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Tutorial MenueEigenschaften von PolymerenLerneinheit 5 von 7

Werkstoffprüfung: Thermische Eigenschaften von Polymeren

Prüfmethoden zur Ermittlung des Brandverhaltens

Prüfung und Kontrolle

Die Vorschriften für Prüfung und Kontrolle von Werkstoffen bezüglich ihres Brandverhaltens können nach den einzelnen Stufen des Brandgeschehens geordnet werden.

  • Zündung: Sie kann durch Prüfvorschriften am besten erfasst werden, da sie den Größenordnungen eines Laboratoriumsversuches entspricht. Die einzelnen Vorschriften unterscheiden sich durch die Größe und Art der Zündflamme, die Zündzeit, die Zündrichtung sowie die Anordnung und die Dimensionen der Prüflinge.
  • Brandausbreitung: Sie ist experimentell bereits schwer zu erfassen. In dem entsprechend der DIN 4102 einzusetzenden Brandschacht wird z.B. die Auswirkung eines brennenden Papierkorbes auf Bauteile nachgeahmt. Der Aufwand dazu ist bereits so groß, dass der Versuch nicht routinemäßig durchgeführt werden kann.
  • Feuersprung: Er bezeichnet den Zeitpunkt der plötzlichen Entzündung von Gegenständen, die in einer Entfernung von mehreren Metern vom Brandherd stehen. Diese sprunghafte Ausbreitung ist das Resultat der Strahlungswärme und der Menge und Mischung der im Raum bereits entstandenen Pyrolysegase mit Luft.
  • Ausbrennen: Hier ist die Summe der Verbrennungswärmen der vom Brand betroffenen Komponente, die so genannten Brandlast, von Bedeutung.

Methoden zur Prüfung auf Entzündbarkeit

  • Kleinbrennertest nach DIN 53438: Prüfung mit senkrecht aufgehängtem Prüfling (190 mm oder 230 mm lang, 90 mm breit in gebräuchlicher Dicke) und einer Zündflamme (20 mm), die im Winkel von 45° die Kante oder die Fläche (190 mm vom oberen Ende entfernt) zündet (15 Sekunden). Sofern 40 mm des Prüflings unversehrt bleiben, wird er mit K1 qualifiziert.
  • UL 94-Test: Dieser vom Underwriter Laboratory in USA entwickelte Test befasst sich mit der tropfenden Polymer-Schmelze. Eine vertikal angeordnete Probe (127 mm x 12.7 mm x 12.7 mm) wird mit einem Bunsenbrenner (Flamme 19 mm) gezündet (10 Sekunden). Erlischt die Flamme nach weniger als 30 Sekunden, wird nochmals 10 Sekunden gezündet. Bei der zweiten Zündung sind zu leicht verdampfende Flammschutzmittel schon verbraucht und die beim Brennen entstehende Polymer-Schmelze tropft auf Baumwollwatte. Wird diese durch die brennende Schmelze nicht gezündet und brennt die Probe weniger als 5 Sekunden, wird sie mit UL94V0 charakterisiert. Bei gleicher Brennzeit, aber brennender Baumwollwatte wird von UL94V2 gesprochen.

Methoden zur Prüfung auf Brandausbreitung

  • Im Brandschacht werden 4 Prüflinge (1000 mm x 190 mm in gebräuchlicher Dicke) zu einem vertikalen Schacht zusammengestellt. Ein Brenner mit 32 Gasdüsen beflammt die Probe während 10 Minuten von unten (14.653 kJ werden zugeführt). Wenn die Platten diese Beflammung ohne Anstieg der Rauchgastemperatur auf eine Länge von durchschnittlich 150 mm unverändert überstehen, werden sie als schwer entflammbar eingeordnet.

Sauerstoff-Index (Prüfvorgang ASTM D 2863-70)

  • Im Gegensatz zu den modellartigen gebrauchsnahen Vorschriften zur Prüfung des Brandverhaltens wurden Methoden entwickelt, welche die Brennbarkeit des Prüflings in allgemeiner Form charakterisieren sollen. Hierzu zählt der Sauerstoff-Index. Dazu haben Fenimore und Martin vorgeschlagen, die zum Brennen nötige Konzentration an Sauerstoff in der Atmosphäre als Charakteristikum der Brennbarkeit von Feststoffen (und Flüssigkeiten) zu verwenden.
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