Bestimmung der optischen Rauchdichte und der Rauchgastoxizität

CEN/TS 45545-2 (2009) - Brandschutz in Schienenfahrzeugen
Bestimmung der optischen Rauchdichte
und der Rauchgastoxizität
Die CEN/TS 45545-2 stellt an nahezu alle
brennbaren Werkstoffe und Bauteile eines
Die Prüfung erfolgt an Probekörpern, die in der
Prüfkammer in horizontaler Ausrichtung durch
Schienenfahrzeugs spezifische Anforderungen
hinsichtlich ihres Rauchdichte- und Rauchgastoxizitätspotenzials. Die Anforderungen richten
sich nach dem Einsatzbereich des Produkts und
nach der Schädigungsrisiko-Stufe (Hazard-Level)
des Fahrzeugs.
einen oberhalb angeordneten Wärmestrahler mit
konstanter
Bestrahlungsstärke
thermisch
beansprucht
werden.
Gegebenenfalls
wird
zusätzlich ein Zündbrenner eingesetzt.
Die CEN/TS 45545-2 sieht zwei verschiedene
Beanspruchungsintensitäten vor, deren Anwendungsrelevanz vom Einsatzbereich des zu
prüfenden Produkts abhängig ist:
Prüfmethode
Die optische Rauchdichte und die Rauchgastoxizität flächiger Produkte (z.B. Wand- und
Deckenverkleidungen, Bodenbelägen, Sitzschalen
und –polster) werden gemeinsam in der
Prüfkammer nach EN ISO 5659-2 bestimmt.
FTIR-Spektrometer
Lichtmessstrecke
(Detektor)
 Bestrahlungsstärke 50 kWm-2, ohne Zündflamme
 Bestrahlungsstärke 25 kWm-2, mit Zündflamme.
Wärmestrahler
Gasprobenentnahme
für Toxizitätsanalyse
Trennschild
(schwenkbar)
Probenhalter
Wärmestromsensor
für Strahlerkalibrierung
Zündbrenner
Kammer
Propan/Luft-Zufuhr
Wärmestrahler
Lichtmessstrecke
(Strahlungsquelle)
Abbildung 1: Prüfkammer nach EN ISO 5659-2
CURRENTA GmbH & Co. OHG
CHEMPARK
51638 Leverkusen
Deutschland
www.currenta.de
Abbildung 2: Zersetzungsmodell nach EN ISO 5659-2
Die freigesetzten Rauchgase werden über einen
Zeitraum von 20 min (ab Beginn der thermischen
Beanspruchung) in der Kammer gesammelt. Die
Bestimmung der optischen Dichte des Rauchs
erfolgt mit einer Lichtmessstrecke, welche die
Transmission eines die Rauchschicht durchdringenden (weißen) Lichtstrahls kontinuierlich
erfasst.
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Die Toxizität der Rauchgase wird durch FTIRSpektroskopie ermittelt. Im Gegensatz zur Rauchdichtemessung erfolgt die Toxizitätsanalyse nicht
zeitkontinuierlich, sondern punktuell nach 4 und 8
min. Prüfdauer. Hierzu werden die zu diesen Zeitpunkten in der Kammer vorhandenen Rauchgase
in die Gasmesszelle eines FTIR-Spektrometers
geleitet, mit dem ein Absorptionsspektrum im
mittleren IR-Spektralbereich aufgenommen wird.
Anzahl und Abmessungen der Probekörper
Die Prüfung eines Produkts erfolgt an 3 Probekörpern, die jeweils eine quadratische Grundfläche
mit einer Seitenlänge von 75 mm besitzen. Die
Dicke der Probekörper soll entsprechend der
Anwendungssituation des Produkts gewählt
werden, darf jedoch nicht größer als 25 mm sein.
Dickere Produkte werden an der nicht zu
beanspruchenden Seite auf eine resultierende
Gesamtdicke von 25 mm zugeschnitten.
Bei Produkten, die aus Schichten unterschiedlicher Materialien zusammengesetzt sind
(z. B. durch Anstriche, Bezüge, etc.), ist außerdem
die Rückseite zu prüfen, sofern diese im Einbauzustand einer potenziellen Brandbeanspruchung
ausgesetzt sein kann.
Für
die
Produktbeurteilung
werden
die
nachfolgend erläuterten Parameter herangezogen,
wobei
der
Mittelwert
aus
allen
3 Versuchen zu Grunde gelegt wird. Zusätzliche
Probekörper werden jedoch benötigt, falls im
Rahmen
einer
Prüfung
einzelne
Auswertung und Beurteilung
Rauchdichte
Auf der Basis der gemessenen Lichttransmission
wird die spezifische optische Dichte DS des
Produkts als Funktion der Prüfzeit t berechnet:
DS (t)  132  lg
100 %
T(t)
DS spezifische optische Dichte (-)
T Transmission des Lichts (%)
132 Faktor resultierend aus den Prüfbedingungen
(Kammervolumen, optische Pfadlänge des
Lichts
und
der
beanspruchten
Probenoberfläche)
Für Produkte, deren Rauchdichtepotenzial bei
einer Bestrahlungsstärke von 50 kWm-2 (ohne
Zündflamme) zu ermitteln ist, erfolgt die
Beurteilung durch folgende zwei Parameter:
DS(4) spezifische optische Dichte des Produkts
zum Zeitpunkt t = 4 min und
VOF4 Integral der DS(t)-Kurve über die Zeit von
t = 0 min bis t = 4 min, mit der Trapezregel
für das Zeitintervall ∆t = 1 min zu ermitteln:
VOF4 
n 3
Δt (DS (n)  DS (n  1))
2
n 0

Für Produkte, deren Rauchdichtepotenzial bei
einer Bestrahlungsstärke von 25 kWm-2 (mit
Zündflamme) zu ermitteln ist, wird zur Beurteilung
nur ein Parameter herangezogen:
DS(max) Maximum der spezifischen optischen
Dichte des Produkts bezogen auf die
gesamte Prüfdauer von 20 min
Versuchsergebnisse um mehr als 20 %
(Rauchdichteprüfung oder Toxizitätsprüfung) vom
jeweiligen Mittelwert abweichen.
Für die Klassifizierung müssen insgesamt 3
Versuchsergebnisse vorliegen, deren Abweichung
vom jeweiligen Mittelwert kleiner als 20 % ist.
Abbildung 3: Prüfkammer
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Rauchgastoxizität
Die nach 4 und 8 min Prüfdauer aus der Kammer
entnommenen Gasproben werden bezüglich der
folgenden 8 akut inhalationstoxischen Rauchgaskomponenten quantitativ analysiert:
Rauchgaskomponente
Kohlendioxid
CO2
Referenzkonzentration
(mgm-3)
72000
Kohlenmonoxid
CO
1380
Fluorwasserstoff
HF
25
Chlorwasserstoff
HCl
75
Bromwasserstoff
HBr
99
Cyanwasserstoff
HCN
55
Stickoxide
NOX
38
Schwefeldioxid
SO2
262
Tabelle 1:
Anforderungsatz
Nr.
R1
R2
R5
R10
R11
Zu analysierende Rauchgaskomponenten und
Referenzkonzentrationen
Werkstoff/Bauteil
(gelistete Produkte außer Kabel)
Oberflächen von Struktur- und Verkleidungselementen des Fahrzeuginnenbereichs (Wände,
Deckenverkleidungen, Türen, Fenster etc.),
Gepäckablagen, Führerpult, Tische, Schall- und
Wärmedämmstoffe, innen installierte Luft- und
Kabelkanäle, Gehäuse für elektrische Ausrüstung
Lichtbogenisolationen Typ A & B, u. a.
Die Rauchgastoxizität des Produkts wird durch
den CIT-Wert (Conventional Index of Toxicity)
8
ci
beurteilt:
CIT  0,0805 
ci
Ci
Dichtbänder für Wandbekleidung,
Leuchtenabdeckungen, Lichtdiffuser
Prüfverfahren
Nr.
T10.01
T10.02
T11.01
T10.02
T10.03
Luftfiltermaterialien
T11.02
R6
R8
R16
vertikale Oberflächen der Fahrzeugaußenhaut,
Außenflächen des Unterbaus, außen angeordnete
Kanäle, Außenflächen von Behältern im Unterflurbereich, Antriebsbauteile, Räder und Bremsscheiben, Bugmaske, Faltbalg Typ B, Außen liegende
Zierelemente, Federelemente
i
Der CIT-Wert wird für beide Analysenzeitpunkte
(4 und 8 min, jeweils Mittelwert aus 3 Versuchen)
bestimmt. Der höhere Wert ist maßgebend für die
Produktbeurteilung.
In Tabelle 2 sind die Anforderungen der CEN/TS
45545-2 an die Rauchdichte und die Rauchgastoxizität von gelisteten Produkten (außer Kabeln)
zusammengefasst.
T11.01
R4
i 1
Konzentration der i-ten Rauchgaskomponente
in der Kammer nach 4 bzw. 8 min Prüfdauer
(mgm-3)
Referenzkonzentration der i-ten Rauchgaskomponente gemäß Tabelle 1 (mgm-3)
Die angegebene Gleichung gilt für gelistete
Produkte und für beide Bestrahlungsstärken. Für
nicht gelistete Produkte und für Kabel wird der
CIT-Wert in modifizierter Form ermittelt.
T10.01
R3
C
Prüfbedingungen
und
Beurteilungsparameter
EN ISO 5659-2 : 50 kWm-2
DS(4)
EN ISO 5659-2 : 50 kWm-2
VOF4
-2
EN ISO 5659-2 : 50 kWm
CIT nach 4 oder 8 min
EN ISO 5659-2 : 50 kWm-2
DS(4)
EN ISO 5659-2 : 50 kWm-2
VOF4
EN ISO 5659-2 : 50 kWm-2
CIT nach 4 oder 8 min
EN ISO 5659-2 : 25 kWm-2
DS(max)
EN ISO 5659-2 : 25 kWm-2
CIT nach 4 oder 8 min
Anforderungen
HL1
HL2
HL3
600
300
150
1200
600
300
1,2
0,9
0,75
600
480
240
1200
960
480
1,2
0,9
0,75
300
250
200
1,2
0,9
0,75
T10.04
EN ISO 5659-2 : 50 kWm-2
DS(max)
-
600
300
T11.01
EN ISO 5659-2 : 50 kWm-2
CIT nach 4 oder 8 min
-
1,8
1,5
Tabelle 2.1: Anforderungen an das Rauchdichte- und Rauchgastoxizitätspotenzial von gelisteten Produkten (HL – Hazard Level)
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Anforderungsatz
Nr.
R7
R9
Werkstoff/Bauteil
(gelistete Produkte außer Kabel)
äußere Dachstruktur der Fahrzeugkarosserie,
Außenflächen von auf dem Dach montierten
Behältern
Fußboden
(Verbund aus Belag und Trägermaterial)
Prüfverfahren
Nr.
T10.03
T11.02
T10.03
T11.02
T10.03
R19
Bettzeug für Liegen und Betten
T11.02
R20
R22
Gepolsterte Sitze und Kopfstützen, Matratzen
Armstützen Unter- und Seitenteile
R23
Innen: Kanäle, Isolatoren, Schalter,
Transformatoren
R24
Außen: Kanäle, Überspannungsableiter, Isolatoren, Schalter, Unterbrecher, Transformatoren
Fortzetzung Tabelle 2
T10.03
T11.02
T10.03
T10.03
Prüfbedingungen
und
Beurteilungsparameter
EN ISO 5659-2 : 25 kWm-2
DS(max)
EN ISO 5659-2 : 25 kWm-2
CIT nach 4 oder 8 min
EN ISO 5659-2 : 25 kWm-2
DS(max)
EN ISO 5659-2 : 25 kWm-2
CIT nach 4 oder 8 min
EN ISO 5659-2 : 25 kWm-2
DS(max)
EN ISO 5659-2 : 25 kWm-2
CIT nach 4 oder 8 min
EN ISO 5659-2 : 25 kWm-2
DS(max)
EN ISO 5659-2 : 25 kWm-2
CIT nach 4 oder 8 min
EN ISO 5659-2 : 25 kWm-2
DS(max)
-2
EN ISO 5659-2 : 25 kWm
DS(max)
Anforderungen
HL1
HL2
HL3
-
600
300
-
1,8
1,5
600
300
150
1,2
0,9
0,75
200
200
200
0,75
0,75
0,75
300
300
200
1,2
0,9
0,75
600
300
150
-
600
300
Die CURRENTA Brandtechnologie ist ein durch die DAkkS nach DIN EN ISO/IEC 17025 akkreditiertes Prüflaboratorium. Die Akkreditierung gilt für die in der Anlage der Urkunde aufgeführten Prüfverfahren, die nationale, europäische
und internationale brandtechnologische Prüfmethoden für Materialien des Verkehrssektors (Straße, Schiene, Luft,
See), sowie des Bau-, Elektro- und Consumerbereiches einschließen.
Für diese Prüfverfahren ist die CURRENTA Brandtechnologie berechtigt, dass kombinierte MRA-Zeichen der Deutschen Akkreditierungsstelle GmbH (DAkkS) und der International Laboratory Accreditation Cooperation (ILAC) zu nutzen. Das multilaterale Abkommen „ILAC Mutual Recognition Arrangement (MRA)“ regelt die gegenseitige Anerkennung der Prüfleistungen akkreditierter Laboratorien in allen ILAC-Mitgliedsstaaten (u.a. Deutschland, Frankreich,
Großbritanien, Italien, Kanada, Schweiz, USA). Damit wird national und international anerkannt, dass die Currenta
Brandtechnologie die in der Urkunde aufgeführten Prüfleistungen kompetent durchführen kann.
Durch die Teilnahme an regelmäßigen Rundversuchen, organisiert z.B. von CERTIFER oder ISO, stellt die Brandtechnologie eine gleichbleibend hohe Qualität der Prüfergebnisse sicher.
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ANT / Brandtechnologie
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Internet : www.brandversuche.de
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