Kegel-Kalorimeter

In den späten 1970er und frühen 1980er Jahren drängte die Feuerwehrgemeinschaft auf zuverlässige Werkzeuge im Labormaßstab, um die Entflammbarkeit von Materialien basierend auf der Wärmefreisetzungsrate zu messen. Es wurde angenommen, dass ein Maß für die Wärmefreisetzungsraten das zuverlässigste und genaueste Maß für die Entflammbarkeit eines Materials ist. Leider waren zu diesem Zeitpunkt nur wenige Tools zur Messung der Wärmefreisetzung verfügbar, die schwierig zu bedienen waren und die Daten sehr inkonsistent waren. Als Reaktion darauf stellte die Brandforschungsabteilung des NIST (damals Center of Fire Research des National Bureau of Standards) 1982 das Instrument der nächsten Generation zur Messung der Entflammbarkeit von Materialien vor, das Kegelkalorimeter. 1988 wurde der Kegel mit einem “R & D 100 Award” ausgezeichnet, der oft als Oscar für Innovation bezeichnet wird. Diese prestigeträchtige amerikanische Auszeichnung wurde an die Top 100 Innovationen des Jahres vergeben. Es war das erste Brandtestwerkzeug, das von dieser Auszeichnung an NIST anerkannt wurde. Mitte der 1980er Jahre wurde der Kegel kommerziell erhältlich. Heute sind weltweit mehr als 300 Kegel im Einsatz, und der Kegel ist die Grundlage für mehr als ein halbes Dutzend Brandprüfnormen wie ASTM E1354 und D5485, ISO 5660-1, NFPA 271 und CAN \ ULC-S135. Der Kegel ist zu einer zuverlässigen, genauen und gebräuchlichsten Methode geworden, um auf die Entflammbarkeit des Materials zuzugreifen.

Der Cone ist ein Brandprüfgerät, das auf dem Prinzip basiert, dass die von einer brennenden Probe freigesetzte Wärmemenge direkt mit der während der Verbrennung verbrauchten Sauerstoffmenge zusammenhängt. Die Wärmemenge, die ein Material erzeugt, richtet sich direkt nach der Schwere eines Feuers, z. B. der Feuerwachstumsrate. Um auf die Entflammbarkeit des Materials zuzugreifen, wird es einer externen Strahlungswärmequelle ausgesetzt. Da es sich um einen erzwungenen Verbrennungstest handelt, wird daher am häufigsten angenommen, dass die Kegelwerte die Entflammbarkeit eines zweiten gezündeten Gegenstands widerspiegeln.

Unten ist eine schematische Darstellung des Kegels dargestellt. Eine Probe wird unter einen “kegelförmigen” Heizstrahler gelegt. Typischerweise werden die Proben einem externen Fluss der Heizung von 35 kW / m2 ausgesetzt. Für feuerbeständigere Materialien wurde die Heizung jedoch häufig auf 50 kW / m2 erhöht. Sobald genügend Pyrolyseprodukte erzeugt sind, erfolgt die Zündung. Die Verbrennungsproduktreise durch die Kegelheizung und durch ein Instrument erschöpft Rohr. Zu den typischerweise wichtigen gemessenen/berechneten Werten gehören unter anderem die Zeit bis zur Zündung, die Massenverlustrate während der Verbrennung, die Zeit bis und der Wert der während der Verbrennung maximal freigesetzten Wärmemenge, die während der Prüfung insgesamt freigesetzte Wärmemenge.