ISO 4589-2:2017
(Main)Plastics — Determination of burning behaviour by oxygen index — Part 2: Ambient-temperature test
Plastics — Determination of burning behaviour by oxygen index — Part 2: Ambient-temperature test
ISO 4589-2:2017 specifies methods for determining the minimum volume fraction of oxygen, in admixture with nitrogen, that will support combustion of small vertical test specimens under specified test conditions. The results are defined as oxygen index (OI) values. Methods are provided for testing materials that are self-supporting in the form of vertical bars or sheets up to 10,5 mm thick. These methods are suitable for solid, laminated or cellular materials characterized by an apparent density 100 kg/m3 or greater. The methods might also be applicable to some cellular materials having an apparent density of less than 100 kg/m3. A method is provided for testing flexible sheets or film materials while supported vertically. For comparative purposes, a procedure is provided for determining whether or not the OI of a material lies above some specified minimum value.
Plastiques — Détermination du comportement au feu au moyen de l'indice d'oxygène — Partie 2: Essai à la température ambiante
ISO 4589-2:2017 spécifie des méthodes pour la détermination de la fraction volumique minimale d'oxygène, dans un mélange oxygène/azote, qui permet d'entretenir la combustion de petites éprouvettes verticales dans des conditions d'essai spécifiées. Les résultats sont définis en tant que valeurs de l'indice d'oxygène (OI). Les méthodes sont définies pour les essais de matériaux autoportants sous forme de barreaux verticaux ou de feuilles ayant une épaisseur maximale de 10,5 mm. Ces méthodes sont utilisables pour les matériaux compacts, stratifiés ou alvéolaires ayant une masse volumique apparente supérieure ou égale à 100 kg/m3. Elles peuvent également être applicables à certains matériaux alvéolaires ayant une masse volumique apparente inférieure à 100 kg/m3. Une méthode comportant un support vertical est également prévue pour les films et feuilles souples. Un procédé permettant de déterminer si l'OI d'un matériau se situe ou non au-dessus d'une valeur minimale spécifiée est donné afin de pouvoir établir des comparaisons.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 4589-2
Second edition
2017-04
Plastics — Determination of burning
behaviour by oxygen index —
Part 2:
Ambient-temperature test
Plastiques — Détermination du comportement au feu au moyen de
l’indice d’oxygène —
Partie 2: Essai à la température ambiante
Reference number
ISO 4589-2:2017(E)
©
ISO 2017
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ISO 4589-2:2017(E)
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ISO 4589-2:2017(E)
Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 2
5 Apparatus . 2
5.1 Test chimney . 2
5.2 Test specimen holder. 2
5.3 Gas supplies . 6
5.4 Gas control devices . 7
5.5 Oxygen analyser . 7
5.6 Flame igniter . 7
5.7 Timing device . 7
5.8 Fume extraction system . 8
5.9 Tool for preparing rolled film . 8
6 Calibration of equipment. 8
7 Preparation of test specimens . 8
7.1 Sampling . 8
7.2 Test specimen dimensions and preparation . 9
7.3 Marking of test specimens .11
7.3.1 General.11
7.3.2 Marks for testing by top surface ignition .11
7.3.3 Marks for testing by propagating ignition .11
7.4 Conditioning .11
8 Procedure for determination of oxygen index .12
8.1 General .12
8.2 Setting up the apparatus and test specimen .12
8.3 Igniting the test specimen .13
8.3.1 General.13
8.3.2 Procedure A — Top surface ignition .13
8.3.3 Procedure B — Propagating ignition .13
8.4 Assessing the burning behaviour of individual test specimens . .13
8.5 Selecting successive volume fractions of oxygen .14
8.6 Determining the preliminary volume fraction of oxygen .15
8.7 Volume fraction of oxygen changes .15
9 Calculations and expression of results .16
9.1 Oxygen index.16
9.2 Determination of k .17
9.3 Standard deviation of oxygen volume fraction measurements .17
9.4 Precision of results .18
10 Comparison with a specified minimum value of the oxygen index (short procedure) .19
10.1 General .19
10.2 Setting up the apparatus and test specimen .19
10.3 Igniting the test specimen .19
10.4 Assessing the burning behaviour of the test specimens .19
10.5 Expressing of results .19
11 Test report .19
Annex A (normative) Calibration of equipment .20
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ISO 4589-2:2017(E)
Annex B (normative) Calculation of volume fraction of oxygen .22
Annex C (informative) Typical test results sheet .23
Annex D (informative) Results obtained by interlaboratory trials on type VI specimens .25
Annex E (informative) Precision data obtained from an interlaboratory trial carried out
in 1978-1980 .26
Bibliography .27
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ISO 4589-2:2017(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation on the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO’s adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see the following
URL: w w w . i s o .org/ iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 61, Plastics, Subcommittee SC 4, Burning
behaviour.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 4589-2:1996), which has been technically
revised. It also incorporates the Amendment ISO 4589-2:1996/Amd.1:2005.
A list of all parts in the ISO 4589 series can be found on the ISO website.
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ISO 4589-2:2017(E)
Introduction
Oxygen index (OI) results obtained using the methods described in this document can provide a sensitive
measure of the burning characteristics of materials under certain controlled laboratory conditions, and
hence may be useful for quality control purposes. The results obtained are dependent upon the shape,
orientation and isolation of the test specimen and the conditions of ignition. For particular materials or
applications, it may be necessary or appropriate to specify different test conditions. Results obtained
from test specimens of differing thickness or by using different ignition procedures may not be
comparable and no correlation with flammability behaviour under other fire conditions is implied.
Results obtained in accordance with this document are not applicable to describe or appraise the fire
hazard presented by a particular material or shape under actual fire conditions, unless used as one
element of a fire risk assessment that takes into account all of the factors pertinent to the assessment of
the fire hazard of a particular application for the material.
3
For assessing the flame propagation properties of cellular materials of density < 100 kg/m , attention
is drawn to the method described in ISO 3582.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 4589-2:2017(E)
Plastics — Determination of burning behaviour by
oxygen index —
Part 2:
Ambient-temperature test
1 Scope
This document specifies methods for determining the minimum volume fraction of oxygen, in
admixture with nitrogen, that will support combustion of small vertical test specimens under specified
test conditions. The results are defined as oxygen index (OI) values.
Methods are provided for testing materials that are self-supporting in the form of vertical bars or sheets
up to 10,5 mm thick. These methods are suitable for solid, laminated or cellular materials characterized
3
by an apparent density 100 kg/m or greater. The methods might also be applicable to some cellular
3
materials having an apparent density of less than 100 kg/m . A method is provided for testing flexible
sheets or film materials while supported vertically.
For comparative purposes, a procedure is provided for determining whether or not the OI of a material
lies above some specified minimum value.
NOTE It might not be possible to apply these methods satisfactorily to materials that exhibit high levels of
shrinkage when heated, e.g. highly oriented thin film.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 291:2008, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing
ISO 2859-1, Sampling procedures for inspection by attributes — Part 1: Sampling schemes indexed by
acceptance quality limit (AQL) for lot-by-lot inspection
ISO 2859-2, Sampling procedures for inspection by attributes — Part 2: Sampling plans indexed by limiting
quality (LQ) for isolated lot inspection
ISO 4589-1, Plastics — Determination of burning behaviour by oxygen index — Part 1: General requirements
ISO 5725-2, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 2: Basic method
for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method
ISO 7823-1, Plastics — Poly(methyl methacrylate) sheets — Types, dimensions and characteristics —
Part 1: Cast sheets
ISO 13943, Fire safety −Vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4589-1 and ISO 13943 apply.
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ISO 4589-2:2017(E)
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: available at http:// www .iso .org/ obp
4 Principle
A small test specimen is supported vertically in a mixture of oxygen and nitrogen flowing upwards
through a transparent chimney. The upper end of the specimen is ignited and the subsequent burning
behaviour of the specimen is observed to compare the period for which burning continues, or the length
of specimen burned, with specified limits for such burning. By testing a series of specimens in different
volume fractions of oxygen, the OI is estimated (see 8.7).
Alternatively, for comparison with a specified OI, three test specimens are tested using the relevant
volume fraction of oxygen, at least two of which are required to given an “O” response (see 8.4) in order
to meet the specified OI.
5 Apparatus
5.1 Test chimney
The test chimney shall consist of a heat-resistant glass tube supported vertically on a base through
which oxygen-containing gas mixtures can be introduced (see Figure 1).
The recommended dimensions of the chimney are 450 mm to 500 mm height and 75 mm to 100 mm
inside diameter.
The upper outlet shall be restricted as necessary by an overhead cap having an outlet small enough to
produce an exhaust velocity of at least 90 mm/s from that outlet. The flow rate shall be calculated by
using the formula found in A.2.
NOTE 1 Measurement of flow rate or flow speed at the specimen position helps for checking gas leaks.
NOTE 2 A cap converging to an outlet of 40 mm diameter at a level at least 10 mm above the top of the
cylindrical chimney has been found satisfactory.
Chimneys of other dimensions, with or without restricted outlets, are suitable for use, if shown to give
equivalent results. The bottom of the chimney, or the base upon which the chimney is supported, shall
incorporate a device for evenly distributing the gas mixture entering the chimney. The preferred device
comprises a diffuser and a mixing chamber with metal foil (honeycomb) or glass beads. Other devices,
such as radial manifolds are suitable for use, if shown to give equivalent results. The mounting of a
porous screen below the level of the specimen holder is helpful to prevent falling combustion debris
from fouling the gas entry and distribution paths. One option is to construct the chimney in such a way
that it can be divided in half, so as to make the setting of samples and cleaning easier.
The use of a levelling device and indicator incorporated within the chimney support will aid vertical
alignment of the chimney and of a test specimen supported therein. If a dark background is provided,
this will aid the observation of flames within the chimney.
5.2 Test specimen holder
The specimen holder shall be suitable for supporting a specimen vertically in the centre of the chimney.
For self-supporting materials, the specimen shall be held by a small clamp, which is at least 15 mm away
from the nearest point at which it is possible that the specimen will burn before the extent-of-burning
criterion is exceeded. For supported film or sheet test specimens, the specimen shall be supported by
both vertical edges in a frame equivalent to that illustrated by Figure 6, with reference marks at 20 mm
and 100 mm below the top of the frame.
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ISO 4589-2:2017(E)
It is recommended that the profile of the holder and its support is smooth to minimize induction of
turbulence in the rising flow gas.
Dimensions in millimetres
Key
1 chimney 6 optional temperature measurement device
2 chimney cap 7 tube
3 specimen holder 8 test specimen
4 wire-mesh debris screen 9 oxygen/nitrogen mixture
5 diffuser and a mixing chamber 10 flame igniter
Figure 1 — Typical apparatus for determination of oxygen index
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ISO 4589-2:2017(E)
Key
1 oxygen 6 flow meter
2 nitrogen 7 reference gas
3 needle valve 8 to exhaust
4 calibrated flow meter 9 to chimney
5 oxygen analyser
Figure 2 — Typical flow system incorporating the elements described in 5.4, a)
Key
1 oxygen 6 oxygen analyser
2 nitrogen 7 flow meter
3 needle valve 8 reference gas
4 pressure gauge 9 to exhaust
5 calibrated orifice 10 to chimney
Figure 3 — Typical flow system incorporating the elements described in 5.4, b)
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ISO 4589-2:2017(E)
Key
1 oxygen 6 flow meter
2 nitrogen 7 reference gas
3 needle valve 8 to exhaust
4 calibrated flow meter 9 to chimney
5 oxygen analyser
Figure 4 — Diagram of typical flow system incorporating the elements described in 5.4, c)
Key
1 oxygen 6 flow meter
2 nitrogen 7 reference gas
3 calibrated mass flow controller 8 to exhaust
4 oxygen analyser 9 to chimney
5 needle valve
Figure 5 — Typical flow system incorporating the elements described in 5.4, d)
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ISO 4589-2:2017(E)
Dimensions in millimetres with tolerances ± 0,25 mm
Key
1 upper reference mark
2 lower reference mark
NOTE The test specimen is held securely along both upright edges between forks made of stainless steel.
Figure 6 — Support frame for non-self-supporting test specimens
5.3 Gas supplies
The gas supplies shall comprise pressurized sources of oxygen and/or nitrogen not less than 98 %
(mass fraction) pure and/or clean air [containing 20,9 % (volume fraction) oxygen], as appropriate.
The moisture content of the gas mixture entering the chimney shall be < 0,1 % (mass fraction), unless
the results have been shown to be insensitive to higher moisture levels in the gas mixture. The gas
supply system shall incorporate a drying device, or provision for monitoring or sampling the gas supply
for moisture content, unless the moisture content of the gas supplies is known to be acceptable.
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ISO 4589-2:2017(E)
The constituent gas supply lines shall be linked in a manner which thoroughly mixes the gases, before
they enter the gas distribution device at the base of the chimney, so that the variation in volume fraction
of oxygen in the gas mixture rising in the chimney, below the level of the test specimen, is < 0,2 %.
NOTE Bottled oxygen or nitrogen does not always contain < 0,1 % (mass fraction) of water; moisture
contents of 0,003 % (mass fraction) to 0,01 % (mass fraction) are typical for commercial supplies as filled bottles
of purity ≥ 98 % (mass fraction), but as such bottled gases are depressurized to below about 1 MPa, the moisture
content of the gas drawn off may rise above 0,1 % (mass fraction).
5.4 Gas control devices
The gas control devices shall be suitable for setting the volume fraction of oxygen in the gas mixture
entering the chimney with a resolution of 0,1 % of the mixture and for adjusting the volume fraction with
an accuracy of ± 0,2 % of the mixture when the gas velocity within the chimney is 40 mm/s ± 2 mm/s at
23 °C ± 2 °C. The flow rate shall be calculated by using the formula found in A.2.
NOTE 1 It is found suitable to measure the temperature of gas mixture inside the column by an optional
temperature measurement device shown in Figure 1.
NOTE 2 Systems of measurement and control that have proved satisfactory include the following:
a) needle valves on individual and mixed gas supply lines, a paramagnetic oxygen analyser that continuously
samples the mixed gas, and a calibrated flow meter to indicate when the gas flow through the chimney is
within the required limits (see Figure 2);
b) calibrated orifices, gas pressure regulators and pressure gauges on the individual gas supply lines, and an
oxygen analyser that continuously samples the mixed gas (see Figure 3);
c) needle valves and calibrated flow meters on the individual gas supply lines, and an oxygen analyser that
continuously samples the mixed gas (see Figure 4);
d) calibrated mass flow controllers on the individual gas supply lines, and an oxygen analyser that continuously
samples the mixed gas (see Figure 5).
NOTE 3 Any system incorporating appropriate needle valves, and/or calibrated orifices, and/or gas pressure
regulators, and/or calibrated flow meters in conjunction with a suitable means to measure the volume fraction of
oxygen to the requirements of 5.3 and 5.4 has been found suitable for the performance of this test procedure.
5.5 Oxygen analyser
The oxygen analyser shall be suitable for measuring the volume fraction of oxygen in the gas mixture
entering the chimney with a resolution of 0,1 % and an accuracy of ± 0,1 % of the mixture.
NOTE 1 It has been found that paramagnetic oxygen analysers meet the accuracy requirements.
NOTE 2 In case the volume fraction of oxygen around the position of the specimen differs from that controlled
at the air supply line, troubleshooting will be necessary.
5.6 Flame igniter
The flame igniter shall comprise a tube that can be inserted into the chimney to apply to the test
specimen a flame issuing from an outlet of 2 mm ± 1 mm diameter at the end of the tube.
The flame fuel shall be propane without premixed air. The purity of the propane gas shall be not less
than 98 %. The fuel supply shall be adjusted so that, for the set volume fraction of oxygen, the total
flame height is 16 mm ± 4 mm when the tube is vertical within the chimney.
The use of a flame height gauge is recommended.
5.7 Timing device
The timing device shall be capable of measuring periods up to 5 min with an accuracy of ± 0,5 s.
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ISO 4589-2:2017(E)
5.8 Fume extraction system
The fume extraction system shall be capable of providing sufficient ventilation or exhaust to remove
fumes or soot expelled from the chimney without disrupting the gas flow rate or temperatures in the
chimney.
WARNING — Take suitable precautions to protect personnel from noxious materials or burns
during testing or cleaning operations.
5.9 Tool for preparing rolled film
The tool for preparing rolled film shall consist of a stainless-steel rod of 2 mm diameter, with a slit in
one end (see Figure 7).
6 Calibration of equipment
For compliance with this method, calibrate the equipment periodically in accordance with the
instructions given in Annex A so that the maximum interval between recalibration and use conforms to
the periods stated in Table 1.
Table 1 — Equipment calibration frequencies
Item Maximum period
Leak tests for gas system joints (as required by A.1)
a) for joints disturbed during use or cleaning of the apparatus Immediately
b) for undisturbed equipment 6 months
Gas flow rates (as required by A.2) 6 months
Oxygen analyser (as required by A.3) 1 week
Performance check of complete equipment (as required by A.5) 1 month
7 Preparation of test specimens
7.1 Sampling
Obtain a sample sufficient for preparation of at least 15 test specimens. The sample shall be taken, if
relevant, in accordance with the material specification, otherwise in accordance with ISO 2859-1 or
ISO 2859-2, as applicable.
For a material for which the OI is known to be within ± 2, 15 test specimens can be sufficient. For
materials of unknown OI, or which exhibit erratic burning characteristics, between 15 and 30 test
specimens may be required.
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ISO 4589-2:2017(E)
Dimensions in millimetres
Key
1 stainless-steel rod
2 grip
3 slit to hold one end of film to be rolled
Figure 7 — Tool for preparing rolled-film specimens
7.2 Test specimen dimensions and preparation
Using, if applicable, procedures that comply with the appropriate material specification or ISO methods
for specimen
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 4589-2
Deuxième édition
2017-04
Plastiques — Détermination du
comportement au feu au moyen de
l’indice d’oxygène —
Partie 2:
Essai à la température ambiante
Plastics — Determination of burning behaviour by oxygen index —
Part 2: Ambient-temperature test
Numéro de référence
ISO 4589-2:2017(F)
©
ISO 2017
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ISO 4589-2:2017(F)
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l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
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ii © ISO 2017 – Tous droits réservés
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ISO 4589-2:2017(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vi
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe . 2
5 Appareillage . 2
5.1 Cheminée d’essai . 2
5.2 Porte-éprouvette . 3
5.3 Alimentation en gaz . 7
5.4 Dispositifs de contrôle des débits de gaz . 8
5.5 Analyseur d’oxygène . 8
5.6 Dispositif d’allumage par flamme . 8
5.7 Chronomètre . 9
5.8 Dispositif d’aspiration des fumées . 9
5.9 Outil utilisé pour préparer les films enroulés . 9
6 Étalonnage de l’appareillage . 9
7 Préparation des éprouvettes . 9
7.1 Échantillonnage . 9
7.2 Dimensions et préparation des éprouvettes .10
7.3 Marquage des éprouvettes .12
7.3.1 Généralités .12
7.3.2 Marques pour les éprouvettes soumises à essai par allumage du sommet .12
7.3.3 Marques pour les éprouvettes soumises à essai par allumage avec propagation 12
7.4 Conditionnement .13
8 Mode opératoire de détermination de l’indice d’oxygène .13
8.1 Généralités .13
8.2 Mise en place de l’appareillage et de l’éprouvette .13
8.3 Allumage de l’éprouvette .14
8.3.1 Généralités .14
8.3.2 Procédé A – Allumage du sommet .14
8.3.3 Procédé B – Allumage avec propagation .14
8.4 Évaluation du comportement au feu des éprouvettes individuelles .15
8.5 Choix des fractions volumiques d’oxygène successives .16
8.6 Détermination de la fraction volumique préliminaire d’oxygène .16
8.7 Modifications de la fraction volumique d’oxygène .16
9 Calculs et expression des résultats .17
9.1 Indice d’oxygène .17
9.2 Détermination de k .18
9.3 Écart-type des mesures de la fraction volumique d’oxygène .19
9.4 Fidélité des résultats .19
10 Comparaison avec une valeur minimale spécifiée de l’indice d’oxygène (procédé court).20
10.1 Généralités .20
10.2 Mise en place de l’appareillage et de l’éprouvette .20
10.3 Allumage de l’éprouvette .20
10.4 Évaluation du comportement au feu des éprouvettes .20
10.5 Expression des résultats .20
11 Rapport d’essai .20
Annexe A (normative) Étalonnage de l’appareillage .22
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ISO 4589-2:2017(F)
Annexe B (normative) Calcul de la fraction volumique d’oxygène.24
Annexe C (informative) Exemple de feuille de résultats .25
Annexe D (informative) Résultats obtenus sur les éprouvettes du type VI lors des
essais interlaboratoires .28
Annexe E (informative) Fidélité des résultats obtenus lors d’un essai interlaboratoires
mené en 1978-1980 .29
Bibliographie .30
iv © ISO 2017 – Tous droits réservés
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ISO 4589-2:2017(F)
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/ directives).
L’attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www .iso .org/ brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: w w w . i s o .org/ iso/ fr/ avant -propos .html
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 61, Plastiques, sous-comité SC 4,
Comportement au feu.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 4589-2:1996), qui a fait l’objet d’une
révision technique. Elle incorpore également l’amendement ISO 4589-2:1996/Amd.1:2005.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 4589 est disponible sur le site web de l’ISO.
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ISO 4589-2:2017(F)
Introduction
Les résultats d’indice d’oxygène (OI) obtenus à l’aide des méthodes décrites dans le présent document
peuvent donner des mesures précises des caractéristiques de combustion des matériaux dans des
conditions spécifiées de laboratoire, et donc être utilisés pour des besoins de contrôle de qualité. Les
résultats obtenus dépendent de la forme, de l’orientation et de l’isolation de l’éprouvette, ainsi que des
conditions d’allumage. Il peut être nécessaire ou approprié, pour des matériaux ou des applications
spécifiques, de spécifier des conditions d’essai différentes. Les résultats obtenus à partir d’éprouvettes
de différentes épaisseurs ou en utilisant différents procédés d’allumage peuvent ne pas être comparables
et aucune corrélation avec le comportement d’inflammabilité dans d’autres conditions d’incendie ne
peut être établie.
Les résultats obtenus conformément au présent document ne doivent pas être utilisés pour décrire ou
apprécier les risques d’incendie présentés par un matériau ou une forme donnés dans des conditions
réelles d’incendie, sauf s’ils sont utilisés comme l’un des éléments d’appréciation du risque en prenant
en compte tous les facteurs entrant dans cette appréciation du risque d’incendie pour une application
particulière du matériau.
Pour évaluer les caractéristiques de propagation de la flamme des matériaux alvéolaires de masse
3
volumique apparente < 100 kg/m , l’attention est attirée sur la méthode décrite dans l’ISO 3582.
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NORME INTERNATIONALE ISO 4589-2:2017(F)
Plastiques — Détermination du comportement au feu au
moyen de l’indice d’oxygène —
Partie 2:
Essai à la température ambiante
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie des méthodes pour la détermination de la fraction volumique minimale
d’oxygène, dans un mélange oxygène/azote, qui permet d’entretenir la combustion de petites
éprouvettes verticales dans des conditions d’essai spécifiées. Les résultats sont définis en tant que
valeurs de l’indice d’oxygène (OI).
Les méthodes sont définies pour les essais de matériaux autoportants sous forme de barreaux
verticaux ou de feuilles ayant une épaisseur maximale de 10,5 mm. Ces méthodes sont utilisables pour
les matériaux compacts, stratifiés ou alvéolaires ayant une masse volumique apparente supérieure ou
3
égale à 100 kg/m . Elles peuvent également être applicables à certains matériaux alvéolaires ayant une
3
masse volumique apparente inférieure à 100 kg/m . Une méthode comportant un support vertical est
également prévue pour les films et feuilles souples.
Un procédé permettant de déterminer si l’OI d’un matériau se situe ou non au-dessus d’une valeur
minimale spécifiée est donné afin de pouvoir établir des comparaisons.
NOTE Les méthodes pourraient ne pas être applicables de façon satisfaisante aux matériaux présentant de
hauts taux de retrait à chaud comme par exemple les films minces fortement orientés.
2 Références normatives
Les documents suivants cités dans le texte constituent, pour tout ou partie de leur contenu, des
exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique. Pour les
références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les éventuels
amendements).
ISO 291:2008, Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d’essai
ISO 2859-1, Règles d’échantillonnage pour les contrôles par attributs — Partie 1: Procédures
d’échantillonnage pour les contrôles lot par lot, indexés d’après le niveau de qualité acceptable (NQA)
ISO 2859-2, Règles d’échantillonnage pour les contrôles par attributs — Partie 2: Plans d’échantillonnage
pour les contrôles de lots isolés, indexés d’après la qualité limite (QL)
ISO 4589-1, Plastiques — Détermination du comportement au feu au moyen de l’indice d’oxygène —
Partie 1: Lignes directrices
ISO 5725-2, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 2: Méthode de
base pour la détermination de la répétabilité et de la reproductibilité d’une méthode de mesure normalisée
ISO 7823-1, Plastiques — Plaques en poly(méthacrylate de méthyle) — Types, dimensions et
caractéristiques — Partie 1: Plaques coulées
ISO 13943, Sécurité au feu — Vocabulaire
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3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO 4589-1 et l’ISO 13943
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http:// www .electropedia .org/
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse http:// www .iso .org/ obp
4 Principe
Une petite éprouvette est placée verticalement dans un mélange oxygène/azote circulant de bas en haut
à travers une cheminée transparente. On allume l’extrémité supérieure de l’éprouvette et l’on observe le
comportement au feu de l’éprouvette pour comparer le temps de combustion ou la longueur brûlée avec
les limites spécifiées pour ces caractéristiques. En soumettant à l’essai une série d’éprouvettes dans
différentes fractions volumiques d’oxygène, on évalue l’OI (voir 8.7).
À titre de solution de rechange et pour établir une comparaison avec une valeur spécifiée de l’OI, trois
éprouvettes sont soumises à l’essai en utilisant la fraction volumique d’oxygène appropriée. Au moins
deux d’entre elles doivent donner une réponse «O» (voir 8.4) pour satisfaire l’OI spécifié.
5 Appareillage
5.1 Cheminée d’essai
La cheminée d’essai doit être constituée d’un tube de verre résistant à la chaleur maintenu à la verticale
sur un support par lequel arrive le mélange gazeux contenant de l’oxygène (voir la Figure 1).
Les dimensions recommandées de la cheminée sont une hauteur de 450 mm à 500 mm et un diamètre
intérieur de 75 mm à 100 mm.
L’ouverture supérieure doit être rétrécie si nécessaire par un couvercle comportant un orifice de sortie
suffisamment étroit pour obtenir une vitesse de sortie des gaz d’au moins 90 mm/s au niveau dudit
orifice. Le débit doit être calculé en utilisant la formule en A.2.
NOTE 1 Le mesurage du débit ou de la vitesse du flux à la position de l’éprouvette aide à contrôler les
fuites de gaz.
NOTE 2 Un couvercle comportant un orifice de sortie de 40 mm de diamètre, situé au moins 10 mm au-dessus
de la partie supérieure de la cheminée cylindrique, a été jugé satisfaisant.
On peut utiliser des cheminées ayant d’autres dimensions, avec ou sans ouverture réduite au sommet, si
les résultats obtenus s’avèrent équivalents. Le fond de la cheminée ou le support sur lequel la cheminée
repose doit comprendre un diffuseur pour distribuer uniformément le mélange de gaz entrant dans
la cheminée. Le dispositif préférentiel comprend un diffuseur et une chambre de mélange avec une
plaque métallique (nid d’abeille) ou des billes de verre. On peut utiliser d’autres moyens, comme des
distributeurs radiaux, si les résultats obtenus s’avèrent équivalents. On peut monter un écran poreux
sous le porte-éprouvette pour éviter que les débris de combustion qui tombent n’encrassent l’entrée du
gaz et les circuits de répartition. Une option est de construire la cheminée de telle manière qu’elle peut
être divisée en deux pour faciliter le montage des échantillons et le nettoyage.
Le support de la cheminée peut comporter un dispositif de nivelage, avec indicateur, pour faciliter la
mise à la verticale de la cheminée et de l’éprouvette. Si un écran noir est prévu, cela facilite l’observation
des flammes dans la cheminée.
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5.2 Porte-éprouvette
Le porte-éprouvette doit être adapté pour permettre le maintien de l’éprouvette à la verticale au centre
de la cheminée.
Pour les matériaux autoportants, les éprouvettes rigides doivent être maintenues par une petite pince
qui est située à au moins 15 mm du point de l’éprouvette le plus proche susceptible de brûler avant que
le critère relatif à l’étendue de la combustion ne soit dépassé. Pour les films supportés ou les feuilles,
les éprouvettes doivent être maintenues par les deux bords verticaux dans un châssis similaire à celui
représenté à la Figure 6, comportant des marques de référence situées à 20 mm et 100 mm en deçà du
bord supérieur du châssis.
Il est recommandé que le profil du porte-éprouvette et le support soient lisses afin de réduire au
maximum les turbulences dans le flux gazeux ascendant.
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Dimensions en millimètres
Légende
1 cheminée 6 dispositif facultatif de mesure de la température
2 couvercle de la cheminée 7 tube
3 porte-éprouvette 8 éprouvette
4 treillis métallique pour recueillir les débris 9 mélange oxygène/azote
5 diffuseur et chambre de mélange 10 dispositif d’allumage par flamme
Figure 1 — Appareillage type utilisé pour la détermination de l’indice d’oxygène
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Légende
1 oxygène 6 débitmètre
2 azote 7 gaz de référence
3 vanne à pointeau 8 vers la sortie
4 débitmètre étalonné 9 vers la cheminée
5 analyseur d’oxygène
Figure 2 — Circuit de flux type comprenant les éléments décrits en 5.4, a)
Légende
1 oxygène 6 analyseur d’oxygène
2 azote 7 débitmètre
3 vanne à pointeau 8 gaz de référence
4 manomètre 9 vers la sortie
5 orifice calibré 10 vers la cheminée
Figure 3 — Circuit de flux type comprenant les éléments décrits en 5.4, b)
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Légende
1 oxygène 6 débitmètre
2 azote 7 gaz de référence
3 vanne à pointeau 8 vers la sortie
4 débitmètre étalonné 9 vers la cheminée
5 analyseur d’oxygène
Figure 4 — Schéma d’un circuit de flux type comprenant les éléments décrits en 5.4, c)
Légende
1 oxygène 6 débitmètre
2 azote 7 gaz de référence
3 contrôleur de débit en masse étalonné 8 vers la sortie
4 analyseur d’oxygène 9 vers la cheminée
5 vanne à pointeau
Figure 5 — Circuit de flux type comprenant les éléments décrits en 5.4, d)
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Dimensions en millimètres avec tolérances de ± 0,25 mm
Légende
1 marque de référence supérieure
2 marque de référence inférieure
NOTE L’éprouvette est maintenue solidement le long des deux bords verticaux entre deux fourches en acier
inoxydable.
Figure 6 — Châssis pour éprouvettes non autoportantes
5.3 Alimentation en gaz
L’alimentation en gaz doit comprendre des sources d’oxygène et/ou d’azote sous pression ayant une
pureté supérieure ou égale à 98 % (fraction massique) et/ou d’air propre [contenant 20,9 % (fraction
volumique) d’oxygène], selon le cas.
La teneur en humidité du mélange gazeux entrant dans la cheminée doit être < 0,1 % (fraction massique),
à moins qu’il ait été montré que les résultats ne sont pas affectés par des degrés d’humidité supérieurs
dans le mélange gazeux. Le système d’alimentation en gaz doit comprendre un appareil de dessiccation
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ou un dispositif de surveillance ou d’échantillonnage des gaz pour en contrôler la teneur en humidité, à
moins que l’on sache que la teneur en humidité des gaz fournis est acceptable.
Les canalisations d’alimentation en gaz doivent être connectées de sorte que les gaz soient bien
mélangés avant de parvenir au dispositif de répartition du gaz à la base de la cheminée, afin que la
variation de la fraction volumique d’oxygène dans le mélange gazeux montant dans la cheminée soit
< 0,2 % (V/V) dans la partie située sous l’éprouvette.
NOTE Les bouteilles d’oxygène ou d’azote ne contiennent pas toujours < 0,1 % (fraction massique) d’eau; des
teneurs en humidité comprises entre 0,003 % (fraction massique) et 0,01 % (fraction massique) sont courantes
dans le cas des bouteilles commercialisées ayant une pureté ≥ 98 % (fraction massique), mais étant donné que
ces gaz en bouteille sont dépressurisés jusqu’à moins d’environ 1 MPa, la teneur en humidité du gaz soutiré peut
s’élever jusqu’à plus de 0,1 % (fraction massique).
5.4 Dispositifs de contrôle des débits de gaz
Les dispositifs de contrôle des débits de gaz doivent permettre de régler la fraction volumique d’oxygène
dans le mélange gazeux qui pénètre dans la cheminée avec une résolution de 0,1 % du mélange et
d’ajuster la fraction volumique avec une exactitude de ± 0,2 % du mélange lorsque la vitesse du gaz à
travers la cheminée est de 40 mm/s ± 2 mm/s à 23 °C ± 2 °C. Le débit doit être calculé en utilisant la
formule indiquée en A.2.
NOTE 1 Le mesurage de la température du mélange de gaz à l’intérieur de la colonne par un dispositif facultatif
de mesure de la température tel que celui illustré à la Figure 1 s’est avéré adapté.
NOTE 2 Parmi les dispositifs de mesurage et de contrôle qui se sont avérés satisfaisants, on peut noter:
a) des vannes à pointeau sur chaque canalisation d’amenée de gaz et sur la canalisation du mélange, un
analyseur paramagnétique d’oxygène qui échantillonne en continu le mélange gazeux, et un débitmètre
étalonné pour indiquer le moment où le flux de gaz dans la cheminée se situe dans les limites requises (voir
la Figure 2);
b) des orifices calibrés, des régulateurs de pression du gaz et des manomètres sur chaque canalisation
d’alimentation, et un analyseur d’oxygène qui échantillonne en continu le mélange de gaz (voir la Figure 3);
c) des vannes à pointeau et des débitmètres étalonnés sur chaque canalisation d’alimentation et un analyseur
d’oxygène qui échantillonne en continu le mélange de gaz (voir la Figure 4);
d) des contrôleurs de débit en masse étalonnés sur chaque canalisation d’alimentation, et un analyseur
d’oxygène qui échantillonne en continu le mélange de gaz (voir la Figure 5).
NOTE 3 Tout système comprenant des vannes à pointeau adaptées et/ou des orifices calibrés et/ou des
régulateurs de pression de gaz et/ou des débitmètres étalonnés en combinaison avec des moyens adaptés pour
mesurer la fraction volumique d’oxygène selon les exigences en 5.3 et 5.4 s’est avéré adapté pour satisfaire les
performances de ce mode opératoire.
5.5 Analyseur d’oxygène
L’analyseur d’oxygène doit être adapté pour mesurer la fraction volumique d’oxygène dans le mélange
de gaz entrant dans la cheminée avec une résolution de 0,1 % et une exactitude de ± 0,1 % du mélange.
NOTE 1 Il a été trouvé que les analyseurs d’oxygène paramagnétiques satisfont les exigences d’exactitude.
NOTE 2 Dans le cas où la fraction volumique d’oxygène autour de la position de l’éprouvette diffère de celle
contrôlée sur la canalisation d’alimentation en air, une résolution du problème sera nécessaire.
5.6 Dispositif d’allumage par flamme
Le dispositif d’allumage par flamme doit comprendre un tube destiné à être introduit dans la cheminée
et dont l’extrémité, de 2 mm ± 1 mm de diamètre, produit une flamme devant être appliquée sur
l’éprouvette.
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Le combustible de la flamme doit être du propane sans mélange préalable d’air. La pureté du propane ne
doit être pas être inférieure à 98 %. L’alimentation en gaz doit être réglée de façon que, pour la fraction
volumique d’oxygène réglée, la hau
...
Questions, Comments and Discussion
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