Physikalische Zündvorgänge

Das zu prüfende Teil wird in einem Testgas, dessen Zündwirksamkeit der explosionsfähigen Atmosphäre beim Einsatz des Produkts entspricht, angeordnet. Anschließend werden Entladungen zu einer geerdeten Kugelelektrode von 25 mm Durchmesser provoziert. Die Zündprüfung gilt als bestanden, wenn innerhalb von 20 min keine Entzündung des Testgases auftritt. Diese Testmethode hat den Nachteil, dass der Prüfer mit dem Prüfobjekt ohne Hörkontakt und nur mit eingeschränkter Sicht und Beweglichkeit im Gasgemisch hantieren muss. Hierdurch können Leckagen auftreten. Trotz erheblichem experimentellem Aufwand ist das Prüfergebnis nur eine ja/nein Entscheidung, die bei einer Wiederholung des Experiments zur genau entgegen gesetzten Beurteilung führen könnte. Dies ist unbefriedigend und hat zu der Entwicklung quantitativer elektrischer Messmethoden geführt, deren Ergebnisse mit einem Grenzwert verglichen werden können.

wobei C die Kapazität des Entladekreises, U die Spannung am Entladekreis, Q die von der Entladung übertragene Ladung und I den Entladestrom darstellt.

Zur Messung wird zuerst das zu untersuchende Prüfmuster im Trockenklima (23 °C, 30 % relative Luftfeuchte) akklimatisiert. Anschließend wird das Prüfmuster nach drei verschiedenen Verfahren aufgeladen: z.B. Reiben mit einem Filztuch, Schlagen mit einem Lederhandschuh und Aufsprühen von Elektronen. Letztere Methode darf nicht angewendet werden bei ungeerdetem leitfähigem Kunststoff, bei leitfähig hinterlegtem Kunststoff und bei stark konkav geformten Prüfmustern (z.B. Innenseite von Rohren, Innenseite von Verschlusskappen). Ein entsprechendes Gerät mit einer Nadelplatte von 100 Nadeln ist handelsüblich. Die Nadelplatte wird einfach auf das Prüfmuster aufgesetzt, dann die Hochspannung von -70 kV angelegt und das Gerät nach einigen Sekunden im eingeschalteten Zustand vom Prüfmuster entfernt.

Anschließend wird die Kugelelektrode des Coulombmeters der durch Reibung bzw. Hochspannung möglichst hoch aufgeladenen Fläche genähert, bis eine einzige Büschelentladung hörbar überspringt. Daraufhin wird das Coulombmeter aus dem verbleibenden elektrischen Feld gezogen, der angezeigte Wert in nC abgelesen und mit den zulässigen Grenzwerten verglichen. Diese Vorgehensweise ist notwendig, um Störungen durch in die Kugel induzierte Spannungen zu kompensieren.

Zweckmäßigerweise führt man einen Parallelversuch mit einer PTFE-Scheibe mit definierter Fläche (z.B. 100 cm²) durch, um systematische Messfehler (z.B. durch falsche Klimatisierung) zu erkennen. Dabei ist zu beachten, dass bestimmte Kunststoffmaterialien, auf welche Elektronen gesprüht werden, mit der Zeit ihre Aufladbarkeit verlieren.

Das beschriebene Messverfahren mit einem Coulombmeter ist für die Beurteilung textiler Fasern nur bedingt geeignet, da hier unter Umständen Mehrfachentladungen auftreten können, welche die gemessene übertragene Ladung zu hoch erscheinen lassen. Ferner ist die Messung mit einem Coulombmeter nicht zur Beurteilung von Entladungen von einer auf Hochspannung liegenden Elektrode geeignet, da hier ebenfalls Mehrfachentladungen auftreten können.

(R = Shuntwiderstand in Ohm), d.h. die übertragene Ladung in nC, direkt anzeigt. Dabei lassen sich auch aus dem angezeigten Stromverlauf Rückschlüsse über die Art der Entladung ziehen.