ASTM C1113-C1113M Prüfung der Wärmeleitfähigkeit von feuerfesten Werkstoffen mit der Heißdrahtmethode (Platin-Widerstandsthermometer-Technik)

ASTM C1113/C1113M Prüfung der Wärmeleitfähigkeit von feuerfesten Werkstoffen mit der Heißdrahtmethode (Platin-Widerstandsthermometer-Technik)

Der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) entwickelte Standard ASTM C1113/C1113M beschreibt ein Prüfverfahren zur Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit von kohlenstofffreien, dielektrischen Feuerfestmaterialien.

Zu den anwendbaren Feuerfestmaterialien gehören Feuerfeststeine, Feuerfestgießmassen, plastische Feuerfestmaterialien, Kompressionsmischungen, Pulvermaterialien, Granulate und Feuerfestfasern.

Die Wärmeleitfähigkeitswerte können von Raumtemperatur bis 1500 Grad oder bis zur maximalen Einsatzgrenze des Feuerfestmaterials bzw. bis zu der Temperatur angegeben werden, bei der das Feuerfestmaterial nicht mehr dielektrisch ist.

Dieses Prüfverfahren ist für feuerfeste Werkstoffe mit Werten unter 15 W/m·K gültig.

Im Allgemeinen sind genaue Messungen anisotroper Materialien, insbesondere solcher, die Fasern enthalten, schwierig, und die Verwendung dieser Prüfmethode für solche Materialien sollte zwischen den beteiligten Parteien vereinbart werden.

Der ASTM-Standard C1113/C1113M, ein international anerkannter Standard, bietet ein standardisiertes Verfahren zur Messung der Wärmeleitfähigkeit von kohlenstofffreien, dielektrischen Feuerfestmaterialien mittels der transienten Heißdrahtmethode mit einem Platin-Widerstandsthermometer.

Diese Norm gilt für eine breite Palette von feuerfesten und isolierenden Werkstoffen, darunter:

• Feuerfeste Ziegel
• Feuerfeste Gussteile und monolithische Feuerfestmaterialien
• Plastische Feuerfestmaterialien und Kompressionsmischungen
• Pulverförmige, körnige und faserige Materialien
• Plattenwerkstoffe (in einigen Anwendungen)

Diese Norm eignet sich im Allgemeinen für Werkstoffe mit einer Wärmeleitfähigkeit unter 15 W/m·K. Messungen können von Raumtemperatur bis 1500 °C oder bis zur maximalen Betriebstemperatur des Werkstoffs bzw. bis zum Punkt, an dem er seine dielektrischen Eigenschaften verliert, durchgeführt werden. Sofern die Vertragsparteien keine andere Vereinbarung treffen, ist diese Norm im Allgemeinen nicht optimal für stark anisotrope Werkstoffe (z. B. solche mit orientierten Fasern).

Die Heißdrahtmethode ist eine transiente, intermittierende isotherme Methode (im Gegensatz zu stationären Methoden wie der in den ASTM-Normen C201 oder C182 beschriebenen wassergekühlten Kalorimetrie).

Das Funktionsprinzip ist wie folgt:

• Ein dünner Platindraht (der gleichzeitig als Widerstandsthermometer dient) wird zwischen zwei identisch präparierte Proben platziert (üblicherweise zwei etwa 23 cm große Ziegelsteine ​​gleicher Dichte).
• Durch den Draht fließt ein konstanter Strom, wodurch Wärme erzeugt wird.
• Die Wärme strahlt mit einer Rate an das umgebende Material ab, die von der Wärmeleitfähigkeit des Materials abhängt.
• Der Temperaturanstieg im Draht (gemessen über die Änderung des elektrischen Widerstands) wird über die Zeit aufgezeichnet.
• Die Wärmeleitfähigkeit wird aus dem Temperatur-Zeit-Zusammenhang berechnet, üblicherweise durch Verwendung der Steigung des Logarithmus der Temperatur in Bezug auf die Zeit im linearen Abschnitt der Kurve.

Diese Methode ermöglicht es, Temperaturmessungen durchzuführen, anstatt Temperaturwerte entlang großer Gradienten zu mitteln.

Branchen, die stark auf Hochtemperaturisolierung und feuerfeste Materialien angewiesen sind, nutzen diese Norm umfassend. Dazu gehören:

• Stahl- und Metallproduktion
• Zement- und Glasproduktion
• Petrochemische und Energieproduktion
• Keramik- und Brennofenherstellung

Moderne Prüflaboratorien bieten normkonforme Prüfdienstleistungen für Produktentwicklung, Qualitätskontrolle und Materialzertifizierung an.

Die Norm ASTM C1113/C1113M ist unerlässlich, da sie ein standardisiertes Verfahren zur Bewertung der Wärmeleistung flüssiger Wärmedämmstoffe, insbesondere von Beschichtungen oder Farben, bereitstellt, die als energiesparende oder wärmereduzierende Produkte vermarktet werden. Konkret hilft diese Norm bei Folgendem:

• Etablierung einer einheitlichen Prüfmethode: Ohne einen gemeinsamen Standard testen Hersteller Isolierbeschichtungen unter verschiedenen Bedingungen und liefern Ergebnisse, die schwer oder gar nicht vergleichbar sind. Dieser Standard definiert die Messmethode für Wärmeleitfähigkeit und Wärmewiderstand und sorgt so für einheitlichere Ergebnisse zwischen verschiedenen Laboren und Produkten.
• Überprüfung von Dämmwirkungsversprechen: Viele flüssig aufzutragende Dämmstoffe werben damit, den Wärmeverlust zu reduzieren, die Energieeffizienz zu steigern oder die Kosten für Heizung, Lüftung und Klimatisierung (HLK) zu senken. Diese Norm bietet eine objektive Methode, um zu prüfen, ob diese Versprechen durch messbare thermische Eigenschaften belegt werden.
• Unterstützung der Produktzertifizierung und behördlichen Zulassung: Baumaterialien benötigen häufig dokumentierte Leistungsdaten, um von Bauvorschriften, Architekten, Bauunternehmen und Zertifizierungsstellen anerkannt zu werden. Diese Norm liefert anerkannte Prüfdaten, die in technischen Dokumentationen und Konformitätsnachweisen verwendet werden können.
• Hilfe beim Materialvergleich: Ingenieure und Einkäufer müssen verschiedene Dämmstoffe wie herkömmliche Dämmstoffe, Schäume, Matten oder Beschichtungen vergleichen. Ein standardisiertes Prüfverfahren ermöglicht einen fairen Vergleich der Wärmedurchgangswiderstandswerte.
• Verbesserung der Qualitätskontrolle: Hersteller können diesen Standard während der Produktion nutzen, um die Chargenkonsistenz sicherzustellen. Bei Abweichungen der thermischen Eigenschaften hilft der Test, Produktions- oder Rezepturprobleme zu identifizieren.
• Risikominimierung im Bauwesen und in industriellen Anwendungen: In Rohrleitungen, Tanks, HLK-Anlagen und Gebäudefassaden kann eine unzureichende Wärmeleistung zu Kondensation, Energieverlusten, Überhitzung oder ineffizientem Betrieb führen. Diese Norm trägt dazu bei, dass die Materialien vor der Installation die erwartete Leistung erbringen.

Kurz gesagt, ist die Norm ASTM C1113/C1113M deshalb wichtig, weil sie die Wärmedämmleistung von einer Marketingaussage in messbare technische Daten umwandelt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Testmethode ein wichtiges Werkzeug für Ingenieure und Hersteller darstellt, die mit Hochtemperaturisolierungen arbeiten, und dazu beiträgt, die Energieeffizienz und die thermische Leistung in anspruchsvollen industriellen Umgebungen zu optimieren.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinem kompetenten und erfahrenen Team die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm ASTM C1113/C1113M an.