Испытания термо- и огнестойкой защитной одежды методом открытого пламени.

Основная задача термо- и огнестойкой защитной одежды состоит в том, чтобы оградить ее носителя от опасностей, которые могут вызвать ожоги. Одежда может быть изготовлена из одного или нескольких материалов.

Оценка материалов для потенциального использования в этом типе одежды, как правило, включает в себя два этапа. 

Сначала материалы испытываются для определения их способности ограничить распространение пламени.

Затем они испытываются для определения скорости теплопередачи через них при воздействии конкретной опасности.

На этих двух этапах используются различные методы испытаний, в зависимости от предполагаемого конечного использования материалов.

Первое проведенное испытание - это испытание, согласно стандарту ГОСТ Р ИСО 15025-2007 (Камера для испытания на ограниченное распространение пламени МТ 267М) . В ходе этого испытания пламя указанной величины направляется на один или несколько вертикально подвешенных слоев ткани в течение установленного времени, а затем удаляется. Расположение пламени может быть на нижнем краю образца или на поверхности материала. Длина пламени, распространяемого по материалу, наблюдается и используется в качестве показателя способности материала поддерживать горение.

Второе испытание, предназначенное для определения теплопередачи, может включать одно или несколько испытаний в зависимости от предполагаемого конечного использования материалов. Для ситуаций, когда потенциальной опасностью является контакт с пламенем, используется метод, описанный в стандарте  ГОСТ Р ИСО 9151-2007 (Испытательная установка для определения теплопередачи при воздействии пламени МТ 285) . Если опасность заключается только в воздействии теплового излучения, то используется метод, описанный в стандарте ГОСТ Р ИСО 6942-2007  (Прибор для испытания материала и пакетов материала, подвергаемых воздействию источников теплового излучения по МТ 265) .

Материалы, используемые в конструкционной противопожарной одежде, также могут быть испытаны с использованием метода описанного в стандарте ISO 17492. Во всех этих методах испытаний используются уровни плотности теплового потока от 20 кВт/м2 до 80 кВт/м2. Значение зависит от метода испытания и потенциальной опасности. Эти испытания являются временными и непродолжительными. Испытания прекращаются, когда достигается конкретная конечная точка, например, повышение температуры в тепловом датчике, расположенном за слоями материала. Поскольку эти испытания являются временными, эндотермические и экзотермические свойства, плотность материала, удельное тепло и теплопроводность материала являются важными параметрами при определении результата. Перед испытанием образцы кондиционируются. Хотя эти испытания позволяют составить рейтинг материалов одной единицы или комплекта одежды, они не позволяют полностью оценить единицу или комплект одежды, изготовленные из таких материалов. Все вышеуказанные методы испытания используют небольшое количество материала, площадь которого составляет до 150х150 мм, и первоначально удерживают материал в плоском положении в вертикальной или в горизонтальной плоскости. При необходимости используются несколько слоев (например, структурные пожарные комплекты). В этом случае наружный слой подвергается непосредственному воздействию источника энергии, в то время как внутренний слой находится вдали от источника энергии. При плоской ориентации и выравнивании материалов усадка практически не влияет на результат испытания, если только она не является настолько сильной, что при воздействии источника энергии образуются отверстия в материале. Тем не менее, это непосредственно влияет на результаты, так как воздушный промежуток может образовываться или увеличиваться в размерах, добавляя изолирующий эффект.

Хотя с помощью вышеупомянутых методов испытаний можно проверить швы, молнии, карманы, кнопки или другие застежки, металлические и пластиковые зажимы или другие элементы, которые могут быть включены в одежду, например, геральдика, логотипы компании и т.д., это не часто делается ввиду сложности. Эти аспекты и общие конструктивные особенности единицы или комплекта одежды, которые могут повлиять на рабочие характеристики, лучше всего оценивать путем проверки всех единиц или комплекта одежды на установке «Термоманекен».

В соответствии с методом испытаний, стационарный полноразмерный мужской манекен одевается в одежду и подвергается лабораторному моделированию вспышки открытого огня в течение указанного короткого периода времени. Средняя плотность теплового потока, попадающего на внешнюю поверхность одежды составляет 84 кВт/м2, что аналогично значениям, которые используются в стандартах  ГОСТ Р ИСО 9151-2007, ГОСТ Р ИСО 6942-2007 и ISO 17492. Период сбора данных составляет 60 с для однослойной одежды и 120 с для любого другого типа испытательных образцов. Тепловые датчики, установленные на поверхности манекена, используются для измерения изменения плотности теплового потока в зависимости от времени и местоположения манекена, а также для определения общей энергии, поглощенной за период сбора данных. Эта информация может использоваться для оценки характеристик единицы или комплекта одежды в условиях испытаний. Она также может использоваться для оценки степени и характера повреждений кожи, которые может получить человек, если он будет носить испытываемую единицу или комплект одежды при аналогичных условиях воздействия.

Работа на установке «Термоманекен» производится следующим образом:

В камере размером 4000х4000х4000 мм устанавливается термоманекен изготовленный из огнестойкого термостойкого материала.  Манекен устанавливается на жесткую опорную раму для воспроизводимой системы позиционирования.

   

В манекен вмонтировано 136 датчиков теплового потока. Распределение датчиков следующее:

Площадь тела	%
Голова	7
Торс	40
Руки	16
Бедра	22
Голени	15
Запястья/ступни	0
Всего	100

Число горелок для испытания составляет 12 штук.  Горелки располагаются таким образом, чтобы средняя плотность теплового потока, измеренная для рук, торса, бедер и икр, в каждом случае находилась в пределах ± 15% от средней плотности теплового потока, измеренной для всего манекена в течение 4 с.

В камере предусмотрена система регистрации визуального изображения манекена до, во время и после воздействия пламени. Передняя часть манекена служит основной записью воздействия ожогов, а задняя часть манекена - дополнительной.

Перед началом испытаний следует провентилировать камеру в течение периода времени, достаточного для удаления объема воздуха, по крайней мере в 10 раз превышающего объем камеры. Продувка предназначена для удаления любого топлива, которое, возможно, просочилось из питающих линий и способно создать взрывоопасную атмосферу.

Обнаженный манекен подвергают воздействию испытательного огня в течение не менее 4 с или в течение всего запланированного испытательного воздействия, если оно не превышает 4 с. Убеждаются, что расчетная плотность падающего теплового потока и ее стандартное отклонение находятся в пределах заданных значений

Одевают манекен в испытательный образец используя одинаковую посадку и размещение.

   

Убедившись в том, что все требования безопасности выполнены переходят к испытанию воздействия открытого пламени на образец. После выполнения всех требований безопасности поджигают зажигающий факел и убеждаются в наличии пламени на каждой горелке, которая будет использоваться при испытательном воздействии.

Запускают систему записи изображений, используемую для визуального документирования каждого испытания.

Начинают эксперимент, нажав соответствующую клавишу компьютера. Компьютерная программа запустит сбор данных, откроет клапаны подачи газа на горелки на время воздействия, прекратит сбор данных по истечении указанного времени и, если это является частью программы, включит вентиляторы. Наблюдают и записывают любые значения длительности после горения, интенсивности и расположения пламени на образце испытания.

   

Убедившись в достаточной продолжительности времени получения данных, проверив информацию о расчетных ожоговых травмах и времени, чтобы определить, что прогнозируемая общая ожоговая травма от всех датчиков уравнялась и не продолжает расти по истечении времени сбора данных. Если количество ожоговых травм не является постоянным в течение последних 10 секунд времени сбора данных, увеличивают время получения для выполнения этого требования и повторяют испытание с новым образцом. Для однослойной одежды достаточно 60 секунд, а для многослойной одежды и комплектов - 120 секунд.

Запускают компьютерную программу для выполнения расчетов, необходимых для определения количества тепла, передаваемого на поверхность манекена, времени до возникновения болевых ощущений и времени начала образования ожоговой травмы первой, второй и третьей степени. Распечатывают эти результаты, которые являются частью протокола испытаний.

Результаты могут основываться на двух измерениях: общей площади поверхности манекена, получившей ожоги второй и третьей степени, и/или общей энергии, передаваемой на поверхность манекена в период сбора данных. Эти два измерения непосредственно связаны.

Основой для прогнозируемого ожогового повреждения служит как общая площадь манекена, содержащего датчики теплового потока, так общая площади манекена, покрытая испытательным образцом. Для целей сертификации предпочтительнее использовать ожоговую травму, исходя из общей площади манекена, содержащей датчики теплового потока.