впожежна безпека матеріалівоцінки, «щільність диму» є ключовим кількісним показником, який вимірює, скільки диму утворюється при нагріванні або спалюванні. Це безпосередньо пов’язано з видимістю, ймовірністю евакуації персоналу та складністю порятунку при пожежі. Наукове та точне тестування щільності диму та розуміння стандартної системи, що стоїть за цим, є основою для прийняття рішень матеріалознавцями, дизайнерами продуктів і регуляторами безпеки. У цій статті буде систематично проаналізовано основні принципи, основні методи та глобальні стандарти застосування тестування щільності диму.
Дим — це аерозоль, що складається з твердих і рідких частинок, зважених у повітрі. Основним принципом тестування є кількісна оцінка здатності диму блокувати світло, яка в основному поділяється на два технічні шляхи:
1. Метод ослаблення світла (основний метод)
Це найбільш широко використовуваний і стандартизований основний метод. Він заснований на законі Ламберта Бера, який стверджує, що ослаблення світла, що проходить через дим, пропорційне концентрації диму та довжині шляху.
· Принцип: промінь паралельного світла певної довжини хвилі (зазвичай білого світла або певної смуги) проходить через тестову камеру, наповнену димом. Виміряйте відношення інтенсивності світла, що пройшло (I) до початкової інтенсивності світла (I₀).
·Основні параметри:
·Оптична щільність (OD): OD=log ₁₀ (I ₀/I). Чим більше значення OD, тим щільніший дим.
· Питома оптична щільність (Ds): використовується для порівняння різних матеріалів, щоб усунути вплив товщини та площі зразка. Ds = (V / (A * L)) * OD， Де V — об’єм димової камери, A — відкрита площа зразка, а L — довжина оптичного шляху.
· Щільність диму або коефіцієнт затінення: зазвичай виражається у відсотках втрати світлового потоку.
·Переваги: прямий, безперервний і в режимі реального часу запис динамічного процесу утворення диму, безпосередньо пов'язаного зі зниженням видимості під час пожежі.
2. Закон про якість
Оцініть об’єм диму, вимірявши загальну масу зважених частинок у продуктах згоряння.
· Принцип: зібрати весь дим на фільтрі та збільшити вагу фільтра.
· Репрезентативний стандарт: ASTM D4100.
·Характеристики: він більше зосереджується на загальному масовому виході диму, але його кореляція з оптичною видимістю не така пряма, як метод ослаблення світла, і він не може отримати динамічні процеси.
Метод 1: Статичний тест на щільність диму (метод NBS Smoke Box)
Це випробування, проведене в закритому, статичному середовищі, що імітує накопичення диму, що утворюється в результаті згоряння матеріалів в обмеженому просторі.
· Тестовий пристрій: ядро являє собою герметичний кубічний димовий ящик (зазвичай із внутрішніми розмірами 914 мм × 914 мм × 610 мм, або 3 кубічні фути), який містить:
1. Вертикально встановлений штатив для зразків.
2. Стандартизоване джерело тепла: у режимі полум’я використовується пропан/повітряний пальник (висота полум’я приблизно 127 мм); У безполум'яному режимі використовується електричний нагрів радіаційного конуса (інтенсивність випромінювання зазвичай становить 25 кВт/м² або 50 кВт/м²).
3. Система вертикального оптичного тракту (джерело світла та фотоелектричний приймач).
4. Система витяжки та очищення.
· Процес тестування: зразок піддається впливу вибраного джерела тепла, і починається відлік часу. Постійно вимірювайте та записуйте зміни коефіцієнта пропускання протягом певного часу, зазвичай протягом 20 хвилин. Запишіть максимальне значення щільності диму (мінімальний коефіцієнт пропускання) і криву щільності диму для всього процесу.
·Вихід ядра:
· Максимальна питома оптична щільність (Ds max)
·Час досягнення максимальної щільності диму
Метод 2: Динамічний тест на щільність диму (параметри диму, отримані з конічного калориметра)
Конічний калориметр є одним із найпотужніших інструментів у пожежній науці, який перевіряє матеріали та моделює розвиток сценаріїв пожежі у відкритому, керованому та динамічному середовищі повітряного потоку.
· Тестовий пристрій: інтегрований із системою лазерного або світлодіодного променя та фотодетектором на стандартному конусному калориметрі (ISO 5660-1, ASTM E1354), розташованому у вихлопному каналі.
· Процес тестування: зразок запалюється (або самозаймається) під дією встановленого теплового потоку випромінювання (наприклад, 25, 50, 75 кВт/м²), а продукти згоряння відтягуються вентилятором із постійною швидкістю потоку. Вимірювання в режимі реального часу непрозорості диму в трубопроводах за допомогою променя світла.
·Вихід ядра (динамічні параметри):
·Швидкість утворення диму (SPR): кількість диму, що утворюється за одиницю часу (виражена в конкретній площі гасіння, м²/с). SPR = (V / L) * (d(OD)/dt), де V – об’ємна швидкість потоку.
·Загальна кількість виділеного диму (TSR): інтеграл SPR за часом (м²) протягом усього процесу горіння.
·Питома зона згасання (SEA): кількість диму, утвореного на одиницю втрати маси (м²/кг), SEA=TSR/втрата маси. Це ключовий параметр для оцінки «токсичності диму» самого матеріалу.
· Представники стандартів: ISO 5660-4 (спеціально для вимірювання параметрів диму), ASTM E1354 (включаючи розділ вимірювання диму).
Різні галузі та регіони прийняли різні стандарти тестування та критерії кваліфікації на основі сценаріїв застосування продукту.
| Стандартний номер | Стандартна назва | метод випробування | Основні області застосування | Ключові результати та примітки |
| ASTM E662 | Стандартний метод випробування питомої оптичної щільності диму, що утворюється твердими матеріалами | Статичний (сигаретна коробка NBS) | Будматеріали, матеріали інтер'єру (авіа, залізниця), корпуси електронного обладнання | Ds max。 Авіаційні матеріали FAA, які широко використовуються в Сполучених Штатах, повинні бути перевірені. |
| ISO 5659-2 | Пластмаси. Утворення диму. Частина 2. Визначення оптичної густини методом однокамерного випробування | Статичний (покращений димовий ящик) | Міжнародне застосування, особливо в Європі та залізничному транспорті (посилання на EN 45545) | Ds (4), Ds (16), VOF4 (загальне виділення диму протягом 4 хвилин). |
| GB/T 8323.2 | Утворення пластикового диму. Частина 2. Визначення оптичної щільності однокамерним методом | Статичний (еквівалент ISO 5659-2) | Різні матеріали в Китаї | Те саме, що ISO 5659-2. |
| ISO 5660-4 | Випробування на реакцію на вогонь. Виділення тепла, утворення диму та швидкість втрати маси. Частина 4. Вимірювання швидкості утворення диму. | Динамічний (конічний калориметр) | Дослідження та розробки, порівняння матеріалів, введення моделі пожежі, сертифікація високоякісної продукції | SPR， TSR， SEA。 Надає найбагатшу динамічну інформацію. |
| IEC 61034-1/-2 | Вимірювання щільності диму кабелів, що горять за певних умов | Велика кабельна димова коробка (~1 м³) | Глобальний стандарт для дротової та кабельної промисловості | Мінімальне значення пропускання. Випробуйте димлення всього кабелю під певним полум’ям. |
| EN 45545-2 | Залізничне застосування. Протипожежний захист залізничних транспортних засобів. Частина 2. Вимоги до пожежної поведінки матеріалів і компонентів | Системні стандарти з посиланням на ISO 5659-2, IEC 61034 тощо | Обов'язкові стандарти ЄС для залізничних транзитних матеріалів | Відповідно до рівня ризику (HL1-HL3) існують жорсткі обмеження на Ds max, TSR тощо. |
| NFPA 258 | Стандартний дослідницький метод випробувань для визначення димоутворення твердих матеріалів | статичний | Споріднені галузі Американської асоціації протипожежного захисту | Основний метод подібний до ASTM E662. |
Вибір залежить від кінцевого використання продукту, правил цільового ринку та необхідної глибини інформації.
1. Відповідність і доступ до ринку:
·Продукція, що продається залізничним транспортом ЄС, повинна пройти випробування ISO 5659-2 відповідно до EN 45545-2.
·Продукт — це дріт і кабель, і звіт IEC 61034 зазвичай вимагається в усьому світі.
· Продукт є матеріалом інтер’єру літака, який відповідає вимогам FAA, зазвичай ASTM E662.
· Протипожежна сертифікація на китайському ринку часто вимагає дотримання GB/T 8323.2.
2. Дослідження та перевірка матеріалів:
·На початковій стадії досліджень і розробок ISO 5660-4 (конічний калориметр) є найкращим інструментом для розуміння поведінки матеріалів при горінні та утворенні диму. Він може надавати криві SPR, щоб допомогти визначити піки димоутворення та стадії згоряння, а також співвіднести аналіз зі швидкістю виділення тепла (HRR).
3. Статичне проти динамічного тестування:
· Статичне тестування (димовий ящик NBS) імітує закриту та накопичену димову сцену, і результатом є екстремальне значення «найгіршого сценарію», придатне для відповідності нормативним вимогам і класифікації.
· Динамічні випробування (конусний калориметр) імітують сценарії вентиляції та пожежі, в результаті чого отримують безперервні динамічні дані, які краще відображають процес розвитку небезпек диму під час реальних пожеж.
Випробування щільності диму матеріалів далеке від отримання простого «максимального значення щільності диму». Це систематичний науковий процес оцінки, який поєднує в собі оптичну фізику, хімію горіння та стандартну техніку.
Правильна стратегія для розробників матеріалів і виробників продуктів:
1. Уточніть мету: першочерговим завданням є з’ясувати, чи це дотримання обов’язкових нормативних актів, чи проведення внутрішніх досліджень і оптимізації розробок.
2. Розуміння стандартів: Проведіть поглиблене дослідження конкретних стандартів тестування (методи, умови, індикатори оцінки), на які посилається цільовий ринок.
3. Ефективно використовуйте інструменти: поєднуйте статичне тестування відповідності з інструментами динамічного аналізу науково-дослідних робіт. Глибоко розуміти поведінку матеріалу та оптимізувати склади (наприклад, вибрати ефективний борат цинку для придушення диму) за допомогою конічного калориметра (динамічний); Отримайте звіти про відповідність, використовуючи стандартні сигаретні коробки (статичні) і відкрийте двері на ринок.
4. Інтерпретація даних: Зосередьтеся на всій кривій процесу утворення диму, а не лише на максимальному значенні. Наприклад, один матеріал може мати високий Ds max, але досягати його дуже пізно, тоді як інший матеріал має середній Ds max, але виробляє дим дуже швидко, і останній може мати більший ранній ризик.
Завдяки цій системі наукових випробувань і оцінки ви можете не тільки переконатися, що ваша продукція відповідає вимогам доступу до глобального ринку, але й фундаментально спроектувати та розробити сучасні матеріали, які є безпечнішими під час справжніх пожеж і заощадять дорогоцінний час на евакуацію персоналу. Чи потрібно сертифікувати ваші матеріали чи продукти відповідно до конкретних стандартів щільності диму? Або ви хочете систематично оцінювати та оптимізувати ефективність придушення диму на етапі дослідження та розробки? Ми можемо надати повний набір послуг з тестування щільності диму, що охоплює такі глобальні стандарти, як ASTM, ISO, IEC, GB тощо, у поєднанні з конусним калориметром для глибокого аналізу поведінки горіння, щоб гарантувати безпеку та відповідність вашої продукції.
