ASTM E662 verstehen: Wie eine NBS-Rauchdichtekammer Brandrauch misst

Abstract
Die durch Rauch bei Bränden verursachte eingeschränkte Sicht trägt maßgeblich zu den Opferzahlen bei. Die quantitative Bestimmung der Rauchentwicklungseigenschaften brennender Materialien ist ein entscheidender Schritt zur Bewertung der Brandsicherheit. Die NBS-Rauchdichtekammer, ein klassisches Instrument zur Rauchdichtemessung, findet breite Anwendung in den Prüfverfahren internationaler Normen wie ASTM E662 und ISO 5659-2. Die NBS-Rauchdichtekammer ist ein professionelles Gerät zur Rauchdichtemessung gemäß ISO 5659-2. Basierend auf dem Prinzip der Lichtdämpfung in einem geschlossenen Hohlraum simuliert sie die thermische Zersetzung und Verbrennung von Materialien mithilfe einer konischen Strahlungswärmequelle. In Verbindung mit einem hochpräzisen fotoelektrischen System erfasst und berechnet sie präzise Schlüsselparameter wie Rauchdurchlässigkeit, spezifische optische Dichte und Massenverlustrate nach der Verbrennung. LISUN LS-ISO5659-Rauchdichteprüfkammer | NBS-Rauchdichteprüfkammer: Dieser Artikel beschreibt das Prüfprinzip, den Systemaufbau und den Prüfablauf gemäß ASTM E662 der NBS-Rauchdichteprüfkammer. Er vergleicht die Unterschiede zwischen ISO 5659-2 und ASTM E662, stellt die wichtigsten technischen Spezifikationen, Prüfmodi und industriellen Anwendungsszenarien der Anlage vor und erläutert die Auswahl der Anlage sowie die Richtlinien für die Durchführung der Prüfungen. Er bietet Referenzen für die Forschung an flammhemmenden Materialien und für Konformitätsprüfungen durch Dritte in den Bereichen Schienenverkehr, Luft- und Raumfahrt, Kabel- und Drahtindustrie, Baustoffindustrie und anderen Branchen.

Einführung

Bei Bränden enthält der durch Verbrennung entstehende Rauch nicht nur giftige Bestandteile, sondern reduziert auch rasch die Sichtweite und behindert die Evakuierung. Die Bewertung der Rauchentwicklung nichtmetallischer Feststoffe bei thermischer Zersetzung oder Verbrennung ist daher ein wesentlicher Bestandteil der Materialzulassung. ASTM E662 ist ein weithin anerkannter nordamerikanischer Standard zur Messung der spezifischen optischen Dichte von Rauch, der von Feststoffen erzeugt wird. Als Prüfgerät dient die Rauchdichtekammer des National Bureau of Standards (NBS). Dieses vom NBS entwickelte Prüfverfahren quantifiziert die Rauchkonzentration anhand der Strahldämpfung in einer geschlossenen Kammer und ermöglicht so eine objektive Bewertung der Rauchentwicklung.

Das NBS Rauchdichtekammer Die Rauchdichteprüfkammer | NBS-Rauchdichteprüfkammer ist ein professionelles Gerät zur Rauchdichtemessung gemäß ISO 5659-2. Sie simuliert die thermische Zersetzung und Verbrennung von Materialien mithilfe einer konischen Strahlungswärmequelle. Dabei werden sowohl offene Verbrennung als auch Pyrolyse simuliert, um verschiedene Erhitzungszustände von Materialien in realen Bränden nachzubilden. Basierend auf dem Prinzip der Lichtdämpfung in einem geschlossenen Hohlraum simuliert sie die thermische Zersetzung und Verbrennung von Materialien. In Verbindung mit einem hochpräzisen fotoelektrischen System erfasst und wandelt sie wichtige Parameter wie Rauchdurchlässigkeit, spezifische optische Dichte und Massenverlustrate nach der Materialverbrennung präzise um. LISUN Die LS-ISO5659 ist die Basisversion der NBS-Rauchdichtekammer und erfüllt die Norm ISO 5659-2. Die verbesserte Version LS-ISO5659-E662 unterstützt die Anforderungen der ASTM E662. Ein einzelnes Gerät erfüllt zwei gängige internationale Normen für die Rauchdichtemessung nichtmetallischer Feststoffe wie Draht- und Kabelmaterialien, Kunststoffe, dekorative Baustoffe, Schienenfahrzeugkomponenten, Luft- und Raumfahrtmaterialien sowie Dämmstoffe für erneuerbare Energien. Es unterstützt die Produktentwicklung, die Werksqualitätskontrolle und die Konformitätsprüfung durch Dritte.

Funktionsprinzip und Hardware-Zusammensetzung der NBS-Rauchdichtekammer

Das Kernprinzip der NBS-Rauchdichtekammer ist die Lichtdämpfungsmethode in einem geschlossenen Hohlraum. Die Proben werden in die geschlossene Prüfkammer eingesetzt. Unter kontrollierter Strahlungswärme pyrolysiert oder verbrennt die Probe, und der entstehende Rauch verteilt sich in der Kammer. Rauchpartikel absorbieren und streuen den parallel durch die Kammer tretenden Lichtstrahl, was zu einer Dämpfung des optischen Signals führt. Der fotoelektrische Empfänger erfasst das durch den Rauch transmittierte Lichtsignal. In Kombination mit den geometrischen Parametern des Hohlraums werden die Transmission und die spezifische optische Dichte berechnet. Ein hochpräzises Wägemodul erfasst die Gewichtsveränderung vor und nach der Verbrennung, um die Massenverlustrate zu bestimmen. Die automatische Datenerfassung und -berechnung reduzieren manuelle Ablesefehler und gewährleisten die Genauigkeit und Wiederholbarkeit der Messungen.

LS-ISO5659_NBS Rauchdichtekammer

Eine vollständige NBS-Rauchdichtekammer besteht aus einem Druck- und Temperaturregler, einem konischen Strahlungsheizkörper, einem Zünd- und Gasversorgungssystem, einer Probenhalterung mit Wiegevorrichtung, einem optischen Detektionssystem, einem Wärmestrommessgerät und einem Computersteuerungssystem. Der abgedichtete Stahlschrank hat Innenabmessungen von 914 mm × 914 mm × 610 mm und ist mit PTFE-beschichteten Innenwänden ausgestattet, um Korrosion durch Rauch zu verhindern. Die Kammer verfügt über eine explosionsgeschützte Aluminiumfolienscheibe, obere und untere Sichtfenster, Luftanschlüsse und einen Differenzdruckmessumformer zur Aufrechterhaltung des Dichtungsdrucks während der Prüfung. Der konische Strahlungsheizkörper liefert einen einstellbaren Strahlungswärmestrom von 10 kW/m² bis 50 kW/m², und Thermoelemente vom Typ K überwachen den Temperaturanstieg im Kegel in Echtzeit. Die Zünd- und Gasversorgungseinheit verwendet MFC-Massenstromregler zur präzisen Steuerung des Propan- und Luftstroms und zur Gewährleistung einer stabilen Zündung unter Flammenbedingungen. Das Probenwägemodul erreicht eine Auflösung von 0.01 g und verfügt über einen Wärmeschutz zur Echtzeit-Erfassung der Probenmasse und Berechnung der Massenverlustrate. Das optische System nutzt einen Hamamatsu-Fotoverstärker mit mehrstufigen Filterschaltern, um die optische Messgenauigkeit zu gewährleisten. Die gesamte Anlage wird über eine Software auf einem PC gesteuert. Die SPS steuert die Aktuatorbewegung und die Signalerfassung und führt automatisch die Datenberechnung, die Kurvendarstellung und die Berichtserstellung durch. Die folgende Tabelle listet die wichtigsten Hardwareparameter auf. LISUN LS‑ISO5659 Serie NBS Rauchdichtekammer.

Prüfablauf der NBS-Rauchdichtekammer gemäß ASTM E662

Die Prüfung nach ASTM E662 mit einer NBS-Rauchdichtekammer umfasst fünf Hauptphasen: Probenvorbereitung, Gerätekalibrierung, Konfiguration der Prüfbedingungen, Testdurchführung und Datenauswertung. Die Proben werden gemäß den Vorgaben der Norm auf die erforderlichen Abmessungen vorbereitet und konditioniert. Die Prüfer führen die optische Nullpunktkalibrierung durch, kalibrieren den Strahlungswärmestrom mit einem Wärmestrommessgerät, überprüfen die Luftdichtheit der Kammer und kontrollieren den Status der Gasversorgung, der Zündung und der Wägemodule. ASTM E662 definiert zwei Prüfbedingungen: Pyrolyse ohne Flamme und Verbrennung mit Flamme. Im Modus ohne Flamme wird Strahlungswärme ohne Zündflamme zugeführt, um die Rauchentwicklung durch thermische Zersetzung zu simulieren. Im Modus mit Flamme simuliert die Propan-Zündflamme die Rauchentwicklung nach der Zündung durch offenes Feuer.

Nach dem Start des Tests erfasst die Software der NBS-Rauchdichtekammer kontinuierlich die Strahltransmission, das Probengewicht, den Kammerdruck und die Temperatur, erstellt Transmissions-Zeit-Kurven und berechnet automatisch zeitabhängige spezifische optische Dichtekurven. Nach Testabschluss exportiert die Software wichtige Kennzahlen wie die maximale spezifische optische Dichte, den Trend der Raucherzeugung und die Massenverlustrate. Es ist zu beachten, dass sich ASTM E662 und ISO 5659-2 hinsichtlich Probenorientierung, Testdauer und Wärmestromdichte unterscheiden. Beim Wechsel der Normen müssen die Bediener die Probenhalterungen, den Abstand der Wärmequelle und die Programmparameter anpassen, um Abweichungen durch unterschiedliche Testbedingungen zu vermeiden. Die NBS-Rauchdichtekammer speichert alle Rohdaten zur Rückverfolgbarkeit der Berichte und erfüllt die Qualitätsmanagementanforderungen für externe Labore.

Richtlinien für industrielle Anwendungen und Geräteauswahl für die NBS-Rauchdichtekammer

Die NBS-Rauchdichtekammer findet breite Anwendung in der Kabelindustrie zur Bewertung der Rauchentwicklung von Isolier- und Mantelmaterialien bei Verbrennung. Im Schienenverkehr dient sie der Brandschutzbewertung von Wageninnenausstattungen und nichtmetallischen Bauteilen. In der Luft- und Raumfahrt charakterisiert sie das Rauchverhalten nichtmetallischer Kabinenmaterialien. Für Anwendungen im Bau- und Dekorationsbereich testet sie die Raucheigenschaften von Kunststoffplatten, Wärmedämmstoffen und Dekorationstextilien. In der Energiewirtschaft werden Rauchdichtemessungen an Isolierdichtungen und Verbundverpackungsmaterialien durchgeführt. Darüber hinaus wird die Kammer von Forschungsinstituten und unabhängigen Prüforganisationen für die Entwicklung neuer Materialien und die Zertifizierung nach Konformitätsanforderungen genutzt.

Labore, die eine NBS-Rauchdichtekammer erwerben, müssen die Zielnormen festlegen. LS-ISO5659 ist geeignet, wenn lediglich ISO 5659-2 gefordert wird. Für Labore, die zusätzlich Berichte nach ASTM E662 benötigen, wird die verbesserte Version LS-ISO5659-E662 empfohlen. Käufer sollten auf die optische Messgenauigkeit, die Auflösung des Wägemoduls und die Kalibrierfähigkeit des Strahlungsflusses achten. Labore, die formelle Prüfberichte ausstellen, müssen metrologisch rückführbare Instrumente auswählen. Während des täglichen Betriebs der NBS-Rauchdichtekammer ist eine regelmäßige Reinigung erforderlich. Rauchrückstände verunreinigen die optischen Linsen und Innenwände und verursachen eine Drift der Transmission. Die Bediener müssen vor der Prüfung die Unversehrtheit der explosionsgeschützten Scheiben und die Dichtheit des Gaskreislaufs überprüfen. Als Präzisionsinstrument muss das Wärmeflussmessgerät regelmäßig kalibriert werden, um eine genaue Strahlungswärmeleistung zu gewährleisten.

Fazit

Das NBS Rauchdichtekammer Die Rauchdichteprüfkammer (NBS) ist ein unverzichtbares Instrument zur Messung der Rauchdichte nach ASTM E662. Sie quantifiziert Brandrauch mithilfe des Prinzips der Lichtdämpfung in einem geschlossenen Hohlraum. Die Rauchdichteprüfkammer ist ein professionelles Gerät zur Messung der Rauchdichte gemäß ISO 5659-2. Basierend auf dem Prinzip der Lichtdämpfung in einem geschlossenen Hohlraum simuliert sie die thermische Zersetzung und Verbrennung von Materialien mittels einer konischen Strahlungswärmequelle. In Verbindung mit einem hochpräzisen fotoelektrischen System erfasst und wandelt sie präzise Schlüsselparameter wie Rauchdurchlässigkeit, spezifische optische Dichte und Massenverlustrate nach der Materialverbrennung um. LISUN Die Rauchdichtekammer der Serie LS-ISO5659 NBS ist mit vollständiger Hardware ausgestattet und unterstützt sowohl nichtflammende Pyrolyse als auch flammende Verbrennung. Die verbesserte Version LS-ISO5659-E662 entspricht der Norm ASTM E662. Bei praktischen Tests müssen die Bediener die Unterschiede zwischen den Bedingungen nach ASTM E662 und ISO 5659-2 erkennen, die Gerätekalibrierung durchführen, die Kammer warten und die Parameter konfigurieren. Die optimale Nutzung der Messkapazität der NBS-Rauchdichtekammer ermöglicht die Gewinnung zuverlässiger Daten zur Raucherzeugung und bietet eine solide Grundlage für die Brandschutzbewertung verschiedener nichtmetallischer Werkstoffe.