TESTING & CERTIFYING THE SAFETY OF STATIC PROTECTIVE FIBC von Dr. Paul Holdstock, Texene LLC.

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Der folgende Artikel wurde vor der Veröffentlichung der zweiten und dritten Ausgabe der IEC 61340-4-4 im Januar 2012 und 2018 verfasst. Die Beschreibung der in dem Artikel enthaltenen Prüf- und Zertifizierungsverfahren für Typ D FIBC ist weiterhin gültig, da diese Anforderungen durch die zweite Ausgabe des Standards nicht geändert wurden.

Die wichtigsten Änderungen in IEC 61340-4-4 Ed. 2.0 in Bezug auf die erste Ausgabe sind:

  1. Einführung eines Typklassifizierungssystems für FIBC auf der Grundlage von vier Typen: A, B, C und D.
  2. Es werden Leitlinien für die sichere Verwendung von FIBC in Bezug auf explosionsgefährdete Bereiche und gefährliche Bereiche gemäß IEC 60079-10-1 und IEC 60079-10-2 hinzugefügt (ähnlich wie in CLC/TR 50404).
  3. Der Widerstand gegen die Grenzwerte für den Typ C FIBC wird von 108 Ohm auf 107 Ohm reduziert.
  4. Der Widerstand gegen ererdete Punkte und elektrische Ausfallspannungsmessungen auf FIBC dürfen nur bei niedriger Luftfeuchtigkeit gemessen werden.
  5. Die Anforderungen an die Kennzeichnung von FIBC werden geändert, um die Klarheit und die einfache Erkennung durch die Endbenutzer zu verbessern.
    • Auf FIBC-Etiketten kann nur eine amtliche Klassifizierung verwendet werden, d. h. Typ A, Typ B, Typ C oder Typ D.
    • Die Kennzeichnung als D+, Dplus, CD usw. ist nicht gestattet.
  6. Klassifizierung, Leistungsanforderungen und Anleitungen für den sicheren Einsatz von Innenlinern in Kombination mit FIBC werden hinzugefügt.
  7. Ein informativer Anhang mit Leitlinien zu Prüfmethoden für Qualitätskontrollen und Inspektionsprüfungen wird hinzugefügt.

Die wichtigsten Änderungen in IEC 61340-4-4 Ed. 3.0 in Bezug auf die erste und zweite Ausgabe sind:

  1. Angesichts neuer experimenteller Erkenntnisse wird der Bodenwiderstand für den Typ C FIBC wie in der ersten Ausgabe auf 108 Ohm zurückgesetzt.
  2. Die Klassifizierung der Innenauskleidungen des Typs L1 wurde überarbeitet und um die Innenauskleidung des Typs L1C aus mehrschichtigen Materialien mit leitfähiger Innenschicht erweitert.
  3. Die Etikettierung für Schüttgutbeutel des Typs B, Typ C und Typ D muss einen Hinweis auf IEC TS 60079-32-1 zur Orientierung bei erdendern (Erdung) enthalten.

Die Industrie ist jetzt mit den verschiedenen Arten von statischen Schutz-FIBC bekannt, die als Typ C und Typ D bekannt sind. Vielleicht weniger gut wissen, wie die verschiedenen Typen für den sicheren Einsatz in gefährlichen brennbaren Umgebungen getestet und zertifiziert sind. Typ C FIBC, die auf einem leitfähigen Pfad zum Boden angewiesen sind, um elektrostatische Ladung sicher abzuleiten, kann durch Messung des elektrischen Widerstands getestet werden. Bis vor kurzem hatten die Hersteller jedoch ihre eigenen Möglichkeiten, dies zu tun, von denen einige nicht ganz geeignet waren. Eine häufig verwendete Methode bestand beispielsweise darin, die FIBC flach auf einen Tisch zu legen und den Widerstand der Gewebeoberfläche mithilfe einer Elektrodenanordnung einer zylindrischen Elektrode zu messen, die von einer Ringelektrode umgeben ist. Obwohl dies eine Standardanordnung für viele Textilanwendungen ist, ist sie für Messungen auf FIBC nur begrenzt geeignet. Die Elektrodenanordnung misst nur über eine kleine Stofffläche und kann daher nur verwendet werden, um zu bestätigen, dass kleine Stoffflächen ausreichend leitfähig sind. Eine solche Vereinbarung kann die Integrität von Bodenverbindungen im gesamten FIBC nicht bestimmen. Selbst wenn Messungen mit weiträumigen Elektroden durchgeführt werden, d.h. Punkt-zu-Punkt-Widerstandsmessungen, kann die Tatsache, dass der FIBC flach auf einem Tisch liegt, Verbindungen verursachen, die nicht vorhanden wären, wenn der FIBC geöffnet und mit Demprodukt gefüllt wird.

Die Prüfung des Typs D FIBC war noch unregelmäßiger. Im Gegensatz zum Typ C FIBC, wo der Mechanismus der Ladungsableitung direkt mit einer einzigen, messbaren physikalischen Menge, d. h. Widerstand, zusammenhängt, besteht für Typ D FIBC keine solche Beziehung. Die Ladungsableitung im Typ D FIBC ist das Ergebnis eines Prozesses, der von geometrischen und elektrischen Parametern abhängig ist. Folglich wurden verschiedene Messungen von Prüflaboratorien verwendet, um die Sicherheitsleistung zu bestimmen. Es wurden Messungen wie Oberflächenpotential, Ladungszerfallszeit, Ladungsübertragung usw. verwendet. Das Problem bestand darin, dass keine dieser Messungen wirklich die grundlegende Frage beantworten konnte, ob die ungeerdete FIBC in brennbaren Umgebungen eingesetzt werden könnte, ohne Brandzuladungen zu erzeugen. Es war daher für Endbenutzer fast unmöglich, eine sinnvolle Entscheidung über die Sicherheit des Typs D FIBC zu treffen, oder in der Tat, wie eine FIBC im Vergleich zu anderen.

Die Zündprüfung ist zum bevorzugten Prüfverfahren für Typ D FIBC geworden. Das Prinzip hinter der Zündung ist es, einen FIBC aufzuladen, eine brennbare Atmosphäre zu präsentieren und zu versuchen, eine elektrostatische Entladung zu provozieren. Mehrere Prüflaboratorien bieten Zündtests an, aber es gibt Variationen in ihren Prüfparametern und -bedingungen. Ein FIBC, der in einem Labor übergeben wurde, ist möglicherweise in einem anderen laborversagt.

IEC 61340-4-4 – Der Standard zur Prüfung statischer Schutz-FIBC
1999 startete der Technische Ausschuss für Elektrostatik (TC 101) der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) ein Projekt zur Standardisierung der Prüfverfahren für den statischen Schutz fiBC. Das Projekt gipfelte in der Veröffentlichung der Internationalen Norm IEC 61340-4-4:2005 Elektrostatik – Teil 4-4: Standard-Prüfverfahren für spezifische Anwendungen – Elektrostatische Klassifizierung von flexiblen Zwischenbehältern (FIBC). Dieser wichtige internationale Standard legt Prüfverfahren für FIBC fest, die geerdet werden müssen (Typ C) und solche, für die kein Bodenanschluss erforderlich ist (Typ D). Das für Typ C FIBC angegebene Prüfverfahren basiert auf Widerstandsmessungen, und die Zündprüfung ist für Typ D FIBC angegeben. Darüber hinaus muss bei diesen Tests das Gewebe, das bei der Konstruktion von Typ C und Typ D FIBC verwendet wird, auf die Bestimmung der Ausfallspannung geprüft werden. Die Durchschlagsspannung von unter 6 kV stellt sicher, dass FIBC keine hochenergetischen Bürstenentladungen erzeugen kann.

Prüfung für Typ C
Das Widerstandsmessverfahren für den Typ C FIBC erfordert, dass der FIBC wie im Normalbetrieb von seinen Hebeschleifen suspendiert wird. Die Messungen werden zwischen leitenden Garnen und jedem der ausgewiesenen Bodenverklebungspunkte durchgeführt. Die Auf diese Weise wird nicht nur sichergestellt, dass das Gewebe ausreichend leitfähig ist, sondern auch die elektrische Kontinuität im gesamten FIBC. Die Messungen erfolgen sowohl bei niedriger Luftfeuchtigkeit (20 x 5 % RH) als auch bei hoher Luftfeuchtigkeit (60 x 10 % RH). Typ C FIBC kann nur nach IEC 61340-4-4:2005 qualifiziert werden, wenn alle gemessenen Widerstandswerte kleiner als 108° sind und die Ausfallspannung kleiner als 6 kV ist.

Testen für Typ D
Die beiden Hauptparameter, die die Herausforderung der Zündprüfung definieren, sind der Ladestrom, d.h. wie viel Ladung an den zu prüfenden FIBC geliefert wird, und die minimale Zündenergie (MIE) des Challenge-Gases, d.h. wie einfach es zu entzünden ist. Vor der Einführung der IEC 61340-4-4:2005 waren die Ladeströme, die von einigen Testlaboratorien verwendet wurden, recht niedrig, oft weniger als 1 A (Mikroamp). Der Grund für diese Wahl des Ladestroms war, dass es ausreichte, eine Zündung durch einen einfachen nicht statischen Schutz-FIBC (d. h. Typ A) zu verursachen. Tests mit solchen niedrigen Ladeströmen können jedoch nur zeigen, dass ein FIBC etwas besser ist als ein Typ A FIBC. Um als sicher eingestuft zu werden, muss FIBC mit einem Ladestrom herausgefordert werden, der für den schlimmsten Fall repräsentativ ist, der in der Praxis wahrscheinlich ist. Die Daten von Endbenutzern bestätigen, dass 3 A eine bessere Darstellung des höchsten Ladestroms in FIBC-Handhabungsvorgängen ist. Ein ähnliches Argument wurde verwendet, um die MIE des Challenge-Gases zu definieren. Der am einfachsten entzündbare Lösungsmitteldampf, der bei FIBC-Handhabungen verwendet werden kann, ist Methanol, das über der Umgebungstemperatur erhitzt wird und eine MIE von etwa 0,14 mJ hat. Dies ist der in IEC 61340-4-4:2005 angegebene Wert für die Zündung, der jedoch durch die Verwendung eines 5,4 %igen Ethylengemischs in der Luft erreicht wird. Das Gasgemisch, die Durchflussmenge und die Kontrollmittel sind alle in der IEC-Norm festgelegt, um die Genauigkeit, Reproduzierbarkeit der Testergebnisse und die Simulation des Bereichs der Umgebungen, denen der FIBC ausgesetzt ist, zu gewährleisten.
Das Verfahren für die Zündprüfung besteht darin, die zu prüfende FIBC mit Polypropylenpellets eines bestimmten Größenbereichs zu füllen, in die die Ladung mit einer Rate von -3 A injiziert wird. Negative Polarität wird verwendet, weil Forschungsdaten vorhersagen, dass elektrostatische Entladungen aus negativ geladenen Materialien eher Zündungen verursachen als solche von positiv geladenen Oberflächen. Für Typ D FIBC wird die Prüfung mit dem FIBC vollständig vom Boden isoliert durchgeführt. Aufdiese Weise ist eine gute Simulation der tatsächlichen FIBC-Handhabungsvorgänge. Da die FIBC mit geladenen Pellets gefüllt wird, wird eine Gassonde zur Seite der FIBC gebracht. Die Gassonde enthält eine geerdete, kugelförmige Elektrode, die von einem Tuch umgeben ist, das einen Strom von brennbarem Gas vor die Elektrode leitet. Jede elektrostatische Entladung, die erzeugt wird, wenn sich die Sonde dem FIBC nähert, durchläuft die lokalisierte brennbare Atmosphäre und wenn sie genügend Energie enthält, wird sie die Zündung verursachen. Wenn es sich bei dem zu prüfenden FIBC um einen korrekt konstruierten Typ D handelt, tritt keine Zündung auf. Um dies zu beweisen, muss die Gassonde jedoch in mehreren Ansätzen auf verschiedene Bereiche gebracht werden, die alle Teile der FIBC abdecken. IEC 61340-4-4:2005 legt fest, dass mindestens 50 Ansätze für jede Seite des FIBC und mindestens 10 zusätzliche Ansätze für alle anderen Panels, Auslaufe und anderes Zubehör auf dem FIBC gemacht werden müssen. Wie bei Widerstandsmessungen müssen Zündversuche sowohl bei niedriger als auch bei hoher Luftfeuchtigkeit durchgeführt werden. Es ist auch eine Anforderung der IEC-Norm für Zündprüfungen, die auf der größten und kleinsten Größe von FIBC einer bestimmten Konstruktion durchgeführt werden. Bei einem typischen FIBC müssen etwa 400 bis 500 Gassondenansätze gemacht werden. Wenn einer dieser Ansätze zu einer Zündung führt, wird die FIBC als fehlgeschlagen angesehen. Typ D FIBC kann nur nach IEC 61340-4-4:2005 qualifiziert werden, wenn bei Zündversuchen keine Zündung auftritt und die Ausfallspannung weniger als 6 kV beträgt.

Kennzeichnung
IEC 61340-4-4:2005 legt nicht nur Prüfverfahren und Leistungsanforderungen fest, sondern legt auch fest, wie FIBC, die gemäß der Norm qualifiziert wurden, gekennzeichnet werden soll.

Qualifikation
Nur FIBC, die genau nach den in IEC 61340-4-4:2005 festgelegten Verfahren qualifiziert wurden, können rechtmäßig als solche gekennzeichnet werden. FIBC, die nicht in strikter Übereinstimmung mit der IEC-Norm getestet wurden, können nicht auf diese Weise gekennzeichnet werden. Die Qualifikation nach IEC 61340-4-4:2005 muss durch Testberichte unterstützt werden, die alle Anforderungen der Norm erfüllen. Ältere Testberichte können, selbst wenn die Testverfahren denen der Norm ähneln, nicht rechtmäßig zur Unterstützung der Qualifikation nach IEC 61340-4-4:2005 verwendet werden. Dies liegt daran, dass ältere Prüfverfahren möglicherweise nicht die strengen Kontroll- und Kalibrierungsanforderungen gemäß der IEC-Norm beinhalten und möglicherweise keine gleichwertigen Ergebnisse liefern. Daher ist es bei der Überprüfung der Prüfberichte wichtig, sicherzustellen, dass alle Informationen gemäß der IEC-Norm gemeldet werden. Dazu gehören spezifische Angaben zu den Prüfparametern und -bedingungen, zu denen für die Zündprüfung Temperatur und relative Luftfeuchtigkeit, Füllrate, Ladestrom, Gaszusammensetzung, Gasdurchfluss, MIE sowie Anzahl und Standort der Gassondenansätze gehören sollten. Eine Zusammenfassung der in IEC 61340-4-4:2005 angegebenen Prüfparameter und -bedingungen ist unten aufgeführt:

Temperatur / Luftfeuchtigkeit: a) 23 x 2 °C und 20 x 5 % RH; b) 23 x 2 °C und 60 x 10 % RH
Füllrate: 1,1 x 0,1 kg/s
Ladestrom: 3,0 x 0,1 A (negative Polarität)
Gaszusammensetzung: 5,4 x 0,1 % Ethylen (Gleichgewichtsluft)
Gasdurchfluss: 0,21 x 0,04 l/s
Minimale Zündenergie: 0,14 x 0,01 mJ
Anzahl der Gassondenanflüge: Mindestens 200 bei jeder Luftfeuchtigkeit

Nicht-Standard-FIBC
Es gibt heute FIBC auf dem Markt, die als Typ D FIBC verkauft werden, aber nicht den Anforderungen der IEC 61340-4-4:2005 entsprechen. Einige dieser FIBC existierten, bevor der Standard veröffentlicht wurde, und ihre Hersteller haben ihre Designs nicht verbessert, um den Standard zu erfüllen. Andere wurden entworfen, um den Standard zu umgehen. Der Zweck einer Norm besteht darin, akzeptable Mindestleistungen festzulegen, ohne die Hersteller übermäßig zu belasten. Im Fall der IEC 61340-4-4:2005 soll ein Mindestsicherheitsniveau festgelegt werden, um sicherzustellen, dass FIBC,die mit den angegebenen Methoden getestet wurden und die angegebenen Leistungsanforderungen erfüllen, als sicher für den Einsatz in einer Vielzahl von Branchen qualifiziert sind. Die Prüfverfahren und die damit verbundenen Grenzwerte wurden von einem internationalen Expertenkomitee aus FIBC-Herstellern, Prüflabors, Prozesssicherheitsingenieuren und FIBC-Endanwendern festgelegt. Man kann mit Fug und Recht sagen, dass die IEC 61340-4-4:2005 den aktuellen Stand des Wissens darüber darstellt, was eine sichere statische Schutz-FIBC ausmacht. Daher ist bei der Prüfung von FIBC, die nicht den IEC-Standards entsprechen, sehr vorsichtig zu sein.

Einige FIBC-Hersteller haben versucht, ihre eigene Klassifizierung zu erfinden und ihre FIBC als D+, Dplus, CD usw. zu kennzeichnen. Sie behaupten, dass ihre FIBC Typ C sind, die nicht geerdet werden müssen, oder geerdet Typ D sind. Zunächst einmal wird keine dieser Bezeichnungen in einer nationalen oder internationalen Norm anerkannt. Die Anforderungen an Typ C FIBC sind in IEC 61340-4-4:2005 sehr klar definiert. Damit ein FIBC des Typs C den erforderlichen Sicherheitsstandard erfüllt, muss der Bodenwiderstand weniger als 108° betragen und der FIBC muss im normalen Betrieb geerdet sein. Wenn der Bodenwiderstand größer als 108° ist, kann der FIBC nicht rechtmäßig als Typ C bezeichnet werden. Wenn ein Typ C FIBC ohne eine ordnungsgemäße Bodenverbindung verwendet wird, werden Brandfunken erzeugt. Die Anforderungen an Typ D FIBC sind auch in der IEC klar definiert; sie müssen die angegebene Zündprüfung bestehen, ohne geerdet zu sein. Wenn eine FIBC geerdet werden muss, um die IEC-Standardzündungsprüfung zu bestehen, kann sie nicht rechtmäßig als Typ D bezeichnet werden. Logischerweise ist es Unsinn, sie als D+ zu bezeichnen, wenn eine FIBC die grundlegenden Sicherheitsanforderungen des Typs D nicht erfüllen kann. Die Verwendung einer nicht standardmäßigen Klassifizierung auf FIBC ist ein transparentes Marketing-Gimmick für FIBC, das nicht den anerkannten Sicherheitsstandards entspricht.

Identifizieren von FIBC Qualified to IEC 61340-4-4:2005
Es gibt drei Komponenten, um festzustellen, ob ein FIBC gemäß IEC 61340-4-4:2005 qualifiziert wurde oder nicht:
1) Ein Etikett auf der FIBC, das mindestens die in IEC 61340-4-4:2005 genannten Angaben enthält;
2) Ein Prüfbericht mit den Ergebnissen der Ausfallspannungsmessungen (Typ C & Typ D) und Widerstandsmessungen (Typ C) oder Zündprüfung (Typ D);
3) Eine Prüfbescheinigung, die bestätigt, dass die FIBC alle Anforderungen der IEC 61340-4-4:2005 erfüllt. Dabei kann es sich um ein separates Zertifikat handelt oder um ein Teil des Prüfberichts.
Ein gültiger Prüfbericht muss alle relevanten Prüfparameter und -bedingungen gemäß IEC 61340-4-4:2005 sowie eine vollständige Beschreibung des zu prüfenden FIBC enthalten. Wenn ein separates Prüfzertifikat vorgelegt wird, muss der Prüfbericht, auf dem es basiert, zur Prüfung zur Verfügung stehen. Es gibt Beispiele für Testzertifikate, die implizieren, dass Tests gemäß IEC 61340-4-4:2005 durchgeführt wurden, aber bei der Überprüfung von Testberichten ist klar, dass es erhebliche Abweichungen von bestimmten Verfahren gibt, die den Testbericht ungültig machen, um die Qualifikation nach IEC 61340-4-4:2005 zu unterstützen.

Prüfung & Zertifizierung CROHMIQ® Statischer Schutztyp D FIBC
Texene LLC ist das einzige Unternehmen in der FIBC-Industrie, das eine eigene hochmoderne FIBC-Testanlage besitzt und betreibt, die so konzipiert und gebaut wurde, dass sie den genauen Anforderungen der IEC 61340-4-4:2005 entspricht. Die Prüfeinrichtung dient zur Qualifizierung von FIBC aus CROHMIQ® Statischen Schutz-FIBC-Fabrics, für Qualitätsprüfungen und zur Unterstützung des Texene Continuous Safety Certification Programme™ (CSC). Das CSC-Programm ist ein einzigartiger, kostenloser Service, den Texene Benutzern von CROHMIQ® Static Protective Type D FIBC bietet. Die erste Stufe des CSC ist die anfängliche Sicherheitsqualifikation. Jedes Design von CROHMIQ® FIBC wird nach IEC 61340-4-4:2005 vor dem Versand der ersten Sendung an den Kunden getestet. Die anfängliche Qualifizierung wird durch die Prüfung von 3 Proben jedes FIBC-Designs erreicht; jeder muss passieren. Dem Kunden wird ein vollständiger Prüfbericht und ein zusammenfassendes Testzertifikat zur Verfügung gestellt. Die zweite Stufe von CSC ist die kontinuierliche Requalifizierung von CROHMIQ® FIBC. In regelmäßigen, mit dem Kunden abgestimmten Abständen, z.B. alle sechs Monate oder alle 10.000 fiBC gelieferten, sendet der Kunde eine Probe jedes CROHMIQ® FIBC-Designs zur Nachqualifizierung an Texene. Die Tests werden erneut nach IEC 61340-4-4:2005 durchgeführt und dem Kunden wird für jeden Requalifizierungstest ein zusammenfassendes Zertifikat und ein vollständiger Prüfbericht zur Verfügung gestellt.

CROHMIQ® FIBC werden weltweit von großen Unternehmen als wesentlicher Bestandteil ihrer Regulierung elektrostatischer Gefahren eingesetzt. Dank ihrer herausragenden Sicherheitsbilanz gelten CROHMIQ® FIBC als sicherste und kostengünstigste Lösung zur Steuerung statischer Elektrizität im FIBC-Handling.
Weitere Informationen zu CROHMIQ® FIBC-Stoffen finden Sie unter www.crohmiq.com.