Insicurezza antincendio materialevalutazione, la "densità del fumo" è un indicatore quantitativo chiave che misura la quantità di fumo prodotto quando riscaldato o bruciato. È direttamente correlato alla visibilità, alla probabilità di evacuazione del personale e alla difficoltà di soccorso in caso di incendio. Testare scientificamente e accuratamente la densità del fumo e comprendere il sistema standard alla base è la base per prendere decisioni da parte di scienziati dei materiali, progettisti di prodotti ed enti regolatori della sicurezza. Questo articolo analizzerà sistematicamente i principi fondamentali, i metodi tradizionali e gli standard applicativi globali dei test sulla densità del fumo.
Il fumo è un aerosol composto da particelle solide e liquide sospese nell'aria. Il principio fondamentale del test è quantificare la capacità del fumo di bloccare la luce, che si divide principalmente in due percorsi tecnici:
1. Metodo di attenuazione della luce (metodo tradizionale)
Questo è il metodo principale più utilizzato e standardizzato. Si basa sulla legge di Lambert Beer, la quale afferma che l'attenuazione della luce che passa attraverso il fumo è proporzionale alla concentrazione del fumo e alla lunghezza del percorso.
·Principio: un raggio di luce parallelo di una determinata lunghezza d'onda (solitamente luce bianca o una banda specifica) attraversa una camera di prova piena di fumo. Misurare il rapporto tra l'intensità della luce trasmessa (I) e l'intensità della luce iniziale (I ₀).
·Parametri principali:
·Densità ottica (OD): DO=log ₁₀ (I ₀/I). Maggiore è il valore OD, più denso sarà il fumo.
·Densità ottica specifica (Ds): utilizzata per confrontare diversi materiali al fine di eliminare l'influenza dello spessore e dell'area del campione. Ds = (V / (A * L)) * OD, dove V è il volume della camera a fumo, A è l'area esposta del campione e L è la lunghezza del percorso ottico.
·Densità dei fumi o tasso di ombreggiamento: solitamente espresso come percentuale della perdita di flusso luminoso.
·Vantaggi: registrazione diretta, continua e in tempo reale del processo dinamico di generazione del fumo, direttamente correlato alla diminuzione della visibilità durante un incendio.
2. Legge sulla qualità
Valutare il volume del fumo misurando la massa totale del particolato sospeso nei prodotti della combustione.
·Principio: raccogliere tutto il fumo sul filtro e aumentare il peso del filtro.
·Norma rappresentativa: ASTM D4100.
·Caratteristiche: Si concentra maggiormente sulla resa massica totale del fumo, ma la sua correlazione con la visibilità ottica non è così diretta come il metodo di attenuazione della luce e non può ottenere processi dinamici.
Metodo 1: test statico sulla densità del fumo (metodo NBS Smoke Box)
Si tratta di un test condotto in un ambiente chiuso e statico, simulando l'accumulo di fumi generati dalla combustione di materiali in uno spazio limitato.
·Dispositivo di test: il nucleo è una camera a fumo cubica sigillata (solitamente con dimensioni interne di 914 mm × 914 mm × 610 mm o 3 piedi cubi), che contiene:
1. Un rack per campioni installato verticalmente.
2. Fonte di calore standardizzata: la modalità fiamma utilizza un bruciatore a propano/aria (altezza della fiamma di circa 127 mm); La modalità senza fiamma utilizza un cono di radiazione riscaldante elettrica (l'intensità della radiazione è solitamente di 25 kW/m² o 50 kW/m²).
3. Sistema di percorso ottico verticale (sorgente luminosa e ricevitore fotoelettrico).
4. Sistema di scarico e pulizia.
·Processo di test: il campione viene esposto a una fonte di calore selezionata e inizia il cronometraggio. Misurare e registrare continuamente le variazioni della trasmittanza nel tempo, solitamente per 20 minuti. Registrare il valore massimo di densità del fumo (trasmittanza minima) e la curva di densità del fumo dell'intero processo.
·Uscita principale:
·Densità ottica specifica massima (Ds max)
·Tempo per raggiungere la massima densità di fumo
Metodo 2: test dinamico della densità del fumo (parametri del fumo derivati dal calorimetro a cono)
Il calorimetro a cono è uno degli strumenti più potenti nella scienza del fuoco, che testa i materiali e simula lo sviluppo di scenari di incendio in un ambiente di flusso d'aria aperto, controllabile e dinamico.
·Dispositivo di test: integrato con un sistema a raggio laser o LED e un fotorilevatore su un calorimetro a cono standard (ISO 5660-1, ASTM E1354), situato nel condotto di scarico.
·Processo di prova: il campione viene acceso (o acceso spontaneamente) sotto un determinato flusso di calore radiante (ad esempio 25, 50, 75 kW/m²) e i prodotti della combustione vengono aspirati da un ventilatore a portata costante. Misura in tempo reale dell'opacità dei fumi nelle tubazioni mediante un fascio di luce.
·Uscita principale (parametri dinamici):
·Tasso di produzione di fumo (SPR): La quantità di fumo prodotto per unità di tempo (espresso in area specifica di estinzione, m²/s). SPR = (V / L) * (d(OD)/dt) ， Dove V è la portata volumetrica.
·Total Smoke Released (TSR): Integrale di SPR nel tempo (m²) durante l'intero processo di combustione.
·Area specifica di estinzione (SEA): la quantità di fumo prodotto per unità di perdita di massa (m²/kg), SEA=TSR/perdita di massa. Questo è un parametro fondamentale per valutare la “tossicità dei fumi” del materiale stesso.
·Rappresentanti degli standard: ISO 5660-4 (specificamente per la misurazione dei parametri del fumo), ASTM E1354 (inclusa la sezione sulla misurazione del fumo).
Diversi settori e regioni hanno adottato standard di test e criteri di qualificazione diversi in base agli scenari di applicazione del prodotto.
| Numero standard | Nome standard | metodo di prova | Principali ambiti applicativi | Risultati principali e note |
| ASTM E662 | Metodo di prova standard per la densità ottica specifica del fumo generato da materiali solidi | Statico (scatola di sigarette NBS) | Materiali da costruzione, materiali per interni (aviazione, ferrovia), involucri di apparecchiature elettroniche | Ds max。 Ampiamente utilizzati negli Stati Uniti, i materiali aeronautici della FAA devono essere testati. |
| ISO 5659-2 | Materie plastiche - Generazione di fumo - Parte 2: Determinazione della densità ottica mediante test a camera singola | Statico (scatola a fumo migliorata) | Applicabile a livello internazionale, soprattutto in Europa e nel transito ferroviario (citato nella norma EN 45545) | Ds (4), Ds (16), VOF4 (produzione totale di fumo entro 4 minuti). |
| GB/T8323.2 | Generazione di fumo plastico - Parte 2: Determinazione della densità ottica mediante metodo a camera singola | Statico (equivalente a ISO 5659-2) | Vari materiali in Cina | Uguale alla ISO 5659-2. |
| ISO 5660-4 | Prove di reazione al fuoco - Rilascio di calore, produzione di fumo e velocità di perdita di massa - Parte 4: Misurazione della velocità di produzione di fumo | Dinamico (calorimetro a cono) | Ricerca e sviluppo, confronto dei materiali, input del modello di fuoco, certificazione di prodotti di fascia alta | SPR, TSR, SEA. Fornisce le informazioni dinamiche più ricche. |
| CEI 61034-1/-2 | Misura della densità del fumo dei cavi che bruciano in condizioni definite | Camera portafumi di grandi dimensioni (~1m ³) | Standard globale per l'industria dei fili e dei cavi | Valore minimo di trasmittanza. Testare la produzione di fumo dell'intero cavo sotto fiamme specifiche. |
| EN45545-2 | Applicazioni ferroviarie - Protezione antincendio sui veicoli ferroviari - Parte 2: Requisiti per il comportamento al fuoco di materiali e componenti | Standard di sistema, riferimento ISO 5659-2, IEC 61034, ecc | Norme obbligatorie dell'UE per i materiali del trasporto ferroviario | A seconda del livello di rischio (HL1-HL3), esistono limiti severi su Ds max, TSR, ecc. |
| NFPA258 | Metodo di test di ricerca standard per determinare la generazione di fumo di materiali solidi | statico | Campi correlati dell'American Fire Protection Association | Il metodo di base è simile a ASTM E662. |
La scelta dipende dall'uso finale del prodotto, dalle normative del mercato di riferimento e dalla profondità delle informazioni richiesta.
1. Conformità e accesso al mercato:
·I prodotti venduti al transito ferroviario dell'UE devono essere sottoposti ai test ISO 5659-2 in conformità alla norma EN 45545-2.
·Il prodotto è un filo e un cavo e il rapporto IEC 61034 è solitamente richiesto in tutto il mondo.
·Il prodotto è un materiale per interni di aerei che soddisfa i requisiti FAA, solitamente ASTM E662.
·La certificazione antincendio nel mercato cinese spesso richiede la conformità allo standard GB/T 8323.2.
2. Ricerca e screening dei materiali:
·Nella fase iniziale di ricerca e sviluppo, la norma ISO 5660-4 (calorimetro a cono) è lo strumento migliore per comprendere il comportamento dei materiali in termini di combustione e generazione di fumo. Può fornire curve SPR per aiutare a identificare i picchi di produzione di fumo e le fasi di combustione e correlare l'analisi con il tasso di rilascio di calore (HRR).
3. Test statici e dinamici:
·Il test statico (scatola a fumo NBS) simula una scena di fumo chiuso e accumulato e il risultato è un valore estremo dello "scenario peggiore", adatto per la conformità e la classificazione normativa.
·I test dinamici (calorimetro a cono) simulano scenari di ventilazione e incendio, producendo dati dinamici continui che riflettono meglio il processo di sviluppo dei rischi di fumo negli incendi reali.
Testare la densità del fumo dei materiali è ben lungi dall'ottenere un semplice "valore massimo di densità del fumo". Si tratta di un processo di valutazione scientifica sistematica che combina fisica ottica, chimica della combustione e ingegneria standard.
La strategia corretta per gli sviluppatori di materiali e i produttori di prodotti è:
1. Chiarire l'obiettivo: la prima priorità è chiarire se si tratta di rispettare le normative cogenti o di condurre attività di ricerca e sviluppo interne di ottimizzazione.
2. Comprendere gli standard: condurre una ricerca approfondita sugli standard di test specifici (metodi, condizioni, indicatori di giudizio) a cui fa riferimento il mercato di riferimento.
3. Fare buon uso degli strumenti: combinare test di conformità statici con strumenti di analisi dinamica di ricerca e sviluppo. Comprendere a fondo il comportamento dei materiali e ottimizzare le formulazioni (come la selezione di borato di zinco efficiente per l'eliminazione del fumo) utilizzando un calorimetro a cono (dinamico); Ottieni rapporti di conformità utilizzando scatole di sigarette standard (statiche) e apri la porta al mercato.
4. Interpretazione dei dati: concentrarsi sull'intera curva del processo di generazione del fumo, non solo sul valore massimo. Ad esempio, un materiale può avere un Ds max elevato ma raggiungerlo molto tardi, mentre un altro materiale ha un Ds max medio ma produce fumo molto rapidamente, e quest'ultimo può avere un rischio precoce maggiore.
Attraverso questo sistema di test e valutazione scientifici, non solo potete garantire che i vostri prodotti soddisfino i requisiti di accesso al mercato globale, ma anche progettare e sviluppare materiali avanzati che siano più sicuri negli incendi reali e risparmiare tempo prezioso per l'evacuazione del personale. I vostri materiali o prodotti devono essere certificati secondo specifici standard di densità del fumo? Oppure vuoi valutare e ottimizzare sistematicamente le prestazioni di abbattimento dei fumi durante la fase di ricerca e sviluppo? Siamo in grado di fornire una serie completa di servizi di test sulla densità del fumo che coprono gli standard globali principali come ASTM, ISO, IEC, GB, ecc., combinati con un calorimetro a cono per un'analisi approfondita del comportamento di combustione, per salvaguardare la sicurezza e la conformità dei vostri prodotti.
