EC21 - 코비스 무역 - Micro Calorimeter

Micro-Calorimetry
The Pyrolysis Combustion Flow Calorimeter (PCFC)

Fire Testing Technology Ltd (FTT)는 화재 열량계 PCFC의 도입을 발표하게 되어 기쁘다. FTT Micro Calorimeter는 Federal Aviation Authority (FAA)와의 공동 작업으로 개발되었으며 FAA 모델을 기반으로 한 한 장치는 이미 FTT 혹은 다른 우리의 대리점에서 사용가능하다. 미래 개발은 multiple sample system을 포함해서 진행중이며 분석하는데 하루에 50~60개의 샘플이 일반적으로 사용할 수 있다.

Lyon에 의해 개발된 이 기술은 Walter와 Federal Aviation Authority 실험실의 동료들은 Specific Heat Release Rate(W/g), Heat of Combustion(J/g)와 Ignition Temperature(°K)와 같은 parameter를 매우 작은 (1-50mg)의 시편에서 빠르게 결정짓는 것을 가능케 했다.

PCFC는 저가 기술이며 Microsoft Windows 기반의 data acquisition과 버튼을 누르는 기능과 표준 windows 데이터 입력 필드, 드롭다운 선택장치, check boxes 그리고 사용할 수 있는 스위치를 포함하고 있는 analysis software 사용자 인터페이스를 공급 한다:

i) Showing the status of the instrument
ii) Calibrating the instrument and storage of
calibration results
iii) Collecting data generated during a test
iv) Calculating the required parameters
v) Presenting the results in a manner approved by the Standards

Figure 1:HRR in PCFC tests

PCFC 데이터는 화재 시험 데이터(Cone Calorimeter, OSU), 가연성 결과(LOI, UL-94) 및 연소시험(Bomb Calorimeter)와의 연관성을 보여줘 왔으며 그러한 가연성의 특성을 평가하고 예측하는데 강력하고 저가의 기구라는 것을 보여준다.

PCFC 기술은 전통적인 산소 소비 측정 방법을 활용한다. 시편은 pyrolyser에서 온도 상승의 일정한 비율 (일반적으로 1-5 K/s)로 먼저 가열되며 열화 제품은 비활성 가스에 의해 청소된다. gas stream이 산소와 혼합되고 900도의 분해 제품이 있던 연소기에 넣으며 이것은 완전히 산화된다. 산소 농도 및 연소 가스의 유동율은 연소 과정을 포함한 산소 소비를 결정짓는데 사용되며 열 발생률은 이러한 측정치에서 결정되어진다.

Figure 1은 가열 속도가 1 K/s로 맞춰진 곳의 시험에서 열 발생률 데이터가 발생된다고 보여준다. 물질의 발화 온도는 이 데이터로부터 손쉽게 얻을 수 있다. 열 발생 용량 parameter는 이 데이터로부터 얻어지며 다른 시험 방법의 PCFC 데이터와 비교하기 위해 Lyon 외의 의해 광범위하게 쓰인다. 이것은 HRR/heating rate로 정의되었다. Lyon과 Walter는 PCFC와 가연성 시험 방법을 사용하여 많은 물질을 검사하였으며 PCFC 데이터와 다른 시험에서 생성된 데이터 사이에서 좋은 상관관계를 보여준다는 것을 알아냈다.

Figure 2:

Cone Calorimeter

Figure2는 PCFC 실험에서의 최대 열 방출 용량 데이터와 좋은 상관관계를 가진 콘 칼로리미터 실험에서 결정되는 최대 열 방출 비율을 보여준다. 이것은 열 발생으로써 중요한 상관관계에 있으며 화재 위험 평가에서 주요 매개변수가 된다고 받아들여지고 있으며 그것은 화재의 크기로 정의되고 모든 화재 개발 비율과 대부분의 연소 제품 생성 비율은 그것과 관련되어 있다. Product Calorimeter와 bench scale calorimeter는 열 발생 비율을 결정짓기 위해 PCFC보다 훨씬 더 큰 시편, 더 오랜 설치와 시험 시간이 필요로 하며 그래서 후자는 화재 특성의 물질의 저가 검사에 무한한 가능성을 가지고 있다고 생각되어진다.

Figure 3: LOI correlates with HRC in PCFC

Oxygen Index

Figure3은 Figure 4가 UL94 평가가 또한 열 발생 용량에서 나타나고 있음을 보여주는 중에 Limiting Oxygen Index 또한 열 발생 용량과 상호간에 상관관계를 가지고 있다고 보여준다.

Figure 4: UL Rating is predicted from the HRC measured
in the PCFC

UL 94

UL94와 LOI는 전통적으로 불꽃에 의한 점화의 가연성 혹은 저항을 정의하기 위해 플라스틱 산업에서 사용 된 두 시험이다. 가연성 물질의 세 범위는 일반적으로 증명되며 표준 UL94 가연성 시험 및 LOI의 결과와 HRC를 비교하여 결정지을 수 있다.

These are:

- 열 발생 용량이 400 J/g-K 보다 위의 물질은 UL94 (Bunsen) 불꽃 (figure 4)에 노출 된 후에도 계속해서 탈 것이다.

이 물질은 보통 21보다 적은 LOI 가치가 나타난다. 이 그룹의 물질은 전기 관련 분야, 가전제품 혹은 미국의 대중 교통 기관에는 쓰이지 않는다.

- 열 발생 용량이 200에서 400 J/g-K의 물질은 UL94 v 평가와 21 이상의 LOI에 의해 지시된 작은 불꽃에 노출됐을 때 천천히 타거나 아예 타지 않는다. 이 물질은 일반적으로 전기 관련 분야, 가전제품 혹은 미국의 대중 교통 기관에 쓰이지만 상업용 항공기 내부에는 쓰이지 않는다.

- 열 발생 용량이 200 J/g-k 이하인 물질은 UL94와 LOI가 35이하의 작은 불꽃에 잠깐 노출된 후에 점화되지 않는다. 이것은 보통 상업용 항공기 객실에서 사용하는 물질의 화재와 가연성의 Federal Aviation Authority (FAA) 필요조건을 통과한다.

FTT Pyrolysis Combustion Flow Calorimeter (PCDC)는 Federal Aviation Authority와 FAA 특허 기술의 사용에 관한 모든 권한을 가진 FTT의 협동 작업으로 개발되었다. FAA 모델을 근거로 한 이 장치는 현재 FTT 혹은 다른 우리의 대리점에서 이용가능하다. 미래 개발은 진행중이다.

Features of the current FTT unit include:

- Ability to generate quantitative results in minutes
- Automatic control of temperatures and gas flow rates
- Anaerobic or aerobic pyrolysis
- Temperature range: 25 to 1000°C
- Heating rate: 6 to 300°C/min
- Sample size: 0.5 to 50 mg
- Detection limit: 5 mW
- Repeatability: ± 5% (1 mg sample)