A. 17. Oxidační vlastnosti tuhých látek
1 Metoda
1.1 Úvod
Před započetím zkoušky by pracovník provádějící zkoušku měl mít k dispozici předběžnou informaci o možných potenciálních výbušných vlastnostech látky.Tato zkouška není vhodná pro kapaliny, plyny, výbušné nebo vysoce hořlavé látky nebo pro organické peroxidy.
Zkouška se neprovádí, jestliže z chemického složení a strukturního chemického vzorce látky bezpochyby vyplývá, že tato látka není schopna exotermně reagovat s hořlavým materiálem.
Ke zjištění, zda se má zkouška provádět za speciálních bezpečnostních opatření, se provede předběžná zkouška.
1.2 Definice a jednotky
Doba hoření je doba reakce v sekundách potřebná k průchodu reakční zóny zkušebním vzorkem podle postupu popsaného v 1.6.
Rychlost hoření se vyjadřuje v mm.s-1.
Maximální rychlost hoření je nejvyšší hodnota z rychlostí hoření, které byly naměřeny na směsích obsahujících 10 % až 90 % oxidantu.
1.3 Referenční látka
Jako referenční látka se pro zkoušku a předběžnou zkoušku používá dusičnan barnatý (p. a.).
Referenční směs je směs dusičnanu barnatého s práškovou celulózou připravená podle 1.6, která má maximální rychlost hoření (obvykle jde o směs s 60 % dusičnanu barnatého a 40 % celulózy).
1.4 Princip metody
V zájmu bezpečnosti se provede předběžná zkouška. Jestliže předběžná zkouška jasně prokáže, že látka má oxidační vlastnosti, další zkoušky se nevyžadují. Pokud tomu tak není, látka se následně podrobí úplné zkoušce.
Při úplné zkoušce se zkoušená látka a definovaná hořlavá látka (1.6.1.2) mísí v různých poměrech. Každá směs je poté zformována do zkušebního vzorku a ten se na 1 konci zapálí. Stanovená maximální rychlost hoření se porovná s maximální rychlostí hoření referenční směsi.
1.5 Kvalitativní kritéria
Každá technika mletí a mísení je vhodná, jestliže zaručuje, že rozdíly maximální rychlosti hoření ze 6 samostatných zkoušek od aritmetického průměru se neliší více než o 10 %.
1.6 Popis metody
Zkouška je podrobně popsána v NF T 20-035 Chemické výrobky pro průmyslové použití - Stanovení oxidačních vlastností tuhých látek.
1.6.1 Příprava
1.6.1.1 Zkušební látka
Zkušební vzorek se upraví na velikost částic < 0,125 mm pomocí následujícího postupu: zkušební látka se proseje, podíl zachycený na sítě se drtí a celý postup se opakuje, dokud celá zkušební dávka neprojde sítem.
Lze použít jakoukoli techniku mletí a prosévání, která splní výše uvedené kvalitativní kritérium. Před přípravou směsi se látka suší při 105°C do dosažení konstantní hmotnosti. Pokud je rozkladná teplota zkoušené látky nižší než 105°C, látka se suší při vhodné nižší teplotě.
1.6.1.2 Hořlavá látka
Jako hořlavá látka se používá prášková celulóza. Doporučuje se typ používaný pro chromatografii na tenké vrstvě nebo pro sloupcovou chromatografii. Jako vhodný se prokázal typ, který má z více než 85 % délku vláken mezi 0,020 mm a 0,075 mm. Celulózový prášek se proseje sítem o velikosti oka 0,125 mm. V průběhu zkoušky se používá celulóza stejné várky. Před přípravou směsi se prášková celulóza suší při 105°C do dosažení konstantní hmotnosti. Pokud se použije při předběžné zkoušce dřevitá moučka, tato se připraví z měkkého dřeva jímáním frakcí, které projdou sítem o velikosti oka 1,6 mm, a následným sušením při teplotě 105°C po dobu 4 hodin ve vrstvě o tloušťce nepřesahující 25 mm. Nejlépe do 24 hodin od vysušení se ochladí a uloží na požadovanou dobu do vzduchotěsných nádob naplněných podle možnosti co nejvíce.
1.6.1.3 Zdroj zapálení
Jako zdroj zapálení se použije plamen plynového hořáku s ústím o minimálním průměru 5 mm. Pokud je použit jiný zdroj zapálení (např. při zkoušce v inertní atmosféře), uvede se popis a zdůvodnění.
1.6.2 Provedení zkoušky
1.6.2.1 Předběžná zkouška
Se směsmi oxidantů s celulózou nebo dřevitou moučkou se musí zacházet a manipulovat s potřebnou opatrností jako s potenciálně výbušnými látkami.
Vysušená látka se důkladně promíchá s vysušenou celulózou nebo dřevitou moučkou v poměru 2 hmotnostní díly zkušební látky a 1 díl celulózy nebo dřevité moučky. Tato směs se zformuje do zkušebního vzorku ve tvaru malého kužele o rozměrech 3,5 cm (průměr základny) x 2,5 cm (výška) naplněním bez pěchování do kuželovité formy (např. laboratorní skleněné nálevky s utěsněným stonkem).
Zkušební vzorek se položí na chladnou, nehořlavou, neporézní a málo tepelně vodivou podkladovou desku (např. osinkocementovou). Zkouška se provádí v digestoři podle 1.6.2.2. Zdroj zapálení se přiloží ke zkušebnímu vzorku. Sleduje se a zaznamená prudkost a doba trvání výsledné reakce. Látka se považuje za oxidant, pokud reaguje prudce. V případě, že výsledek vzbuzuje pochybnosti, vykoná se úplná rozhodčí zkouška podle 1.6.2.2.
1.6.2.2 Rozhodčí zkouška
Připraví se směsi oxidantu s celulózou obsahující od 10 % do 90 % oxidantu stupňovitě po 10 % oxidantu. Aby se přesněji dosáhla maximální rychlost hoření, používají se pro mezní případy mezilehlé směsi oxidantu s celulózou.
Zkušební vzorek je připraven pomocí kovové formy o délce 250 mm s trojúhelníkovým příčným průřezem o vnitřní výšce 10 mm a šířce 20 mm. 2 kovové desky rámu se základnou se upevní na obě podélné strany formy jako bočnice, které přečnívají o 2 mm horní okraj trojúhelníkového příčného průřezu formy (obrázek č. 5). Forma se zcela naplní mírným přebytkem směsi. Poté se přípravek jednou spustí z výšky 2 cm na pevný povrch a zůstávající přebytek látky se seškrábne stěrkou v šikmé poloze. Rám se sejme a přebytek látky se uhladí válečkem. Na horní část formy se poté položí nehořlavá, neporézní a málo tepelně vodivá deska, sestava se převrátí a forma odstraní. Zkušební vzorek se umístí v digestoři napříč odtahu.
Rychlost odsávaného vzduchu musí zabránit úniku dýmu do laboratoře a nesmí se měnit v průběhu zkoušky. Kolem zařízení se postaví zástěna proti nadměrnému proudění vzduchu. Zkouška se provede co nejrychleji s ohledem na hygroskopičnost celulózy a některých zkoušených látek. 1 konec zkušebního vzorku se zapálí plamenem hořáku. Měří se doba, za kterou se reakce rozšíří na vzdálenost 200 mm od okamžiku, kdy reakční zóna prohořela na počáteční vzdálenost 30 mm.
Zkouška se provede s referenční látkou a nejméně jedenkrát s každou směsí z řady směsí zkušební látky s celulózou. Pokud se zjistí, že maximální rychlost hoření zkušební látky je významně vyšší, než je tato rychlost u referenční směsi, zkoušku lze ukončit. V opačném případě se zkouška opakuje pětkrát na každé ze 3 směsí s nejvyššími rychlostmi hoření.
Je-li výsledek měření neprůkazný, zkouška se opakuje pomocí inertní látky se stejnou velikostí částic, jako např. s křemelinou místo celulózy. Alternativně lze opakovaně odzkoušet směs zkoušené látky s celulózou mající nejvyšší rychlost hoření, a to v definované atmosféře (s obsahem kyslíku < 2 %).
2 Údaje
Z bezpečnostních důvodů se považuje za charakteristickou oxidační vlastnost látky maximální rychlost hoření z provedených opakovaných zkoušek, nikoliv aritmetický průměr jednotlivých rychlostí.
Pro vyhodnocení je důležitá a potřebná nejvyšší hodnota rychlosti hoření zjištěná ze 6 zkoušek dané směsi.
Do grafu se vynesou nejvyšší rychlosti hoření pro každou směs proti koncentraci oxidantu. Z grafu se odečte nejvyšší hodnota rychlosti hoření.
6 hodnot rychlosti hoření naměřených na směsi s maximální rychlostí hoření se nesmí lišit od aritmetického průměru více než o 10 %. Jinak se musí zlepšit technika drcení a mísení. Maximální rychlost hoření naměřená na zkoušené látce se porovná s maximální rychlostí hoření referenční směsi podle 1.3.
Pokud se zkoušky provádí se zkušební látkou v inertní atmosféře, porovná se maximální rychlost reakce s touto rychlostí naměřenou na referenční směsi též v inertní atmosféře.
3 Protokol o zkoušce a interpretace výsledků
3.1 Protokol o zkoušce
Protokol o zkoušce obsahuje následující známé údaje:
- identifikaci, složení, čistotu, obsah vlhkosti atd. zkoušené látky,
- odkaz na použitou zkušební metodu a na každou možnou odchylku od stanoveného zkušebního postupu,
- datum zkoušky,
- každou úpravu zkušebního vzorku (např. drcení, sušení atp.),
- zdroj zapálení použitý při zkouškách,
- výsledky měření,
- charakter reakce (např. vzplanutí na povrchu, hoření v celé hmotě, informace o produktech hoření atp.),
- všechny další poznámky, které jsou důležité a potřebné pro interpretaci výsledků, včetně popisu prudkosti reakce (plamenné hoření, jiskry, uvolňování dýmu, pomalé doutnání atd.) a přibližné doby trvání předběžné bezpečnostní/informativní zkoušky jak pro zkušební, tak i pro referenční látku,
- výsledky ze zkoušek s inertní látkou, pokud byly prováděny,
- výsledky ze zkoušek v inertní atmosféře, pokud byly prováděny.
3.2 Interpretace výsledku
Látka je považována za oxidant, když:
- při předběžné zkoušce je zjištěna prudká reakce,
- při úplné zkoušce je maximální rychlost hoření zkoušených směsí vyšší nebo stejná jako maximální rychlost hoření referenční směsi celulózy a dusičnanu barnatého. Aby se vyloučily chyby při interpretaci výsledků, zvažují se též výsledky naměřené na látce smíšené s inertním materiálem nebo při zkoušce v inertní atmosféře.
Obrázek č. 5
Forma a příslušenství (rám, základna) pro přípravu zkušebního vzorku
(všechny rozměry jsou v milimetrech)
Obrázek č. 5
******************************************************************