ASTM F1959:2024b

• L’ablation, les essais d’arc électrique n-in, une réponse physique mise en évidence par une érosion significative ou la formation d’un ou plusieurs grands trous dans une couche d’un système multicouche.
• Eab : L’énergie incidente dans un système multicouche qui entraîne une probabilité de 50 % de la réponse d’ablation physique.
• L’indice d’arc est exprimé en cal/cm2 et est dérivé de la valeur ATPV ou EBT déterminée (dans le cas où un système de matériau présente une réponse à la rupture inférieure à la valeur ATPV) ou de la limite nominale d’arc. Il peut être exprimé en ATPV, EBT ou ARLim.
• ATPV : Énergie incidente dans un matériau ou un système multicouche de matériaux qui entraîne une probabilité de 50 % qu’un transfert de chaleur suffisant soit attendu à travers l’échantillon testé pour provoquer l’apparition d’une brûlure cutanée au deuxième degré selon la courbe de Stoll5, kJ/m2 [cal/cm2].
• On considère que l’échantillon présente une rupture 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 résistants au feu, toutes les couches doivent être brisées pour répondre à la définition.
• EBT : L’énergie incidente dans un matériau ou un système de matériaux qui entraîne une probabilité d’ouverture de 50 %, J/cm2 (cal/cm2).
• ARLim : La limite nominale d’arc indique la protection maximale de 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. La valeur attribuée à partir de l’ensemble de données de tous les échantillons sera inférieure à la courbe de Stoll et sans rupture.
• Flux de chaleur, 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 : énergie thermique totale reçue à la surface du panneau en conséquence directe d’un arc électrique.
• Courbe de Stoll5 : un modèle empirique de brûlure cutanée au deuxième degré, également connu sous le nom de réponse de Stoll.
• Poids nominal : Poids théorique (g/m2)
• Poids actuel : Poids de l’échantillon avant lavage et après conditionnement selon D1776/D1776M (g/m2)
• Poids testé : Poids spécifique de l’échantillon utilisé pour générer l’indice d’arc (g/m2)
• Poids cible de l’arc : Poids mesuré pour un échantillon spécifique exprimé en g/m2 utilisé pour générer la classification de l’arc selon F1959/F1959M
• Zone mixte : Gamme d’énergies incidentes, qui peuvent être positives ou négatives pour prédire les brûlures ou les ruptures au deuxième degré. La valeur basse de la plage commence par l’énergie incidente la plus faible, indiquant un résultat positif, et la valeur élevée de la plage est l’énergie incidente la plus élevée, indiquant un résultat négatif

Cette méthode d’essai 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 de 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.

La performance du matériau pour cette procédure est déterminée à partir de la quantité de chaleur transférée par et à travers le matériau testé.

Les données de transfert de chaleur déterminées par cette méthode d’essai constituent la base de la classification de l’arc du matériau.

L’indice d’arc déterminé par cette méthode d’essai est la quantité d’énergie qui prédit une probabilité de 50 % de brûlure au deuxième degré, déterminée par la courbe de Stoll ou la rupture (si le tissu  montre qu’il se brise avant que la prédiction de brûlure cutanée ne soit atteinte). Il peut également être exprimé en ARLim en fonction des limites de l’appareil d’essai ou des performances des tissus. L’ARLim peut être  une limite réduite fixée par le fabricant :

La réaction du matériau doit être décrite plus en détail en enregistrant les effets observés de l’exposition aux arcs électriques sur les échantillons.

Cette méthode spécifie les normes pour la réalisation de l’essai dans des conditions de laboratoire contrôlées. Différentes conditions d’exposition peuvent avoir un grand potentiel pour des résultats différents. En cas d’utilisation de conditions différentes, celles-ci doivent être documentées dans le rapport final.

servés 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.

3. Disposition des panneaux :

Les panneaux doivent avoir une séparation de 120º en fonction de l’image

4. Boîte structurelle : Elle aura un diamètre compris entre 2,0 et 2,5 m, composée de tubes conducteurs et d’une hauteur d’au moins 3 m.

5. Électrodes : tiges en acier inoxydable d’un diamètre de 19 mm

6. Fusible : il est consommé pendant le test. Il est formé par un câble en cuivre d’un diamètre inférieur à 0,5 mm.

7. Alimentation : Il doit permettre la décharge d’un arc électrique avec un courant alternatif de 8±0,5 kA de 1s d’une durée de 60 ou 50 Hz

8. Système d’acquisition de données : il doit enregistrer la tension, le courant et les sorties du calorimètre.

A. Les données correspondant à l’onde de température doivent être acquises à une vitesse de 100 échantillons/s pour chaque calorimètre, étant capable d’enregistrer des températures allant jusqu’à 500ºC avec une variabilité de ±2% et une résolution de 0,1ºC pour le calcul de l’énergie.

• 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

• MÉTHODE GÉNÉRALE
  • Température initiale des capteurs avant l’allumage 15-35ºC
  • Paramètres : 8±0,5 kA ; espacement des électrodes de 305±5 mm ; Capteurs en position 1 pour une valeur d’arc attendue allant jusqu’à 55 cal/cm2 ou en position 2 pour des valeurs supérieures à 40 cal/cm2.
  • La durée de l’arc doit être variable pour produire la série d’expositions requise.
  • L’échantillon doit être fixé sur le panneau sans l’étirer de manière à permettre à l’échantillon de se contracter pendant l’essai.
• DÉTERMINATION DE L’ATPV
  • 3 échantillons du même tissu seront déterminés, un pour chaque panel de capteurs.
  • Au moins une série de 7 essais doit être effectuée dans la plage d’énergie incidente à tester en augmentant ou en diminuant la durée de l’arc. Cette série de prises de vue est répartie de la manière suivante : au moins 3 points avec une SCD négative, au moins 3 points avec une SCD non négative.
  • Au moins 10 points doivent être compris entre ±20 % de l’ATPV final. Tous les points sont valables sauf si le calorimètre dépasse 500ºC, s’il y a un dysfonctionnement de l’équipement ou si l’assemblage de l’échantillon tombe en panne.
  • Si les échantillons sont cassés, ils sont considérés comme des points valides pour le calcul de l’ATPV. Dans le cas où il y a 2 ruptures ou plus avec des énergies inférieures à 20 % supérieures à la détermination de l’ATPV, évaluez la réponse à la rupture. Dans ce cas, plus de 7 échantillons seront nécessaires.
• DÉTERMINATION DE L’EBT :
  • Le jeu de données sera réparti comme suit : au moins 3 points doivent être en dessous de la limite inférieure de la zone mixte ; au moins 3 points doivent être en dessous de la limite supérieure de la zone supérieure mixte d’ouverture
  • Au moins 10 points de données doivent se situer dans la plage de ±20 % de l’EBT final.
  • Si vous n’avez pas assez de données selon les paramètres, effectuez des tests supplémentaires.
• LIMITE DE CLASSIFICATION DE L’ARCHE ARLim :
  Elle peut survenir dans les cas suivants :
  • Cette limite peut être choisie par le fabricant pour diverses raisons pour tout système inférieur à l’EBT ou à l’ATPV déterminé ci-dessus.
  • Lorsque l’appareil a une limite de 100cal/cm2
  • Selon la demande du fabricant

-Détermination du temps 0

-Suivi de la réponse du capteur du panneau. Ceci est déterminé peu de temps avant, pendant et 30 secondes après l’exposition aux arcs électriques.

-Calculer la valeur de l’énergie incidente surveillée en appliquant le facteur de correction de l’énergie incidente

-Détermination des brûlures cutanées au deuxième degré. L’énergie thermique de chaque panneau est comparée au modèle empirique de la courbe de Stoll.

-Détermination des valeurs ATPV : un minimum de 20 mesures de panneau est utilisé pour calculer l’ATPV.

-Détermination Ebt : la valeur de 1 est attribuée à chaque panneau qui présente une casse et 0 en cas d’absence de casse. Utilisez la régression logistique pour déterminer la courbe et l’ordonnée à l’origine afin de calculer la probabilité de 50 % de rupture du matériau.

• 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.