Диссертация (1172926), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Испытания проводятся в двух режимах: воздействиепламенем горелки на поверхность образца и с нижней кромки образца.По результатам испытаний фиксируют наличие пламенного горения образца,длину распространения пламени по поверхности (внутри) образца и затраченноена это время, наличие горящих капель расплава образца и воспламенениефильтровальной бумаги, расположенной под образцом.37КамераизмеренийОбразецИсточникзажиганияРисунок 1.8 –Лабораторная установка для экспериментальной оценки воспламеняемостипо методу ISO 11925-2 [158]До введения в действие стандартизированной методики ГОСТ 30402–96 вотечественнойметодологииактивноприменялсятакойпараметрвоспламеняемости как кислородный индекс – КИ (ГОСТ 21793–76 [18]). Впервыеон был утвержден американским стандартом ASTM D 2863 Standard Test Methodfor Measuring the Minimum Oxygen Concentration to Support Candle-Like Combustionof Plastics (Oxygen Index).
КИ является сравнительной характеристикойи выражает минимальную объемную концентрацию кислорода в потоке газовойсмеси, необходимую для поддержания устойчивого горения.1.2.3 Токсичность летучих продуктов сгорания притермодеструкции напольных покрытийВоздействие токсичных продуктов распада при термическом разложенииполимерных материалов нередко является причиной гибели людей при пожаре.Установлено, что самыми распространенными токсичными продуктами сгоранияявляются газообразные ядовитые вещества – CO, CO2, HCl, HCN, SO2, NO2, NH3и др. Наибольшую долю токсикантов составляет выход СО [117, 119].Продуктами горения НП являются такие токсичные вещества, какформальдегид HCHO, хлористый водород HCl, оксид углерода CO и др.Стиролосодержащие резиновые линолеумы выделяют стирол C8H8, поражающие38центральнуюипериферическуюнервнуюсистемучеловека.Горениенитролинолеумов опасно выделением таких веществ, как дибутилфталат C16H22O4и фенол C6H5OH.
Весьма опасен кадмий Cd – тяжелый металл, содержащийся вгазообразных продуктах распада напольныхпокрытий при термическойдеструкции в виде оксида CdO, вдыхание которого в течение 1 минуты ссодержанием 2,5 г/м3 в воздухе является смертельным.Вопросуобразованиятоксичныхлетучихпродуктовраспадатермоокислительной деструкции полимерных систем посвящено множествоэкспериментальных и теоретических работ.Методология оценки токсичности продуктов сгорания включает в себя триподхода:1.Газоаналитическиеметодыоценкитоксичностипригоренииматериалов, заключающиеся в определении концентрации токсичных веществв газовой среде продуктов сгорания (токсикометрия) в условиях искусственнойвентиляции для перемешивания воздуха;2.Методыисследованияпоказателейтоксичностивусловияхстатических испытаний при помощи специальной закрытой камеры дляаккумуляции токсичной среды (ASTM E 1678, NBS Smoke Chamber, NES 713);3.Методы оценки токсического эффекта в условиях динамическихиспытаний при помощи направления воздушных потоков в камеру сгорания(трубчатую печь) образца (NFX 70-100, DIN 53436, IEC 60695-7-50).Исследование токсичности летучих продуктов сгорания предполагаетопределение некоторых сравнительных параметров.
Основными параметрамитоксичной опасности газообразных веществ, образующихся при горенииполимерных материалов, являются индекс токсичности (ИТ), показательтоксичности HCl50, фракционная доза экспозиции (ФЭД), интегральный критерийтоксичности (WCl50).Индекс токсичности (ИТ) определяют по гостированной методике вспециальных условиях горения или термического разложения материала, при39этом определяют реальную величину концентрации кислорода и предельнодопустимое содержание токсичных веществ при сгорании 1 г материала на 1 м3окружающейсреды,атакжеминимальнуюконцентрациюкислорода,необходимую для жизни. Интегральный критерий токсичности (WCl50, г)описывает количество сгоревшего вещества, необходимого для выделениякритической концентрации токсичных соединений газообразных продуктовраспада, влекущих за собой летальный исход более чем у 50 % биологическогоматериала (лабораторные крысы).Показатель токсичности HCl50 (г/м) определяется по методике, изложенной вГОСТ 12.1.044–89 п.
4.20 [17] и отражает количество вещества, выделяющее пригорении (тлении) среднесмеретельную концентрацию (LC50) газообразныхпродуктов сгорания (при которой наблюдается гибель более 50 % подопытныхживотных), приведенное к единице объема окружающей среды.Газовый анализ элементов токсичной среды летучих продуктов сгораниямогут проводить при условии нахождения биологического материала в проточнойкамере (динамические методы), либо в условиях рассредоточения токсичныхсоединений при помощи рециркуляции воздуха, при этом, токсичные веществабудут аккумулироваться в объеме затравочной камеры (статические методы).В международной практике для определения параметров токсичностипродуктов горения применяют лабораторные стандартизированные методы [100,127, 130], а также расчетные методы [128, 129].Большой вклад в разработку методологических основ по токсикологиигорения внесли Национальное бюро стандартов (NBS) и ПиттсбургскийУниверситет [119, 134].
Метод NBS предполагает испытание образцов материалав реакционной камере, токсичная среда накапливается в герметичной камере сбиологическим материалом (лабораторные крысы), время испытания 30 минут.Результаты эксперимента включают оценку среднесмертельной концентрацииLC50s, приведенную к объему затравочной камеры и массе образца. Данныйподход получил развитие в отечественном методе определения показателятоксичности продуктов горения в ГОСТ 12.1.044 –89 п.
4.20. Питтсбургский40методопределениятоксичногоэффектазаключаетсяввоздействииналабораторных мышей потоком отходящих газов, в течение 30 минут.По результатам испытаний фиксируют среднесмертельную концентрацию,скорость потери массы образца, критическое время наступления летальногоисхода. В это же время в Германии был разработан метод ISO 53436-1,посвященной газовому химическому анализу токсичных газов продуктовсгорания при испытании образца в предварительно нагретой камере (350–900 °С).В 1990 году Национальным институтом строительной науки (NIBS) былутвержден американский стандарт ASTM E 1678 Standard Test Method forMeasuring Smoke Toxicity for Use in Fire Hazard Analysis [100], которыйустанавливал требования к методу испытаний материалов на токсичностьпродуктов горения.
Установка состоит из камеры сгорания (0,3 м в длину и 0,13 мвнутреннегодиаметра),камерыизмерениятоксичныхкомпонентов(1,22×0,45×0,37 м), соединяющего дымохода (0,3 м) и нагревательных элементов(рисунок 1.9).Материал подвергался тепловому воздействию плотностью 50 кВт/м2,результатыиспытанийвключалиопределениеконцентрацииследующихкомпонентов токсичной среды – CO, HCl, CO2, HCN, HBr, а также показателяФЭД (фракционной экспозиционной дозы).Формула для расчета ФЭД имеет вид:NФЭД IC tiC50i,(1.2)где Δt – время экспозиции; [Сi] – концентрация i-го токсичного компонента; C50i –предельно допустимая концентрация i-го токсичного компонента.Ко всему прочему, в 1990-е гг. был выпущен ряд технических отчетовISO/TR 9122-1:1989, ISO/TR 9122-2:1990, ISO/TR 9122-3:1996, ISO/TR 91224:1993, ISO/TR 9122-5:1993, ISO/TR 9122-6:1994, посвященныхвопросуметодологического обеспечения оценки токсичной опасности при горенииполимеров.
Актуальные нормативные документы представлены в таблице 1.14.41ЗатравочнаякамераДымоходНагревательные элементыКамера сгоранияРисунок 1.9 – Лабораторная установка ASTM E 1678 (NFPA 269) [100]Таблица 1.14 Международные нормативные документы, содержащие методы испытаний натоксичность и руководства к применению результатов испытанийНациональный стандартISO 13344-2015 Determination of the lethalСтатус документа(действует)toxic potency of fire effluentsISO/TS 13571:2012 Life-threatening components(действует)of fire - Guidelines for the estimation of timeavailable for escape using fire data.ISO/TR 9122-1:1989 Toxicity testing of fireeffluents – Part 1: GeneralISO/TR 9122-2:1990 Toxicity testing of fire(заменен) ISO 19706:2011Guidelines for assessing the fire threat to people(отменен)effluents – Part 2: Guidelines for biologicalassays to determine the acute inhalation toxicityof fire effluents (basic principles, criteria andmethodology)ISO/TR 9122-3:1996 Toxicity testing of fireeffluents – Part 1: Methods for the analysis ofgases and vapours in fire effluentsISO/TR 9122-4:1993 Toxicity testing of fireeffluents – Part 4: The fire model (furnace andcombustion apparatus used in small-scaletesting)(заменен) ISO 19701:2013Methods for sampling and analysis of fireeffluents(отменен)42Окончание таблицы 1.14(отменен)ISO/TR 9122-5:1993 Toxicity testing of fireeffluents.
Prediction of toxic effects of fireeffluents(заменен) ISO 19706:2011ISO/TR 9122-6:1994 Toxicity testing of fireeffluents. Guidance for regulators and specifiersGuidelines for assessing the fire threat to peopleon the assessment of toxic hazard in fires inbuildings and transportРуководящий международный документ ISO 19706:2011 Guidelines forassessing the fire threat to people [129] содержит общие указания по оценкепараметров пожарной опасности при помощи соответствующих методовиспытаний,расчетныхмоделей,наборастатистическойинформации.Методологические принципы, описанные в руководстве, получили свое развитиев международном стандарте ISO 13344-2015 Determination of the lethal toxicpotency of fire effluents [127].В актуальном международном стандарте ISO 13344–2015 описываетсялабораторный метод, схожий с ASTM E 1678.
Основными количественнымикритериями являются ФЭД и LC50. Метод включает в себя оценку возможногосценария развития пожара, варианты которого подробно описаны в ISO 19706–2011.В ходе испытаний определяется удушающие и раздражающие компонентытоксичной среды: СО, HCN, НС1, НВr, HF, SO2, NO2, акролеин, формальдегид.Расчет ФЭД производится по формуле (1.3), отражающей эмпирическоематематическое уравнение N-газовой модели, разработанной NIST в 80-е годыХХ века. Модель предполагает, что некоторое количество (N) газов в дымеобеспечит максимальный токсический эффект. При этом, стандарт устанавливаеткритериальные условия, при которых химико-аналитический метод компонентовтоксичной среды и расчетный метод ФЭД без использования биологическогоматериала (лабораторных крыс) являются достаточным описанием токсичнойопасности продуктов горения испытанного материала:43ФЭД m[CO] 21 [O2 ] [ HCN ] [ HCl ] [ HBr ] [ SO2 ]... ,[CO2 ] b 21 LCo2 LCHCN LCHCl LCHBr LCSO2(1.3)где m и b – эмпирические коэффициенты и зависят от концентрации CO2 .При значениях [CO2]>5 % – m = 23, b = -38600; При значениях [CO2]<5 % – m ==-18, b = 122000 [127].Отечественный метод оценки токсичности продуктов горения изложенв ГОСТ 12.1.044–89 п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
