Испытание огнестойкости: полный обзор

Пожарная безопасность является серьезной проблемой для всех. Согласно Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ)Ежегодно во всем мире травмы, связанные с пожарами, являются причиной более 300,000 10 смертей и XNUMX миллионов случаев инвалидности. 

Чтобы устранить крайне неблагоприятный характер пожарной опасности, одной из наиболее эффективных мер стало использование испытаний материалов на огнестойкость, чтобы убедиться, что они соответствуют стандартам пожарной безопасности. 

В этой статье мы предоставим полный обзор испытание на огнестойкость, освещающий его историю, виды, методы и будущие направления. 

Без лишних слов, давайте сразу погрузимся в это. 

Что такое огнезащитные средства? 

Проще говоря, антипирены — это химические вещества, которые используются для предотвращения распространения огня в различных продуктах. Использование огнезащитных материалов может варьироваться в зависимости от материала, на который они наносятся, причем их обычно добавляют либо в процессе производства, либо в качестве добавки для повышения огнестойкости.

Важность испытаний на огнестойкость

Тестирование антипиренов имеет решающее значение по трем основным причинам:

1. Снижает опасности и потери, связанные с пожарами.
2. Удовлетворяет нормативным требованиям
3. Выделяет возможности для потенциального улучшения продуктов

История и эволюция стандартов огнестойкости

Огнестойкие материалы используются уже довольно давно. Все началось еще в 19 веке с открытия синтетических химикатов, таких как бром и хлор, которые обладали огнезащитными свойствами. Химические вещества использовались для изготовления антипиренов, которые наносились на такие ткани, как хлопок, шерсть, шелк и полиэстер, для повышения их огнестойкости.

Эволюция стандартов тестирования

Самая ранняя разработка стандартов огнестойкости относится к началу 20 века. Сначала стандарты основывались на простом методе, который заключался в помещении куска ткани в небольшой огонь на определенное время и измерении продолжительности обгоревшей области. Однако со временем появились новые стандарты испытаний, каждый из которых отражает растущее понимание динамики пожара и материалов. 

 

Ключевые достижения в стандартах тестирования обусловлены тремя основными событиями: 

1. ASTM E84: Разработанный в 1920-х годах, этот стандарт измерял распространение пламени и образование дыма на определенном испытуемом образце, что впоследствии способствовало созданию огнестойких строительных конструкций.
2. UL 94: Представленный в 1940-х годах стандарт UL 94 произвел революцию в испытаниях огнестойкости, классифицируя материалы на основе их поведения при горении и образования дыма. 
3. 

   ISO 11925-2: Разработан в 1990-х годах и ориентирован, в первую очередь, на огнестойкость текстиля. Он использовал современное оборудование для оценки устойчивости к возгоранию, распространения пламени и поведения плавления.  

Глобальные различия в стандартах

В настоящее время в мире существует множество стандартов испытаний на огнезащиту, и каждый из них ориентирован на свою область. В Северной Америке рекомендации по тестированию антипиренов учитывают такие факторы, как средняя длина полукокса, продолжительность взрыва и отсутствие капель расплавленного топлива после пожара. 

С другой стороны, в Азии Япония, Китай и Южная Корея имеют строгие правила проведения испытаний, такие как максимально допустимое время непрерывного горения, отрицательное время горения и продолжительность вреда. Эти различия между регионами показывают, что регулирующие органы по-разному обеспечивают стандарты пожарной безопасности.

Виды антипиренов

 

Антипирены можно разделить на различные типы в зависимости от их химического состава, способа действия и способа применения.

Некоторые из распространенных типов огнезащитных средств:

• Галогенированные антипирены: Галогены, присутствующие в этих веществах, предотвращают их легкое возгорание, препятствуя процессу горения, образуя таким образом щит.
• Антипирены на основе фосфора. Антипирены, используемые для тушения огня, содержат в своих молекулах фосфор, который усиливает образование угля и одновременно снижает количество кислорода для горения, что предотвращает быстрое распространение огня.

• Неорганические антипирены. Эти антипирены состоят из оксидов металлов и действуют путем поглощения тепла, выпуска водяного пара или покрытия поверхности материала для его защиты. 

Категории антипиренов

В основном существуют две категории антипиренов: 

1. Добавочные антипирены: это достигается путем смешивания их с материалом без фактического создания каких-либо химических связей.
2. Реактивные антипирены: эти добавки химически связаны с материалом и становятся неотъемлемой частью конечного продукта.

заявка

Антипирены активно используются во многих различных отраслях промышленности. Некоторые из его основных применений:

Текстильная промышленность:

В одежде, обивке и шторах широко используются антипирены. В зависимости от типа ткани и желаемых свойств, таких как долговечность и комфорт, используются различные типы антипиренов. 

 

Электронная промышленность:

В электронике антипирены необходимы для обеспечения безопасности и используются в корпусах, печатных платах и ​​кабелях. Обычно используются фосфор и галогенированные соединения. 

Строительная индустрия:

Антипирены также добавляются в различные строительные материалы, включая изоляцию, кровлю и панели. Они являются важным аспектом в строительстве для соблюдения норм пожарной безопасности.

Стандартные методы тестирования

Стандартные методы испытаний огнезащитных веществ в материалах по существу оценивают их эффективность в предотвращении распространения огня. 

Стандартизированные протоколы тестирования

 

Протоколы тестирования различаются в зависимости от различных международных стандартов. На основе трех международных стандартов стандартизированного тестирования основные протоколы стандартизированного тестирования включают:  

 

Тестовый фокус	Типичные приемлемые диапазоны
Время задержки пламени	Часто от нескольких секунд до 60 секунд
Длина символа	Как можно короче, часто несколько сантиметров.
Скорость распространения пламени	Менее 30 мм/с
94HB (горизонтальный ожог)	Менее 3 дюймов в минуту или перестает гореть до отметки 5 дюймов.
94В-0 (Вертикальный ожог)	Останавливается в течение 10 секунд после двух применений пламени по десять секунд каждое.
Испытание на плотность дыма (IEC 61034)	Зарегистрированный коэффициент пропускания света должен составлять не менее 60 %, что соответствует максимальному значению плотности дыма 40 %.

 

Ключевые международные стандарты

Основными международными стандартами, определяющими стандартные методы испытаний огнестойкости, являются:

• Международная организация по стандартизации (ISO): ISO — независимая неправительственная организация, которая разрабатывает и публикует международные стандарты для различных областей и отраслей.
• Underwriters Laboratories (UL): UL — это глобальная компания по сертификации безопасности, которая тестирует и сертифицирует продукцию на предмет безопасности и производительности.
• Американское общество по испытаниям и материалам (ASTM): ASTM — это международная организация, которая разрабатывает и публикует добровольные консенсусные стандарты для различных материалов, продуктов, систем и услуг. 

Описание процедур испытаний

Первый шаг к испытанию огнестойкости обычно включает подготовку тестовых образцов в соответствии с конкретными требованиями метода испытаний, такими как размер, форма и кондиционирование. Затем настраивают такое оборудование, как источник возгорания, таймер и измерительные приборы. Последним шагом процедуры является проведение испытания в контролируемых условиях с регистрацией скорости горения, индекса распространения пламени и индекса образования дыма. 

Процедуры лабораторных испытаний

Испытания на огнестойкость обычно проводятся в лабораториях, оснащенных специализированными приборами и оборудованием для моделирования различных сценариев пожара и измерения характеристик воспламеняемости материалов. 

Подготовка тестовых образцов

Первоначальный этап подготовки образцов для испытаний включает в себя вырезание из них подходящих размеров и форм, определенных каждой соответствующей процедурой испытаний. После проведения каждого испытания образцы взвешиваются как до, так и после, чтобы определить степень потери массы в результате сгорания.

Следующий этап процесса включает в себя присвоение этикеток каждому образцу, которые включают соответствующие детали, такие как тип материала, используемый метод тестирования, дату тестирования и уникальный идентификационный номер образца. 

Последний этап включает в себя кондиционирование образцов в регулируемой среде перед тестированием, чтобы гарантировать постоянный уровень влажности и температуры.

Оборудование и инструменты, используемые при тестировании

Некоторые из распространенных используемых оборудования и инструментов:

• Камера воспламеняемости
• Анализатор кислорода
• Термопары
• штангенциркуль

Пошаговое руководство по проведению испытаний на огнестойкость

Шаг 1. Подготовка

Подготовьте материал в соответствии с конкретными требованиями испытаний относительно размера, формы и состояния. Для горизонтальных или вертикальных испытаний расположите образец соответствующим образом.

Шаг 2. Наблюдение и измерение

Следите за реакцией материала на пламя, включая время воспламенения, скорость горения, длину угля и образование дыма.

Шаг 3. Запись результатов

Тщательно документируйте наблюдения, в том числе любые остатки пламени, послесвечения, длину обугливания, а также выпадение пылающих или расплавленных частиц из образца.

Интерпретация результатов теста

При интерпретации результатов испытаний на огнестойкость часто учитываются два ключевых показателя:

1. Индекс распространения пламени: этот показатель оценивает, насколько быстро пламя распространяется по поверхности материала. Более низкий индекс распространения пламени указывает на более медленное распространение пламени и желателен для огнестойких материалов.
2. Индекс дымообразования: измеряет количество дыма, образующегося во время сгорания. В сценариях, где видимость во время пожара имеет решающее значение для безопасной эвакуации, предпочтительны материалы с более низким индексом дымообразования.

Соответствие стандартам безопасности

Результаты испытаний также можно сравнить с установленными стандартами безопасности, например, установленными UL или ASTM для интерпретации. Эти стандарты часто определяют минимальные требования к производительности для различных показателей огнестойкости, которые могут быть полезным ориентиром для сравнения результатов испытаний. 

Последствия точной интерпретации результатов теста – практический пример

A Исследование Исследование, проведенное исследователями из журнала «Наука о воздействии и экологической эпидемиологии», было направлено на определение влияния уборки дома и мытья рук на снижение воздействия антипиренов посредством испытаний на огнестойкость.

В этом исследовании приняли участие 32 группы матерей и детей, и были проверены уровни огнезащитного состава как в лабораторных, так и в домашних условиях. Результаты показали увеличение содержания антипирена в моче и салфетках для рук до и после вмешательств.

Результаты исследования показали, что, когда люди чаще мыли руки и чаще убирались в своих домах, наблюдалось заметное снижение уровня метаболитов антипирена в моче и остатков вытираемых рук. Результаты демонстрируют, как эффективная интерпретация результатов испытаний может привести к практическим решениям проблем здоровья и безопасности. 

Нормативно-правовая база и соответствие

Испытания на огнестойкость регулируются различными органами и агентствами на разных уровнях, такими как:

• OSHA: OSHA — это федеральное агентство, которое регулирует использование антипиренов в профессиональных сферах, таких как строительство, текстильная промышленность и производство.
• EPA: EPA — федеральное агентство, которое защищает здоровье человека и окружающую среду. EPA регулирует производство, распространение, использование и утилизацию антипиренов в соответствии с различными законами.

Важность соблюдения

Соблюдение правил техники безопасности имеет важное значение для производителей и продавцов огнестойких материалов и изделий. Соблюдение требований может помочь им:

• Гарантировать качество и производительность своей продукции
• Завоевать доверие и удовлетворенность потребителей
• Доступ и расширение своих рынков

Несоблюдение этих стандартов может привести к серьезным правовым последствиям, включая штрафы и судебные разбирательства. Это также может привести к отзыву продукции и серьезному ущербу репутации всех предприятий, связанных с продуктом. 

Достижения в области испытаний огнестойкости

В последнее время произошло немало интересных событий в области испытаний огнестойкости. Одним из этих нововведений является применение компьютерной томографии (КТ), которая позволяет сканировать материалы и показывать изображения того, насколько они повреждены после пожара, что дает углубленное представление о предотвращении пожара в материалах. 

Кроме того, растет спрос на новые огнестойкие материалы, такие как углеродные нанотрубки, графен и оксиды металлов. Эти материалы были доказанный для повышения устойчивости различных текстильных материалов к высоким температурам за счет предотвращения распространения огня и обугливания. 

Кроме того, рост Искусственный интеллект (AI) Создание прогнозирующих моделей открыло новые возможности для повышения безопасности и эффективности огнезащитных материалов. Эти достижения могут стать революционными в тестировании огнестойкости, поскольку они позволяют более точно оценивать риски и разрабатывать более безопасные и эффективные материалы. 

Проблемы и соображения

Огнестойкие материалы были переправу иметь высокий уровень биоаккумуляции, что вызывает серьезные экологические проблемы. Также известно, что огнезащитные химические вещества оказывают неблагоприятное воздействие на почвенные организмы, увеличивая вероятность их негативного воздействия на здоровье людей и животных. 

В отношении испытаний огнезащитных средств важно найти баланс между эффективностью предотвращения или снижения опасностей пожара и их воздействием на здоровье человека и окружающую среду, что может быть довольно сложной задачей. 

В дополнение к этому, когда дело доходит до этических соображений, важно убедиться, что разработка и испытания антипиренов проводятся таким образом, чтобы не наносить вред окружающей среде и не подвергать риску здоровье человека. 

Подводя итог

Испытание на огнестойкость – важнейший процесс, обеспечивающий пожарную безопасность материалов и изделий. Он включает в себя различные методы и стандарты, измеряющие воспламеняемость и огнестойкость материалов и изделий.

Огнестойкий отдых также сталкивается с различными проблемами и соображениями, которые необходимо решить с точки зрения окружающей среды, здоровья и этических проблем. Поэтому необходимы постоянные исследования для разработки антипиренов, которые эффективны, но безопасны для здоровья и окружающей среды.

Короче говоря, будущее испытаний огнезащитных материалов связано с трансформационными изменениями с появлением новых технологий, таких как усовершенствованная визуализация и прогнозирующие модели на основе искусственного интеллекта.