219 / 240
EuroWire – März 2008
217
deutsch
Dieser Test wurde ursprünglich entwickelt,
um die vom Rauch erzeugten Merkmale der
im Flugzeugbau eingesetzten Kunststoff-
materialien zu bestimmen. Die NBS-
Rauchkammer
mißt
die
Rauchdichte,
die gesammelt wird wenn eine Probe
angegebener Form und Dicke einer
Strahlungswärmequelle
von
25kW/m
2
ausgesetzt wird.
Je nach Anwendung kann die höchste
Rauchdichte oder die Rauchdichte zu
einer angesetzten Zeit (in der Regel, 4
Minuten) festgelegt werden. Die Prüfung
kann mit oder ohne Anwendung einer
Pilotflamme durchgeführt werden (bzw.
Flammenverbrennung- und Schwelbrand-
Modus). In dieser Studie wurden alle Tests im
Flammenverbrennung-Modus durchgeführt.
3.2 ASTM E1354 Cone-Kalorimeter
Der Cone-Kalorimeter ist ein Laborinstrument,
das die Brennbarkeit und Raucherzeugung
der Materialien unter einer großen Auswahl
an Bedingungen mißt.
Für Baumaterial, das den aufwendigen E-84
Steiner Tunnel Test bestehen muß, wird oft
der Cone-Kalorimeter als Vortest eingesetzt.
Während kein einzeln fester Einstrahlungstest
die Leistung im umfangreichen Tunnel
Test vorhersagen kann, wird der Cone-
Kalorimeter Test verbreitet als nützliche
Entwicklungsvorrichtung anerkannt.
In dem durch ASTM E1354 beschriebenen
Cone-Kalorimeter-Test, wird ein vierkantiges
100mm x 100mm (4 x 4 Zoll) Probestück
dem Strahlfluß eines elektrischen Erwärmers
ausgesetzt.
Der Erwärmer hat die Form eines
abgeschnittenen Konus (daher der Name
“cone” des Geräts) und kann Wärmeflüsse
zwischen 10 und 110kW/m
2
liefern, jedoch
liegen die typischsten Werte zwischen
50 und 75kW/m
2
. Das entspricht zwei bis
drei Mal dem Wärmefluß, der in der NBS-
Rauchkammer benutzt wird.
Der Cone-Kalorimeter kann die Eigenschaften
hinsichtlich
des
Brandverhaltens
von
Schlüsselmaterialien messen, die bei der
Brandmodellierung eingesetzt wurden. Die
Raucherzeugung wird kontinuierlich anhand
eines Laserstrahls im Abgasrohr gemessen.
Der aufgezeichnete Wert der Intensität wird
benutzt, um einen Extinktionskoeffizienten
zu errechnen, der eine Messung des Rauchs
im Luftstrom darstellt.
Die Integration des Extinktionskoeffizients
gegenüber der Zeit, wirdmit demGesamtvolu-
men der Brennprodukte kombiniert, um den
Gesamtrauchwert zu liefern. Die Maßeinheiten
gegenüber dem Gesamtrauch, für die
Oberfläche der Probe normiert, sind in m²/m²
ausgedrückt.
Indieser Studiewurdendie Cone-Kalorimeter-
Prüfungen bei Polymer Diagnostics, in Avon
Lake, Ohio, USA, und im College of William
and Mary, unter der Leitung von Professor
William Starnes durchgeführt.
4. Ergebnisse
4.1 NBS-Rauch
Zwei unterschiedliche Weich-PVC-Formeln
wurden ausgewählt, um den Prototyp
Kemgard STA mit dem handelsüblichen
AOM zu vergleichen. In einer Formel wurde
Aluminumtrihydrat bei einem 30phr Niveau
hinzugefügt.
In der anderen Formel, lag das ATH-Niveau
bei 60phr. Die Grundformeln sind in der
Tabelle 4
beschrieben.
Die Produktvergleiche wurden bei 5, 10
und 15phr Gesamt-AOM durchgeführt. Die
Talkumstufen wurden angepaßt, um einen
festen gesamten Füllmittelstand einzuhalten.
In den Bildern 3-5 ist die Rauchdichte
abhängig von der Einsatzstufe für die
verschiedenen Compounds beschrieben.
D90 entspricht dem Rauchniveau bei 90
Sekunden.
D4 entspricht der Rauchdichte bei 4 Minuten
und Dmax stellt die höchste Rauchdichte dar,
die während des Tests erreicht wurde.
Die Angaben beweisen deutlich, daß bei
allen Einsatzstufen und zu allen Zeiten,
KG-STA die Leistung von Climax WA 011GA
weit übertrifft.
Die Leistung von KG-STA ist darüber hinaus
hinsichtlich aller Einsatzstufen und zu allen
Zeiten jener der besten handelsüblichen
Proben - Climax A2017I – erneut überlegen.
In Bezug auf die höchste Rauchdichte, zeigt
KG-STA den höchsten Leistungsvorteil bei
den niedrigsten Einsatzstufen.
In der Tat ist die Leistung von KG-STA bei 5phr
mit der Leistung des besten handelsüblichen
AOM bei 10phr vergleichbar. Das ist ein
hervorragendes Ergebnis und weist auf einen
viel leistungsfähigeren Einsatz der AOM-
Chemie hin.
In den
Bildern 6-8
werden die NBS-
Rauchergebnisse beschrieben, die in der
höheren (60phr) ATH-enthaltenden Formel
erzielt werden.
Hier wird ebenfalls gezeigt, daß die
Rauchdichte abhängig von der Einsatzstufe
für die verschiedenen Compounds ist.
Wie
im
vorherigen
System,
wurden
Vergleiche bei 5, 10 und 15phr Gesamt-AOM
durchgeführt, mit angepaßten Talkumstufen,
um einen festen gesamten Füllmittelgehalt
einzuhalten.
Bild 6
zeigt den 90-Sekunden-Rauch,
Bild 7
zeigt die Rauchentwicklung bei 4 Minuten
und
Bild 8
die höchste Rauchentwicklung
für die verschiedenen Compounds.
Bild 3
:
NBS-Rauchdichte bei 90 Sekunden für KG-
STA und handelsüblichen AOM
▲
Bild 4
:
NBS-Rauchdichte bei 4 Minuten für KG-
STA und handelsüblichen AOM
▲
Bild 5
:
Höchste Rauchdichte für KG-STA und
handelsüblichen AOM
▲
Bild 6
:
NBS-Rauchdichte bei 90 Sekunden für KG-STA
und handelsüblichen AOM
▲
Bild 7
:
NBS-Rauchdichte bei 4 Minuten für KG-STA
und handelsüblichen AOM
▲
Bild 8
:
Höchste Rauchdichte für KG-STA und
handelsüblichen AOM
▲
Durchschnittliche
Rauchdichte
Durchschnittliche
Rauchdichte
Durchschnittliche
Rauchdichte
Durchschnittliche
Rauchdichte
Durchschnittliche
Rauchdichte
Durchschnittliche
Rauchdichte
Weich-PVC w/30phr ATH: D90
Weich-PVC w/30phr ATH: D4
Weich-PVC w/30phr ATH: Dmax
Vergleich zwischen AOM und ATH bei 60phr: D90
Vergleich zwischen AOM und ATH bei 60phr: D4
Vergleich zwischen AOM und ATH bei 60phr: Dmax