Nguyên lý hoạt động:
Buồng đo mật độ khói NBS hoạt động dựa trên việc đo độ truyền ánh sáng qua khói được tạo ra khi mẫu vật liệu bị đốt cháy. Mẫu thử, có độ dày tối đa 25 mm, được đặt trong buồng kín và tiếp xúc với nguồn nhiệt bức xạ có cường độ xác định (thường là 25 hoặc 50 kW/m²). Hệ thống quang học tích hợp trong buồng sẽ đo độ truyền ánh sáng qua khói, từ đó tính toán mật độ quang học cụ thể của khói.
-
Buồng thử nghiệm: Kích thước bên trong khoảng 914 mm x 914 mm x 610 mm, được chế tạo từ vật liệu chống ăn mòn.
-
Hệ thống đo quang học: Được tích hợp để đo độ truyền ánh sáng qua khói.
-
Nguồn nhiệt bức xạ: Cung cấp nhiệt lượng cần thiết để đốt cháy mẫu thử.
-
Hệ thống thu thập dữ liệu và phần mềm điều khiển: Ghi nhận và xử lý kết quả đo.
Ứng dụng:
Buồng đo mật độ khói NBS được sử dụng rộng rãi để đánh giá đặc tính sinh khói của các vật liệu trong nhiều lĩnh vực như xây dựng, đường sắt, hàng hải, hàng không và cáp điện. Các tiêu chuẩn thử nghiệm liên quan bao gồm:
-
ISO 5659-2: Xác định mật độ quang học của khói bằng phương pháp thử nghiệm buồng đơn.
-
IMO FTP Code Part 2: Thử nghiệm khói và độc tính.
-
ASTM E662: Phương pháp thử nghiệm tiêu chuẩn cho mật độ quang học cụ thể của khói sinh ra từ vật liệu rắn.
- BS 6401: Phương pháp đo mật độ khói trong phòng thí nghiệm.
Buồng đo mật độ khói NBS (National Bureau of Standards Smoke Density Chamber) hoạt động theo nguyên lý đo độ truyền ánh sáng qua khói sinh ra từ vật liệu thử nghiệm. Dưới đây là quy trình kiểm tra cụ thể:
1. Chuẩn bị mẫu thử
- Mẫu thử có thể là chất rắn, nhựa, cao su, sơn, vải, vật liệu cách điện…
- Kích thước mẫu: 25 mm x 25 mm hoặc 75 mm x 75 mm, độ dày tối đa 25 mm.
- Mẫu được đặt trong giá giữ mẫu trong buồng thử nghiệm.
2. Cài đặt điều kiện thử nghiệm
Chế độ thử nghiệm
- Thử nghiệm không có ngọn lửa (Non-Flaming Test): Chỉ sử dụng nguồn nhiệt bức xạ để làm nóng mẫu mà không có ngọn lửa trực tiếp.
- Thử nghiệm có ngọn lửa (Flaming Test): Sử dụng ngọn lửa khí propan để đốt cháy mẫu.
Điều kiện nhiệt bức xạ
- 25 kW/m² hoặc 50 kW/m², tùy theo tiêu chuẩn thử nghiệm như ISO 5659-2, ASTM E662.
- Mẫu được gia nhiệt trong 4 - 10 phút trước khi tiến hành đo mật độ khói.
3. Quá trình thử nghiệm
Bật nguồn nhiệt và/hoặc ngọn lửa đốt mẫu.
Quan sát quá trình cháy và sinh khói.
Hệ thống quang học đo độ truyền ánh sáng qua lớp khói sinh ra.
Ghi nhận mật độ quang học của khói (Ds - Specific Optical Density) theo thời gian.
Thời gian thử nghiệm thường kéo dài 20 phút hoặc cho đến khi mật độ khói đạt mức ổn định.
4. Ghi nhận kết quả và đánh giá
Kết quả đo gồm:
- Ds (Specific Optical Density): Độ mờ của khói tại thời điểm nhất định.
- Dsmax (Maximum Smoke Density): Giá trị mật độ khói cao nhất đo được.
- Tốc độ sinh khói (SPR - Smoke Production Rate): Lượng khói tạo ra trên một đơn vị thời gian.
So sánh kết quả với tiêu chuẩn an toàn
- Dsmax < 200 → Vật liệu có độ phát sinh khói thấp (chấp nhận được).
- Dsmax > 500 → Vật liệu sinh quá nhiều khói (nguy hiểm).
Quy trình thử nghiệm mật độ khói theo các tiêu chuẩn ISO
1. Thử nghiệm theo tiêu chuẩn ISO 5659-2
Mục đích: Xác định mật độ quang học cụ thể của khói sinh ra từ vật liệu rắn khi chịu tác động nhiệt.
Ứng dụng: Vật liệu trong ngành đường sắt, hàng không, hàng hải, xây dựng.
Cách tiến hành
Chuẩn bị mẫu thử
- Kích thước mẫu: 75 mm x 75 mm, độ dày tối đa 25 mm.
- Đặt mẫu trong giá giữ mẫu bên trong buồng thử nghiệm.
Cài đặt điều kiện thử nghiệm
- Bức xạ nhiệt 25 kW/m² hoặc 50 kW/m².
- Có thể thử nghiệm có ngọn lửa hoặc không có ngọn lửa.
- Mẫu được gia nhiệt trong 10 phút.
Tiến hành đo mật độ khói
- Hệ thống quang học đo độ truyền ánh sáng qua khói.
- Ghi nhận mật độ quang học cụ thể (Ds - Specific Optical Density) theo thời gian.
- Xác định Dsmax (mật độ khói tối đa).
Tiêu chí đánh giá
- Dsmax < 200: Mật độ khói thấp, an toàn.
- Dsmax > 500: Nguy hiểm do sinh nhiều khói.
2. Thử nghiệm theo tiêu chuẩn IMO FTP Code Part 2
Mục đích: Đánh giá lượng khói và tính độc hại của khí sinh ra từ vật liệu trên tàu biển.
Ứng dụng: Vật liệu dùng trong hàng hải (tường, sàn, trần, ghế, vách ngăn).
Cách tiến hành
Chuẩn bị mẫu
- Kích thước: 75 mm x 75 mm x 25 mm.
- Đặt mẫu trong giá giữ mẫu.
Cài đặt điều kiện thử nghiệm
- Bức xạ nhiệt 25 kW/m² hoặc 50 kW/m².
- Thử nghiệm không có ngọn lửa hoặc có ngọn lửa (khí propan).
- Quan sát và đo lượng khói tạo ra trong 20 phút.
Đo mật độ khói & độc tính khí
- Đo mật độ quang học của khói (Ds).
- Phân tích khí độc sinh ra: CO, CO₂, HCN, NOx, SO₂, HF.
Tiêu chí đánh giá
- Nếu Dsmax quá cao hoặc có khí độc vượt mức an toàn, vật liệu sẽ bị loại bỏ.
3. Thử nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM E662
Mục đích: Đo mật độ quang học của khói từ vật liệu khi bị nung nóng hoặc cháy.
Ứng dụng: Ngành xây dựng, giao thông (đường sắt, hàng không, ô tô).
Cách tiến hành
Chuẩn bị mẫu thử
- Kích thước: 25 mm x 25 mm hoặc 75 mm x 75 mm.
- Đặt vào giá giữ mẫu trong buồng thử nghiệm.
Cài đặt điều kiện thử nghiệm
- Bức xạ nhiệt 25 kW/m² hoặc 50 kW/m².
- Thử nghiệm có ngọn lửa hoặc không có ngọn lửa.
- Ghi nhận lượng khói sinh ra trong 20 phút.
Đo mật độ khói
- Xác định Dsmax (mật độ khói tối đa).
- Đánh giá tốc độ sinh khói (SPR - Smoke Production Rate).
Tiêu chí đánh giá
- Dsmax < 200: An toàn.
- Dsmax > 500: Nguy hiểm.
4. Thử nghiệm theo tiêu chuẩn BS 6401
Mục đích: Đo lượng khói sinh ra từ vật liệu xây dựng trong điều kiện kiểm soát.
Ứng dụng: Ngành xây dựng & nội thất.
Cách tiến hành
Chuẩn bị mẫu thử
- Kích thước: 75 mm x 75 mm.
- Đặt mẫu vào buồng thử nghiệm.
Cài đặt điều kiện thử nghiệm
- Nguồn nhiệt bức xạ 25 kW/m².
- Thử nghiệm không có ngọn lửa.
- Quan sát và đo mật độ khói trong 10 phút.
Ghi nhận dữ liệu
- Đo mật độ quang học của khói (Ds).
- Xác định Dsmax (mật độ khói tối đa).
Tiêu chí đánh giá
- Dsmax < 250: Đạt tiêu chuẩn.
- Dsmax > 500: Không đạt do sinh quá nhiều khói.
