ASTM D1929-19 Standardprüfverfahren zur Bestimmung der Zündtemperatur von Kunststoffen

Der von der American Society for Testing and Materials (ASTM) veröffentlichte Standard „ASTM D1929-19 Standardtestmethode zur Bestimmung der Zündtemperatur von Kunststoffen“ beschreibt eine Feuerreaktionstestmethode zur Bestimmung der Blitzentzündungstemperatur und der Selbstentzündungstemperatur von Kunststoffen im Labor unter Verwendung eines Heißluftofens. Als Richtwerte gelten die in den Einheiten angegebenen Werte. Andere Maßeinheiten sind in dieser Norm nicht enthalten. Bei der Verbrennung werden Gase und/oder Dämpfe freigesetzt, die möglicherweise eine Gefahr für das Personal darstellen.

Für die Zwecke dieser Norm gelten zusätzlich zu den in ASTM D883, ASTM E456 und ASTM E176 angegebenen Begriffen und Definitionen die folgenden Definitionen:

• Die sofortige Zündtemperatur bezieht sich auf die Mindesttemperatur, bei der unter festgelegten Testbedingungen genügend brennbare Gase freigesetzt werden, um sich bei Anwendung einer kleinen externen Zündflamme sofort zu entzünden.
• Unter Glühverbrennung versteht man die Verbrennung eines Festphasenmaterials ohne Auftreten einer allgemeinen Entzündung, ohne Flamme, aber mit Lichtemission aus der Verbrennungszone aufgrund langsamer Zersetzung und Karbonisierung an verschiedenen Punkten der Probe.
• Mit der Selbstentzündungstemperatur oder Selbstentzündungstemperatur ist die Mindesttemperatur gemeint, bei der die Selbsterhitzungseigenschaften der Probe zu einer Entzündung führen oder bei der unter festgelegten Prüfbedingungen eine spontane Entzündung erfolgt, wenn keine zusätzliche Flammenzündquelle vorhanden ist.

Unter den in dieser Norm festgelegten Bedingungen durchgeführte Tests können für den Vergleich der relativen Zündeigenschaften verschiedener Materialien von großem Nutzen sein. Die erhaltenen Werte stellen die niedrigste Umgebungslufttemperatur dar, die unter den Bedingungen dieses Tests zur Entzündung des Materials führt. Die Prüfwerte sollen eine Einstufung der Werkstoffe nach ihrer Zündempfindlichkeit unter tatsächlichen Einsatzbedingungen ermöglichen.

Dieser Test ist nicht als einziges Maß für die Brandgefahr gedacht. Diese Norm berücksichtigt neben Zündtemperaturen auch weitere Faktoren wie Brandgefahr, Brenngeschwindigkeit bzw. Flammenausbreitung, Verbrennungsintensität, Kraftstoffzusätze, Verbrennungsprodukte und andere.

Die bei diesen Tests verwendete Ausrüstung umfasst:

• Heißluftbrennofen: Ein Ofen ähnlich dem in der Abbildung in der Norm gezeigten, der im Wesentlichen aus einer elektrischen Heizeinheit und einem Probenhalter besteht.
• Ofenrohr: Ein vertikales Rohr aus mindestens 750 Grad temperaturbeständiger Keramik mit einem Innendurchmesser von 100 mm plus/minus 5 mm und einer Länge von 230 mm plus/minus 20 mm. Das vertikale Rohr liegt auf dem Ofenboden auf und ist mit einem Stopfen zum Entfernen angesammelter Rückstände ausgestattet.
• Inneres Keramikrohr: Ein mindestens 750 Grad temperaturbeständiges Keramikrohr mit einem Innendurchmesser von 75 mm plus/minus 5 mm, einer Länge von 230 mm plus/minus 20 mm und einer Dicke von etwa 3 mm wird in das Ofenrohr eingelegt und 20 mm plus/minus 2 mm über dem Ofenboden auf drei kleinen Distanzklötzen platziert. Der obere Teil ist mit einer Scheibe aus hitzebeständigem Material abgedeckt, die in der Mitte eine Öffnung von 25 mm plus/minus 2 mm aufweist, die zur Beobachtung und zum Durchtritt von Rauch und Gasen dient. Die Zündflamme befindet sich direkt über der Öffnung. Auch feuerfeste Materialien wie Quarzglas und Edelstahl haben sich für diese Anwendung als geeignet erwiesen.
• Luftquelle: Eine externe Luftquelle, die Frischluft mit konstanter und steuerbarer Geschwindigkeit durch ein Kupferrohr aus der Nähe der Oberseite des Ringraums zwischen den Keramikrohren liefert. Die Luft muss im Raum zwischen den beiden Rohren erhitzt und zirkuliert werden und von unten in das innere Ofenrohr eintreten. Die Luft sollte mit einem Rotameter oder einem anderen geeigneten Gerät gemessen werden.
• Elektrische Heizeinheit bestehend aus 50 Windungen eines 1,3 mm plus/minus 0,1 mm dicken Nichrom-V-Legierungsdrahts, der in einer Mineralfaserhülle eingeschlossen und um das Ofenrohr gewickelt und in hitzebeständigen Zement eingebettet ist. Andere Strukturen, wie beispielsweise dünn gewickelter Draht, der in geformte Keramikfasern eingebettet ist, haben sich ebenfalls als akzeptabel erwiesen.
• Isolierung bestehend aus einer etwa 60 mm dicken Mineralfaserschicht, die mit einem Metallmantel ummantelt ist
• Pilotzünder: Besteht aus einem Kupferrohr mit einem nominalen Innendurchmesser von 1,8 mm plus/minus 0,3 mm, ist an eine Propangasquelle mit einer Reinheit von mindestens 94 Prozent angeschlossen und horizontal 5 mm plus/minus 1 mm über der Oberseite der Scheibenkappe positioniert. Die Zündflamme sollte auf eine Länge von 20 mm plus/minus 2 mm eingestellt und in der Mitte der Öffnung in der Scheibenabdeckung platziert werden.
• Probenträger und -halterung: Die Probenschale besteht aus einem Metallbehälter aus ca. 40 mm dickem Stahl mit einem Durchmesser von 2 mm plus/minus 15 mm und einer Tiefe von 2 mm plus/minus 0,5 mm. Es wird in einem Ring aus Edelstahlschweißdraht mit einem Durchmesser von etwa 2,0 mm gehalten. Der Ring ist an ein Stück Stange desselben Typs geschweißt, das aus der Ofentür herausragt, wie in der Abbildung gezeigt. Der Boden der Probenschale befindet sich 185 mm plus/minus 5 mm unterhalb der Oberseite des inneren Ofenrohrs.
• Thermoelemente: 0,5 mm Durchmesser, Chrom-Alumel (Typ K) oder Eisen-Konstantan (Typ J), zur Temperaturmessung. Die Thermoelemente sind an ein kalibriertes Aufzeichnungsgerät mit einer Toleranz von nicht mehr als plus/minus 2 Grad angeschlossen. Die Thermoelementtoleranz muss der Norm IEC 584-2, Tabelle 1, Klasse 2 oder besser entsprechen.
• Heizungsregelung: Ein geeigneter Stelltransformator oder Regler wird in Reihe mit den Heizschlangen geschaltet.
• Zeitmessgerät: Muss eine Genauigkeit von mindestens 1 s haben.

Das Thermoelement misst die Temperatur der Probe. Wenn sich die Probe an ihrem Platz im Ofen befindet, befindet sie sich so nah wie möglich an der Mitte der oberen Oberfläche der Probe. Der Thermoelementdraht ist mit der Probenträgerstange verbunden. Ein weiteres Thermoelement gibt Aufschluss über die Temperatur der Luft, die in der Nähe der Probe vorbeiströmt. Es befindet sich 10 mm plus/minus 2 mm unterhalb der Mitte der Probenschale. Der Thermoelementdraht ist mit der Probenträgerstange verbunden.

Es ist zulässig, jedes gelieferte Material oder Produkt als Testprobe zu verwenden, einige Beispiele wären Pellets, Pulver und Filme. Es ist auch zulässig, Verbundwerkstoffe als Testproben zu verwenden. Der Prüfbericht sollte alle Einzelheiten darüber enthalten, wie die Prüfproben geprüft wurden. Proben mit einem hohen Anteil anorganischer Füllstoffe sind schwer zu bewerten. In einigen Fällen führt das gleiche Material, wenn es auf unterschiedliche Weise getestet wird, zu unterschiedlichen Ergebnissen.

Unsere Organisation, die seit Jahren versucht, Unternehmen aus allen Branchen mit einer breiten Palette von Test-, Mess-, Analyse- und Bewertungsstudien zu unterstützen, verfügt über einen starken Mitarbeiterstamm, der die Entwicklungen in der Welt der Wissenschaft und Technologie aufmerksam verfolgt und sich ständig verbessert. In diesem Zusammenhang werden für Unternehmen auch Prüfdienstleistungen nach der Norm „ASTM D1929-19 Standardprüfverfahren zur Bestimmung der Zündtemperatur von Kunststoffen“ angeboten.