ISO 5659-2:2006
(Main)Plastics — Smoke generation — Part 2: Determination of optical density by a single-chamber test
Plastics — Smoke generation — Part 2: Determination of optical density by a single-chamber test
ISO 5659-2:2006 specifies a method of measuring smoke production from the exposed surface of specimens of essentially flat materials, composites or assemblies not exceeding 25 mm in thickness when placed in a horizontal orientation and subjected to specified levels of thermal irradiance in a closed cabinet with or without the application of a pilot flame. This method of test is applicable to all plastics and may also be used for the evaluation of other materials (e.g. rubbers, textile-coverings, painted surfaces, wood and other materials). It is intended that the values of optical density determined by this test be taken as specific to the specimen or assembly material in the form and thickness tested, and are not to be considered inherent, fundamental, properties. The test is intended primarily for use in research and development and in fire safety engineering of buildings, trains, ships, etc., and not as a basis for ratings for building codes or other purposes. No basis is provided for predicting the density of smoke that may be generated by the materials upon exposure to heat and flame under other (actual) exposure conditions, nor is any correlation established with measurements derived from other test methods. This test procedure excludes the effect of irritants on the eye.
Plastiques — Production de fumée — Partie 2: Détermination de la densité optique par un essai en enceinte unique
L'ISO 5659-2:2006 spécifie une méthode pour le mesurage de la production de fumée provenant de la surface exposée des éprouvettes constituées par des matériaux essentiellement plats, des composites ou des assemblages dont l'épaisseur est inférieure à 25 mm, lorsqu'ils sont orientés horizontalement et soumis à des niveaux spécifiés d'éclairement énergétique thermique dans une enceinte fermée, avec ou sans utilisation de flamme pilote. La présente méthode d'essai est applicable à tous les plastiques et peut également être utilisée en vue de l'évaluation d'autres matériaux (par exemple caoutchoucs, revêtements textiles, surfaces peintes, bois et autres matériaux de construction). Les valeurs de densité optique déterminées par le présent essai sont propres au matériau de l'éprouvette ou de l'assemblage soumis à essai, sous la forme et avec l'épaisseur sélectionnées pour l'essai. Ces valeurs ne doivent pas être considérées comme révélatrices de propriétés de base, inhérentes au produit. L'essai est principalement destiné à être utilisé en recherche et développement et en ingénierie de sécurité incendie dans les bâtiments, les trains, les navires, etc., et non en tant que base d'appréciation pour des codes de construction ou pour d'autres fins. Aucun élément fondamental n'est fourni pour prévoir la densité de la fumée susceptible d'être produite par les matériaux exposés à la chaleur et à une flamme dans d'autres conditions (réelles) d'exposition, et aucune corrélation n'a été établie avec des mesurages obtenus au moyen d'autres méthodes d'essai. Le présent mode opératoire d'essai ne traite pas de l'effet des irritants sur les yeux.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 5659-2
Second edition
2006-12-01
Plastics — Smoke generation —
Part 2:
Determination of optical density
by a single-chamber test
Plastiques — Production de fumée —
Partie 2: Détermination de la densité optique par un essai en enceinte
unique
Reference number
ISO 5659-2:2006(E)
©
ISO 2006
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ISO 5659-2:2006(E)
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Published in Switzerland
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ISO 5659-2:2006(E)
Contents Page
Foreword. iv
Introduction . v
1 Scope. 1
2 Normative references. 1
3 Terms and definitions. 2
4 Principles of the test. 3
5 Suitability of a material for testing. 3
6 Specimen construction and preparation. 3
7 Apparatus and ancillary equipment. 5
8 Test environment. 17
9 Setting-up and calibration procedures. 18
10 Test procedure. 21
11 Expression of results. 24
12 Precision. 24
13 Test report. 25
Annex A (normative) Calibration of heat flux meter . 26
Annex B (informative) Variability in the specific optical density of smoke measured in the single-
chamber test. 27
Annex C (informative) Determination of mass optical density. 29
Annex D (informative) Precision data from tests on intumescent materials . 34
Bibliography . 36
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ISO 5659-2:2006(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards bodies
(ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical committee has been
established has the right to be represented on that committee. International organizations, governmental and
non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO collaborates closely with the
International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 5659-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 4, Burning
behaviour.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 5659-2:1994), which has been technically
revised.
ISO 5659 consists of the following parts, under the general title Plastics — Smoke generation:
⎯ Part 1: Guidance on optical-density testing
⎯ Part 2: Determination of optical density by a single-chamber test
⎯ Part 3: Determination of optical density by a dynamic-flow method [Technical Report]
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ISO 5659-2:2006(E)
Introduction
Fire is a complex phenomenon: its development and effects depend upon a number of interrelated factors.
The behaviour of materials and products depends upon the characteristics of the fire, the method of use of the
materials and the environment in which they are exposed (see also ISO/TR 3814 and ISO 13943).
A test such as is specified in this part of ISO 5659 deals only with a simple representation of a particular
aspect of the potential fire situation, typified by a radiant heat source, and it cannot alone provide any direct
guidance on behaviour or safety in fire. A test of this type may, however, be used for comparative purposes or
to ensure the existence of a certain quality of performance (in this case, smoke production) considered to
have a bearing on fire behaviour generally. It would be wrong to attach any other meaning to results from this
test.
The term “smoke” is defined in ISO 13943 as the visible part of fire effluent. It is one of the first response
characteristics to be manifested and should almost always be taken into account in any assessment of fire
hazard as it represents one of the greatest threats to occupants of a building, and other enclosed spaces such
as ships and trains, on fire.
The responsibility for the preparation of ISO 5659 was transferred during 1987 from ISO/TC 92 to ISO/TC 61
on the understanding that the scope and applicability of the standard for the testing of materials should not be
restricted to plastics but should also be relevant to other materials where possible, including building materials.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 5659-2:2006(E)
Plastics — Smoke generation —
Part 2:
Determination of optical density by a single-chamber test
1 Scope
1.1 This part of ISO 5659 specifies a method of measuring smoke production from the exposed surface of
specimens of essentially flat materials, composites or assemblies not exceeding 25 mm in thickness when
placed in a horizontal orientation and subjected to specified levels of thermal irradiance in a closed cabinet
with or without the application of a pilot flame. This method of test is applicable to all plastics and may also be
used for the evaluation of other materials (e.g. rubbers, textile-coverings, painted surfaces, wood and other
materials).
1.2 It is intended that the values of optical density determined by this test be taken as specific to the
specimen or assembly material in the form and thickness tested, and are not to be considered inherent,
fundamental, properties.
1.3 The test is intended primarily for use in research and development and in fire safety engineering of
buildings, trains, ships, etc., and not as a basis for ratings for building codes or other purposes. No basis is
provided for predicting the density of smoke that may be generated by the materials upon exposure to heat
and flame under other (actual) exposure conditions, nor is any correlation established with measurements
derived from other test methods. This test procedure excludes the effect of irritants on the eye.
NOTE This test procedure addresses the loss of visibility due to smoke density, which generally is not related to
irritancy potency, as explained in Part 1 of this International Standard.
1.4 It is emphasized that smoke production from a material varies according to the irradiance level to which
the specimen is exposed. In making use of the results of this method, it should be borne in mind that the
2 2
results are based on exposure to the specific irradiance levels of 25 kW/m and 50 kW/m .
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 291, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing
ISO 5659-1, Plastics — Smoke generation — Part 1: Guidance on optical-density testing
ISO 13943, Fire safety — Vocabulary
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ISO 5659-2:2006(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 13943 and the following apply.
3.1
assembly
a fabrication of materials and/or composites
EXAMPLE Sandwich panels.
NOTE The assembly may include an air gap.
3.2
composite
a combination of materials which are generally recognized in building construction as discrete entities
EXAMPLES Coated and laminated materials.
3.3
essentially flat surface
surface which does not deviate from a plane by more than 1 mm
3.4
exposed surface
that surface of the product subjected to the heating conditions of the test
3.5
irradiance
radiant flux incident on an infinitesimal element of the surface containing the point divided by the area of that
element
3.6
material
basic single substance or uniformly dispersed mixture
EXAMPLES Metal, stone, timber, concrete, mineral fibre and polymers.
3.7
mass optical density
MOD
measure of the degree of opacity of smoke in terms of the mass loss of the material
3.8
optical density of smoke
D
measure of the degree of opacity of smoke, taken as the negative common logarithm of the relative
transmission of light
3.9
product
material, composite or assembly about which information is required
3.10
specific optical density
D
s
optical density multiplied by a factor which is calculated by dividing the volume of the test chamber by the
product of the exposed area of the specimen and the path length of the light beam
NOTE See 11.1.
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ISO 5659-2:2006(E)
3.11
specimen
representative piece of the product to be tested together with any substrate or surface coating
NOTE The specimen may include an air gap.
3.12
intumescent material
dimensionally unstable material, developing a carbonaceous expanded structure of thickness > 10 mm during
the test, with the cone heater 25 mm from the specimen
4 Principles of the test
Specimens of the product are mounted horizontally within a chamber and exposed to thermal radiation on
2
their upper surfaces at selected levels of constant irradiance up to 50 kW/m .
The smoke evolved is collected in the chamber, which also contains photometric equipment. The attenuation
of a light beam passing through the smoke is measured. The results are reported in terms of specific optical
density.
5 Suitability of a material for testing
5.1 Material geometry
5.1.1 The method is applicable to essentially flat materials, composites and assemblies not exceeding
25 mm in thickness.
5.1.2 The method is sensitive to small variations in geometry, surface orientation, thickness (either overall
or of the individual layers), mass and composition of the material, and so the results obtained by this method
only apply to the thickness of the material as tested. It is not possible to calculate the specific optical density of
one thickness of a material from the specific optical density of another thickness of the material.
5.2 Physical characteristics
Materials submitted for evaluation by this method could have faces which differ or could contain laminations of
different materials arranged in a different order in relation to the two faces. If either of the faces is likely to be
exposed to a fire condition when in use, then both faces shall be evaluated.
6 Specimen construction and preparation
6.1 Number of specimens
6.1.1 The test sample shall comprise a minimum of twelve specimens if the test is to be carried out in all
2
four modes (see 10.9.1): six specimens shall be tested at 25 kW/m (three specimens with a pilot flame and
2
three specimens without a pilot flame) and six specimens shall be tested at 50 kW/m (three specimens with a
pilot flame and three specimens without a pilot flame).
If the test is carried out in fewer than four modes, a minimum of three specimens shall be tested per mode.
6.1.2 An additional number of specimens as specified in 6.1.1 shall be used for each face, in accordance
with the requirements of 5.2.
6.1.3 An additional twelve specimens (i.e. three specimens per test mode) shall be held in reserve if
required by the modes specified in 10.9.2.
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6.1.4 In the case of intumescent materials, it is necessary to make a preliminary test with the cone heater
50 mm from the specimen, so at least two additional specimens are required.
6.2 Size of specimens
6.2.1 The specimens shall be square, with sides measuring 75 mm ± 1 mm.
6.2.2 Materials of nominal thickness 25 mm or less shall be evaluated at their full thickness. For
comparative testing, materials shall be evaluated at a thickness of 1,0 mm ± 0,1 mm. All materials consume
oxygen when they burn in the chamber, and the smoke generation of some materials (especially rapid-burning
or thick specimens) is influenced by the reduced oxygen concentration in the chamber. As far as possible,
materials shall be tested in their end-use thickness.
6.2.3 Materials with a thickness greater than 25 mm shall be cut to give a specimen thickness of
25 mm ± 0,1 mm, in such a way that the original (uncut) face can be evaluated.
6.2.4 Specimens of multi-layer materials with a thickness greater than 25 mm, consisting of core material(s)
with facings of different materials, shall be prepared as specified in 6.2.3 (see also 6.3.2).
6.3 Specimen preparation
6.3.1 The specimen shall be representative of the material and shall be prepared in accordance with the
procedures described in 6.3.2 and 6.3.3. The specimens shall be cut, sawn, moulded or stamped from
identical sample areas of the material, and records shall be kept of their thicknesses and, if required, their
masses.
6.3.2 If flat sections of the same thickness and composition are tested in place of curved, moulded or
speciality parts, this shall be stated in the test report. Any substrate or core materials for the specimens shall
be the same as those used in practice.
6.3.3 When coating materials, including paints and adhesives, are tested with the substrate or core as used
in practice, specimens shall be prepared following normal practice and, in such cases, the method of
application of the coating, the number of coats and the type of substrate shall be included in the test report.
6.4 Wrapping of specimens
6.4.1 All specimens shall be covered across the back, along the edges and over the front surface periphery,
leaving a central exposed specimen area of 65 mm × 65 mm, using a single sheet of aluminium foil
(approximately 0,04 mm thick) with the dull side in contact with the specimen. Care shall be taken not to
puncture the foil or to introduce unnecessary wrinkles during the wrapping operation. The foil shall be folded in
such a way as to minimize losses of any melted specimen material at the bottom of the specimen holder. After
mounting the specimen in its holder, any excess foil along the front edges shall be trimmed off.
6.4.2 The requirements for backing the wrapped specimens are as follows:
a) Wrapped specimens of thickness up to 12,5 mm shall be backed with a sheet of non-combustible
3 3
insulating board of oven-dry density 850 kg/m ± 100 kg/m and nominal thickness 12,5 mm and a layer
3
of low-density (nominally 65 kg/m ) refractory-fibre blanket under the non-combustible board.
b) Wrapped specimens of thickness greater than 12,5 mm but less than 25 mm shall be backed with a layer
3
of low-density (nominally 65 kg/m ) refractory-fibre blanket.
c) Wrapped specimens of thickness 25 mm shall be tested without any backing board or refractory-fibre
blanket.
6.4.3 For resilient materials, each specimen in its aluminium foil wrapper shall be fitted in the holder in such
a way that the exposed surface lies flush with the inside face of the opening of the specimen holder. Materials
with uneven exposed surfaces shall not protrude beyond the plane of the opening in the specimen holder.
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6.4.4 When thin impermeable specimens, such as thermoplastic films, become inflated during the test
owing to gases trapped between the film and backing, they shall be maintained essentially flat by making two
or three cuts (20 mm to 40 mm long) in the film to act as vents.
6.5 Conditioning
6.5.1 Before preparing the specimens for test, they shall be conditioned to constant mass at 23 °C ± 2 °C
and (50 ± 10) % RH, where constant mass shall be considered to have been reached when two successive
weighing operations, carried out at an interval of 24 h, do not differ by more than 0,1 % of the mass of the test
specimen or 0,1 g, whichever is the greater (see ISO 291).
6.5.2 While in the conditioning chamber, specimens shall be supported in racks so that air has access to all
surfaces.
NOTE Forced-air movement in the conditioning chamber may be used to assist in accelerating the conditioning
process.
The results obtained from this method are sensitive to small differences in specimen conditioning. It is
important, therefore, to ensure that the requirements of 6.5 are followed carefully.
7 Apparatus and ancillary equipment
7.1 General
The apparatus (see Figure 1) shall consist of an airtight test chamber with provision for containing a specimen
holder, radiation cone, pilot burner, light transmission and measuring system and other, ancillary facilities for
controlling the conditions of operation during a test.
7.2 Test chamber
7.2.1 Construction
7.2.1.1 The test chamber (see Figure 1 and Figure 2) shall be fabricated from laminated panels, the inner
surfaces of which shall consist of either a porcelain-enamelled metal not more than 1 mm thick or an
equivalent coated metal which is resistant to chemical attack and corrosion and easily cleaned. The internal
dimensions of the chamber shall be 914 mm ± 3 mm long, 914 mm ± 3 mm high and 610 mm ± 3 mm deep. It
shall be provided with a hinged front-mounted door with an observation window and a removable opaque door
cover to the window to prevent light entering the chamber. A safety blow-out panel, consisting of a sheet of
2
aluminium foil of thickness not greater than 0,04 mm and having a minimum area of 80 600 mm , shall be
provided in the chamber, fastened in such a way as to provide an airtight seal.
The blow-out panel may be protected by a stainless-steel wire mesh. It is important that any such mesh is
spaced at least 50 mm from the blow-out panel to prevent any obstruction in the event of an explosion.
7.2.1.2 Two optical windows, each with a diameter of 75 mm, shall be mounted, one each in the top and
bottom of the cabinet, at the position shown in Figure 2, with their interior faces flush with the outside of the
chamber lining. The underside of the window in the floor shall be provided with an electric heater of
approximately 9 W capacity in the form of a ring, which shall be capable of maintaining the upper surface of
the window at a temperature just sufficient to minimize smoke condensation on that face (a temperature of
50 °C to 55 °C has been found suitable) and which shall be mounted around its edge so as not to interrupt the
light path. Optical platforms 8 mm thick shall be mounted around the windows on the outside of the chamber
and shall be held rigidly in position relative to each other by three metal rods, with a diameter of at least
12,5 mm, extending through the chamber and fastened securely to the platforms.
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7.2.1.3 Other openings in the chamber shall be provided for services as specified and where appropriate.
They shall be capable of being closed so that a positive pressure up to 1,5 kPa (150 mm water gauge) above
atmospheric pressure can be developed inside the chamber (see 7.2.2) and maintained when checked in
accordance with 7.6 and 9.6. All components of the chamber shall be capable of withstanding a greater
positive internal pressure than the safety blow-out panel.
7.2.1.4 An inlet vent with shutter shall be provided in the front of the chamber at the top or on the roof of
the chamber and away from the radiator cone, and an exhaust vent with shutter shall be provided in the
bottom of the chamber lead, via flexible tubing with a diameter of 50 mm to 100 mm, to an extraction fan
capable of creating a negative pressure of at least 0,5 kPa (50 mm water gauge).
Key
1 photomultiplier tube housing
2 radiator cone
3 pilot burner
4 blow-out panel
5 optical-system floor window
Figure 1 — Typical arrangement of test apparatus
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Dimensions in millimetres
(not to scale)
Key
1 exhaust vent
2 wall thermocouple
3 optical platform
4 radiator cone assembly
5 optical window
6 blow-out panel
7 window heater
Figure 2 — Plan view of typical chamber
7.2.2 Chamber pressure control facilities
Provision shall be made for controlling the pressure inside the test chamber. A water manometer, with a range
of up to 1,5 kPa (150 mm water gauge), shall be provided for connection to a pressure regulator and to a tube
in the top of the chamber.
A suitable pressure regulator (see Figure 3) consists of an open water-filled bottle in the front of the chamber
and, inserted 100 mm below to the water surface, a length of flexible tubing of diameter 25 mm; the other end
of the tubing is connected to the manometer and the chamber. The regulator shall be vented to the exhaust
system.
NOTE Another suitable indicating fluid may be used as an alternative to the water-dye solution in the manometer.
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ISO 5659-2:2006(E)
Dimensions in millimetres
Key
1 to exhaust system
2 chamber wall
3 restriction to prevent liquid blow-out
4 effluent from chamber
5 glass jar with cover
6 glass manometer or U-tube (filled to zero mark with water-dye solution)
Figure 3 — Typical chamber pressure relief manometer
7.2.3 Chamber wall temperature
A thermocouple measuring junction, made from wires of diameter not greater than 1 mm, shall be mounted on
the inside of the back wall of the chamber, at the geometric centre, by covering it with an insulating disc (such
as polystyrene foam) having a thickness of approximately 6,5 mm and a diameter of not more than 20 mm,
attached to the wall of the chamber with a suitable cement. The thermocouple junction shall be connected to a
recorder or meter and the system shall be suitable for measuring temperatures in the range 35 °C to 80 °C
(see 10.2.2).
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ISO 5659-2:2006(E)
7.3 Specimen support and heating arrangements
7.3.1 Radiator cone
7.3.1.1 The radiator cone shall consist of a heating element, of nominal rating 2 600 W, contained within
a stainless-steel tube, approximately 2 210 mm in length and 6,5 mm in diameter, coiled into the shape of a
truncated cone and fitted into a shade. The shade shall have an overall height of 45 mm ± 0,4 mm, an internal
diameter of 55 mm ± 1 mm and an internal base diameter of 110 mm ± 3 mm. It shall consist of two layers of
3
1-mm-thick stainless steel with a 10 mm thickness of ceramic-fibre insulation of nominal density 100 kg/m
sandwiched between them. The heating element shall be clamped at the top and bottom of the shade.
2 2
7.3.1.2 The radiator cone shall be capable of providing irradiance in the range 10 kW/m to 50 kW/m at
the centre of the surface of the specimen.
When the irradiance is determined at two other positions 25 mm each side of the specimen centre, the
irradiance at these two positions shall be not less than 85 % of the irradiance at the centre of the specimen.
7.3.1.3 The temperature controller for the radiator cone shall be a proportional, integral and differential-
type 3-term controller with thyristor-stack fast-cycle or phase-angle control and of not less than 10 A maximum
rating. Capacity for adjustment of integral time up to 50 s and differential time up to 30 s shall be provided to
permit reasonable matching with the response characteristics of the heater. The temperature at which the
heater is to be controlled shall be set on a scale capable of being held steady to ± 2 °C. An input range of
2
temperature of 0 °C to 1 000 °C is suitable; an irradiance of 50 kW/m will be given by a heater temperature in
the range 700 °C to 750 °C for the specimen position 25 mm below the edge of the heater. Automatic cold-
junction compensation of the thermocouple shall be provided.
NOTE The heater temperature range for testing with a distance of 50 mm between the edge of the radiator cone and
the specimen is given in Table D.3.
7.3.1.4 The irradiance of the radiator cone shall be controlled by reference to the reading of two type K
® 1)
sheathed copper/Alumel thermocouples mounted diametrically opposite and in contact with, but not
welded to, the element. The thermocouples shall be of equal length and wired in parallel to the temperature
controller and be positioned one-third of the distance from the top surface of the cone.
While phase-angle control is allowed in the temperature controller of the radiator cone, it should be noted that
this will usually require electrical filtering to avoid the risk of low-level signal lines.
7.3.2 Framework for support of the radiator cone, specimen holder and heat flux meter
The radiator cone shall be located and secured by the vertical rods of the support framework so that, for non-
intumescent materials, the lower rim of the radiator cone shade junction is 25 mm ± 1 mm above the upper
surface of the specimen when oriented in the horizontal position. For intumescent materials, this distance shall
be 50 mm. Details of the radiator cone and support are shown in Figure 4 and Figure 5.
®
1) Alumel is the trade name of a product supplied by Hoskins Manufacturing Company. This information is given for the
convenience of users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of the product named. Equivalent
products may be used if they can be shown to lead to the same results.
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ISO 565
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 5659-2
Deuxième édition
2006-12-01
Plastiques — Production de fumée —
Partie 2:
Détermination de la densité optique par
un essai en enceinte unique
Plastics — Smoke generation —
Part 2: Determination of optical density by a single chamber test
Numéro de référence
ISO 5659-2:2006(F)
©
ISO 2006
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ISO 5659-2:2006(F)
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ISO 5659-2:2006(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
Introduction . v
1 Domaine d'application.1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions.2
4 Principes de l'essai.3
5 Adéquation du matériau en vue des essais.3
6 Construction et préparation des éprouvettes.3
7 Appareillage et équipement auxiliaire .6
8 Environnement d'essai.18
9 Modes opératoires de réglage et d'étalonnage .19
10 Mode opératoire d'essai.23
11 Expression des résultats .25
12 Fidélité .26
13 Rapport d'essai .26
Annexe A (normative) Étalonnage du fluxmètre thermique .28
Annexe B (informative) Variabilité de la densité optique spécifique de la fumée mesurée
par l'essai en enceinte unique.29
Annexe C (informative) Détermination de la densité optique massique .31
Annexe D (informative) Données de fidélité obtenues à partir des essais réalisés avec
des matériaux intumescents .37
Bibliographie .39
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ISO 5659-2:2006(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes nationaux de
normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée
aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude a le droit de faire partie du
comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non
gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore étroitement avec
la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. Les projets de Normes
internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour vote. Leur
publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités membres
votants.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 5659-2 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 4,
Comportement au feu.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 5659-2:1994), qui a fait l’objet d’une
révision technique.
L'ISO 5659 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre général Plastiques — Production de
fumée:
⎯ Partie 1: Guide sur les essais de densité optique
⎯ Partie 2: Détermination de la densité optique par un essai en enceinte unique
⎯ Partie 3: Détermination de la densité optique dynamique par une méthode dynamique [Rapport technique]
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ISO 5659-2:2006(F)
Introduction
Le feu est un phénomène complexe: son développement et ses effets dépendent d'un certain nombre de
facteurs liés entre eux. Le comportement des matériaux et des produits est fonction des caractéristiques du
feu, de la méthode selon laquelle les matériaux sont utilisés et de l'environnement auquel ils sont exposés
(voir aussi l'ISO/TR 3814 et l'ISO 13943).
L'essai, tel qu'il est spécifié dans la présente partie de l'ISO 5659, ne fournit qu'une simple représentation d'un
aspect particulier d'une situation d'incendie potentielle caractérisée par une source de chaleur rayonnante;
considéré de manière isolée, il ne peut fournir aucune indication directe relative au comportement ou à la
sécurité en cas d'incendie. Toutefois, un essai de ce type peut être utilisé à des fins de comparaison ou pour
garantir l'existence d'une certaine qualité des performances (en l'occurrence de la production de fumée),
considérée comme ayant une influence sur le comportement du feu en général. Il serait erroné d'accorder une
toute autre signification aux résultats de cet essai.
Le terme «fumée» est défini dans l'ISO 13943 comme étant la partie visible des effluents du feu résultant
d'une combustion incomplète. Il s'agit de l'une des premières caractéristiques de la réaction à se manifester et
il convient de la prendre presque toujours en considération lors d'une quelconque évaluation du risque
d'incendie, puisqu'elle représente l'une des plus grandes menaces pour les occupants d'un bâtiment en feu et
d'autres structures en flammes telles que des navires ou des trains.
L'élaboration de l'ISO 5659 qui incombait à l'ISO/TC 92 a été transférée depuis 1987 à l'ISO/TC 61. Il est
néanmoins entendu que le domaine d'application de la norme aux essais de matériaux ne se limite pas aux
matériaux plastiques, mais pourrait éventuellement s’appliquer à d'autres matériaux, y compris les matériaux
de construction
© ISO 2006 – Tous droits réservés v
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NORME INTERNATIONALE ISO 5659-2:2006(F)
Plastiques — Production de fumée —
Partie 2:
Détermination de la densité optique par un essai en enceinte
unique
1 Domaine d'application
1.1 La présente partie de l'ISO 5659 spécifie une méthode pour le mesurage de la production de fumée
provenant de la surface exposée des éprouvettes constituées par des matériaux essentiellement plats, des
composites ou des assemblages dont l'épaisseur est inférieure à 25 mm, lorsqu'ils sont orientés
horizontalement et soumis à des niveaux spécifiés d'éclairement énergétique thermique dans une enceinte
fermée, avec ou sans utilisation de flamme pilote. La présente méthode d'essai est applicable à tous les
plastiques et peut également être utilisée en vue de l'évaluation d'autres matériaux (par exemple caoutchoucs,
revêtements textiles, surfaces peintes, bois et autres matériaux de construction).
1.2 Les valeurs de densité optique déterminées par le présent essai sont propres au matériau de
l'éprouvette ou de l'assemblage soumis à essai, sous la forme et avec l'épaisseur sélectionnées pour l'essai.
Ces valeurs ne doivent pas être considérées comme révélatrices de propriétés de base, inhérentes au produit.
1.3 L'essai est principalement destiné à être utilisé en recherche et développement et en ingénierie de
sécurité incendie dans les bâtiments, les trains, les navires, etc., et non en tant que base d'appréciation pour
des codes de construction ou pour d'autres fins. Aucun élément fondamental n'est fourni pour prévoir la
densité de la fumée susceptible d'être produite par les matériaux exposés à la chaleur et à une flamme dans
d'autres conditions (réelles) d'exposition, et aucune corrélation n'a été établie avec des mesurages obtenus
au moyen d'autres méthodes d'essai. Le présent mode opératoire d'essai ne traite pas de l'effet des irritants
sur les yeux.
NOTE Le présent mode opératoire d'essai concerne la perte de visibilité due à la densité de la fumée qui n'est
généralement pas liée au pouvoir des produits irritants tel que décrit dans la première partie de la présente Norme
internationale.
1.4 Il est nécessaire d'insister sur le fait que la production de fumée d'un matériau varie en fonction du
niveau d'éclairement énergétique auquel l'éprouvette est soumise. Lors de l'utilisation des résultats obtenus
au moyen de la présente méthode, il convient de garder à l'esprit que les résultats sont fondés sur une
2 2
exposition à des niveaux d'éclairement énergétique spécifiques de 25 kW/m et de 50 kW/m .
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 291: Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d'essai
ISO 5659-1: Plastiques — Production de fumée — Partie 1: Guide sur les essais de densité optique
ISO 13943: Sécurité au feu — Vocabulaire
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ISO 5659-2:2006(F)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l'ISO 13943 ainsi que les
suivants s'appliquent.
3.1
assemblage
fabrication de matériaux et/ou de composites
EXEMPLE Panneaux sandwich.
NOTE L'assemblage peut inclure une couche d'air intermédiaire.
3.2
composite
combinaison de matériaux généralement identifiés dans le bâtiment comme entités discrètes
EXEMPLES Matériaux revêtus ou stratifiés.
3.3
surface essentiellement plane
surface dont l'irrégularité par rapport à un plan ne dépasse pas 1 mm
3.4
surface exposée
surface du produit soumise aux conditions de chauffage définies pour essai
3.5
éclairement énergétique
quotient du flux énergétique incident sur un élément infinitésimal de la surface contenant ce point, par la
surface de cet élément
3.6
matériau
matériau de base simple ou mélange dispersé de manière uniforme
EXEMPLES Métal, pierre, bois, béton, fibres minérales, polymères.
3.7
densité optique massique
DOM
mesure du degré d'opacité de la fumée en fonction de la perte de masse du matériau
3.8
densité optique de la fumée
D
mesure du degré d'opacité de la fumée; logarithme décimal négatif de la transmission relative de la lumière
3.9
produit
matériau, composite ou assemblage à propos duquel des informations sont requises
3.10
densité optique spécifique
D
s
densité optique multipliée par un facteur calculé en divisant le volume de l'enceinte d'essai par le produit de la
surface exposée de l'éprouvette et la longueur du chemin de la lumière
NOTE Voir 11.1.
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ISO 5659-2:2006(F)
3.11
éprouvette
pièce représentative du produit qui doit être soumis à essai, y compris le substrat ou un traitement
quelconqueNOTE L'éprouvette peut inclure une couche d'air intermédiaire.
3.12
matériau intumescent
matériau de dimensions instables, présentant une structure expansée carbonée d'épaisseur > 10 mm au
cours de l'essai, le radiateur conique étant distant de 25 mm de l'éprouvette
4 Principes de l'essai
Les éprouvettes du produit sont montées horizontalement dans une enceinte et exposées à un rayonnement
thermique sur leurs surfaces supérieures, à des niveaux déterminés d'éclairement énergétique constant
2
pouvant atteindre jusqu'à 50 kW/m .
La fumée émise est recueillie dans l'enceinte qui contient également les appareils photométriques.
L'atténuation d'un rayon lumineux traversant la fumée est mesurée. Les résultats sont notifiés en tant que
densité optique spécifique.
5 Adéquation du matériau en vue des essais
5.1 Géométrie du matériau
5.1.1 La méthode est applicable aux matériaux essentiellement plats, aux composites et aux assemblages
dont l'épaisseur ne dépasse pas 25 mm.
5.1.2 La méthode peut être influencée par de faibles variations de la géométrie, de l’orientation de la
surface, de l’épaisseur (totale ou des couches individuelles), de la masse et de la composition du matériau;
par conséquent, les résultats obtenus en appliquant la présente méthode s'appliquent uniquement à
l'épaisseur du matériau soumis à essai. Il n'est pas possible de calculer la densité optique spécifique d'un
matériau d'une certaine épaisseur à partir de la densité optique spécifique du même matériau ayant une
épaisseur différente.
5.2 Caractéristiques physiques
Il est possible que les faces des matériaux soumis à l'évaluation au moyen de la présente méthode soient
différentes les unes des autres ou que les matériaux comportent des strates de divers matériaux disposés
différemment d'une face à l'autre. Si l'une ou l’autre des faces est susceptible d'être exposée au feu en cours
d'utilisation, une évaluation des deux faces doit être effectuée.
6 Construction et préparation des éprouvettes
6.1 Nombre d'éprouvettes
6.1.1 L'échantillon pour essai doit comprendre au moins douze éprouvettes si l'essai est réalisé pour les
2
quatre modes (voir 10.9.1): six éprouvettes doivent être soumises à essai à 25 kW/m (trois éprouvettes avec
flamme pilote et trois éprouvettes sans flamme pilote) et les six restantes doivent être soumises à essai à
2
50 kW/m (trois éprouvettes avec flamme pilote et trois éprouvettes sans flamme pilote).
Si l’essai est effectué pour moins de quatre modes, au moins trois éprouvettes par mode doivent être
soumises à l'essai.
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ISO 5659-2:2006(F)
6.1.2 Un nombre supplémentaire d'éprouvettes comme spécifié en 6.1.1 doivent être utilisées pour chaque
face, conformément aux exigences de 5.2.
6.1.3 Douze éprouvettes supplémentaires (c'est-à-dire trois éprouvettes par mode d'essai) doivent être
mises de côté si les conditions spécifiées en 10.9.2 l'exigent.
6.1.4 Pour les matériaux intumescents, il est nécessaire de réaliser un essai préliminaire en plaçant le
radiateur conique à 50 mm de l'éprouvette, ce qui nécessite d'utiliser au moins deux éprouvettes
supplémentaires.
6.2 Dimensions des éprouvettes
6.2.1 Les éprouvettes doivent être carrées et mesurer 75 mm ± 1 mm de côté.
6.2.2 Les matériaux ayant une épaisseur nominale inférieure ou égale à 25 mm doivent être évalués sur
leur épaisseur totale. Pour les essais comparatifs, les matériaux doivent être évalués sur une épaisseur
de 1,0 mm ± 0,1 mm. Tous les matériaux consomment de l'oxygène lorsqu'ils brûlent dans l'enceinte et la
production de fumée de certains matériaux (en particulier des éprouvettes d'épaisseur importante ou ayant
une vitesse de combustion élevée) est influencée par la concentration en oxygène dans l'enceinte. Les
matériaux soumis à essai doivent, autant que possible, présenter l'épaisseur de l'application finale.
6.2.3 Les matériaux ayant une épaisseur supérieure à 25 mm doivent être prélevés de manière à obtenir
une éprouvette de 25 mm ± 0,1 mm d'épaisseur, de façon à pouvoir évaluer la face originale (non découpée).
6.2.4 Les éprouvettes de matériaux multicouches ayant une épaisseur supérieure à 25 mm, consistant en
un ou en plusieurs matériaux de base dont les parements sont constitués de matériaux différents, doivent être
préparées conformément à 6.2.3 (voir également 6.3.2).
6.3 Préparation de l'éprouvette
6.3.1 L'éprouvette, qui doit être représentative du matériau, doit être préparée conformément aux modes
opératoires décrits en 6.3.2 et en 6.3.3. Les éprouvettes doivent être découpées, sciées, moulées ou
estampées à partir de surfaces identiques de l'échantillon de matériau; leur épaisseur et, si nécessaire, leur
masse doivent être notées.
6.3.2 Si l'on soumet à essai des sections planes de même épaisseur et de même composition au lieu de
parties courbes, moulées ou spéciales, cela doit être noté dans le rapport d'essai. Le substrat ou les
matériaux de base des éprouvettes doivent être identiques à ceux utilisés en pratique.
6.3.3 Lorsque des matériaux de revêtement, y compris les peintures et les adhésifs, sont soumis aux
essais avec le substrat ou la base tels qu'utilisés en pratique, les éprouvettes doivent être préparées
conformément à la pratique normale; dans ces cas, il est nécessaire de noter dans le rapport d'essai la
méthode d'application du revêtement, le nombre de couches de revêtements et le type de substrat.
6.4 Enveloppement des éprouvettes
6.4.1 Le dos, les bords et la surface frontale périphérique de la totalité des éprouvettes doivent être
recouverts d'une simple feuille d'aluminium (d'environ 0,04 mm d'épaisseur), la face mate de la feuille étant en
contact avec l'éprouvette. La surface située au centre de l'éprouvette ainsi laissée exposée mesure
65 mm × 65 mm. Il est nécessaire de veiller à éviter de percer la feuille et de ne pas faire de plis superflus lors
de l'opération d'enveloppement. La feuille doit être pliée de manière à réduire au maximum les pertes de
matière fondue au niveau inférieur du porte-éprouvette. Après avoir monté l'éprouvette dans le porte-
éprouvette, les parties de feuille qui dépassent des bords avant doivent être coupés.
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6.4.2 Les exigences concernent le panneau-support des éprouvettes enveloppées sont les suivantes:
a) Les éprouvettes enveloppées ayant une épaisseur jusqu'à 12,5 mm doivent être supportées par une
3 3
plaque de panneau isolant incombustible de masse volumique égale à 850 kg/m ± 100 kg/m après
passage à l'étuve et de 12,5 mm d'épaisseur nominale et une couche de fibres réfractaires de faible
3
masse volumique (nominale de 65 kg/m ) sous le panneau incombustible.
b) Les éprouvettes enveloppées ayant une épaisseur supérieure à 12,5 mm mais inférieure à 25 mm doivent
3
être supportées par une couche de fibres réfractaires de faible masse volumique (nominale de 65 kg/m ).
c) Les éprouvettes enveloppées ayant une épaisseur de 25 mm doivent être soumises à essai sans
panneau-support ni couche de fibres réfractaires.
6.4.3 Avec les matériaux résilients, chaque éprouvette incluse dans son enveloppe de feuille d'aluminium
doit être montée sur le porte-éprouvette de sorte que la surface exposée soit alignée sur la face interne de
l'ouverture du porte-éprouvette. Les matériaux ayant une surface exposée irrégulière ne doivent pas dépasser
par rapport au plan formé par l'ouverture du porte-éprouvette.
6.4.4 Les éprouvettes imperméables de faible épaisseur telles que les films thermoplastiques, qui gonflent
au cours de l'essai en raison des gaz piégés entre le film et le support, doivent être maintenues
approximativement planes, en réalisant deux ou trois entailles (de 20 mm à 40 mm de longueur) destinées à
servir d'évents.
6.5 Conditionnement
6.5.1 Avant d'être préparées en vue de l'essai, les éprouvettes doivent être conditionnées jusqu'à ce
qu'elles atteignent une masse constante à 23 °C ± 2 °C et à une humidité relative de (50 ± 10) %. On
considère que la masse constante a été atteinte lorsque deux valeurs pondérales obtenues successivement
avec un intervalle de 24 h ne diffèrent pas l'une de l'autre de plus de 0,1 % de la masse de l'éprouvette ou de
0,1 g, la valeur la plus élevée étant retenue (voir l’ISO 291).
6.5.2 Dans l'enceinte de conditionnement, les éprouvettes doivent être supportées par des grilles de sorte
que toutes les surfaces sont en contact avec l'air.
NOTE Un courant d'air forcé peut être utilisé dans l'enceinte de conditionnement pour contribuer à l'accélération du
processus de conditionnement.
Les résultats obtenus au moyen de la présente méthode peuvent être influencés par de faibles différences de
conditionnement des éprouvettes. Il est important, par conséquent, de s'assurer que les exigences de 6.5 ont
été suivies scrupuleusement.
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ISO 5659-2:2006(F)
7 Appareillage et équipement auxiliaire
7.1 Généralités
L'appareillage (voir Figure 1) doit comprendre une enceinte d'essai étanche pouvant contenir un porte-
éprouvette, un cône de réémission, une flamme pilote, un système de mesurage et de transmission de
lumière, et les équipements auxiliaires permettant de contrôler les conditions de fonctionnement au cours de
l'essai.
Légende
1 logement du tube photomultiplicateur
2 cône du radiateur
3 flamme pilote
4 panneau gonflable de sécurité
5 fenêtre du système optique ménagée dans le plancher de l'enceinte
Figure 1 — Configuration générale type de l'enceinte d'essai
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7.2 Enceinte d'essai
7.2.1 Construction
7.2.1.1 L'enceinte d'essai (voir Figures 1 et 2) doit être fabriquée en panneaux stratifiés dont la surface
intérieure doit être en métal émaillé d'épaisseur inférieure ou égale à 1 mm ou en tout autre métal équivalent
revêtu, résistant aux attaques chimiques et à la corrosion et susceptible d'être nettoyé facilement. Les
dimensions intérieures de l'enceinte doivent être de 914 mm ± 3 mm de longueur, de 914 mm ± 3 mm de
hauteur et de 610 mm ± 3 mm de profondeur. L'enceinte doit être dotée d'une porte à charnière montée sur la
face antérieure et comprenant une fenêtre d'observation et un écran opaque amovible pour la fenêtre afin
d'empêcher la lumière de pénétrer dans l'enceinte. Un panneau gonflable de sécurité composé d'une feuille
2
d'aluminium ne dépassant pas 0,04 mm d'épaisseur et ayant une surface minimale de 80 600 mm , doit être
fixé au fond de l'enceinte de manière à former une protection étanche à l'air.
Une grille de fils d'acier inoxydable peut être placée au-dessus du panneau gonflable pour le protéger. Il est
important que cette grille soit distante d'au moins 50 mm du panneau gonflable pour empêcher toute
obstruction en cas d'explosion.
7.2.1.2 Deux fenêtres optiques, mesurant chacune 75 mm de diamètre, doivent être montées en haut et
au fond de l'enceinte, aux emplacements représentés à la Figure 2, leur face intérieure étant alignée sur la
partie extérieure du revêtement de l'enceinte. La partie inférieure de la fenêtre ménagée dans le plancher doit
être équipée d'un radiateur électrique annulaire, ayant une puissance approximative de 9 W, qui doit
permettre de maintenir la surface supérieure de la fenêtre à une température juste suffisante pour y réduire au
maximum la condensation de la fumée (une température de 50 °C à 55 °C a été jugée comme étant
acceptable). Le bord de la partie inférieure de la fenêtre ne doit pas interrompre le chemin de la lumière. Des
plates-formes optiques de 8 mm d'épaisseur doivent être montées autour des fenêtres à l'extérieur de
l'enceinte et être solidement maintenues en place les unes par rapport aux autres par trois tiges métalliques
d'au moins 12,5 mm de diamètre, traversant l'enceinte et solidement fixées aux plates-formes.
7.2.1.3 D'autres ouvertures doivent être prévues dans l'enceinte à des fins spécifiées et aux
emplacements appropriés. Elles doivent pouvoir être obturées de façon qu'une pression positive pouvant
atteindre 1,5 kPa (jauge de vide de 150 mm) au-dessus de la pression atmosphérique puisse être créée à
l'intérieur de l'enceinte (voir 7.2.2) et maintenue lors des contrôles effectués conformément à 7.6 et à 9.6. La
totalité des éléments constitutifs de l'enceinte doit pouvoir résister à une pression positive interne plus élevée
que celle à laquelle le panneau gonflable de sécurité est susceptible de résister.
7.2.1.4 Un évent d'entrée avec obturateur doit être prévu sur la partie antérieure de l'enceinte, au niveau
supérieur ou sur le toit, et à distance du cône du radiateur. Un évent de sortie avec obturateur communiquant
avec un tuyau flexible, mesurant de 50 mm à 100 mm, aboutissant à un ventilateur extracteur capable de
créer une pression négative d'au moins 0,5 kPa (jauge de vide de 50 mm), doit être prévu au fond de
l'enceinte.
7.2.2 Appareils de contrôle de la pression à l'intérieur de l'enceinte
Des dispositions doivent être prises pour contrôler la pression à l'intérieur de l'enceinte d'essai. Un
manomètre à eau caractérisé par une plage de mesurage allant jusqu'à 1,5 kPa (jauge de vide de 150 mm)
doit être relié à un régulateur de pression et à un tube placés au niveau de la partie supérieure de l'enceinte.
Un régulateur de pression adéquat (voir Figure 3) prévu sur la partie avant de l'enceinte se compose d'une
bouteille ouverte remplie d'eau et d'un tuyau flexible de 25 mm de diamètre, introduit jusqu'à 100 mm sous la
surface de l'eau; l'autre extrémité du tuyau étant raccordée au manomètre et à l'enceinte. Le régulateur doit
être purgé vers le système de sortie.
NOTE Un liquide indicateur approprié peut être utilisé en remplacement de la solution aqueuse de colorant dans le
manomètre.
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Dimensions en millimètres
(pas à l'échelle)
Légende
1 évent de sortie
2 thermocouple sur la paroi
3 plate-forme optique
4 assemblage du radiateur conique
5 fenêtre optique
6 panneau gonflable de sécurité
7 radiateur au niveau de la fenêtre
Figure 2 — Plan d'une enceinte d'essai type
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Dimensions en millimètres
Légende
1 vers le système de sortie
2 paroi de l'enceinte
3 rétrécissement pour empêcher toute décharge de liquide
4 émanation en provenance de l'enceinte
5 éprouvette à pied avec couvercle
6 manomètre en verre ou tube en U (rempli d'une solution aqueuse de colorant jusqu'au repère zéro)
Figure 3 — Jauge de surpression de l'enceinte type
7.2.3 Température de la paroi de l'enceinte
Une jonction de mesure d'un thermocouple, constitué de fils ayant un diamètre ne dépassant pas 1 mm, doit
être montée au centre de la face intérieure de la paroi arrière de l'enceinte, en la recouvrant d'un disque
isolant (par exemple en mousse de polystyrène) caractérisé par une épaisseur d'
...
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