Алгоритм испытания экспериментально-расчетным методом



Определение показателя токсичности продуктов горения и установление класса опасности материала проводят в следующем порядке:

- определение параметров испытания: выбор наиболее опасного режима разложения для данного материала (тления, горения и ППГ);

- определение времени полного разложения образца;

- определение перечня токсичных компонентов, концентрации которых необходимо будет определять в продуктах разложения;

- получение экспериментальных данных в выбранном режиме: концентрация каждого из токсичных компонентов продуктов горения, а также ;

- регистрация минимального значения концентрации ;

- расчет показателя токсичности проводят по формулам (13.5)-(13.7), исходя из предположения аддитивности (суммирования) вкладов компонентов продуктов горения в их общий токсический эффект;

- проверка расчетного значения показателя токсичности проводится в контрольном опыте с экспозицией животных;

- интерпретация результатов. При подтверждении соответствия расчетного значения ожидаемому токсическому эффекту (гибели в контрольном опыте от 20 до 80% животных) принимают это значение показателя токсичности за количественную характеристику потенциала токсичности материала и используют для установления класса опасности материала в соответствии с разработанной классификацией (см. таблицу 13.1). В случае если расчетное значение не подтверждается результатами контрольного опыта, показатель токсичности определяют биологическим методом.

Таблица 13.1 - Классификация материалов по величине показателя токсичности продуктов горения

     
Класс опасности Наименование категории материалов Показатель токсичности , г/м  
Т1 Малоопасные не менее 120
Т2 Умеренно опасные от 40 до 120 включ.
Т3 Высокоопасные от 13 до 40 включ.
Т4 Чрезвычайно опасные не более 13 включ.

 

Алгоритм испытания биологическим методом

Предварительно образцы каждого материала подвергают воздействию тепловых потоков различной плотности, обеспечивающих в каждом последующем опыте повышение температуры испытания образца на 50°С. При этом находят значение температуры испытания материала в режиме термоокислительного разложения (тления). Оно должно быть на 50°С ниже температуры, при которой наблюдается воспламенение образца. Материалы испытывают в одном из двух режимов - термоокислительного разложения или пламенного горения, а именно в режиме, способствующем выделению более токсичных смесей летучих веществ. Режим пламенного горения обеспечивается при температуре от 670 до 680°С (плотность падающего теплового потока 45 кВт/м ).

Критерием выбора режима основных испытаний служит наибольшее число летальных исходов в сравниваемых группах подопытных животных.

Затравку животных проводят статическим способом. В каждом опыте используют не менее восьми белых мышей массой от 18 до 25 г. Продолжительность экспозиции составляет 30 мин.

Испытательное оборудование

Определение показателя токсичности продуктов горения проводят на установке "Токсичность", условная схема которой дана на рисунке 13.1. Установка включает в себя следующие основные элементы: экспозиционную камеру с подвижной секцией 7 и стационарной секцией 6, клапан продувки для присоединения к воздуховоду 16, камеру сгорания 1 с электронагревательным излучателем 2, переходные рукава 5 и 17, блок задания и регулирования теплового потока (на схеме не указан), бокс для животных 9, системы пробоотбора и газового анализа (на схеме не указаны).

13.2.1 Экспозиционная камера выполнена из нержавеющей стали толщиной (2,0±0,1) мм и состоит из стационарной и подвижной секций. Перемещение подвижной секции позволяет изменять внутренний объем установки "Токсичность" от 0,1 до 0,2 м . По периметру стационарной секции имеется паз для надувной резиновой прокладки 15, рассчитанной на рабочее давление не менее 0,10 МПа.

Верхняя часть стационарной секции соединена через патрубок с вытяжной вентиляционной системой, внутри патрубка выполнен клапан продувки с рычагом для ручного открывания клапана. Стационарная секция экспозиционной камеры соединена через верхний и нижний переходные рукава с камерой сгорания 1.

На подвижной секции имеются: бокс для размещения клетки с животными 8; предохранительная мембрана; штуцеры 10 и 14 (см. рисунок 13.1), предусмотренные для забора и возврата газовой среды при ее анализе во время эксперимента.

Экспозиционная камера снабжена четырехлопастным внутренним вентилятором 13 (см. рисунок 13.1) диаметром 150 мм с частотой вращения 5 с .

 

 

1 - камера сгорания; 2 - электронагревательный излучатель; 3 - электровоспламенитель; 4 - держатель образца; 5 и 17 - переходные рукава; 6 - стационарная секция экспозиционной камеры; 7 - подвижная секция экспозиционной камеры; 8 - клетка для животных; 9 - бокс для животных; 10 и 14 - штуцеры; 11 - термометр; 12 - предохранительная мембрана; 13 - вентилятор; 15 - резиновая прокладка; 16 - клапан продувки; 18 - заслонки переходных рукавов

Рисунок 13.1 - Установка "Токсичность" для определения показателя токсичности продуктов горения материалов

13.2.2 Камера сгорания вместимостью 0,003 м  выполнена из нержавеющей стали толщиной (2,0±0,1) мм. Внутренняя поверхность камеры сгорания изолирована асбоцементными (асбосилитовыми) плитами толщиной 20 мм.

В камере сгорания установлен унифицированный нагревательный комплекс, состоящий из изолированного электронагревателя 2 (далее - излучатель) с размером излучающей поверхности 100 100 мм и источника воспламенения 3 (далее - электровоспламенитель), предназначенный для ускоренного воспламенения образцов материалов при испытаниях в режимах пламенного горения и ППГ.

Камера снабжена дверцей, на которой закреплен держатель образца 4 (см. рисунок 13.1) размером 120 120 25 мм. На боковой стенке камеры сгорания имеется окно из кварцевого стекла (на схеме не обозначено) для наблюдения за процессом разложения образцов при испытаниях. Камера сгорания соединена с экспозиционной камерой верхним и нижним переходными рукавами 5, 17 (см. рисунок 13.1). Длина верхнего рукава - 250 мм, нижнего - 180 мм, проходные сечения рукавов соответственно 160 40 мм и 160 30 мм. Внутренняя поверхность верхнего переходного рукава облицована, как и камера сгорания, плитами из термостойкого материала толщиной 20 мм.

13.2.3 Излучатель 2 (схема излучателя представлена на рисунке 13.2) установлен под углом 45° к горизонтали на верхней стенке камеры сгорания. Нагревательный элемент излучателя изготовлен из двух соединенных параллельно спиралей, изготовленных из нихромовой проволоки (Х20Н80Н) диаметром (0,9±0,1) мм. Электрическое сопротивление каждой спирали должно составлять (22,0±0,1) Ом. Спирали размещают на восьми керамических стержнях, равномерно расположенных на излучательной поверхности перед стальным полированным отражателем с водяным охлаждением. Излучатель изолирован от камеры сгорания оптическим кварцевым стеклом толщиной от 3 до 4 мм, свободно пропускающим излучение инфракрасного спектра. Мощность электронагревателя регулируют любым доступным прибором, имеющим возможность плавной регулировки подаваемого напряжения или тока: трансформатор (ЛАТР), тиристорный или симисторный регулятор и др. Возможно использование автоматических регулирующих устройств.

 

 

1 - стекло кварцевое оптическое толщиной 3-4 мм; 2 - спираль нихромовая; 3 - стержень керамический; 4 - штуцеры подвода воды; 5 - водоохлаждаемый отражатель; 6 - полированная пластина отражателя; 7 - корпус камеры сгорания; 8 - асбестоцементная рамка; 9 - прокладка асбестовая

Рисунок 13.2 - Схема электронагревательного излучателя

Электровоспламенитель, представляющий собой керамическую трубку диаметром от 5 до 7 мм с навитой на нее спиралью длиной (75±5) мм из нихромовой проволоки диаметром от 0,3 до 0,4 мм, смонтирован на боковой, противоположной смотровому окну стенке камеры сгорания. Специфическая особенность его расположения заключается в том, что нагревательный элемент (нихромовая спираль) расположен параллельно верхней кромке держателя образца на расстоянии (20,0±5,0) мм в конвективном движущемся потоке газообразных продуктов термического разложения, образовавшихся под воздействием радиационного нагрева образца.

Подаваемое на спираль электровоспламенителя напряжение должно обеспечивать ее нагрев до температуры, при которой происходит воспламенение этой газовоздушной смеси.

Примечание - Допускается использование нагревателя и электровоспламенителя других конструкций, позволяющих воспроизводить требуемые режимы термического разложения.

13.2.4 Держатель образца, закрепленный на дверце камеры сгорания, выполнен в виде металлической рамки, в которой находится поддон из асбоцемента (или асбосилита). Поддон имеет углубление для размещения съемного вкладыша из аналогичного материала, в котором должен располагаться образец. Нагреваемая поверхность образца и поверхность электронагревательного излучателя параллельны, расстояние между ними равно (60±2) мм при закрытом положении дверцы камеры сгорания.

13.2.5 Бокс для животных 9 (см. рисунок 13.1) вместимостью 0,015 м  оборудован наружной дверцей со смотровым окном (на схеме не обозначены) и двумя-тремя штуцерами 10, 14 для осуществления отбора и многокомпонентного анализа образующейся токсичной среды, а также для установки термометра 11 с диапазоном измерения температуры от 0 до 50°С, с погрешностью не более 1°С.

13.2.6 Время испытания фиксируют секундомером с диапазоном измерения от 0 до 30 мин и ценой деления 1 с.

13.2.7 Для непрерывного анализа газовоздушной среды, образующейся при испытаниях, применяют промышленные автоматические газоанализаторы , и со следующими диапазонами измеряемых концентраций: - от 0 до 1% об.; - от 0 до 10% об.; кислород - от 0 до 21% об. Допустимая основная приведенная погрешность измерений газоанализаторов должна составлять не более ±5%. Газоанализаторы должны быть внесены в Государственный реестр средств измерений.

13.2.8 Концентрации , , и других токсичных газов определяют методами, аттестованными органами государственной метрологической службы, или с помощью технических средств, включенных в Государственный реестр средств измерений.

13.2.9 При проведении биологических испытаний с экспозицией животных предварительно формируют выборки из беспородных белых мышей с массой каждой (20±2) г. Группа подопытных животных для каждого опыта должна включать от 8 до 10 особей.

Образцы для испытаний

13.3.1 Материал, принимаемый на испытания, должен иметь сопроводительный документ, в котором должны быть приведены: полное название материала, сведения об изготовителе, нормативный документ, в соответствии с которым изготовлен данный материал, физико-химические характеристики и информация о его составе (при наличии).

13.3.2 Для испытаний готовят не менее 10 образцов. Оптимальные размеры 40 40 мм фактической толщины, но не более 10 мм. Если масса образца принятых размеров 40 40 мм не позволяет получить эффекты меньше или больше уровня летальности 50%, допускается уменьшить размеры образца или увеличить их до 80 80 мм и толщину до 20 мм.

13.3.3 С целью ускорения процесса термического разложения при выборе образца для испытаний из одноименной группы продукции, имеющей одинаковый рецептурный состав, предпочтение следует отдавать материалу наименьшей толщины.

13.3.4 Для испытаний лакокрасочных покрытий, используемых для негорючих поверхностей, образцы готовят в виде свободной пленки, а их толщина должна соответствовать принятой в технической документации и иметь не менее четырех слоев.

Для испытаний лакокрасочных покрытий, используемых для нанесения на горючие основы, образцы готовят на реальной основе толщиной, не превышающей 10 мм.

Для испытаний средств огнезащиты (пропитки, покрытия, лаки, краски, обмазки), используемых для защиты негорючих материалов (бетон, металл), образцы готовят в виде свободной пленки той толщины с учетом способа нанесения, которые указаны в сопроводительной и технической документации.

Для испытаний средств огнезащиты, предназначенных для защиты горючих материалов, образцы готовят нанесенными на реальную основу, толщина которой не должна превышать 10 мм.

В случае, если объектом испытания является композиционный материал или изделие, состоящее из нескольких видов материалов, готовят образец, в котором массовая доля компонентов и порядок их расположения соответствуют объекту испытаний.

13.3.5 Перед испытанием образцы кондиционируют не менее 48 ч при температуре (23±2)°С и относительной влажности воздуха (50±5)%.


Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 43;