ZR2: Zündquellen durch Selbstzersetzung

Gefahren: Stark exotherme Reaktionen, z.B. Zersetzung von Peroxiden etc., können als Zündquelle wirken. Auch thermische Prozesse bei einer langsam ablaufenden Reaktion von Stoffen können innerhalb einer explosionsfähigen Atmosphäre zu einer Zündquelle werden.

Schutzmaßnahmen: Innerhalb von explosionsgefährdeten Bereichen ist die Lagerung von Peroxiden generell unzulässig. Das Sammeln stoffbeaufschlagter Putzlappen innerhalb von explosionsgefährdeten Bereichen ist zu vermeiden. Falls unvermeidbar, muß er Sammelbehälter als Spezialbehälter, beispielsweise mit einer Wasserfüllung, ausgeführt sein oder  mindestens nach jedem Schichtende entleert werden.

Bestimmte Einsatzstoffe bei der Lackverarbeitung können sich durch chemische Um- und Zersetzungen unter Wärmeentwicklung so erhitzen, daß sie dadurch zu einer wirksamen Zündquelle werden.
Unter der betrachteten Systematik der Schutzmaßnahmen für explosionsfähige Dampf-/Luftgemische wird dabei zugrunde gelegt, daß die beschriebenen chemische Reaktionen, die an sich bereits zu erheblichen Schadensereignissen führen können, als Sekundärereignis die Zündung einer explosionsfähigen Atmosphäre auslösen. Der Explosionsschutz im Sinne dieser Beispielsammlung betrachtet also ausschließlich die Vermeidung solcher Sekundärereignisse.
Derartige chemische Reaktionen können durch Stoffe ausgelöst werden, die selbst als explosionsgefährlich einzustufen sind, wie beispielsweise Nitrocelluloselösungen in Nitrolacken oder Peroxide in einigen chemisch vernetzenden Lacksystemen . Als Schutzmaßnahme zur Vermeidung möglicher Primärereignisse von explosionsgefährlichen Stoffen eignet sich die beschriebene, auf explosionsfähige Stoffe zugeschnittene Schutzsystematik des Explosionsschutzes nicht. So lassen sich beispielsweise Explosionsereignisse durch explosionsgefährliche Stoffe nicht durch Reduzierung des Sauerstoffgehaltes, z. B. durch Zugabe von Inertgasen, sicher ausschließen.

Neben den beschriebenen, auf Zersetzung beruhenden chemischen Reaktionen der in der Lackproduktion eingesetzten Nitrocelluloselösungen und der zum Beispiel bei der Härterproduktion als Einsatzstoff verwendeten Peroxide, neigen Schüttungen brennbarer Stäube, wie sie beim Umgang mit organischenPigmenten in der Lackherstellung auftreten, zu einer Selbsterhitzung.

Die Selbsterhitzung kann dabei schon bei Raumtemperatur auftreten. Grund für die Temperaturzunahme ist dabei die Eigenschaft der Staubschüttung, eine wärmeisolierende Schicht aufzubauen. Hierdurch ist eine ausreichende Wärmeabfuhr nicht mehr möglich.

Die Wärmebilanz der ablaufenden Reaktion wird durch das nachfolgende Diagramm nach Semenov dargestellt.

Wärmebilanz nach Semenov:

Während die Wärmeproduktion mit steigender Temperatur exponentiell zunimmt (rote Kurve), stellt die Wärmeabfuhr einen linearen Prozess dar. In der obigen Darstellung ist der Prozeß mit dem Wärmeabfuhrverhalten der Geraden G1 stabil, solange sich die Temperatur zwischen den Schnittpunkten A und B bewegt.

Da in diesem Fall die Wärmeabfuhr stets größer ist als die Wärmezufuhr, stellt sich selbstständig der stabile Zustand am Schnittpunkt A als Gleichgewicht ein.

Übersteigt jedoch die Temperatur den oberen Gleichgewichtspunkt B, reicht das Wärmeabfuhrvermögen nicht mehr aus, es kommt zu einer Selbsterhitzung.

Die Gradenverläufe G2 und G3 stellen Erhöhungen der Temperatur des Kühlsystems bei gleichem Wärmeabfuhrverhalten dar, also für die betrachteten Reaktionsbedingungen höhere Umgebungstemperaturen.
Bei der in Gerade 3 dargestellten Wärmebilanz kommt es grundsätzlich innerhalb des dargestellten Temperaturniveaus zu einer Selbsterhitzung, die bis zu einer Selbstentzündung führen kann.
Beim Einsatz brennbarer Pigmente ist daher durch Absaugeinrichtungen die Ausbreitung entstehender Stäube zu vermeiden.
Das Erreichen von kritischen Temperaturbereichen hängt neben der Ausgangstemperatur der Schüttung sowie der Schichtdicke wesentlich von der zur Verfügung stehenden Ablagerungszeit ab. Bei einer regelmäßigen Beseitigung etwaiger Staubablagerungen insbesondere auf temperierten Oberflächen, wie beheizten Rohrleitungen oder elektrischen Antrieben, lässt sich ein Anwachsen der Schichtdicken auf kritische Stärken und die für die Reaktion verfügbare Zeit wirksam begrenzen.
Eine weitere Quelle zur Erzeugung einer Zündquelle kann der Umgang mit ungesättigten Ölen und Fetten darstellen.
Bei einer Vergrößerung der Stoffoberfläche, wie durch die Stoffbenetzung von Putzwolle, neigen diese zur Autooxidation.
In explosionsgefährdeten Räumen ist daher eine Sammlung in dieser Weise benetzter Putzlappen generell zu vermeiden.