ASTM D1929-19 Standardowa metoda testowa do określania temperatury zapłonu tworzyw sztucznych

Norma „ASTM D1929-19 Standardowa metoda badania w celu określenia temperatury zapłonu tworzyw sztucznych” opublikowana przez Amerykańskie Stowarzyszenie Badań i Materiałów (ASTM) opisuje metodę badania reakcji na ogień, polegającą na określaniu temperatury zapłonu błyskawicznego i temperatury samozapłonu tworzyw sztucznych w laboratorium, przy użyciu pieca z gorącym powietrzem. Wartości podane w jednostkach uważa się za normy. Niniejsza norma nie obejmuje żadnych innych jednostek miary. W trakcie spalania uwalniają się gazy i/lub opary, które mogą stwarzać zagrożenie dla personelu.

Na potrzeby niniejszej normy, oprócz terminów i definicji podanych w normach ASTM D883, ASTM E456 i ASTM E176, stosuje się następujące definicje:

• Temperatura zapłonu błyskawicznego odnosi się do minimalnej temperatury, przy której w określonych warunkach testu wydziela się wystarczająca ilość gazów palnych, aby nastąpił chwilowy zapłon po zastosowaniu małego zewnętrznego płomienia pilotującego.
• Spalanie żarowe odnosi się do spalania materiału w fazie stałej bez wystąpienia zapłonu ogólnego, bez płomienia, ale z emisją światła ze strefy spalania, na skutek powolnego rozkładu i karbonizacji w różnych punktach próbki.
• Temperatura samozapłonu odnosi się do minimalnej temperatury, w której właściwości samonagrzewające próbki prowadzą do zapłonu lub w której zapłon następuje spontanicznie, przy braku dodatkowego źródła zapłonu płomieniowego, w określonych warunkach badania.

Badania przeprowadzone w warunkach określonych w niniejszej normie mogą być szczególnie przydatne przy porównywaniu względnych właściwości zapłonu różnych materiałów. Uzyskane wartości przedstawiają najniższą temperaturę powietrza otoczenia, która spowoduje zapalenie się materiału w warunkach tego badania. Wartości testowe mają na celu klasyfikację materiałów według ich podatności na zapłon w rzeczywistych warunkach użytkowania.

Badanie to nie jest jedynym sposobem oceny zagrożenia pożarowego. Norma ta, oprócz temperatur zapłonu, uwzględnia inne czynniki, takie jak zagrożenie pożarem, szybkość spalania lub rozprzestrzenianie się płomienia, intensywność spalania, dodatki do paliwa, produkty spalania i inne.

Sprzęt używany w tych testach obejmuje:

• Piec na gorące powietrze: Piec podobny do pokazanego na rysunku podanym w Normie, składający się głównie z elektrycznego urządzenia grzewczego i uchwytu na próbkę.
• Rura pieca: Pionowa rura wykonana z ceramiki, wytrzymująca temperaturę co najmniej 750 stopni, o średnicy wewnętrznej 100 mm plus/minus 5 mm i długości 230 mm plus/minus 20 mm. Pionowa rura spoczywa na dnie pieca i jest wyposażona w korek służący do usuwania nagromadzonych pozostałości.
• Wewnętrzna rura ceramiczna: Rura ceramiczna odporna na temperaturę co najmniej 750 stopni, o średnicy wewnętrznej 75 mm plus/minus 5 mm, długości 230 mm plus/minus 20 mm i grubości około 3 mm, umieszczona jest wewnątrz rury pieca i umieszczona na trzech małych klockach dystansowych 20 mm plus/minus 2 mm nad dnem pieca. Górna część przykryta jest tarczą wykonaną z materiału odpornego na działanie wysokiej temperatury, posiadającą na środku otwór o średnicy 25 mm plus/minus 2 mm, służący do obserwacji i przepuszczania dymu i gazów. Płomień kontrolny znajduje się tuż nad otworem. Materiały ognioodporne, takie jak szkło kwarcowe i stal nierdzewna, również okazały się odpowiednie do tego zastosowania.
• Źródło powietrza: Zewnętrzne źródło powietrza służące do dostarczania świeżego powietrza przez miedzianą rurę ze stałą i kontrolowaną szybkością z okolic górnej części przestrzeni pierścieniowej pomiędzy ceramicznymi rurkami. Powietrze musi zostać ogrzane i krążyć w przestrzeni między dwiema rurami i wchodzić do wewnętrznej rury pieca od dołu. Pomiaru powietrza należy dokonać za pomocą rotametru lub innego odpowiedniego urządzenia.
• Elektryczny element grzejny składający się z 50 zwojów drutu ze stopu nichromu V o średnicy 1,3 mm plus/minus 0,1 mm, umieszczonego w osłonie z włókna mineralnego, owiniętego wokół rury pieca i zatopionego w odpornym na ciepło cemencie. Inne struktury, takie jak cienkozwojowy drut zatopiony w formowanym włóknie ceramicznym, również uznano za dopuszczalne.
• Izolacja składająca się z warstwy włókna mineralnego o grubości ok. 60 mm i pokryta osłoną metalową
• Zapłon pilotujący: Składa się z rurki miedzianej o nominalnej średnicy wewnętrznej 1,8 mm plus/minus 0,3 mm, podłączonej do źródła propanu o minimalnej czystości 94 procent i umieszczonej poziomo 5 mm plus/minus 1 mm nad górną powierzchnią nasadki tarczy. Płomień pilota powinien mieć długość 20 mm plus/minus 2 mm i być umieszczony w środku otworu w pokrywie tarczy.
• Podstawka i uchwyt na próbkę: Tacka na próbki składa się z metalowego pojemnika wykonanego ze stali o grubości około 40 mm, średnicy 2 mm plus/minus 15 mm i głębokości 2 mm plus/minus 0,5 mm. Jest on umieszczony w pierścieniu wykonanym z pręta spawalniczego ze stali nierdzewnej o średnicy około 2,0 mm. Pierścień jest przyspawany do pręta tego samego typu, który wystaje z drzwi pieca, jak pokazano na rysunku. Podstawa tacy na próbki znajduje się 185 mm plus/minus 5 mm poniżej górnej krawędzi wewnętrznej rury pieca.
• Termopary: o średnicy 0,5 mm, chromowo-alumelowe (typ K) lub żelazowo-konstantanowe (typ J), do pomiaru temperatury. Termopary podłączone są do skalibrowanego urządzenia rejestrującego o tolerancji nieprzekraczającej plus/minus 2 stopni. Tolerancja termopary musi być zgodna z normą IEC 584-2, Tabela 1, Klasa 2 lub lepsza.
• Sterowanie ogrzewaniem: Odpowiedni transformator nastawny lub regulator automatyczny połączony szeregowo z cewkami grzewczymi.
• Urządzenie do pomiaru czasu: Musi mieć dokładność co najmniej 1 s.

Termopara mierzy temperaturę próbki. Gdy próbka znajdzie się już w piecu, umieszcza się ją jak najbliżej środka górnej powierzchni próbki. Przewód termopary jest podłączony do pręta podtrzymującego próbkę. Inna termopara daje pewne wskazówki dotyczące temperatury powietrza przepływającego w pobliżu próbki. Znajduje się on 10 mm plus/minus 2 mm poniżej środka szalki na próbki. Przewód termopary jest podłączony do pręta podtrzymującego próbkę.

Dopuszczalne jest użycie jako próbki testowej dowolnego dostarczonego materiału lub produktu, na przykład peletów, proszków i folii. Dopuszczalne jest również używanie materiałów kompozytowych jako próbek testowych. Raport z badań powinien zawierać szczegółowe informacje na temat sposobu przeprowadzenia badań próbek testowych. Próbki zawierające wysoki poziom wypełniaczy nieorganicznych są trudne do oceny. W niektórych przypadkach ten sam materiał badany różnymi metodami da różne wyniki.

Nasza organizacja, która od lat stara się wspierać przedsiębiorstwa z każdej branży, realizując szeroką gamę badań testowych, pomiarowych, analitycznych i ewaluacyjnych, dysponuje silną kadrą, która uważnie śledzi rozwój nauki i techniki na świecie oraz nieustannie się doskonali. W tym kontekście świadczone są również usługi badawcze na rzecz przedsiębiorstw zgodnie z normą „ASTM D1929-19 Standardowa metoda badania służąca do określania temperatury zapłonu tworzyw sztucznych”.