Zündtemperatur

Die Zündtemperatur (auch Zündpunkt, Selbstentzündungstemperatur, Entzündungstemperatur oder Entzündungspunkt) ist die Temperatur, auf die man einen Stoff oder eine Kontaktoberfläche erhitzen muss, damit sich eine brennbare Substanz (Feststoff, Flüssigkeit, deren Dämpfe oder Gas) in Gegenwart von Sauerstoff ausschließlich aufgrund seiner Temperatur – also ohne Zündquelle wie einen Zündfunken – selbst entzündet. Sie ist bei jedem Stoff unterschiedlich hoch und in vielen Fällen vom Druck abhängig. Hervorgerufen wird die Selbstentzündung durch eine exotherme Oxidationsreaktion, wenn die Wärmeproduktionsrate die Wärmeabfuhr durch Wärmeleitung, -strahlung und Konvektion übersteigt. Die Zündtemperatur korreliert nicht mit Siedepunkt- oder Flammpunkttemperatur eines brennbaren Stoffs. Sie ist vielmehr ein Maß für die Oxidationsempfindlichkeit der Substanz.

Die Zündtemperatur eines Streichholzkopfes liegt bei 180–200 °C

Die Selbstentzündungstemperatur ist keine Stoffkenngröße im eigentlichen Sinn, da sie insbesondere vom Volumen der betrachteten Substanz abhängt. Größere Volumina entzünden sich bei kleineren Temperaturen. Die Zeit bis zur Selbstentzündung kann Monate betragen. Mit der Berechnung der Selbstentzündungstemperatur befasst sich die Theorie der Wärmeexplosion. Darin wird ein Konzept vorgeschlagen, das gestattet, Stoffwerte und Selbstentzündungstemperatur selbstentzündlicher Materialien mit Warmlagerungsversuchen eindeutig zu bestimmen. Die für die numerische Simulation relevanten kinetischen Parameter werden dabei in adiabatischen Warmlagerungsversuchen gewonnen. Die Selbstentzündungstemperatur ist unter anderem beim Brandschutz wichtig, beispielsweise bei Trocknungsprozessen, Lagerungen und Transporten. Bei Kohleflözbränden und einigen anderen Bränden kann es auch zur Entzündung in situ, also bei Kohleflözen im natürlichen Verband kommen.

Gase

Beim deutlich niedrigeren Flammpunkt kann ein Gas-Luft-Gemisch der gleichen Substanz nur mittels Zündquelle entflammt werden. Bei Flammpunkttemperatur erreicht eine Flüssigkeit einen Dampfdruck und damit eine Sättigungsdampfkonzentration, die so hoch ist, dass sich das entsprechende Gas-Luft-Gemisch entzünden lässt.

Die Zündfähigkeit eines Gasgemisches hängt untergeordnet auch vom Sauerstoffgehalt der umgebenden Atmosphäre ab. Normalbedingungen beziehen sich auf 21 % Sauerstoff in Luft. Da sich Großanlagen (Tanks, Behälter) nicht mit Stickstoff bis zu einem Restsauerstoffgehalt von 0 % inertisieren lassen, wird in besonderen Messungen der minimal nötige Grenzsauerstoffgehalt für eine Zündung ermittelt (z. B. 2 bis 4 %).

Flüssigkeiten

Lösemittel

Lösemittel mit besonders niedrigen Zündtemperaturen (ca. 120–180 °C) sind:

• Acetaldehyd
• Schwefelkohlenstoff – ein heißer Glasstab genügt zur Entzündung.
• Diethylether
• Ethylenglycoldimethylether
• Propylenglycoldimethylether
• Diethylenglycoldimethylether und Dipropylenglycoldimethylether – können sich bei der Destillation an heißen Apparaturteilen selbst entzünden, bei Dipropylenglycoldimethylether liegt die Zündtemperatur 10 °C unter dem Siedepunkt (siehe Flammpunkt)

Öle und Fette

Pflanzenöle oder tierische Fette können bei unsachgemäß gereinigter und erwärmter Wäsche schon bei Temperaturen über 70 °C durch Selbstentzündung in Brand geraten. Insbesondere bei der Verwendung von Wäschetrocknern oder Wäschemangeln besteht eine erhöhte Gefahr für diese Vorgänge, die schnell zu einem Brand des gesamten Gerätes führen können.

Feststoffe

Stäube

• Kohlestaub
• Mehlstaub

siehe auch: Staubexplosion – Bedingungen der Entzündung von Stäuben

Besonderheiten

• Weißer Phosphor – entzündet sich an Luft schnell selbsttätig (Prinzip der Phosphorbomben im Zweiten Weltkrieg).
• Ölverschmierte Lappen – können sich bei längerem Liegen in Abfallbehältern selbst entzünden.
• Pyrophores Eisen – besteht aus ultrafeinen Eisenspänen, unter Inertgas in Ampullen abgeschmolzen. Beim Ausschütten bildet sich an Luft ein Funkenregen, ähnlich wie von Metallspänen beim Schleifen.
• Elektrostatisch geladene Pulver (z. B. einige Kunstharzpulver und Polymergranulate, methylsubstituierte Cellulosederivate) – bilden sich beim Schütten aus Transportverpackungen. Potentielle Zündquelle einerseits und explosionsfähiger Staub andererseits liegen gleichzeitig vor.

Tabellen

Zündtemperatur einiger Feststoffe in Luft: Feststoff Zünd- temperatur in °C Fichtenholz 280 Holz 280–340 Kork 300–320 Stroh 250–300 Torf 230 Heu 260–310 Zeitungspapier 175 Schreibpapier 360 Zucker 410 Baumwolle 450 Getreide 250–320 Roggenmehl 500 Weizenstaub 270 Holzkohle 300 Kohle 240–280 Kunststoffe 200–300 Phosphor weiß 34 Schwefel 250 Phosphor rot 300

Zündtemperatur und Flammpunkt einiger flüssiger Brennstoffe mit Luft: Flüssigkeit Flamm- punkt in °C Zünd- temperatur in °C Teer 90 600 Essigsäure 40 460 Motoröl, Schmieröl 80–125 500 ca. Biodiesel RME/SME/PME 186 (pr ISO 3679) 283–285 (ASTME659-78) Dieselkraftstoff 67 255 Motorenbenzin −45–10 220–460 Petroleum 62 247–277 Terpentinöl 36 255 Methanol 11 455 Ethanol 12 400

Zündtemperatur einiger Gase bei Luft mit Normaldruck: Gas Summen- formel Dichte- verhältnis zu Luft Zünd- bereich in Vol% Zünd- temperatur in °C Ammoniak NH3 0,59 15–28 630 Ethin (Azetylen) C2H2 0,90 1,5–82 335 Butan C4H10 2,05 1,8–8,5 460 Erdgas H — 0,67 5–14 640 Erdgas L — 0,64 6–14 670 Ethan C2H6 1,047 3,0–12,5 510 Ethylen C2H4 1,00 2,7–34 425 Flüssiggas — 1,79 2–9 490 Generatorgas — 0,90 18–64 625 Gichtgas — 0,98 35–75 495 Kohlenmonoxid CO 0,97 12,5–74 605 Methan CH4 0,55 5,0–15 595 Propan C3H8 1,56 2,1–9,5 470 Propylen C3H6 1,48 2,0–11,7 455 Schwefelwasserstoff H2S 1,19 4,3–45,5 270 Wasserstoff H2 0,07 4,0–76 585

Siehe auch

• Zündgrenze
• Verbrennungsdreieck
• Verpuffungstemperatur
• Mindestzündladung
• Tropfzündpunkt
• Fahrenheit 451 – Buchtitel einer Dystopie (1953), vorgeblich die Temperatur bei der Bücher zu brennen beginnen

Literatur

• Roy Bergdoll, Sebastian Breitenbach: Verbrennen und Löschen (= Die Roten Hefte. Heft 1). 18. Auflage. Kohlhammer, Stuttgart 2019, ISBN 978-3-17-026968-2.