ASTM F1959:2024a

• Ablation, test d’arc flash n-in, une réponse physique mise en évidence par une érosion importante ou la formation d’un ou plusieurs grands trous dans une couche d’un système multicouche.
• Eab : incident énergétique sur un système multicouche qui entraîne une probabilité de 50 % de réponse physique par ablation.
• La valeur nominale de l’arc est exprimée en cal/cm² et est dérivée de la valeur ATPV ou E_BT déterminée, dans le cas où un système de matériaux présente une réponse à la rupture inférieure, à la valeur ATPV ou la limite nominale de l’arc peut être exprimée en ATPV, E_BT ou AR_Lim.
• ATPV : incident d’énergie sur un matériau ou un système multicouche de matériaux qui entraîne une probabilité de 50 % qu’un transfert de chaleur suffisant à travers l’éprouvette testée soit susceptible de provoquer le développement d’une seconde brûlure cutanée selon la courbe de Stoll⁵, kJ/m² [cal/cm²].
• L’échantillon est considéré comme présentant une cassure lorsqu’un trou a une superficie d’au moins 1,6 cm² [0,5 po²] ou d’au moins 2,5 cm [1,0 po] dans n’importe quelle dimension. Dans les échantillons multicouches de matériaux résistant au feu, toutes les couches doivent être rompues pour répondre à la définition.
• E_BT : L’incident énergétique sur un matériau ou un système matériel qui entraîne une probabilité d’ouverture de 50 %.
• AR_Lim : La limite nominale d’arc indique la protection maximale contre l’énergie thermique qui a été attribuée au produit selon les spécifications du fabricant après vérification par des tests ou des limites de détection de la méthode d’analyse.
• Flux thermique, n : l’intensité thermique indiquée par la quantité d’énergie transmise divisée par la surface et le temps kW/m² [cal ⁄cm²s].
• Énergie incidente (Ei), n – l’énergie thermique totale reçue à la surface du panneau en conséquence directe d’un arc électrique.
• Courbe de Stoll⁵: un modèle empirique de prévision des brûlures cutanées au deuxième degré, également connu sous le nom de réponse de Stoll.

Cette méthode de test détermine la réponse du transport de chaleur à travers un matériau, un tissu ou un système de tissu lorsqu’il est exposé à l’énergie thermique d’un arc électrique. Cette réponse au transport de chaleur est évaluée par rapport à la courbe de Stoll.

Au cours de cette procédure, la quantité d’énergie thermique transférée par le matériau testé est mesurée pendant et après l’exposition à un arc électrique.

Les performances du matériau pour cette procédure sont déterminées à partir de la quantité de chaleur transférée par et à travers le matériau testé.

Les données de transfert thermique déterminées par cette méthode de test constituent la base de la classification de l’arc du matériau.

L’indice d’arc déterminé par cette méthode de test est la quantité d’énergie qui prédit un risque de brûlure au deuxième degré de 50 %, tel que déterminé par la courbe de Stoll ou une rupture (si le tissu présente une rupture avant que la prédiction de brûlure cutanée ne soit atteinte). Il peut également être exprimé en AR_Lim en fonction des limites de l’appareil de test ou des performances des tissus. L’ AR_Lim peut être une limite réduite fixée par le fabricant : La réponse du matériau doit être décrite plus en détail en enregistrant les effets observés de l’exposition à un arc électrique sur les échantillons.

L’appareil de test sera composé de 3 panneaux avec 2 capteurs, un bus d’alimentation et des électrodes, des capteurs de surveillance, une alimentation électrique, un contrôleur de test et un système d’acquisition de données.

1. Capteur :

• Le calorimètre doit être construit avec du cuivre d’une pureté supérieure à 99,9 % de qualité électrique. Le disque de cuivre doit avoir une épaisseur de 1,6 ± 0,1 mm, un diamètre de 40 ± 0,1 mm et un poids de 18 ± 1 g. Ces paramètres doivent être mesurés pour déterminer le coefficient de réponse réel pour chaque calorimètre à utiliser dans les calculs de capacité thermique.
• Thermocouple de type K (NiCr-NiAl) avec une pointe soudée et une section transversale de 0,05 mm2. Ce thermocouple sera situé à l’intérieur du trou du disque de cuivre. Le trou sera réalisé au centre du disque sur une profondeur de 1,3 ± 0,1 mm. La pointe doit être exposée à l’intérieur du disque de cuivre. Les fils du thermocouple se séparent à la sortie du disque de cuivre. (voir figure 1)

C. Le matériau isolant doit avoir une conductivité inférieure à 0,23 W/mK à une température maximale de 500 ºC.

2. Panneau de capteurs :

A. Chaque panneau sera composé de deux capteurs, d’un cadre support en tissu, d’un panneau  isolant, d’un système de maintien du tissu et de deux capteurs pour la surveillance.
B. Le panneau isolant doit avoir des mesures de 20×55±1,3 cm. Il doit être résistant à la chaleur et avoir une conductivité thermique inférieure à 0,30 W/mK à une température maximale de 200 ºC
C. Les deux capteurs seront insérés dans le panneau avant selon une ligne verticale (voir image).

D. Pour éviter d’endommager l’isolant qui entoure le disque de cuivre, une feuille réfractaire d’une épaisseur maximale de 3 mm peut être utilisée.
E. La surface exposée des calorimètres sera peinte avec une fine couche de peinture en aérosol noir mat avec une émissivité >0,9.
F. Chaque panneau de capteur aura 4 pinces pour maintenir l’échantillon. Chaque pince doit s’appliquer entre 4,4 et 6,7 N pour garantir que le matériau est maintenu.

• Effectuer le poids d’un échantillon conditionné selon D3776/D3776M option C pour la spécification F1506.
• Laver le tissu 3 fois selon AATCC 1-2021 : 3, IV, Aiii
• Il ne séchera qu’une seule fois.
• Avant d’effectuer le test, les échantillons doivent être conditionnés à 25±8ºC avec une humidité relative de 50±20% pendant 1h.
• Pour déterminer le poids de l’échantillon, découpez un cercle de 3,8 à 7,6 cm de diamètre. Réalisez au moins 3 tubes à essai du même échantillon répartis dans tout le tissu.
• Peser les cercles avec une balance analytique de précision 0,001g.
• Calculez le poids du tissu selon la formule

1. MÉTHODE GÉNÉRALE

• Température initiale des capteurs avant déclenchement 15-35ºC
• Paramètres : 8 ± 0,1 kA ; séparation entre électrodes de 305 ± 5 mm ; capteurs en position 1 pour une valeur d’arc attendue jusqu’à 2300 kJ/m2 ou en position 2 pour des valeurs supérieures à 1675 kJ/m2.
• La durée de l’arc doit être variable pour produire la série d’expositions requise
• L’éprouvette doit être fixée au panneau sans s’étirer de manière à permettre à l’éprouvette de se contracter pendant l’essai.
• Pour déterminer l’ATPV, 3 échantillons du même tissu seront déterminés, un pour chaque panneau de capteurs.
• Au moins une série de 7 essais doivent être effectués dans la plage d’énergie incidente à tester en augmentant ou en diminuant la durée de l’arc. Cette série de tirs est répartie comme suit : au moins 3 points avec SCD négatif, au moins 3 points avec SCD non négatif.
• Au moins 10 points doivent se situer à ± 20 % de l’ATPV final. Tous les points sont valables sauf si le calorimètre dépasse 500 ºC, s’il y a un dysfonctionnement de l’équipement ou si l’assemblage de l’échantillon échoue.
• Si les échantillons présentent des cassures, ils sont considérés comme des points valides pour le calcul de l’ATPV. Dans le cas où il y aurait 2 ruptures ou plus avec des énergies inférieures à 20 % supérieures à la détermination ATPV, évaluez la réponse à la rupture.

2. DÉTERMINATION DE L’ E_BT:

• L’ensemble de données sera réparti comme suit : au moins 3 points doivent être inférieurs à la limite inférieure de la zone de mélange des ouvertures ; au moins 3 points doivent être en dessous de la limite de la zone de mélange à ouverture supérieure
• Au moins 10 points de données doivent être à ± 20 % de l’ E_BT final.
• Si vous ne disposez pas de suffisamment de données selon les paramètres, effectuez des tests supplémentaires.

3. LIMITE DE NOTATION D’ARC AR_Lim:

Cela peut se produire dans les cas suivants :

• Cette limite peut être choisie par le fabricant pour tout système inférieur à l’ E_BT ou à l’ATPV déterminé ci-dessus.
• Lorsque l’appareil a une limite de 100cal/cm²
• Selon la demande du fabricant

1. Transfert de chaleur :
2. Détermination du temps 0
3. Tracé de réponse du capteur du panneau. Ceci est déterminé peu de temps avant, pendant et 30 secondes après l’exposition à l’arc électrique.
4. Calculer la valeur moyenne de l’énergie incidente surveillée
5. Détermination des brûlures cutanées au deuxième degré. L’énergie thermique de chaque panneau est comparée au modèle empirique de la courbe de Stoll.
6. Détermination des valeurs ATPV : un minimum de 20 mesures de panel sont utilisées pour calculer l’ATPV.
7. Détermination du facteur d’atténuation thermique (HAF) : La réponse énergétique thermique moyenne maximale pour chacun des panneaux est déterminée.
8. Détermination de l’énergie de claquage :

Les informations d’ouverture du panneau de test sont utilisées avec l’énergie incidente. Au moins 15 % des panneaux ayant des valeurs énergétiques plus élevées sont toujours ouverts et 50 à 70 % des panneaux ont des valeurs énergétiques comprises dans les 20 % de l’ E_BT. Cela nécessite un minimum de valeurs de données.

1. Enregistrez une valeur de 1 pour chaque panneau cassé et une valeur de 0 pour ceux qui ne sont pas cassés.
2. Effectuer une régression logistique nominale sur les données obtenues.
3. Avec les données de pente et d’intersection obtenues, calculez la valeur de probabilité de 50 % que le matériau se brise (E_BT=|intersection/pente|)
4. Classification de l’arc ATPV : signaler uniquement si aucune rupture ne s’est produite à l’intérieur ou au-dessous de la zone de mélange pendant la détermination. Dans le cas contraire, effectuez d’autres tests suffisants pour déterminer l’ E_BT.
5. Dans le cas où l’ E_BT est égal ou inférieur à l’ATPV, la valeur nominale de l’arc sera la valeur E_BT.
6. Si l’ E_BT est supérieur à l’ATPV déterminé, la valeur de classification sera l’ATPV.
7. Détermination de l’inflammation d’une couche inférieure inflammable :

Les informations de mise sous tension de la couche inférieure du panneau de test et l’énergie incidente déterminée sont utilisées. Au moins 15 % des valeurs doivent être dans une plage qui n’active jamais la couche inférieure, au moins 15 % des valeurs doivent être dans une plage qui active toujours la couche inférieure et 50 à 70 % de la les panneaux ont des valeurs inférieures à 20 % de la valeur de l’énergie d’inflammation de la couche inférieure inflammable déterminée.

S’il n’y a pas suffisamment de données dans ces plages, effectuez des tests supplémentaires.

1. Enregistrez une valeur de 1 pour chaque panneau qui a un allumage sur la couche inférieure et une valeur de 0 pour les panneaux qui n’ont pas d’allumage.
2. Effectuez une régression logistique nominale comme détaillé aux points 2b et 2c.
3. Données électriques : Il ne peut y avoir de variation de plus de 2 % entre les tests
4. Informations subjectives : Tout effet supplémentaire de l’exposition (casse, fusion, écoulement, carbonisation, fragilité, retrait et inflammation)

• Nom du laboratoire qui effectue le test
• Identification du rapport d’essai
• Date du test et délivrance du rapport
• Nom du fabricant, producteur ou entrepreneur
• Édition de la norme et explication de tout écart par rapport à celle-ci
• Description de l’échantillon
• Producteur
• Numéro d’identification unique pour chaque couche ou système
• Ordre de superposition avec la couche externe en premier
• Construction du tissu, y compris la teneur en fibres du matériau par couche
• Pour chaque couche, le poids réel selon F1506, le poids du tissu soumis au test et le poids nominal du tissu selon le fabricant.
• Couleur de chaque calque
• Traitement préalable de l’échantillon testé
• Résultats d’analyse incluant les résultats de Arc rating, ATPV, EBT, ARLim.
• Tableau avec les résultats
• Évaluation subjective du matériel
• Graphique de courbe de régression logistique
• Photographies des échantillons testés avant et après le test

Dossiers d’essai détaillés

• Courbes de tension, de courant et de réponse du calorimètre à arc individuel
• Vidéo et photographies de tous les tests effectués
• Valeurs d’intensité d’arc ≤ 420kJ/cm² avec une précision de 5kJ/cm². Valeurs nominales supérieures à 420 kJ/cm² avec une précision de 50 kJ/cm².
• AR_Lim peut être indiqué en plus de APTV et/ou E_BT.