Plásticos ISO 4589: Determinación del comportamiento de combustión mediante el índice de oxígeno

Plásticos ISO 4589: Determinación del comportamiento de combustión mediante el índice de oxígeno

La norma “ ISO 4589 Plásticos - Determinación del comportamiento de combustión mediante el índice de oxígeno” , desarrollada por la Organización Internacional de Normalización (ISO) , consta de las siguientes subsecciones publicadas bajo el mismo título:

Plásticos ISO 4589: Determinación del comportamiento de combustión mediante el índice de oxígeno

  • La norma “ISO 4589-1 Parte 1: Requisitos generales” describe los requisitos generales para la prueba del índice de oxígeno (OI), que se describen con más detalle en las normas ISO 4589-2 e ISO 4589-3:
    • La norma ISO 4589-2 describe un método para determinar la fracción de volumen mínima de oxígeno en una mezcla dada de oxígeno y nitrógeno a 23 grados más/menos 2 grados que favorecerá la combustión de un material en condiciones de prueba específicas.
    • La norma ISO 4589-3 describe métodos para realizar la misma determinación en un rango de temperatura típicamente entre 25 y 150 grados (aunque se pueden utilizar temperaturas de hasta 400 grados).

En la norma ISO 4589-2, el material se puede probar como una muestra rígida o como una muestra flexible en un soporte específico montado en una chimenea transparente a través de la cual fluye hacia arriba una mezcla de oxígeno y nitrógeno en un patrón de flujo laminar. Una vez acondicionada la muestra, la prueba se realiza a temperatura ambiente. Esta es la forma más sencilla de prueba. En el procedimiento de encendido de la superficie superior, se permite que la llama aplicada incida sobre la superficie superior de la muestra durante un máximo de 30 segundos y la llama se retira periódicamente cada 5 segundos para verificar que la muestra se esté quemando. Esto también garantiza que la temperatura de la muestra no sea demasiado alta, ya que esto normalmente reduciría el valor del índice de oxígeno (OI). En el procedimiento de ignición radiada, se permite que la llama incida sobre los bordes verticales de la muestra hasta una profundidad de aproximadamente 6 mm. En el procedimiento de película delgada, la película se enrolla en una espiral de 45 grados alrededor de una varilla y se fija con cinta adhesiva, luego se tira de la varilla y se corta el extremo superior de la muestra a 20 mm de la parte superior.

En la norma ISO 4589-3, el material se prueba de la misma manera, pero la prueba se realiza en una columna calentada donde se calientan tanto el gas entrante como el gas que pasa a través de la columna. Al comienzo de la prueba, la muestra y el portamuestras se precalientan en el flujo de gas durante 240 s más/menos 10 s para garantizar que alcancen el equilibrio de temperatura antes de la prueba. La llama se aplica durante la misma duración que en la norma ISO 4589-2.

  • La norma ISO 4589-2 Parte 2: Ensayo a temperatura ambiente describe métodos para determinar la fracción volumétrica mínima de oxígeno mezclado con nitrógeno que permite la combustión de pequeñas muestras de ensayo verticales en condiciones específicas. Los resultados se describen como valores del índice de oxígeno (IO). Los métodos se proporcionan para ensayar materiales autoportantes en forma de barras o láminas verticales de hasta 10,5 mm de espesor. Son adecuados para materiales sólidos, laminados o celulares con una densidad aparente de 100 kg/m³ o superior. También pueden aplicarse a algunos materiales celulares con una densidad aparente inferior a 3 kg/m³. Se proporciona un método para ensayar láminas o películas flexibles con soporte vertical.

Esta norma proporciona un procedimiento para determinar, con fines comparativos, si los valores del índice de oxígeno (OI) de un material están por encima de un valor mínimo especificado. Puede que no sea posible aplicar estos métodos satisfactoriamente a materiales que presentan altos niveles de contracción cuando se calientan, como películas delgadas altamente orientadas.

Una pequeña muestra de prueba se sostiene verticalmente en una mezcla de oxígeno y nitrógeno que fluye hacia arriba a través de una chimenea transparente. Se enciende el extremo superior de la muestra y se observa el comportamiento de combustión posterior de la muestra para comparar el tiempo durante el cual continúa la combustión o el tiempo que la muestra arde con los límites especificados para dicha combustión. Al probar una serie de muestras con oxígeno en diferentes fracciones de volumen, se estima el índice de oxígeno (OI). Alternativamente, para comparar con un índice de oxígeno específico, se prueban tres muestras de prueba utilizando la fracción de volumen de oxígeno relevante. Al menos dos de estos deben responder “oxígeno” para cumplir con el índice de oxígeno especificado.

  • La norma ISO 4589-3 Parte 3: Ensayo de alta temperatura describe métodos para determinar la fracción mínima de volumen de oxígeno en una mezcla con nitrógeno que permita la combustión de pequeñas muestras de ensayo verticales en condiciones de ensayo específicas, en un rango de temperatura de 25 °C a 150 °C. El rango de temperatura suele ser de 40 °C a 150 °C. Los resultados se definen como valores del índice de temperatura a la temperatura de ensayo, que es la temperatura práctica que un material plástico experimentaría en condiciones de servicio sobrecalentado.

Se proporcionan métodos para probar materiales en forma de barras o placas verticales de hasta 10,5 mm de espesor, autoportantes a la temperatura de prueba. Sin embargo, no se pueden aplicar a la forma en V, que requiere un marco de soporte tal como se define en la norma ISO 4589-2. Estos métodos son adecuados para materiales sólidos, laminados o celulares caracterizados por una densidad aparente de 100 kg/m3 o superior. Los métodos también son aplicables a algunos materiales celulares con una densidad aparente inferior a 100 kg/m3. Se proporciona un método para probar materiales de láminas o películas flexibles mientras están soportados verticalmente.

Esta norma también incluye un método para determinar la temperatura a la cual el índice de oxígeno de pequeñas muestras de prueba verticales en el aire es del 20,9 por ciento en condiciones de prueba específicas. La temperatura a la que esto ocurre se define como temperatura de inflamabilidad y el método está limitado a determinar temperaturas inferiores a 400 grados. Este método no es aplicable a materiales con un índice de oxígeno superior al 20,9 por ciento.

Es posible que estos métodos no puedan aplicarse satisfactoriamente a materiales que presentan altos niveles de contracción cuando se calientan, como películas delgadas altamente orientadas.

El método descrito en la norma ISO 100 es válido para la evaluación de las propiedades de propagación de la llama de materiales celulares con una densidad de hasta 3 kg/m3582.

  • La norma ISO 4589-4 Parte 4: Ensayo de alta velocidad de gas describe un método de ensayo para determinar la fracción mínima de volumen de oxígeno en mezcla con nitrógeno a temperatura ambiente que permite la combustión de una pequeña muestra de ensayo de lámina vertical a una velocidad de gas especificada, superior a la especificada en la norma ISO 4589-2. El resultado se expresa como el índice de oxígeno a alta velocidad de gas (HOI). Además, esta norma describe el aparato de ensayo para determinar el HOI. El método de ensayo descrito es válido para materiales en láminas de hasta 2 mm de espesor. También es válido para materiales laminares flexibles soportados verticalmente por un portamuestras especificado.

El índice de oxígeno de alta velocidad del gas expresa la fracción de volumen mínima de oxígeno en una mezcla de oxígeno y nitrógeno a una velocidad de gas específica que favorecerá la combustión de la llama de un material en condiciones de prueba específicas.

Una pequeña muestra de prueba se sostiene verticalmente en una mezcla de oxígeno y nitrógeno que fluye hacia arriba a través de una chimenea transparente. La fracción de volumen de oxígeno en la mezcla de gases está predeterminada, controlada y medida. La velocidad vertical de la mezcla de gases está predeterminada, controlada y medida. Se enciende el extremo superior de la muestra y se observa el comportamiento de combustión posterior para comparar la longitud quemada de la muestra con respecto a los límites especificados. El índice de oxígeno de alta velocidad del gas (HOI) se determina a partir de una serie de pruebas que utilizan diferentes fracciones de volumen de oxígeno.

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