Filtern
Erscheinungsjahr
- 2016 (7) (entfernen)
Dokumenttyp
- Zeitschriftenartikel (5)
- Vortrag (1)
- Forschungsbericht (1)
Schlagworte
- Adhesion (2)
- Branddetektion (1)
- Brandprüfungen (1)
- Brandtest (1)
- Car fire (1)
- Carbon monoxide (1)
- Coating (1)
- FED (1)
- FTIR spectroscopy (1)
- Feuerwiderstand (1)
Eingeladener Vortrag
- nein (1)
Wesentlich für das Sicherheitsniveau und damit die nachhaltige Wettbewerbsfähigkeit des Technologiestandortes Deutschland ist der Brandschutz in Industrieanlagen, in Gebäuden und im Transportwesen. Der vorbeugende bauliche Brandschutz hat u. a. das Ziel, die Brand- und Rauchausbreitung im Brandfall für eine gewisse Zeit zu behindern, damit die erforderlichen Lösch- und Rettungsarbeiten durchgeführt werden können. Dies geschieht u.a. durch Anforderungen an die Feuerwiderstandsfähigkeit brandbeanspruchter Bauteile. Der Feuerwiderstand eines Bauteils ist die Fähigkeit während eines angegebenen Zeitraums in einer genormten Feuerwiderstandsprüfung bezüglich mechanischer Stabilität und/oder thermischer Isolierung nicht zu versagen. Reaktive Brandschutzbeschichtungen erhöhen für viele Bauteile sehr effektiv den Feuerwiderstand. Die Beschichtungen und die Brandprüfungen müssen jedoch an die immer komplexeren Anwendungen und/oder extremeren Anforderungen angepasst und weiterentwickelt werden. Aktuelle Forschungsschwerpunkte liegen dabei in der Entwicklung neuer Materialien (z.B. Geopolymere, keramisierende Beschichtungen, silikonbasierte Beschichtungen) für extreme Brandszenarien (extreme Temperaturen, lange Beanspruchungszeiten) und in der Realisierung komplexer Funktionalitäten (komplexe Geometrien, bewegliche Komponenten) sowie in der Entwicklung neuer Testmethoden (Feuerwiderstand als bench-scale Tests, kostengünstiges Screening, Feuerwiderstand in extremen Brandszenarien). Die Entwicklung geht dabei weg von der präskriptiven Bewertung hin zur leistungsorientierten (performance-based) Bewertung in individuellen Brandszenarien oder von komplexen Bauteilen. Im Rahmen dieser Arbeit werden Lösungsansätze für die neuen Herausforderungen an die reaktiven Brandschutzsysteme unter Extrembedingungen und deren Testmöglichkeiten vorgestellt und diskutiert. Im Mittelpunkt stehen dabei neu entwickelte bench-scale Testmethoden zum Screening von neuen Beschichtungsmaterialien sowie zur Beurteilung spezieller bzw. materialspezifischer Aspekte des Feuerwiderstands unter Extrembedingungen.
The inhalationof smoke gases is awell-established cause of poisoning and leads to the death of fire victims. Carbonmonoxide(CO) and Hydrogen cyanide (HCN) are two of the main noxious gases,whereby HCN is formed by an incomplete combustion of materials containing nitrogen. These materials may be natural materials, such as wool, silk and feathers or synthetic plastics, such as polyacrylonitrile (PAN), polyamide and polyurethane. These materials are very common in modern household furnishings; therefore, notonlyCObutalsoHCN can be produced during home fires. Up tonowonly a fewstudieshave been carried out on the generation of HCN as the fire proceeds, e. g. by Crewe et al. The data from such analyses are useful for forensic purposes. This enables the possibility to more accurately assess the events at the fire location, the Situation in which the fire victims are found as well as the cause of death. One way to analyze the gas composition of smoke is to perform bench scale fire tests, where various fire scenarios can be simulated on a smaller scale (e. g. using a smoke density chamber). The results from such experiments were compared with the results obtained in an enclosed room fire test.
The hazards for passengers during vehicle fires result from the increasing temperature and the emitted smoke gases. A fire was set on a car to investigate the development of temperature and of gaseous fire products in the passenger compartment. The study was based on a full-scale test with a reconstructed scene of a serious car fire. The aim of this work was to identify the conditions for self-rescuing of passengers during a car fire.
A dummy, equipped with several thermocouples, was placed on the driver’s seat. Also, the smoke gases were continuously collected through a removable probe sensor corresponding to the nose of the dummy in the passenger compartment and analyzed using Fourier transform infrared spectroscopy. Additionally, several car components were investigated in the smoke density chamber (smoke emission and smoke gas composition). It was found that the toxic gases already reached hazardous levels by 5 min, while the temperatures at the dummy were at that time less than 80 °C. The toxicity of smoke gases was assessed using the
fractional effective dose concept. The various experimentally parameters (temperature and smoke gas composition) were implemented into numerical simulations with fire dynamics simulator. Both the experimental data and the numerical simulations are presented and discussed.
Various methods have been used for introducing fire retardant additives into polymers. Deposition of thick fire retardant coatings directly onto polymer substrates is an alternative technique. An important Advantage of the coating technique is the preservation of the physical and chemical integrity of the polymer material. Moreover, the fire retardancy of the polymer materials can be achieved following their production. Suitable coating materials are inorganics, intumescent, char-forming, oxygendiluting, and cooling or radical quenching layers. The most important problem is to achieve sufficient coating thickness to withstand the direct attack of flame and to protect the polymer bulk from pyrolysis, otherwise blistering of coating, caused by emitted pyrolysis gases, is often observed.
To avoid blistering of coating, the adhesion between polyolefin Substrate and fire retardant coating has to be extraordinarily high.
In order to achieve such a high level of adhesion, the polymer surface has to be modified with adhesion-promoting functional groups. The deposition of thin plasma polymers as adhesion-promoting layers with NH2, OH or COOH groups has been the most suited method. These functional groups are able to form covalent bonds and other interactions between the fire-resistant coating and the plasma-modified polyolefin substrate.
Additionally, the plasma polymer counteracts the strong mechanical stresses in the laminate on exposure to high temperatures by its flexibility. The thick fire retardant coatings were chosen based on “green” ecological aspects to avoid flame-initiated emission of toxic or corrosive gases and remains of toxic char.
Wasserstoff als Brandprodukt entsteht in einer sehr frühen Brandphase, insbesondere bei Schwelbränden. Durch die Entwicklung eines geeigneten Wasserstoffsensors ist es nicht nur möglich, sehr frühzeitig einen entstehenden Brand zu detektieren, sondern durch die Erkennung eines Entstehungsbrandes und frühzeitiger Löschmaßnahmen ergibt sich eine Vermeidung von Personen- und Sachschäden.
Die sich in der Entwicklung befindlichen Wasserstoffsensoren wurden von der TLTS GmbH zur Verfügung gestellt. Im Rahmen dieses Projektes wurden diese Sensoren in verschiedenen Testbränden, d.h. sowohl im Labormaßstab, in der Rauchkammer, als auch in Realbrandszenarien in einer 2-Raum-Containerwohnung mit verschiedenen wohnungstypischen Materialien und Gebrauchsgegenständen getestet, insbesondere in Kombination mit anderen analytischen Methoden und im Vergleich mit anderen Detektionssystemen. Der Schwerpunkt lag in der Rauchgaskomponentendetektion in der frühen Brandphase, insbesondere der Wasserstoffgenerierung in Abhängigkeit des Brandszenarios. Es erfolgten umfangreiche Untersuchungen bezüglich der Korrelation von Brandmaterialien, thermischen Bedingungen, Strömungsverhältnissen und geometrischen Bedingungen zur Wasserstoffgenerierung, ihrem zeitlichen Verlauf und der Relation zu anderen entstehenden Gasen (z.B. Kohlenstoffmonoxid) und der Rauchentwicklung unter exakt definierten (reproduzierbaren) Brandentstehungsbedingungen. Dadurch wurde eine quantifizierbare Bewertung des Wasserstoffsensors gegenüber bestehenden Systemen erreicht. Aus den Untersuchungen sind ebenfalls Schlussfolgerungen zu den Vorteilen und Grenzen der Implementierung von Wasserstoffsensoren in Multisensor-Brandmelder ableitbar.
Es konnte anhand der Testbrände gezeigt werden, dass der H2-Sensor bei Schwelbrandversuche von wohnungstypischen Materialien geeignet ist und ein sehr frühzeitiger Nachweis sehr geringer H2-Konzentrationen, noch bevor Rauch und CO detektiert werden können, möglich ist und diese somit eine Alternative oder Ergänzung zu traditionellen Rauch- und CO-Meldern für mehr Sicherheit sind. Für den kommerziellen Einsatz dieser Sensoren müssen die Einflussfaktoren, wie z.B. mit der Luftfeuchtigkeit und Querempfindlichkeiten, wie z.B. mit anderen Brandgasen, wie CO weiter verbessert werden.
The adhesion of thick poly(allylamine)-polyphosphate layers (1 µm) deposited by the wet-chemical layer-by-layer technique (LbL) onto polyethylene or polystyrene (each 100 µm) was very low. To promote the adhesion of these LbL layers the polyolefin substrates were oxidized at the surface by short exposure to the oxygen plasma (2 or 5 s) and subsequently coated with an interlayer of plasma-deposited poly(allylamine) or poly(allyl alcohol) (100 nm). The plasma polymer interlayers have improved strongly the adhesion between polyolefin substrates and polyphosphate coatings. Such phosphate coatings are interesting for life sciences (nucleotide formation) but also for fire retardancy in combination with N-rich compounds such as melamine.
The intention was to prefer chemical and hydrogen bonds for adhesion promoting because of their high binding energy. Therefore, the introduced oxygen-containing groups at the polyolefin surface could interact with the OH or NH2 groups of the adhesion-promoting plasma polymer interlayer. These groups were also able to interact strongly with the poly(allylamine)-polyphosphate topcoating.
The coated polyolefins were investigated using Fourier Transform Infrared Spectroscopy in Attenuated Total Reflectance mode (FTIR-ATR), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Thermo-Gravimetric Analyses (TGA) and Atomic Force Spectroscopy (AFM) and 90° peel test.