Sakaligtasan ng sunog sa materyalpagtatasa, ang "densidad ng usok" ay isang pangunahing tagapagpahiwatig ng dami na sumusukat kung gaano karaming usok ang nalilikha kapag pinainit o nasusunog. Direktang nauugnay ito sa visibility, posibilidad ng paglikas ng mga tauhan, at kahirapan sa pagsagip sa isang sunog. Sa siyentipiko at tumpak na pagsubok sa densidad ng usok at pag-unawa sa karaniwang sistema sa likod nito ay ang pundasyon para sa mga materyal na siyentipiko, mga taga-disenyo ng produkto, at mga regulator ng kaligtasan upang gumawa ng mga desisyon. Ang artikulong ito ay sistematikong susuriin ang mga pangunahing prinsipyo, pangunahing pamamaraan, at pandaigdigang pamantayan ng aplikasyon ng pagsubok sa density ng usok.
Ang usok ay isang aerosol na binubuo ng solid at likidong mga particle na nasuspinde sa hangin. Ang pangunahing prinsipyo ng pagsubok ay upang mabilang ang kakayahan ng usok na harangan ang liwanag, na pangunahing nahahati sa dalawang teknikal na landas:
1. Light attenuation method (pangunahing paraan)
Ito ang pinakamalawak na ginagamit at standardized na pangunahing pamamaraan. Ito ay batay sa batas ng Lambert Beer, na nagsasaad na ang pagpapahina ng liwanag na dumadaan sa usok ay proporsyonal sa konsentrasyon ng usok at haba ng landas.
· Prinsipyo: Ang isang sinag ng parallel na liwanag ng isang tiyak na haba ng daluyong (karaniwan ay puting liwanag o isang partikular na banda) ay dumadaan sa isang silid ng pagsubok na puno ng usok. Sukatin ang ratio ng transmitted light intensity (I) sa initial light intensity (I ₀).
· Mga pangunahing parameter:
· Optical Density (OD): OD=log ₁₀ (I ₀/I). Kung mas malaki ang halaga ng OD, mas siksik ang usok.
·Specific Optical Density (Ds): Ginagamit upang ihambing ang iba't ibang mga materyales upang maalis ang impluwensya ng sample na kapal at lugar. Ds = (V / (A * L)) * OD， Kung saan ang V ay ang volume ng smoke box, ang A ay ang exposed area ng sample, at L ang optical path length.
· Densidad ng usok o bilis ng pagtatabing: karaniwang ipinapahayag bilang isang porsyento ng pagkawala ng maliwanag na pagkilos ng bagay.
· Mga Bentahe: Direkta, tuloy-tuloy, at real-time na pag-record ng dynamic na proseso ng pagbuo ng usok, na direktang nauugnay sa pagbaba ng visibility sa panahon ng sunog.
2. Batas sa Kalidad
Suriin ang dami ng usok sa pamamagitan ng pagsukat sa kabuuang masa ng nasuspinde na particulate matter sa mga produktong combustion.
· Prinsipyo: Kolektahin ang lahat ng usok sa filter at dagdagan ang bigat ng filter.
· Pamantayan ng kinatawan: ASTM D4100.
· Mga Katangian: Mas nakatutok ito sa kabuuang mass yield ng usok, ngunit ang ugnayan nito sa optical visibility ay hindi kasing tuwiran ng light attenuation method, at hindi ito makakakuha ng mga dynamic na proseso.
Paraan 1: Static Smoke Density Test (Paraan ng NBS Smoke Box)
Ito ay isang pagsubok na isinasagawa sa isang sarado, static na kapaligiran, na ginagaya ang akumulasyon ng usok na nabuo sa pamamagitan ng pagkasunog ng mga materyales sa isang limitadong espasyo.
· Pansubok na device: Ang core ay isang selyadong cubic smoke box (karaniwan ay may mga panloob na dimensyon na 914mm × 914mm × 610mm, o 3 cubic feet), na naglalaman ng:
1. Isang patayong naka-install na sample rack.
2. Standardized na pinagmumulan ng init: Gumagamit ang flame mode ng propane/air burner (mga 127mm ang taas ng apoy); Ang flameless mode ay gumagamit ng electric heating radiation cone (radiation intensity ay karaniwang 25 kW/m ² o 50 kW/m ²).
3. Vertical optical path system (light source at photoelectric receiver).
4. Sistema ng tambutso at paglilinis.
· Proseso ng pagsubok: Ang sample ay nakalantad sa isang napiling pinagmumulan ng init at magsisimula ang timing. Patuloy na sukatin at itala ang mga pagbabago sa transmittance sa paglipas ng panahon, kadalasan sa loob ng 20 minuto. Itala ang pinakamataas na halaga ng densidad ng usok (minimum na transmittance) at ang curve ng densidad ng usok ng buong proseso.
· Core na output:
· Pinakamataas na partikular na optical density (Ds max)
· Oras upang maabot ang pinakamataas na density ng usok
Paraan 2: Dynamic na Smoke Density Test (Mga Parameter ng Usok na Nagmula sa Cone Calorimeter)
Ang Cone Calorimeter ay isa sa pinakamakapangyarihang tool sa fire science, na sumusubok sa mga materyales at tinutulad ang pagbuo ng mga sitwasyon ng sunog sa isang bukas, nakokontrol, at dynamic na airflow na kapaligiran.
· Pansubok na aparato: Pinagsama sa isang laser o LED beam system at photodetector sa isang karaniwang cone calorimeter (ISO 5660-1, ASTM E1354), na matatagpuan sa exhaust duct.
·Proseso ng pagsubok: Ang sample ay nag-aapoy (o kusang nag-aapoy) sa ilalim ng isang set ng radiation heat flux (tulad ng 25, 50, 75 kW/m ²), at ang mga produkto ng pagkasunog ay hinihila palayo ng isang fan sa isang pare-parehong bilis ng daloy. Real time na pagsukat ng opacity ng usok sa mga pipeline gamit ang isang sinag ng liwanag.
· Core na output (mga dynamic na parameter):
·Smoke Production Rate (SPR): Ang dami ng usok na nalilikha sa bawat yunit ng oras (ipinahayag sa partikular na lugar ng pagkalipol, m²/s). SPR = (V / L) * (d(OD)/dt), Kung saan ang V ay ang volumetric flow rate.
·Total Smoke Released (TSR): Ang integral ng SPR sa paglipas ng panahon (m ²) sa buong proseso ng combustion.
·Specific Extinction Area (SEA): Ang dami ng usok na nabubuo sa bawat unit mass loss (m ²/kg), SEA=TSR/mass loss. Ito ay isang pangunahing parameter para sa pagsusuri ng "pagkalason ng usok" ng materyal mismo.
· Mga karaniwang kinatawan: ISO 5660-4 (partikular para sa pagsukat ng mga parameter ng usok), ASTM E1354 (kabilang ang seksyon ng pagsukat ng usok).
Ang iba't ibang industriya at rehiyon ay nagpatibay ng iba't ibang pamantayan sa pagsubok at pamantayan sa kwalipikasyon batay sa mga sitwasyon ng aplikasyon ng produkto.
| Pamantayang Numero | Karaniwang Pangalan | paraan ng pagsubok | Pangunahing lugar ng aplikasyon | Mga pangunahing output at tala |
| ASTM E662 | Standard na Paraan ng Pagsusuri para sa Partikular na Optical Density ng Usok na Binuo ng Solid Materials | Static (kahon ng sigarilyo sa NBS) | Mga materyales sa gusali, panloob na materyales (aviation, railway), mga electronic equipment casing | Ds max. Malawakang ginagamit sa United States, ang FAA aviation materials ay dapat masuri. |
| ISO 5659-2 | Mga Plastic — Pagbuo ng usok — Bahagi 2: Pagpapasiya ng optical density sa pamamagitan ng isang solong silid na pagsubok | Static (Pinahusay na Smoke Box) | Naaangkop sa internasyonal, lalo na sa Europe at rail transit (na-reference sa EN 45545) | Ds (4), Ds (16), VOF4 (kabuuang produksyon ng usok sa loob ng 4 na minuto). |
| GB/T 8323.2 | Pagbuo ng plastik na usok - Bahagi 2: Pagpapasiya ng optical density sa pamamagitan ng paraan ng solong silid | Static (katumbas ng ISO 5659-2) | Iba't ibang materyales sa China | Pareho sa ISO 5659-2. |
| ISO 5660-4 | Mga pagsubok sa reaksyon sa apoy — Paglabas ng init, paggawa ng usok at rate ng pagkawala ng masa — Bahagi 4: Pagsukat ng rate ng paggawa ng usok | Dynamic (Cone Calorimeter) | Pananaliksik at pagpapaunlad, paghahambing ng materyal, pag-input ng modelo ng sunog, sertipikasyon ng high-end na produkto | SPR, TSR, SEA. Ibigay ang pinakamayamang dinamikong impormasyon. |
| IEC 61034-1/-2 | Pagsukat ng density ng usok ng mga cable na nasusunog sa ilalim ng tinukoy na mga kondisyon | Malaking cable smoke box (~1m ³) | Pandaigdigang pamantayan para sa industriya ng wire at cable | Pinakamababang halaga ng transmittance. Subukan ang paggawa ng usok ng buong cable sa ilalim ng mga partikular na apoy. |
| EN 45545-2 | Mga aplikasyon ng riles - Proteksyon sa sunog sa mga sasakyang riles - Bahagi 2: Mga kinakailangan para sa pag-uugali ng sunog ng mga materyales at sangkap | Mga pamantayan ng system, na tumutukoy sa ISO 5659-2, IEC 61034, atbp | EU Mandatory Standards para sa Rail Transit Materials | Ayon sa antas ng panganib (HL1-HL3), may mga mahigpit na limitasyon sa Ds max, TSR, atbp. |
| NFPA 258 | Pamamaraan ng Standard Research Test para sa Pagtukoy sa Pagbuo ng Usok ng Solid Materials | static | Mga kaugnay na larangan ng American Fire Protection Association | Ang pangunahing pamamaraan ay katulad ng ASTM E662. |
Ang pagpili ay depende sa huling paggamit ng produkto, target na mga regulasyon sa merkado, at ang kinakailangang lalim ng impormasyon.
1. Pagsunod at Access sa Market:
·Ang mga produktong ibinebenta sa EU rail transit ay dapat sumailalim sa ISO 5659-2 testing alinsunod sa EN 45545-2.
·Ang produkto ay isang wire at cable, at ang ulat ng IEC 61034 ay karaniwang kinakailangan sa buong mundo.
·Ang produkto ay isang sasakyang panghimpapawid na panloob na materyal na nakakatugon sa mga kinakailangan ng FAA, karaniwang ASTM E662.
· Ang sertipikasyon ng sunog sa merkado ng China ay kadalasang nangangailangan ng pagsunod sa GB/T 8323.2.
2. Pananaliksik at pagsusuri ng materyal:
·Sa paunang yugto ng pananaliksik at pag-unlad, ang ISO 5660-4 (cone calorimeter) ay ang pinakamahusay na tool para sa pag-unawa sa pag-uugali ng pagkasunog at pagbuo ng usok ng mga materyales. Maaari itong magbigay ng mga kurba ng SPR upang makatulong na matukoy ang mga peak ng produksyon ng usok at mga yugto ng pagkasunog, at iugnay ang pagsusuri sa rate ng paglabas ng init (HRR).
3. Static vs. dynamic na pagsubok:
·Ang static na pagsubok (NBS smoke box) ay ginagaya ang isang sarado at naipon na eksena sa usok, at ang resulta ay isang matinding halaga ng "pinakamasamang sitwasyon", na angkop para sa pagsunod sa regulasyon at pag-uuri.
· Ang dynamic na pagsubok (cone calorimeter) ay ginagaya ang mga senaryo ng bentilasyon at sunog, na nagreresulta sa tuluy-tuloy na dynamic na data na mas sumasalamin sa proseso ng pagbuo ng mga panganib sa usok sa mga totoong sunog.
Ang pagsubok sa densidad ng usok ng mga materyales ay malayo sa pagkuha ng simpleng 'maximum smoke density value'. Ito ay isang sistematikong proseso ng siyentipikong pagsusuri na pinagsasama ang optical physics, combustion chemistry, at standard engineering.
Ang tamang diskarte para sa mga developer ng materyal at mga tagagawa ng produkto ay:
1. Linawin ang layunin: ang unang priyoridad ay linawin kung ito ay upang sumunod sa mga ipinag-uutos na regulasyon o upang magsagawa ng panloob na pananaliksik at pag-optimize ng pag-unlad.
2. Pag-unawa sa mga pamantayan: Magsagawa ng malalim na pananaliksik sa mga partikular na pamantayan sa pagsubok (mga pamamaraan, kundisyon, mga tagapagpahiwatig ng paghatol) na isinangguni ng target na merkado.
3. Gumamit ng mabuti ng mga tool: Pagsamahin ang static na pagsubok sa pagsunod sa mga dynamic na tool sa pagsusuri ng R&D. Malalim na maunawaan ang materyal na pag-uugali at i-optimize ang mga formulation (tulad ng pagpili ng mahusay na smoke suppressant zinc borate) gamit ang cone calorimeter (dynamic); Kumuha ng mga ulat sa pagsunod gamit ang karaniwang mga kahon ng sigarilyo (static) at buksan ang pinto sa merkado.
4. Interpretasyon ng data: Tumutok sa buong curve ng proseso ng pagbuo ng usok, hindi lamang sa pinakamataas na halaga. Halimbawa, ang isang materyal ay maaaring may mataas na Ds max ngunit naabot ito nang huli, habang ang isa pang materyal ay may katamtamang Ds max ngunit napakabilis na gumagawa ng usok, at ang huli ay maaaring magkaroon ng mas maagang panganib.
Sa pamamagitan ng sistemang pang-agham na pagsubok at pagsusuri na ito, hindi mo lamang masisiguro na ang iyong mga produkto ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa pag-access sa pandaigdigang merkado, ngunit pati na rin sa pangunahing disenyo at pagbuo ng mga advanced na materyales na mas ligtas sa totoong sunog at makatipid ng mahalagang oras para sa paglikas ng mga tauhan. Kailangan bang ma-certify ang iyong mga materyales o produkto ayon sa mga partikular na pamantayan sa density ng usok? O gusto mo bang sistematikong suriin at i-optimize ang pagganap ng pagsugpo sa usok sa panahon ng yugto ng pananaliksik at pagpapaunlad? Maaari kaming magbigay ng kumpletong hanay ng mga serbisyo sa pagsubok sa density ng usok na sumasaklaw sa mga pandaigdigang pangunahing pamantayan tulad ng ASTM, ISO, IEC, GB, atbp., na sinamahan ng cone calorimeter para sa pagsusuri ng pag-uugali ng malalim na pagkasunog, upang mapangalagaan ang kaligtasan at pagsunod ng iyong mga produkto.
