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L’Indice di Ossigeno consente di determinare la minima concentrazione di ossigeno necessaria a sostenere la combustione di un materiale polimerico. Il metodo è impiegato nella ricerca, nello sviluppo di formulazioni ritardanti di fiamma e nel controllo qualità.
Sistema automatico EA04 per la determinazione dell’Indice di Ossigeno.
Che cos’è l’Indice di Ossigeno?
L’Indice di Ossigeno, indicato con le sigle LOI (Limited Oxygen Index) o OI (Oxygen Index), esprime la minima frazione volumetrica di ossigeno, in una miscela di ossigeno e azoto, capace di sostenere la combustione di un piccolo provino verticale in condizioni di prova definite.
Il risultato è espresso in percentuale di ossigeno. In termini generali, un valore più elevato indica che il materiale necessita di una maggiore disponibilità di ossigeno per continuare a bruciare. Il dato è quindi utile per confrontare materiali, formulazioni e l’effetto di additivi ritardanti di fiamma.
INTERPRETAZIONE CORRETTA DEL DATOIl LOI è un indice comparativo ottenuto in condizioni di laboratorio. Non deve essere interpretato, da solo, come una previsione completa del comportamento al fuoco del prodotto nella sua applicazione finale. |
Come si svolge la prova LOI
Il provino viene posizionato verticalmente all’interno di una colonna trasparente in vetro Pyrex. Dal basso verso l’alto fluisce una miscela controllata di ossigeno e azoto. Dopo la stabilizzazione della composizione gassosa, il campione viene innescato e si osserva il comportamento della fiamma.
| Fase | Operazione | Variabile controllata |
|---|---|---|
| 1 | Preparazione e fissaggio del provino | Geometria e orientamento |
| 2 | Impostazione della miscela O2/N2 | Concentrazione di ossigeno |
| 3 | Stabilizzazione del flusso nella colonna | Portata e uniformità |
| 4 | Innesco controllato del campione | Modalità di applicazione della fiamma |
| 5 | Osservazione della combustione | Tempo e avanzamento della fiamma |
| 6 | Determinazione del valore limite | Minima concentrazione che sostiene la combustione |
Esempio di posizionamento e innesco del provino nella colonna di prova.
Il significato del valore misurato
Il valore determinato rappresenta il punto di transizione tra una condizione nella quale la combustione si mantiene e una condizione nella quale il campione non soddisfa più i criteri previsti dal metodo. Per ottenere risultati confrontabili è essenziale controllare la composizione della miscela, il flusso, la geometria del provino, il condizionamento del materiale e la procedura di innesco.
Normative di riferimento
| Norma | Oggetto | Ambito |
|---|---|---|
| ASTM D2863-23e1 | Concentrazione minima di ossigeno che sostiene la combustione tipo candela | Materiali plastici |
| ISO 4589-2:2017 | Determinazione dell’Oxygen Index a temperatura ambiente | Piccoli provini verticali |
Tecnologia del sistema automatico Noselab ATS
Nel sistema EA04 la percentuale di ossigeno è rilevata mediante un trasduttore paramagnetico. La gestione tramite microprocessore consente la lettura diretta dei valori, il controllo automatico del flusso e la miscelazione di ossigeno e azoto. La prova e le operazioni di calibrazione sono gestite da un Touch Screen a colori da 7 pollici.
| FUNZIONE | CONFIGURAZIONE DICHIARATA |
|---|---|
| Rilevamento O₂ | Trasduttore paramagnetico, accuratezza O₂ < 0,1 % |
| Controllo del flusso | Automatico mediante mass flow |
| Miscelazione | Controllo automatico ossigeno/azoto |
| Gestione | Microprocessore e Touch Screen 7” a colori |
| Calibrazione | Automatica a 0 e 100 % |
| Ottimizzazione gas | Possibilità di aggiungere aria per misure ad alta concentrazione di ossigeno |
| Connessione | Uscita USB per collegamento a PC |
| Colonna | Vetro Pyrex tipo A, Ø100 × 450 mm |
Perché utilizzare un trasduttore paramagnetico?
L’ossigeno presenta proprietà paramagnetiche che possono essere sfruttate per determinarne la concentrazione. Nel contesto della prova LOI, la misura continua della percentuale di O₂ consente di verificare la composizione della miscela effettivamente presente nella colonna, anziché affidarsi esclusivamente ai valori nominali di portata.
|
VANTAGGIO METROLOGICO La combinazione tra misura della concentrazione e regolazione automatica dei flussi riduce le regolazioni manuali e favorisce condizioni di prova più stabili e ripetibili. |
A sinistra: software opzionale Data Link INDOX. A destra: supporti per differenti tipologie di provino.
Applicazioni nei laboratori e nell’industria
La prova è adatta alla caratterizzazione comparativa di materiali isolanti, guaine, riempitivi elastomerici e plastomerici impiegati nei cavi elettrici. Il principio può essere applicato anche alla ricerca e al controllo di altre famiglie di materiali polimerici, nel rispetto del campo di applicazione della norma utilizzata.
| Settore | Materiali / Componenti | Utilizzo del risultato |
|---|---|---|
| Cavi elettrici | Isolamenti, guaine e riempitivi | Confronto del comportamento alla combustione |
| Polimeri | Termoplastici e formulazioni additivate | Sviluppo di materiali ritardanti di fiamma |
| Elastomeri | Mescole e componenti flessibili | Valutazione comparativa delle formulazioni |
| Schiume | Materiali cellulari autoportanti | Controllo di prodotto e ricerca |
| Laboratori R&D | Campioni sperimentali | Screening e ottimizzazione delle ricette |
| Controllo qualità | Lotti di produzione | Verifica della costanza del processo |
Conclusioni
La determinazione dell’Indice di Ossigeno fornisce un parametro quantitativo per confrontare il comportamento alla combustione dei materiali polimerici. L’affidabilità del risultato dipende dal controllo della miscela gassosa, dalla stabilità del flusso e dall’applicazione rigorosa della procedura normalizzata. Il sistema automatico Noselab ATS integra misura paramagnetica dell’ossigeno, regolazione automatica dei flussi, calibrazione e gestione digitale della prova in una configurazione destinata ai laboratori di ricerca e controllo qualità.
Fonti tecniche: scheda tecnica Noselab ATS rev. 3-2019; ISO 4589-2:2017; ASTM D2863-23e1
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