ASTM F1959:2022

• Ablation, n-in-Lichtbogenprüfung, eine physikalische Reaktion, die durch erhebliche Erosion oder die Bildung eines oder mehrerer großer Löcher in einer Schicht eines Mehrschichtsystems nachgewiesen wird.
• Eab: Die einfallende Energie in einem Mehrschichtsystem, die mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 % zu einer physikalischen Ablationsreaktion führt.
• Die Lichtbogenbewertung wird in cal/cm2 ausgedrückt und wird von einem bestimmten ATPV- oder EBT-Wert abgeleitet (wenn ein Materialsystem eine Durchschlagsreaktion unterhalb des ATPV-Werts zeigt), abgeleitet von einem bestimmten ATPV- oder EBT-Wert (falls ein Systemmaterial eine Bruchreaktion unterhalb des ATPV-Werts zeigt). der ATPV-Wert).
• ATPV: Die auf ein Material oder ein mehrschichtiges Materialsystem einwirkende Energie, die mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 % dazu führt, dass eine ausreichende Wärmeübertragung durch die Testprobe erwartet wird, um das Auftreten einer Hautverbrennungsverletzung zweiten Grades zu verursachen, gemäß der Stoll5-Kurve, kW /m2 [cal/cm2].
• Es wird davon ausgegangen, dass die Probe gebrochen ist, wenn ein Loch eine Fläche von mindestens 0,5 Zoll 2 [1,6 cm2] oder eine Größe von mindestens 1,0 Zoll [2,5 cm] hat. Bei mehrschichtigen Probekörpern aus feuerbeständigem Material müssen alle Schichten brechen, um die Definition zu erfüllen.
• EBT – Die auf ein Material oder Materialsystem einwirkende Energie, die zu einer Öffnungswahrscheinlichkeit von 50 % führt, J/cm2 (cal/cm2).
• Wärmedämpfungsfaktor, HAF: Bei Lichtbogenprüfungen der Prozentsatz der einfallenden Energie, der von einem Material bei einem Einfallsenergieniveau gleich ATPV blockiert wird.
• Wärmefluss, n: Die Wärmeintensität, angegeben durch die übertragene Energiemenge dividiert durch die Fläche und die Zeit kW/m2 [cal ⁄cm2s].
• Einfallende Energie (Ei), n – die gesamte Wärmeenergie, die an der Plattenoberfläche als direkte Folge eines elektrischen Lichtbogens empfangen wird.
• Stoll-Kurve 5: Ein empirisches Modell der vorhergesagten Hautverbrennungsverletzung zweiten Grades, allgemein auch als Stoll-Reaktion bekannt.

Diese Testmethode bestimmt die Wärmetransportreaktion durch ein Material, Gewebe oder Gewebesystem, wenn es der thermischen Energie eines elektrischen Lichtbogens ausgesetzt wird. Diese Wärmetransportreaktion wird anhand der Stoll-Kurve bewertet, einem ungefähren Vorhersagemodell für die menschliche Gewebetoleranz, das das Auftreten einer Verbrennung zweiten Grades prognostiziert.

Bei diesem Verfahren wird die vom geprüften Material übertragene Wärmeenergie während und nach der Einwirkung eines Lichtbogens gemessen.

Die Materialleistung für dieses Verfahren wird anhand der Wärmemenge bestimmt, die von und durch das getestete Material übertragen wird.

Die mit diesem Prüfverfahren ermittelten Wärmeübergangsdaten sind Grundlage der Lichtbogenklassifizierung für das Material.

Die durch diese Testmethode ermittelte Lichtbogenbewertung ist die Energiemenge, die eine 50 %ige Wahrscheinlichkeit einer Verbrennung zweiten Grades, bestimmt durch die Stoll-Kurve, oder eines Bruchs (wenn die Probe einen Bruch zeigt, bevor die Lichtbogenvorhersage erreicht ist) vorhersagt. Hautverbrennungsverletzung) .

Die Reaktion des Materials sollte detaillierter beschrieben werden, indem die beobachteten Auswirkungen der Lichtbogenexposition auf die Proben aufgezeichnet werden.

Allgemeine Anordnung zur Bestimmung der Lichtbogenklassifizierung unter Verwendung von drei Panels mit zwei Sensoren und Überwachungssensoren. Die Prüfvorrichtung besteht aus einem Versorgungsbus, einer Lichtbogensteuerung, einem Aufzeichnungsgerät, Lichtbogenelektroden, drei Tafeln mit zwei Sensoren und Überwachungssensoren.

1. Zwei-Sensor-Panel-Anordnung: Für jeden Test werden drei Zwei-Sensor-Panels verwendet, die wie in der Abbildung gezeigt in gleichen Abständen angeordnet sind. Jedes Zwei-Sensor-Panel muss zwei Überwachungssensoren haben. Ein Überwachungssensor wird auf jeder Seite der Platte aus zwei Sensoren wie in Abbildung 2 platziert.
2. Paneelkonstruktion: Jedes Zwei-Sensor-Panel und jede Monitorsensorhalterung bestehen aus hitzebeständigem, nicht leitfähigem Material mit einem Wärmeleitfähigkeitswert von <0,15 W/mK, Hochtemperaturstabilität und Beständigkeit gegen Thermoschock. Die Platine muss eine Dicke von 1,3 cm oder mehr haben.
3. Jede Platte mit 2 Sensoren sollte 20,3 x 54,6 cm x 1,3 cm messen, wie in Abbildung 2 gezeigt.
4. Jeder Sensor muss bündig mit der Oberfläche der Montageplatte montiert werden.
5. Zusätzliche Kalorimeter sind für Versuchszwecke erlaubt.

• Die nachgewaschene Probe ist mindestens 61,0 cm [26 Zoll] lang und mindestens 30,5 cm [12 Zoll] breit. Die Längsrichtung sollte in Richtung der Kette oder Säule des Materials geschnitten werden.
• Erforderliche Menge gemäß AATCC-Verfahren 135, Verfahren 3, IV, A, III waschen.
• Nach diesem Verfahren dreimal waschen.
• Nach drei Waschgängen im Trockner trocknen
• Vorabkalibrierung, Kalorimeterverifizierung, Lichtbogenbelastung, Panels und Sensoren.

• Die Testparameter sollten 8 6 1 kA Lichtbogenstrom, 12 Zoll (30,5 cm) Elektrodenabstand und Edelstahlelektroden sein.
• Jede Prüfung besteht aus drei Proben aus demselben Material, eine für jede der drei Platten mit zwei Sensoren.
• Um eine einzelne Probe eines Materials zu bewerten, muss eine Reihe von mindestens sieben Tests bei verschiedenen Einfallsenergien durchgeführt werden. Für eine ATPV-Bestimmung sind mindestens 20 Durchschnittsergebnisse erforderlich.
• Der Einfallsenergiebereich muss durch Erhöhen oder Verringern der Lichtbogendauer (Zyklen) erreicht werden.
• Die an mindestens 15 % der beiden exponierten Sensorfelder gemessene Einfallsenergie sollte zu Werten führen, die immer die von der Stoll-Kurve vorhergesagten Kriterien für Verbrennungen zweiten Grades überschreiten.
• Die an mindestens 15 % der beiden exponierten Sensorfelder gemessene einfallende Energie sollte zu Werten führen, die niemals die von der Stoll-Kurve vorhergesagten Kriterien für Verbrennungen zweiten Grades überschreiten.
• Die an mindestens 50 % der beiden exponierten Sensorfelder gemessene einfallende Energie sollte zu Werten führen, die etwa gleich innerhalb von 620 % des endgültigen ATPV liegen
• Werte in diesem Energiebereich haben oft gemischte Ergebnisse: Einige Werte bestehen und einige erfüllen die Stoll-Kriterien nicht.
• Alle Datenpunkte sind gültig, es sei denn, die Temperatur des Kupferkalorimeters übersteigt 400 °C.
• Proben mit Burst- oder Sub-Layer-Entzündung sind gültige Datenpunkte für die ATPV-Bestimmung.
• Wenn zwei oder mehr Fälle von Materialversagen mit Einfallsenergien unter einem Wert von 20 % über der ATPV-Bestimmung beobachtet werden, sollte eine Fehlerreaktion bestimmt werden. In diesem Fall können mehr als sieben Tests erforderlich sein, bevor das Bruchverhalten beurteilt werden kann.
• Ein iterativer Prozess wird erforderlich sein, um die Anforderung zu erfüllen, dass 50 % der Datenpunkte innerhalb von 20 % der ATPV-Materialsysteme liegen.
• Nach Abschluss der ersten beiden Lichtbogenbelichtungen kann ein geschätzter ATPV bestimmt werden.

Bestimmung des Wärmedurchgangs mit dem Drei-Sensor-Panel-Test:

• Die Probe muss an der Platte befestigt werden, ohne das Material zu dehnen und in einer Weise, dass die Probe während der Lichtbogenbelichtung schrumpfen kann.

• Die Proben unter Berücksichtigung aller angegebenen Sicherheitsmaßnahmen dem Lichtbogen aussetzen
• Sobald der Lichtbogeninitiierungspunkt bestimmt ist, werden die von den Kalorimetern vor und bis zu dem Initiierungspunkt gesammelten Temperaturdaten gemittelt, um eine anfängliche Kalorimetertemperatur initial (°C) für jeden jeweiligen Sensor zu erhalten.
• Die gesamte einfallende Wärmeenergie als Funktion der Zeit auf jeder Platte wird bestimmt, indem die Ergebnisse des jeweiligen Paars von Überwachungs-Wärmeenergiesensoren in jedem Zeitintervall gemittelt werden.
• Die gesamte Wärmeenergie, die durch die Probe auf die Platte als Funktion der Zeit für jede exponierte Platte übertragen wird, wird bestimmt, indem die Ergebnisse des jeweiligen Paares von Wärmeenergiesensoren der Platte in jedem Zeitintervall gemittelt werden.

• Wärmeübertragung: Zeichnen Sie für jede Sensorkurve die Differenz zwischen der Kurve und einer Linie, die vom Beginn des Datenstroms bis zu einem Punkt im Bereich der ansteigenden Temperatur der Kurve gezogen wird. Finden Sie das Maximum dieses Differenzdiagramms. Der Punkt, an dem dieses Maximum auftritt, ist die beste Schätzung der Lichtbogeninitiierungszeit für diesen Sensor. Diese Bogenstartpunkte sind normalerweise innerhalb eines Tests sehr konsistent, aber der Median dieser Punkte oder aller Sensoren sollte als Startpunkt für alle Sensoren verwendet werden.
• Darstellung der Plattensensorreaktionen: Die durchschnittliche Plattenkalorimetersensorreaktion wird für jede Platte als Funktion der Zeit aufgetragen
• Sensorantworten des Monitors für einfallende Energie (Ei): Berechnen Sie den Durchschnittswert der Monitorsensorwerte von jedem Panel, um die durchschnittliche Einfallsenergie für jedes jeweilige Panel zu bestimmen. Notieren Sie den maximalen thermischen Energiewert des Überwachungssensorpaars, der für jedes Panel während des Datenerfassungszeitraums gemittelt wird. Die resultierenden Maximalwerte sind die an die jeweilige Platte abgegebenen einfallenden Wärmeenergien Ei.
• Vorhergesagte Bestimmung der Hautverbrennungsverletzung zweiten Grades (Stoll-Kurvenvergleich): Die durchschnittliche zeitabhängige Wärmeenergiereaktion für jede Platte (der Meter unterhalb der zu testenden Probe) wird mit dem von Stoll vorhergesagten empirischen Modell der Hautverbrennungsverletzung zweiten Grades verglichen Kurve:
• Notieren Sie einen Wert von 1 für jedes Panel, das jemals die Stoll-Kriterien überschreitet, und einen Wert von 0 für diejenigen, die dies nicht tun.

• Bestimmung der Arc Thermal Performance Values ​​(ATPV): Verwenden Sie mindestens 20 gemessene Panelantworten, um einen ATPV-Wert zu berechnen. Wenn mehr als 20 Punkte während einer bestimmten Testbelastungssequenz gesammelt werden, werden alle gültigen Ergebnisse zur Bestimmung des ATPV verwendet.
• Führen Sie eine nominelle logistische Regression mit den resultierenden Testdaten durch. Die durchschnittliche maximale Reaktion des Sensors zur Überwachung der einfallenden Energie wird als kontinuierliche Variable X für jede Platte verwendet. Die entsprechende nominale binäre Y-Wert-Antwort ist die durchschnittliche Antwort des Plattensensors, wobei = 1 überschritten/= 0 nicht überschritten wird, Stoll-Kriterium
• Verwenden Sie die durch logistische Regression ermittelten Werte für Steigung und Achsenabschnitt, um (inverse Vorhersage) den Wert der 50%-Wahrscheinlichkeit für das Überschreiten des Kriteriums der Stoll-Kurve zu berechnen. Dies ist das ATPV-Ergebnis oder der einfallende Energiewert, der die Kriterien der Stoll-Kurve überschreiten würde.

• Bestimmen Sie die maximale durchschnittliche thermische Energiereaktion für jedes der Paneele aus den generierten Diagrammen und dividieren Sie diese Reaktionen durch ihre jeweiligen maximalen durchschnittlichen Einfallsenergie-Monitor-Sensorreaktionen.
• Beschriften Sie jeden dieser Werte als E transmittiert (Bruchteil der einfallenden Energie, der durch die Probe übertragen wird) für jedes Panel.
• Der HAF-Faktor wird dann durch Mittelung aller haf-Werte bestimmt. Es werden mindestens 20 Datenpunkte verwendet, die 20 Tafeln repräsentieren.
• Berechnen Sie die Standardabweichung der Punkte, den Standardfehler des Durchschnitts (gegeben durch das Verhältnis der Standardabweichung zur Quadratwurzel der Anzahl der verwendeten Panels) und das 95%-Konfidenzintervall.

• Die Bruchenergieantwort wird ähnlich wie bei einer ATPV-Bestimmung bewertet. Dies erfolgt unter Verwendung der Durchschlagsinformationen aus dem Testpanel zusammen mit der Einfallsenergie Ei. Antworten von bruchsicheren Paneelen müssen so verteilt werden, dass mindestens 15 % der Paneele mit niedrigeren Einfallsenergiewerten keinen Bruch zeigen, mindestens 15 % der Paneele mit höheren Einfallsenergiewerten immer geöffnet sind und 50-70 % der Paneele Einfallkraft haben. Energiewerte, die innerhalb von 20 % des ermittelten EBT-Wertes liegen. Wenn in diesen Bereichen keine ausreichenden Daten vorliegen, führen Sie zusätzliche Paneltests im jeweiligen Einfallsenergiebereich durch und zeichnen Sie die Reaktion des Materials auf. Mindestens 20 Datenwerte mit verteilten Einfallsenergiewerten sind erforderlich,
• Die folgende Technik kann verwendet werden, um das Durchbruchverhalten eines Materialsystems unabhängig von der resultierenden Einfallsenergie und ihrer Beziehung zur Stoll-Kurve oder ATPV-Bestimmung zu bestimmen. Dies kann nützlich sein, um das Versagensverhalten des Materials in Mehrschichtsystemen zu bestimmen.
• Notieren Sie einen Wert von 1 für jede Platte, die jemals einen Bruch aufweist, und einen Wert von 0 für diejenigen, die dies nicht tun.
• Führen Sie eine nominale logistische Regression an den resultierenden Testdaten durch. Die maximale durchschnittliche Reaktion des Sensors zur Überwachung der einfallenden Energie wird als kontinuierliche Variable X verwendet. Die entsprechende nominale binäre Y-Wert-Reaktion ist die Bruchreaktion des Plattenmaterials, Bruch = 1/kein Bruch = 0.
• Verwenden Sie die ermittelten Werte für Steigung und Achsenabschnitt aus der logistischen Regression, um (inverse Vorhersage) den 50%-Wahrscheinlichkeitswert des Materialversagens zu berechnen. Dies ist der EBT-Wert oder der Wert der einfallenden Energie, der allein einen Ausbruch vorhersagen würde.

• Geben Sie den ATPV als Lichtbogenklassifizierung der Materialproben (ATPV) an, wenn während der ATPV-Bestimmung kein Ausbruch unterhalb oder innerhalb der Mischzone auftritt. Wenn nicht, führen Sie genügend Paneltests durch, um den EBT-Wert bestimmen zu können.
• Wenn ein EBT-Wert bestimmt und als gleich oder kleiner als ein gegebener ATPV befunden wird, dann ist der EBT-Wert als Arc Rating-Wert des geprüften Systems anzugeben und im Prüfbericht als Arc Rating (EBT) anzugeben.
• Wenn ein EBT-Wert bestimmt wird und dieser über einem gegebenen ATPV liegt, dann ist das ATPV-Ergebnis als Lichtbogenbewertung (ATPV) der getesteten Probe anzugeben.

• Beispieldaten
• Bedingungen für jeden Test, einschließlich:
  • Testnummer
  • maximaler Lichtbogenstrom
  • Bogenraum
  • Bogendauer
  • Lichtbogenenergie- und Lichtbogenstromdiagramm.
• Testdaten einschließlich;
  • Testnummer
  • Reagenzglas
  • Schichtreihenfolge
  • Abstand von der Mittellinie des Bogens zur Oberfläche der Platte
  • Graph der Reaktion der beiden Monitorsensoren und der beiden Panelsensoren für jeden Paneltest
  • Diagramm der durchschnittlichen Reaktion der beiden Panelsensoren und der beiden Monitorsensoren für jeden Paneltest
  • Arc-Klassifizierung von ATPV oder EBT
  • Wärmedämpfungsfaktor (HAF) und HAF 95 % Konfidenzintervall
  • HAF-Graph in Ei
  • Diagramm der einfallenden Energieverteilung Ei aus der Bare-Shot-Analyse für Mehrschichtsysteme
  • Gewicht jeder der getesteten Schichten
  • der Bruchwert EBT, falls zusätzlich zu ATPV bestimmt, aber nicht als Lichtbogenbewertung verwendet
  • der wert der zündung, zündung50
  • das Diagramm der Wahrscheinlichkeit einer Verbrennungsverletzung gegen Ei, das für die Bestimmung von ATPV verwendet wird
  • das Diagramm der Ausfallwahrscheinlichkeit gegen Ei, das für die EBT-Bestimmung verwendet wird (falls bestimmt), und das zugrunde liegende Zündwahrscheinlichkeitsdiagramm von er gegen Ei, das zur Bestimmung der Zündung der unteren Schicht verwendet wird (falls bestimmt).
• Lichtbogenwerte (ATPV oder EBT) unter 10 cal/cm2 müssen mit einer Genauigkeit von 0,1 cal/cm2 angegeben werden. Arc-Nennwerte (ATPV oder EBT) über 10 cal/cm2 müssen auf 1 cal/cm2 genau angegeben werden.