthastigheter, effektiv förbränningsvärme och synlig rökbildning hos material och produkter.

Värmefrigöringshastigheten bestäms genom att mäta syreförbrukningen, vilken bestäms av syrekoncentrationen och flödeshastigheten i avgasströmmen. Den effektiva förbränningsvärmen bestäms genom att samtidigt mäta hastigheten för provets massförlust tillsammans med hastigheten för värmefrigöringen. Rökbildning mäts genom att ljus blockeras av förbränningsproduktströmmen.

Prover bör utsättas för initiala testvärmeflöden från 0 kW/m² ^till 100 kW/m² ^. När extern antändning används bör det göras med en elektrisk gnista. Det initiala testvärmeflödesvärdet och användningen av extern antändning bör vara i enlighet med specifikationerna i relevant material- eller prestandastandard. Den normala provtestorienteringen är horisontell, oavsett om slutanvändningen innebär en horisontell eller vertikal orientering. Enheten inkluderar också möjligheter till vertikal orienteringstestning, som endast används för utforskande eller diagnostiskt arbete.

Brandfarlighet definieras som den tid som förflyter från den första exponeringen för ihållande låga.

Denna testmetod har utvecklats för användning vid material- och produktutvärderingar, matematisk modellering, designändamål eller utveckling och forskning. Exempel på materialprover inkluderar delar av slutprodukten eller olika komponenter som används i slutprodukten.

ASTM E1354 är en allmänt använd brandteststandard och en av de viktigaste brandtestmetoderna i laboratorieskala som används för att utvärdera hur material beter sig när de utsätts för brandförhållanden. Testet utförs med en anordning som kallas konkalorimeter, som simulerar verklig brandexponering i en kontrollerad laboratoriemiljö.

Det primära syftet med ASTM E1354-standarden är att mäta materials brandreaktionsegenskaper när de utsätts för en definierad nivå av strålningsvärme. Denna standard utvärderar specifikt följande parametrar:

• Värmeavgivningshastighet
• Rökproduktion
• Tändningsegenskaper
• Massförlust under förbränning
• Bildning av giftiga gaser (kolmonoxid, koldioxid)

Dessa parametrar är kritiska eftersom värmeutvecklingshastigheten är den viktigaste faktorn för en brands tillväxt och spridning.

ASTM E1354-standardtestmetoden är baserad på principen om syreförbrukningskalorimetri, som är följande:

• Mängden värme som frigörs under förbränning är direkt proportionell mot mängden syre som förbrukas.
• Ungefär 13,1 MJ värme frigörs för varje kilogram syre som förbrukas, vilket möjliggör en noggrann beräkning av brandintensiteten.

Den koniska kalorimetern som används i testerna består av flera grundläggande komponenter:

• Konisk värmestrålare (cirka 100 kW/m²)²(Ger kontrollerat värmeflöde upp till)
• Provhållare (vanligtvis för prover på 100 mm x 100 mm)
• Tändningssystem (gnisttändare)
• Avgassystem (samlar upp förbränningsgaser)
• Syreanalysator (mäter syrebrist)
• Lastcell (mäter massförlust)
• Rökmätningssystem

Detta system möjliggör detaljerad realtidsövervakning av förbränningsbeteendet.

Testprocessen följer vanligtvis dessa steg:

• Provberedning: Proverna konditioneras vid kontrollerad temperatur och fuktighet. De är vanligtvis enkla och representerar faktiska material för användning.
• Värmeexponering: Provet utsätts för ett fördefinierat strålningsvärmeflöde (vanligtvis 35 eller 50 kW/m³).²) utsätts för.
• Antändning: Provet kan antändas spontant eller med en gnisttändare.
• Datainsamling: Mätningar görs kontinuerligt för följande parametrar:
  • Värmeavgivningshastighet
  • rökdensitet
  • massförlust
  • Gaskoncentrationer
  • Testets varaktighet

Testet fortsätter tills förbränningen upphör eller en definierad tidsperiod har uppnåtts.

• Viktiga uppmätta parametrar: ASTM E1354-standarden tillhandahåller en bred datauppsättning inklusive:
  • Högsta värmeavgivningshastighet
  • Total värmeavgivning
  • Tändningstid
  • Massförlusthastighet
  • Rökproduktionshastighet
  • Effektiv förbränningsvärme
  • Gasutsläpp (kolmonoxid, koldioxid, giftiga gaser)

Dessa resultat hjälper ingenjörer att förstå hur ett material bidrar till brandintensiteten.

ASTM E1354-standarden används i många branscher, inklusive:

• Byggmaterial (isolering, paneler, golv)
• Bil och transport
• Elektronik och kablar
• Möbler och textilier

Typiska tillämpningar av denna standard inkluderar:

• Produktutveckling och FoU
• Brandskyddsteknik
• Efterlevnad av lagstadgade bestämmelser
• Indata för brandmodellering

Fördelarna med ASTM E1354-standarden är följande:

• Det kräver ett litet urval men ger omfattande data.
• Den är mycket repeterbar och tillförlitlig.
• Lämplig för forskning och produktjämförelse.
• Den tillhandahåller data som kan användas i brandsimuleringsmodeller.

Denna standard har dock vissa begränsningar:

• Detta är ett bänkskaletest, inte ett fullskaligt brandscenario.
• Resultaten kanske inte korrekt återspeglar verkliga brandförhållanden.
• Brandmodellering kräver expertutlåtande.

Sammanfattningsvis är ASTM E1354-standarden en av de viktigaste brandteststandarderna för att utvärdera materialbeteende under brandexponering. Genom att mäta värmeavgivning, rökproduktion och förbränningsegenskaper ger den kritiska data för brandsäkerhetsdesign, materialval och regelefterlevnad. Dess förmåga att simulera realistiska brandförhållanden i liten skala gör denna standard till ett oumbärligt verktyg inom modern brandvetenskap och brandteknik.

I många år har vår organisation, med sitt kompetenta och erfarna team, förstått sina kunders behov, tillhandahållit de avancerade testtjänster de behöver och hjälpt dem med att etablera, implementera och förbättra ledningssystem. Inom detta ramverk tillhandahåller vi även testtjänster i enlighet med ASTM E1354-standarden.