Flammpunkt
Bei Flammpunkttemperatur erreicht eine Flüssigkeit einen Dampfdruck bzw. eine korrespondierende Sättigungsdampfkonzentration, die so hoch ist, dass sich das entsprechende Gas/Luft-Gemisch mit einer Zündquelle kurzzeitig entflammen lässt. Daher korrespondiert der "Flammpunkt" auch direkt mit der "unteren Explosionsgrenze".
Die Verbrennung kommt am Flammpunkt zum Erliegen, auch wenn die Zündquelle nicht entfernt wird. Die nachströmende Dampfmenge ist nicht groß genug, um eine dauerhafte Verbrennung zu ermöglichen. Wenige Grad über dem Flammpunkt liegt der Brennpunkt. Ab dieser Temperatur ist eine dauerhafte Verbrennung, auch nach Entfernen der Zündquelle, möglich, denn die Flüssigkeitsoberfläche liefert dann brennbare Dämpfe in ausreichender Menge nach.
Randbedingungen:
- die Zündquelle (elektrostat. Funke oder Flamme) muß eine Mindestzündenergie erzeugen [Bsp.: für Methan 0,2 mJ],
- die Atmosphäre muß einen Mindestgehalt an Sauerstoff aufweisen [Bsp.: für Bisphenol-A 2,0 Vol%].
Dies lässt sich beispielsweise mit Dieselkraftstoff oder Heizöl ausprobieren, das einen Flammpunkt von etwa 55 °C besitzt. Es lässt sich bei Zimmertemperatur mit einem Streichholz nicht entflammen. Vorsicht: Wird das Streichholz lange genug an die Flüssigkeit gehalten, steigt dadurch lokal die Temperatur an der Flüssigkeitsoberfläche, was zum Erreichen des Flammpunktes und somit zur Entflammung führen kann.
Flammpunktmessung
Der Flammpunkt ist ausschlaggebend bei der Einstufung und Klassifizierung als Gefahrgut bzw. Gefahrstoff.
Es gibt verschiedene Apparaturen, um den Flammpunkt einer Flüssigkeit zu bestimmen:
- Methode nach Pensky-Martens (>50°C; DIN 51758, EN 2719, aktuell Standardapparatur)
- Methode nach Abel-Pensky (<50°C; DIN 51755, geschlossener Tiegel = c.c. "closed cup")
- Methode nach Cleveland (DIN 51376, offener Tiegel = "open cup")
- Methode nach Marcusson (DIN 51584, offener Tiegel, veraltete Methode von 1959 )
Generell liefern closed-cup-Methoden niedrigere Flammpunkte als die veralteten open-cup-Methoden. Letztere dienten zur Bestimmung des heute nicht mehr gebräuchlichen "Brennpunkts".
reine Substanzen
Der Flammpunkt einer unbekannten brennbaren Flüssigkeit kann geschätzt werden:
Flammpunkt = Siedepunkt (bei 1013 mbar) - 100±30°C
Gemische brennbarer Stoffe
In Gemischen bestimmt der Dampfdruck der am niedrigsten siedenden Substanz den Flammpunkt des Gemischs. Hefeweizenbier (= 5-8 Vol% Ethanol in Wasser) ergab bei Messung einen Flammpunkt von 81°C.
Beispiele
| Substanz | Siedepkt. | Flammpkt. | untere Expl.gr. | obere Expl.gr. | -------- | Zündtemp. |
|---|---|---|---|---|---|---|
| ------- | [°C] = 100Vol.% | [°C] | Vol.% | Vol.% | ---------- | [°C] |
| Wasserstoff SDB | -253 | .... | 4 | 77 | ---------- | 465 |
| Methan (Erdgas) | -162 | .... | 4 | 17 | ---------- | 575-640 |
| Acetylen SDB | -84 | .... | 2,3 | 100 | ---------- | 305 |
| Propan SDB | -42 | .... | 1,7 | 10,9 | ---------- | 470 |
| Schwefelkohlenstoff SDB | +46 | -30 | 1,0 | 60 | ---------- | 102 (!!) |
| Aceton SDB | +56 | -18 | 2,1 | 13 | ---------- | 540 |
| Ethanol SDB (Brennspiritus) | +78 | +13 | 3,5 | 15 | ---------- | 425 |
| Isopropanol SDB | +82 | +12 | 2 | 12 | ---------- | 425 |
| Glycerin SDB | ca. 290 | ca. 180 | ... | ... | ---------- | 400 |
| ---- | --- | --- | -- | -- | ---------- | --- |
| Benzin für Kfz. (KW-Gemisch) SDB | 30-210 | <-20 | 0,6 | 8 | ---------- | 200 |
| Diesel für Kfz. (KW-Gemisch) SDB | 150-390 | >+55 | 0,6 | 6,5 | ---------- | ca.220 |
| Rapsöl (FS-Triglycerid) SDB | ca.350 | .... | ... | ... | ---------- | ca.300 |
| Rapsöl-Methylester (FS-Methylester) SDB | ca.300 | 180 | ... | ... | ---------- | ca.250 |