출처: https:tk//uwspace.uwaterloo.ca/bitstream/handle/10012/8455/Adeosun_David.PDF.pdf?%09sequence=5
3. 화재가스 분석
연기 흡입과 독성가스의 복합 영향은 화재 사망의 주요 원인으로 인식되었습니다. 난연 및 비난연 경질우레탄폼에서 생성된 화재가스의 식별 및 측정은 이 연구의 주요 목표 중 하나입니다. 이 단원에서는 환기가 잘되고 제한된 환기 화재에서 샘플의 분해 및 연소 중에 생성되는 주요 가스를 강조합니다. 경질우레탄폼의 연소로 인한 일부 주요 가스의 생성이 수년에 걸쳐 연구되었지만, 다양한 환기 조건 및 다양한 수준의 난연제 첨가에 대해 생성된 가스에 대한 자세한 분석은 거의 이루어지지 않았습니다. 대부분의 경우, 관심은 제한된 범위의 난연제 첨가에 집중되어 있으며 환기 조건은 사용된 실험 장치에 의해 설정되었으며 많은 경우 CO2, CO, HCN 및 주요 독성으로 간주되는 제한된 수의 기타 화합물과 같은 주요 가스만 조사되었습니다.
이 연구의 일환으로, 상기 가스의 농도는 위에서 논의된 비난연 및 난연제의 범위에 대한 콘칼로리미터 테스트(환기가 잘됨) 중에 측정됩니다. 또한 환기가 잘되는 테스트 조건에서 NOx 및 미연소 총 탄화수소의 농도를 측정하고 기기의 운반 지연 및 응답 시간에 대한 결과를 수정했습니다. 마지막으로 콘칼로리미터와 연기밀도 챔버 모두에서 샘플의 분해/연소 중에 생성되는 휘발성 유기화합물의 특성을 고려합니다. 이들 각각에 대한 결과는 다음 단원에서 차례로 논의됩니다.
1) 산소 고갈
콘칼로리미터 테스트에서 측정된 최소 산소 농도는 테스트의 기반이 되는 이론으로 인해 주어진 샘플의 최대 열방출율에 해당합니다. 연소율, 연소 효율 및 특정 제품의 생산량은 차례로 주변 대기의 산소 비율과 고갈된 산소가 보충되는 비율에 따라 달라집니다. 여기에서 고려되는 비난연 제품의 경우 아래 그림의 열방출율 대 시간 또는 산소 고갈 대 시간 곡선을 살펴보면, 가열 및 점화 전 1단계까지 연료루부터의 열방툴 수준이 매우 낮은 것과 일치하는 산소 소비가 거의 없음을 나타냅니다.
점화 후 열방출율은 200kW/m2의 피크값으로 빠르게 증가하는 반면, 산소 농도는 연료 증기를 CO와 CO2로 산화시키는데 산소가 소비됨에 따라 동일하게 빠르게 감소하여 최소 농도 값인 20.50%에 도달합니다. 열방출율은 더 많은 연료가 기화되고 연소됨에 따라 시간이 지남에 따라 측정된 산소 농도의 느린 증가와 함께 더 많은 연료가 증기와 연소될 때 천천히 분해됩니다.
[비난연 및 10% 난연제 샘플의 산소고갈 시간곡선 및 난연 샘플의 열방출율 시간곡선]
피크 열방출율에서 팽창 흑연 난연제 샘플에 대해 가장 높은 산소 농도를 측정했으며, 다른 모든 샘플과 비교했을 때, 이 재료의 산화 반응에서 산소가 훨씬 적게 소비되었다는 것을 시사합니다. 이는 감소된 피크 열방출과 일치합니다. 피트 후, 인계 난연 샘플의 산소 농도는 열유속에 노출된 후 약 20~80초 동안 비난연 및 기타 난연제에 비해 낮게 유지됩니다. 이 기간 동안 다공성 표면 숯 층이 형성되었지만, 여전히 연소 구조로 산소 확산을 허용했습니다. 그런 다음 산소 농도는 표면 탄화 층이 축적되어 화염을 억제하므로 다른 재료보다 훨씬 빨리 주변 수준으로 돌아갑니다.
이와 대조적으로 아래 그림은 20% 난연 샘플에 대한 대표적인 산소고갈 대 시간곡선의 구성이 포함되어 있습니다. 이것은 20% 브롬 난연제 및 팽창 흑연 난연제 샘플에 대해 더 높은 산소 농도를 나타내며, 통합적인 의미에서 산화가 적고 해당 재료의 열방출율이 더 낮음을 의미합니다.
[비난연 및 20% 난연 샘플에 대한 산소고갈 시간곡선 및 비난연 샘플에 대한 열방출율–시간곡선]
시간에 따라 측정된 산소 소비량의 전반적인 추세는 Ⅰ단계와 Ⅱ단계까지 모든 샘플에서 비슷하지만, Ⅲ단계 동안 주변 수준으로 산소 농도가 다시 증가하는 속도는 난연제의 상호작용 및 다양한 작용에 따라 샘플간에 다릅니다. 이는 각 실험의 오디오 기록을 통해 식별된 바와 같이 샘플이 작은 화염, 연기 또는 테스트가 끝날 무렵 빠르게 소화되는지 여부를 결정합니다.
상기 그림 [비난연 및 10% 난연제 샘플의 산소고갈 시간곡선 및 난연 샘플의 열방출율 시간곡선], [비난연 및 20% 난연 샘플에 대한 산소고갈 시간곡선 및 비난연 샘플에 대한 열방출율–시간곡선]에서 10% 및 20% 인계 난연제의 모양이 유사한 것을 볼 수 있으며, 이는 인계 난연제 작용에 대한 이전 단원에서 논의된 다른 증거와 일치하는 유사한 연소 반응을 나타냅니다. 인계난연제가 포함된 샘플의 산소 소비량은 비난연 샘플의 경우보다 훨씬 적은 최대 약 20.52%로 나타났습니다. 상기 그림 [비난연 및 20% 난연 샘플에 대한 산소고갈 시간곡선 및 비난연 샘플에 대한 열방출율–시간곡선]에서 20% 브롬난연제 및 팽창 흑연난연제 샘플의 산소 소비 구성은 피크 열방출율 이후까지 동일합니다.
그 후, 테스트가 끝날 무렵 산소가 주변 수준으로 돌아오기 전에 팽창 흑연난연제보다 브롬난연제 샘플 연소시 더 많은 산소가 소비됩니다. 두 재료 모두 기준 샘플에 비해 산소를 덜 소비했으며, 이는 특히 브롬난연제 샘플에서 더 낮은 피크 열방출율 및 증가된 연기 및 CO 생산과 일치합니다. 다시 말해 이것은 사전에 표시된 데이터와 일치합니다.
[콘칼로리미터에서 연기 데이터(환기가 잘되는 조건)]
[준불연 경질우레탄폼용 AL 표면재]