Dans cet article, vous trouverez un guide sur les méthodes d'essai des vêtements ignifuges pour les vêtements de protection dans les laboratoires de combustion. Vous découvrirez également les rôles que jouent un laboratoire de combustion et un système de mannequin dans la simulation d'un environnement de combustion réel. Dans un laboratoire de combustion, en utilisant les données obtenues, vous pouvez évaluer les brûlures au deuxième et au troisième degré sur la surface du mannequin et développer des vêtements de protection dotés de capacités ignifuges améliorées.
Recherche sur les méthodes de test des vêtements ignifuges
L'importance des vêtements ignifuges
La capacité des humains à se protéger du feu est un signe essentiel du progrès de la civilisation. Les vêtements de protection ignifuges peuvent s'empêcher de s'enflammer, de brûler des flammes et de fumer au contact du feu et d'objets chauds. Dans la lutte contre les incendies, les pompiers constituent la force la plus importante et les vêtements de protection ignifuges constituent l'un des équipements de protection les plus essentiels pour les pompiers. Sur le champ de bataille, des vêtements et équipements de protection ignifuges performants garantissent fermement la survie individuelle et l'efficacité au combat. Selon les rapports de recherche sur les brûlures sur le champ de bataille, sur le champ de bataille enfumé, le nombre de personnes brûlées par les incendies de guerre représente environ un quart du total des victimes. Lorsqu’un soldat présente 11 à 30 % de sa surface corporelle totale avec des brûlures au deuxième degré ou 10 % avec des brûlures au troisième degré, il perd son efficacité au combat.
L’importance d’évaluer l’environnement réel du brûlage et son impact sur les individus
L'évaluation et le test scientifiques des performances de protection des vêtements et équipements de protection ignifuges sont essentiels pour concevoir et sélectionner de manière rationnelle les équipements de protection. Lors de la conception de vêtements de protection, il n’est pas exhaustif de rechercher uniquement la résistance. Un équipement de protection encombrant peut empêcher une sortie rapide en cas d’incendie. Par conséquent, la flexibilité est également l’une des considérations essentielles pour les vêtements de protection. Pour y parvenir, vous devez évaluer l’environnement réel du brûlage et son impact sur les êtres humains. Ce n'est que lorsque vous connaissez les conditions réelles de brûlure de la peau humaine dans différentes zones lors d'un incendie que vous pouvez concevoir des vêtements de protection (uniformes militaires, combinaisons ignifuges, équipement de pompier et vêtements de travail ignifuges à haute température) qui protègent efficacement contre les brûlures dans chaque partie spécifique. . De cette façon, vous pouvez combiner une résistance et une mobilité optimales dans l'équipement de protection.
Les principales méthodes de test des vêtements ignifuges
Test d'inflammabilité verticale :
Ce test consiste à brûler une bande de tissu de 12 pouces de long sous une flamme de propane pendant 12 secondes, puis à retirer la flamme et à mesurer le temps de post-flamme, le temps d'ignifugation et la longueur de carbonisation de la bande de tissu. Cette méthode mesure directement le caractère ignifuge du matériau. Cependant, cela indique uniquement si le tissu testé peut résister à la combustion ; il ne fournit pas d'informations sur la résistance thermique du tissu aux flammes ou aux arcs électriques, ni sur la capacité de protection du matériau contre les brûlures cutanées dans des environnements à haute température.
Test TPP :
Ce test place un échantillon de tissu carré de 6 pouces sous une source d'énergie totale de 2 cal/(cm².s) de chaleur convective et radiante, puis enregistre le temps nécessaire pour atteindre une brûlure au deuxième degré. La valeur TPP est calculée en multipliant ce temps par l'énergie de la source de chaleur en cal/(cm².s). Plus la valeur TPP est élevée, plus les performances de protection du tissu contre les flammes à haute température et à haute température sont élevées. Cette méthode convient aux matériaux de protection thermique multicouches et le résultat TPP est un indicateur crucial des performances de protection thermique du vêtement. Cependant, la valeur TPP ne peut pas estimer quantitativement la gravité prévue des brûlures. Les performances de protection thermique des matériaux qui s'enflamment et brûlent ne peuvent pas être évaluées avec précision à l'aide du TPP, car une combustion continue peut causer des dommages supplémentaires.
Test sur mannequin dans un laboratoire de combustion :
Il s'agit d'un modèle humain de 6 pouces de hauteur fabriqué en fibre de verre spéciale, équipé de capteurs de température, vêtu de vêtements ignifuges et exposé à 2 cal/(cm².s) de chaleur provenant d'un lance-flammes au propane. Un ordinateur utilise les données des capteurs de température pour simuler les degrés et les zones potentielles de brûlure aux deuxième et troisième degrés sur la peau humaine, fournissant ainsi un rapport de test.
La technologie Manikin Test est reconnue internationalement comme la meilleure évaluation objective de la performance globale de protection thermique des vêtements. Elle est à la pointe des technologies interdisciplinaires combinant la science du vêtement, l'ingénierie de la combustion et la biophysique. Le système Manikin Test peut percevoir avec précision le flux de chaleur à haute température dans différentes postures et prédire avec précision la gravité des brûlures cutanées. Il permet également de créer des environnements de simulation très réalistes pour des scénarios d'incendie dangereux. Le système peut être utilisé pour évaluer et rechercher les performances ignifuges de divers équipements de protection tels que les uniformes de lutte contre les incendies et militaires, accélérer le cycle de développement de nouveaux matériaux et équipements ignifuges et promouvoir le développement d'équipements de protection individuelle. De plus, le système Manikin Test dans un laboratoire de combustion fournit des données précieuses pour la recherche biophysique sur l'analyse des brûlures des tissus cutanés humains, et son utilisation s'étend au-delà des applications militaires jusqu'au développement de tissus, vêtements et autres équipements de protection thermique dans des contextes civils, jouant un rôle important. rôle dans la protection contre les blessures thermiques causées par les incendies et le rayonnement thermique.
Historique, statut et tendances de développement de la recherche sur les mannequins de brûlure
L’étude du projet Manikin a vu le jour dans les années 1960. En 1962, l'US Navy et DuPont ont développé le « THERMO-MAN », un mannequin utilisé pour les tests de brûlure. Un mannequin contrôlé par ordinateur pour mener des expériences, enregistrer des données, analyser les résultats et créer des diagrammes du corps humain des zones de brûlures antérieures et postérieures et de leur étendue. Cela a essentiellement permis d’obtenir la fonctionnalité attendue d’un mannequin pour brûlés.
Dans les années 1980, l'Université du Minnesota a également construit un mannequin pour les tests d'inflammabilité des vêtements. Ce mannequin était équipé de 44 capteurs thermocouples permettant de prédire l'étendue et la surface des brûlures cutanées en mesurant la température. La méthode d'allumage consistait à enflammer le bas du vêtement de test à l'aide de flammes de gaz. Cependant, ces flammes ne pouvaient pas embraser complètement le mannequin, ce qui ne permettait pas de simuler des incendies soudains et intenses.
À la fin des années 1980, l' Université de l'Alberta, au Canada, a mis au point un mannequin nommé « Pyroman », équipé de 110 capteurs de flux thermique répartis sur sa surface. Ce mannequin et son système de flammes instantanées sont similaires à ceux utilisés par l'armée américaine. Six brûleurs installés autour du mannequin s'allument, l'enveloppant complètement de flammes produites par du propane. Un système d'acquisition de données informatisé enregistre et stocke les données des capteurs, calculant les lésions cutanées potentielles (c'est-à-dire les pourcentages de brûlures du deuxième et du troisième degré par rapport à la surface corporelle totale) et imprimant les résultats.
La Suisse, le Japon et d'autres pays ont également développé des « mannequins de pompier » de deuxième génération qui collectent des données plus proches des conditions réelles de combat, simulant l'environnement unique des opérations de lutte contre les incendies et améliorant la précision des tests et des résultats expérimentaux.
Système de test de laboratoire de combustion par DaRong
Darong Textile Instruments, leader dans l'industrie des tests textiles, a développé et mis en service avec succès :
- Système de test de laboratoire de combustion DR666-40RC
- Système de test de laboratoire de combustion DR666-40R
Champ d'application:
Le système de test de combustion simule un humain habillé (mannequin) dans une flamme brûlante, testant les changements de température de surface du mannequin et estimant les brûlures potentielles au deuxième et troisième degrés ainsi que le pourcentage total de la zone brûlée, prédisant avec précision le degré de brûlures cutanées. Dans un laboratoire d'environnement d'incendie simulé haute fidélité, le système de test sur mannequin peut évaluer les performances ignifuges de divers équipements de protection, tels que les uniformes de lutte contre les incendies et militaires, et étudier les facteurs d'influence.
Normes pertinentes
ASTM F1930-2000
ISO-13506 2008
GB / T 23467-2009
Paramètres techniques
Système de laboratoire de combustion
Le laboratoire utilise une structure ignifuge intégrée composée de charpentes métalliques et de matériaux ignifuges.
Taille effective : 4×4×3m (nécessite au moins 4m de hauteur et 50m² de surface au sol).
Le système de ventilation et d'échappement est doté d'un ventilateur préconçu qui ajuste automatiquement le débit d'air pour la ventilation et l'échappement, assurant ainsi l'approvisionnement en air intérieur et en oxygène pendant les tests et expulsant rapidement les gaz résiduaires après la combustion, suivi d'un réapprovisionnement en air de refroidissement.
Génération de combustion et système de contrôle de sécurité
Brûleurs : 6 jeux de 12 brûleurs.
Système de distribution de gaz avec conduites de gaz propane, vannes de régulation de pression, vannes et capteurs de pression pour transporter le propane gazeux vers le système d'allumage et les têtes de brûleur. Ce système fournit une densité de flux thermique constante d'au moins 84 KW/m², avec une erreur de délai de livraison du carburant de ±0.1 S.
Le système de sécurité comprend des détecteurs de gaz, des détecteurs de joints de porte, des détecteurs de flammes, une surveillance de la pression du gaz, des extincteurs, des dispositifs d'arrêt d'urgence, des guides de sécurité des flammes, des dispositifs de traitement des gaz résiduels et d'autres systèmes de sécurité nécessaires.
Système de mannequin
Le mannequin est modelé d'après un homme adulte d'une hauteur de 1.8 mètres, y compris la tête, la poitrine, le dos, l'abdomen, les bras, les mains, les jambes, les pieds, etc. La coque extérieure est faite de matériaux non métalliques avec une excellente stabilité au feu et thermique. (spécifications personnalisables).
Articulations réglables pour différentes postures afin de répondre aux besoins de tests spécifiques (uniquement pour le modèle DR666-40RC).
Des capteurs de flux thermique sont installés sur la surface du modèle pour tester avec précision les changements de température. Le modèle DR666-40R dispose de 130 capteurs, tandis que le modèle DR666-40RC dispose de 146 capteurs (y compris des zones de test indépendantes de la tête et des mains).
Système contrôlé par ordinateur et plate-forme logicielle d'application
Utilise un logiciel développé en interne pour un contrôle informatique complet du processus expérimental, la collecte et l'analyse des données étant effectuées automatiquement par l'ordinateur.
Évaluation des résultats
Le module d'évaluation des brûlures évalue l'étendue et la gravité des brûlures causées par les flammes. Les informations sur les changements de température de surface du mannequin au fil du temps, obtenues à partir de capteurs, sont entrées dans le modèle d'évaluation des brûlures. Après le calcul de l'évaluation des brûlures, le score de brûlure et le degré de gravité de la brûlure sont obtenus. Combiné à la cartographie du modèle numérique du corps humain, cela aboutit à une carte de répartition des brûlures du deuxième et du troisième degré sur la surface du mannequin.
Conclusion:
L'évaluation du degré de brûlure sur différentes parties du corps humain, réalisée à l'aide d'un mannequin de brûlage dans les laboratoires de combustion, a joué un rôle majeur dans le développement de vêtements de protection ignifuges. Les simulations en laboratoire de divers scénarios réels ont fourni des données inestimables pour la recherche et le développement. Vous pouvez imaginer qu’avec la prévalence et les progrès croissants des technologies innovantes, l’accent sera mis sur le développement d’équipements de protection intelligents capables d’alertes automatiques et de lutte contre les incendies. Dans ce contexte, les laboratoires de combustion et les mannequins de combustion assumeront des responsabilités encore plus importantes.
FAQ:
Q : Que devez-vous prendre en compte lors du choix des méthodes de test des vêtements ignifuges ?
R : Premièrement, la fonction principale des vêtements de protection en cours de développement doit être prise en compte. De plus, la disponibilité et le coût des matériaux doivent être pris en compte. Le site expérimental est également un facteur nécessaire à prendre en compte. Sur cette base, la meilleure méthode doit être sélectionnée parmi trois méthodes d'essai ignifuges.
Q : Les laboratoires de combustion ont-ils d'autres scénarios d'application ?
R : Ils peuvent également tester le caractère ignifuge des bâtiments et des meubles, ainsi que développer des matériaux ignifuges autres que les tissus vestimentaires, tels que des agents extincteurs, des revêtements ignifuges, etc.