Inżynieria Bezpieczeństwa Pracy, sem.IV Czynniki zagrożeń

Inżynieria Bezpieczeństwa Pracy, sem.IV Czynniki zagrożeń

Inżynieria Bezpieczeństwa Pracy, sem.IV
Czynniki zagrożeń pożarowych - laboratorium
Badanie zapalności pionowo umieszczonych próbek
(metodyka normy PN-EN ISO 6940)
Opracował:
Dr inż. Waldemar Machnowski
Politechnika Łódzka
Wydział Technologii Materiałowych i Wzornictwa Tekstyliów
Katedra Materiałoznawstwa, Towaroznawstwa i Metrologii Włókienniczej
1. Wprowadzenie
Zapalność jest podstawowym parametrem, który łącznie z kilkoma innymi cechami
materiału (takimi jak: zdolność do rozprzestrzeniania płomienia, dymotwórczość, wydzielanie
toksycznych produktów rozkładu termicznego i spalania) determinuje właściwości pożarowe
różnego typu wyrobów.
Zapalność (ang. easy of ignition) jest parametrem określającym łatwość zapalenia (zapłonu)
materiału, a tym samym decydującym o zainicjowaniu procesu spalania materiału. Parametr
ten wyrażany jest wartością minimalnego czasu zapalenia, który w normie PN-EN ISO
6940 zdefiniowany jest jako: „najkrótszy czas działania źródła zapłonu niezbędny do
uzyskania, w określonych warunkach badania, ustalonego spalania materiału”
Ze względów bezpieczeństwa pożarowego istotny jest czas oddziaływania źródła
zapłonu, po którym następuje zapalenie wyrobów tekstylnych, tworzyw sztucznych i innych
palnych materiałów polimerowych stosowanych do wyposażenia wnętrz budynków. Im czas
ten przyjmuje mniejsze wartości, tym wyrób stwarza większe zagrożenie pożarowe.
Metodyka badania zapalności opisana jest w kilku normach PN-EN odnoszących się do
różnych asortymentów wyrobów wykorzystywanych do wyposażania wnętrz budynków,
materiałów
tekstylnych
stosowanych
do
wytwarzania
odzieży
ochronnej,
mebli
tapicerowanych, a także niektórych rodzajów zabawek.
Istotne znaczenie praktyczne w badaniu i klasyfikacji ogniowej materiałów
wyposażeniowych stosowanych w budownictwie posiada norma PN-EN ISO 6940 Wyroby
włókiennicze – Zachowanie się podczas palenia – Wyznaczanie zapalności pionowo
umieszczonych próbek, która została powołana w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury z
dnia 12 marca 2009 r. zmieniającym rozporządzenie w sprawie warunków technicznych,
jakim powinny odpowiadać budynki i ich usytuowanie.
Oznacza to, że dokonując oceny właściwości pożarowych materiałów wykończeniowych, a w
szczególności „kurtyn, zasłon, draperii, kotar oraz żaluzji” należy opierać się na wynikach
badań zapalności wykonanych zgodnie z normą PN-EN ISO 6940.
Zakres tej normy obejmuje wyznaczania zapalności pionowo umieszczonych wyrobów
włókienniczych oraz produktów przemysłowych w postaci wyrobów jedno- lub
wieloskładnikowych
(powlekanych,
pikowanych,
wielowarstwowych,
konstrukcji
przekładkowych i podobnych układów) na skutek działania małego, znormalizowanego
płomienia.
W normie PN-EN ISO 6940 zdefiniowano następujące terminy:
- czas trwania spalania płomieniowego
czas, w którym trwa spalanie płomieniowe materiału, w określonych warunkach badania, po
usunięciu źródła zapłonu
- zapłon
zapoczątkowanie spalania
- spalanie ustalone
spalanie płomieniowe próbki, która wykazuje czas następczego spalania płomieniowego nie
krótszy niż 5 s
2. Cel ćwiczenia
Celem ćwiczenia jest zbadanie zapalności próbek kilku wyrobów (folii, tekstyliów, papieru)
zróżnicowanych pod względem składu surowcowego, masy powierzchniowej i struktury oraz
ustalenie (w oparciu o uzyskane wyniki) czynników wpływających na łatwość zapalenia
badanych wyrobów.
3. Aparatura
Stanowisko do badania zapalności, spełniające wymagania normy PN-EN ISO 6940, tworzą
trzy główne podzespoły:
- Statyw, umożliwiający zamocowanie palnika gazowego i uchwytu próbki w określonym
usytuowaniu względem siebie.
- Palnik gazowy, zasilany gazem propan; płomień tego palnika o wysokości 40 mm stanowi
źródło zapłonu testowanych próbek. Palnik ustawiany jest poziomo lub ukośnie, w zależności
od przyjętej metody zapalania.
- Sterownik elektroniczny składa się z zegara sterującego elektrozaworem i zapalarką.
Służy do nastawiania czasu palenia palnika, tzn. czasu działania płomienia na próbkę; czas
ten programowany jest w granicach 1 – 20 s, z dokładnością 0,2 s.
4. Część praktyczna ćwiczenia
Z badanego wyrobu (folii, tkaniny, papieru), dla każdej metody zapalania (Metoda A, Metoda
B) należy wyciąć po 8 próbek o wymiarach 200 mm x 80 mm.
W normie PN-EN ISO 6940 określono warunki aklimatyzacji próbek. Przed badaniem, przez
co najmniej 24 godziny, powinny znajdować się one w otoczeniu o temperaturze 20ºC ± 2ºC
i wilgotności względnej powietrza 65 % ± 5 %.
Badanie powinno być prowadzone w pomieszczeniu o temperaturze 10–30 ºC i wilgotności
względnej powietrza w granicach od 15 % do 80 %. W czasie testu ruch powietrza w
bezpośredniej bliskości próbki nie powinien przekraczać prędkości 0,2 m/s.
Po zapaleniu palnika (umieszczonego w pozycji pionowej) i rozgrzaniu go przez co najmniej
2 min, należy za pomocą zaworu regulacyjnego ustawić wysokość płomienia na 40 mm ± 2
mm. Wysokość płomienia to odległość od wylotu palnika do górnego krańca żółtej części
płomienia, obserwowanego na ciemnym tle.
Norma PN-EN ISO 6940 określa procedurę badania zapalności usytuowanych pionowo
próbek wyrobów na skutek działania płomienia zapalającego na ich powierzchnię oraz na
dolną krawędź. Przyjęte metody badania odzwierciedlają rzeczywiste zagrożenia pożarowe,
jakie mogą wystąpić podczas użytkowania wyrobów objętych zakresem normy.
a)
Rys.1. Usytuowanie palnika względem próbki:
a) zapalanie powierzchni próbki
b)
b) zapalanie dolnej krawędzi próbki
1 – próbka, 2 – płomień, 3 – igła podtrzymująca próbkę, 4 – ramka, 5 – palnik
4.1. Wyznaczanie wartości minimalnego czasu zapalenia - Metoda A:
zapalanie powierzchni
1. Próbkę do badań umieścić na igłach uchwytu upewniając się czy tylna strona próbki
oddalona jest co najmniej o 20 mm od metalowej ramki. Zamocować uchwyt na statywie,
tak aby próbka znajdowała się w pozycji pionowej.
2. Ustawić palnik prostopadle do powierzchni próbki, tak jak pokazano na rys. 1a.
3. Na zegarze sterownika zaprogramować czas działania płomienia zapalającego na próbkę
(czas palenia palnika). Jeśli nie mamy żadnych informacji odnośnie zapalności badanego
materiału, celowe jest w pierwszym teście nastawienie czasu palenia palnika na 3 s.
4. Przyciskiem START na sterowniku elektronicznym zapalić palnik i obserwować przebieg
testu. Zanotować efekt działania płomienia:
- jeśli próbka ulegnie zapaleniu, badaniu należy poddać następną próbkę wyrobu
(powtarzając czynności opisane w punktach 1–4); czas palenia palnika należy nastawić
o 1 s krótszy od czasu zastosowanego w poprzednim teście.
- jeśli próbka nie ulegnie zapaleniu, badaniu należy poddać następną próbkę wyrobu
(powtarzając czynności opisane w punktach 1-4); czas palenia palnika należy nastawić
o 1 s dłuższy od czasu zastosowanego w poprzednim teście.
UWAGA: 1. Najdłuższy stosowany czas działania płomienia wynosi 20 s.
2. Jeśli zapłon próbki nastąpi po czasie działania płomienia wynoszącym 1 s, następny test
należy wykonać stosując ten sam czas działania płomienia.
5. Postępując w ten sposób, wykonać taką liczbę testów, aby wystąpiło przynajmniej trzy
przypadki zapalenia próbek.
4.2. Wyznaczanie wartości minimalnego czasu zapalenia - Metoda B:
zapalanie dolnej krawędzi
1. Próbkę do badań umieścić na igłach uchwytu upewniając się czy tylna strona próbki
oddalona jest co najmniej o 20 mm od metalowej ramki. Zamocować uchwyt na statywie,
tak aby próbka znajdowała się w pozycji pionowej.
2. Ustawić palnik przed próbką, poniżej jej dolnej krawędzi, tak jak pokazano na rys. 1b.
3. Na zegarze sterownika zaprogramować czas działania płomienia zapalającego na próbkę
(tzn. czas palenia palnika). Jeśli nie mamy żadnych informacji odnośnie zapalności
badanego materiału, zasadne jest w pierwszym teście nastawienie wartości czasu
palenia palnika na 2 s.
4. Przyciskiem START na sterowniku elektronicznym zapalić palnik i obserwować przebieg
testu. Zanotować efekt działania płomienia:
- jeśli próbka ulegnie zapaleniu, badaniu należy poddać następną próbkę wyrobu
(powtarzając czynności opisane w punktach 1–4); czas palenia palnika należy nastawić
o 1 s krótszy od czasu zastosowanego w poprzednim teście.
- jeśli próbka nie ulegnie zapaleniu, badaniu należy poddać następną próbkę wyrobu
(powtarzając czynności opisane w punktach 1-4); czas palenia palnika należy nastawić
o 1 s dłuższy od czasu zastosowanego w poprzednim teście.
UWAGA: 1. Najdłuższy stosowany czas działania płomienia wynosi 20 s.
2. Jeśli zapłon próbki nastąpi po czasie działania płomienia wynoszącym 1 s, następny test
należy wykonać stosując ten sam czas działania płomienia.
5. Postępując w ten sposób, wykonać taką liczbę testów, aby wystąpiło przynajmniej trzy
przypadki zapalenia próbek.
Obserwacje dokonane podczas wykonywania testów zapalności różnych
wyrobów dostarczają informacji odnośnie:
wpływu grubości (masy powierzchniowej) wyrobu na jego zapalność,
wpływu sposobu zapalania próbki (zapalanie powierzchni, zapalanie dolnej
krawędzi) na uzyskiwane wartości minimalnego czasu zapalenia,
zachowania się próbek papieru, tkanin z włókien bawełny i tkanin z włókien
syntetycznych oraz próbek folii polimerowych pod wpływem płomienia
zapalającego (zarówno przed wystąpieniem zapłonu próbki, jak i podczas
spalania),
pozostałości po zakończeniu spalania płomieniowego ww. próbek