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Brandprüfung an Kunststoffen

UL Solutions kann für Sie die folgenden Brandprüfungen durchführen.

Conducting a combustion (fire) test

Zur Bestimmung der Entflammbarkeit von Kunststoffen gibt es zwei Vorauswahl-Prüfverfahren. Das erste Verfahren bestimmt das Brandverhalten, nach der Beflammung der Probe. Das Prüfverfahren ist in UL 94, der Norm zur Prüfung der Entflammbarkeit von Kunststoffen für Komponenten in Elektro- und Haushaltsgeräten, beschrieben, diese wurde mit IEC 60707, 60695-11-10 und 60695-11-20 sowie ISO 9772 und 9773 harmonisiert.

Das zweite Verfahren dient zur Bestimmung der Entzündungsbeständigkeit eines Kunststoffes gegenüber elektrischen Zündquellen. Die Beständigkeit eines Materials gegenüber Entzündung und Kriechstrombildung ist in UL 746A beschrieben, die den Prüfverfahren in IEC 60112, 60695 und 60950 ähnelt.

UL 94, Brandklassifizierungen

Gemäß UL 94 gibt es 12 Brandklassifizierungen für Materialien, die anhand gezielter Brandversuche bestimmt werden. Diese Klassifizierungen, die in jeweils absteigender Reihenfolge in die folgenden drei Gruppen aufgelistet sind, gelten zur Unterscheidung der Brandmerkmale eines Materials, nachdem Proben einer bestimmten Brandprüfung unter kontrollierten Laborbedingungen ausgesetzt wurden.

  • Sechs Prüfklassen (5VA, 5VB, V-0, V-1, V-2, HB) betreffen Materialien, welche üblicherweise in Gehäusen, strukturellen Teilen und Isolierungen von Unterhaltungselektronik verwendet werden.
  • Drei weitere Prüfklassen (HF-1, HF-2, HBF) betreffen Schaumstoffmaterialien geringerer Dichte, welche üblicherweise in Lautsprecherabdeckungen und Schalldämmungen eingesetzt werden.
  • Die restlichen drei Klassen (VTM-0, VTM-1, VTM-2) betreffen dünne Folien, die normalerweise keine horizontale Tragfähigkeit besitzen. Diese werden meist als Trägermaterial für flexiblen Leiterplatten verwendet.

Horizontale vs. vertikale Ausrichtung

Die aus dem zu testenden Kunststoff geformten Prüfkörper werden je nach den Spezifikationen der jeweiligen Prüfmethode entweder horizontal oder vertikal ausgerichtet. Anschließend werden sie für eine bestimmte Zeit einer definierten Beflammung ausgesetzt. Bei einigen Prüfverfahren wird der Probekörper nur einmal beflammt, wie bei der Prüfung des horizontalen Brandverhaltens (HB), während in anderen Prüfverfahren mindestens zweimal beflammt wird.

Eine HB-Brennbarkeitsklassifizierung gibt an, dass das horizontale Brandverhalten eines Materials getestet wurde und die Brandgeschwindigkeit unter einem definierten Grenzwert lag.

Die drei vertikalen Prüfklassen V2, V1 und V0 zeigen an, dass das Material in einer vertikalen Position getestet wurde und innerhalb einer bestimmten Zeit nach Entfernen der Prüfflamme selbstständig erloschen ist. Die Prüfklassen für das vertikale Brandverhalten geben auch an, ob brennende Partikel abtropfen und ob diese einen unter dem Prüfkörper platzierten Baumwollindikator entzünden.

UL 94 beschreibt auch ein Verfahren zur Bestimmung der 5VA- oder 5VB-Klassifizierung, bei dem die Prüfflamme fünfmal angelegt wird. Diese gezielten Prüfverfahren messen die Brandeigenschaften eines Materials nach einer definierten Beflammung.

Unterschiede in den Prüfverfahren und deren Kriterien

Bei der Brennbarkeitsprüfung von Kunststoffen, die üblicherweise für die Herstellung von Gehäusen und Bauteilen/Isolatoren in Elektronikprodukten verwendet werden (5VA, 5VB, V-0, V-1, V-2 und HB), wird ein Material der Klassifizierung 5VA oder 5VB einer Zündquelle ausgesetzt, die etwa zehnmal stärker ist, als die in den Prüfungen für V-0, V-1, V-2 und HB. Außerdem dürfen sich von diesen Proben keine brennenden Partikel lösen. Drei der in der UL 94 spezifizierten Klassifizierungen beziehen sich auf Schaumstoffmaterialien geringerer Dichte, wie sie üblicherweise in Lautsprecherabdeckungen und Schalldämmungen eingesetzt werden (HF-1, HF-2, HBF). Die verbleibenden drei Brennbarkeitsklassen (VTM-0, VTM-1, VTM-2) betreffen dünne Folien, die üblicherweise in flexiblen Leiterplatten verwendet werden und im Allgemeinen keine horizontale Tragfähigkeit besitzen. Die Brennbarkeitsklassifizierung VTM-0 kann nicht mit der Klassifizierung V-0 verglichen werden, da die Prüfverfahren unterschiedlich sind. Ebenso können die Klassifizierungen VTM-1 und VTM-2 nicht als gleichwertig mit den Klassifizierungen V-1 bzw. V-2 angesehen werden.

Brandverhalten

Brandverhalten UL 94 HB – Horizontal

Die horizontale Brandprüfung wird zur Bestimmung der HB-Brennbarkeitsklasse eines Materials verwendet. Die Brennbarkeitsklasse eines Prüfkörpers wird dabei in Abhängigkeit von der Brenngeschwindigkeit und unter Berücksichtigung der Materialstärke berechnet.

Normen für Brandverhalten UL 94 HB

UL 94

Auf Anfrage:

(IEC) DIN EN 60695-11-10A, ASTM D635 oder vergleichbare Normen

Brandverhalten UL 94 V – 50 W, 20 mm Vertikal

Dieses Prüfverfahren wird zur Bestimmung der Brennbarkeitsklassen UL 94 V-0, V-1 und V-2 verwendet. Bei der Prüfung werden sowohl die Brenn- und Nachglühzeit als auch das brennende Abtropfen des Prüfkörpers bewertet.

Normen für Brandverhalten UL 94 V

UL 94

Auf Anfrage:

(IEC) DIN EN 60695-11-10B, ASTM D3801 oder vergleichbare Normen

Brandverhalten UL 94 5V – 500 W, 125 mm Vertikal

Dieses Prüfverfahren wird zur Bestimmung der Brennbarkeitsklassen UL 94-5VA und -5VB verwendet.

Bei der Prüfung werden sowohl das Brennverhalten an Stäben sowie eine eventuelle Lochbildung an Platten beurteilt.

Normen für Brandverhalten UL 94 5V
UL 94

Auf Anfrage:

(IEC) DIN EN 60695-11-20 oder vergleichbare Normen

Brandverhalten UL 94 VTM – Vertikal, dünnes Material

Dieses Prüfverfahren wird zur Bestimmung der Brennbarkeitsklassen UL 94 VTM-0, VTM-1 und VTM-2 dünner Materialien verwendet. Voraussetzung einer VTM-Klassifizierung ist eine nicht bestandene UL 94 V-Prüfung.

Bei der Prüfung werden sowohl die Brenn- und Nachglühzeit als auch das brennende Abtropfen des Prüfkörpers bewertet.

Normen für Brandverhalten UL 94 VTM

UL 94 oder vergleichbare Normen

Brandverhalten UL 94 HBF – Horizontal, geschäumtes Material

Die horizontale Brandprüfung an geschäumten Materialien wird zur Bestimmung der Brennbarkeitsklassen UL 94-HBF, HF-1 und HF-2 unter Berücksichtigung der ermittelten Dichte verwendet.

Normen für Brandverhalten UL 94 HBF

UL 94, ASTM D4986, ISO 9772 oder vergleichbare Normen

Prüfkriterien für Brandverhalten UL 94 HB – Horizontal

Vorbehandlung:

48 Stunden / 23 °C / 50% rel. Feuchte

Beflammung 20 mm, Tirillbrennerflamme
Beflammungszeit 30 s

Erreicht die Flammenfront innerhalb von 30 s die erste Messmarke, wird die Beflammung beendet.

Prüfkriterien Brandgeschwindigkeit Brennbarkeitsklassen
Prüfkörperdicke 3–13 mm ≤ 40 mm/min HB
Prüfkörperdicke < 3 mm ≤ 75 mm/min HB
Flamme erlischt vor der ersten Markierung = 0 mm/min HB
Prüfkriterien für Brandverhalten UL 94 V – 50 W, 20mm Vertikal

Vorbehandlung:
2 Tage / 23 °C / 50 % rel. Feuchte

7 Tage / 70 °C / Heißluftofen

Flammhöhe 20 mm
Beflammungszeit 2 x 10 s
Die zweite Beflammungszeit beginnt, sobald die erste Nachbrennzeit endet

 

Brennbarkeitsklassen UL 94 V
Prüfkriterien V-0 V-1 V-2
Brennzeit jedes einzelnen Stabes (s) (nach der 1. und 2. Beflammung) ≤10 ≤30 ≤30
Gesamtbrennzeit (s) (10 Beflammungen) ≤50 ≤250 ≤250
Brenn- und Nachglühzeiten nach zweiter Beflammung (s) ≤30 ≤60 ≤60
Brennendes Abtropfen (Entzündung der Watte) Nein Nein Ja
Abbrennen bis zur Halteklammer (Prüfkörper vollständig verbrannt) Nein Nein Nein
Prüfkriterien für Brandverhalten UL 94 5V – 500 W, 125 mm Vertikal

Vorbehandlung:
2 Tage / 23 °C / 50 % rel. Feuchte.

7 Tage / 70 °C / Heißluftofen

 

Brennbarkeitsklassen UL 94
Prüfkriterien (Prüfkörper) 5 VA 5 VB
Brenn- und Nachglühzeiten nach fünfter Beflammung (s) ≤60 ≤60
Brennendes Abtropfen Nein Nein
Lochbildung Nein Ja
Prüfkriterien für Brandverhalten UL 94 VTM – Vertikal, dünnes Material

Vorbehandlung:
2 Tage / 23 °C / 50 % rel. Feuchte

7 Tage / 70 °C / Heißluftofen

Flammhöhe 20 mm
Beflammungszeit 2 x 3 s
Die zweite Beflammungszeit beginnt, sobald die erste Brennzeit endet

 

Brennbarkeitsklassen UL 94 VTM
Prüfkriterien VTM-0 VTM-1 VTM-2
Brennzeit jedes einzelnen Stabes (s) (nach der 1. und 2. Beflammung) ≤ 10 ≤ 30 ≤ 30
Gesamtbrennzeit (s) (10 Beflammungen) ≤ 50 ≤ 250 ≤ 250
Brenn- und Nachglühzeiten nach zweiter Beflammung (s) ≤ 30 ≤ 60 ≤ 60
Brennendes Abtropfen (Entzündung der Watte) Nein Nein Ja
Abbrennen bis zur Halteklammer (Probe brennt vollständig ab) Nein Nein Nein
Prüfkriterien für Brandverhalten UL 94 HBF – Horizontal, geschäumtes Material

Vorbehandlung:
2 Tage / 23 °C / 50 % rel. Feuchte.

7 Tage / 70 °C / Heißluftofen

Flammenhöhe 38 mm
Beflammungszeit 60 s

 

Brennbarkeitsklassen UL 94 HBF
Prüfkriterien (Prüfkörper) HF-1 HF-2
Brennzeit (s) 4/5 ≤ 2
1/5 ≤ 10
4/5 ≤ 2
1/5 ≤ 10
Brenn- und Nachglühzeit jedes einzelnen Stabes (s) ≤ 30 ≤ 30
Brennendes Abtropfen (Entzündung der Watte) Nein Ja
Beschädigte Länge jedes einzelnen Stabes (mm) < 60 < 60

Kriterien für eine HBF-Klassifizierung

  • Brandgeschwindigkeit ≤ 40 mm über eine Strecke von 100 mm
  • Flamme oder Glut erlischt vor der 125 mm-Markierung