ASTM D635 Standardtestverfahren für die Brenngeschwindigkeit und/oder das Ausmaß und die Dauer des Brennens von Kunststoffen in horizontaler Position

Die Norm „ASTM D635 Standard Test Method for Burning Rate and/or Burning Extent and Duration of Plastics in a Horizontal Position“, herausgegeben von der American Society for Testing and Materials (ASTM), beschreibt ein Screening-Verfahren im Labor im kleinen Maßstab zum Vergleich der relativen linearen Brennrate oder des Brennausmaßes und der Brenndauer oder beidem von Kunststoffen in Stangenform, die aus Blättern, Platten oder Paneelen geformt oder geschnitten und in horizontaler Position getestet werden.

Dieses Prüfverfahren zur Prüfung der Brandreaktion entspricht technisch dem in IEC 60695-11-10 beschriebenen Prüfverfahren A. Es gilt daher als konform mit den internationalen Normen für Entflammbarkeitstests.

Für weitere Informationen zu Materialien, die bei diesem Test nicht bis zur ersten Referenzmarke brennen, gilt die Standardtestmethode ASTM D380.

Dieses Prüfverfahren wurde für Polymerwerkstoffe entwickelt, die in Geräten und Anlagen zum Einsatz kommen. Die Ergebnisse dienen als vorläufiger Indikator für die Entflammbarkeit in einer bestimmten Anwendung. Die endgültige Zulassung des Materials hängt von seiner Verwendung in kompletten Geräten ab, die der jeweils geltenden Norm entsprechen.

Das im Anhang dieser Norm beschriebene Klassifizierungssystem dient der Qualitätssicherung und Vorauswahl von Werkstoffen für Produkte (Anhang X1).

Prüfungen an einem Material unter den in dieser Norm festgelegten Bedingungen sind nützlich, um die Brenngeschwindigkeit, die Brenndauer und das Brennausmaß (oder beides) verschiedener Materialien zu vergleichen, Herstellungsprozesse zu steuern oder die Verschlechterung oder Veränderung dieser Brenneigenschaften vor oder während des Gebrauchs zu messen. Ein Zusammenhang mit der Entflammbarkeit unter tatsächlichen Einsatzbedingungen wird nicht vorausgesetzt.

Brenngeschwindigkeit und andere Verbrennungsphänomene werden durch Faktoren wie Dichte, Pigmente, Anisotropie des Materials und Probendicke beeinflusst. Testdaten werden nur für Proben ähnlicher Dicke verglichen, unabhängig davon, ob die Vergleiche mit demselben oder unterschiedlichen Material durchgeführt werden. Brenngeschwindigkeit und andere Verbrennungsphänomene variieren mit der Dicke.

Bei der Verarbeitung beanspruchte Plattenmaterialien neigen dazu, sich beim Brennen zu entspannen, was zu unregelmäßigen Ergebnissen führt, sofern sie nicht gemäß der Standardprüfmethode ASTM D648 ausreichend lange über ihre Formbeständigkeitstemperatur erhitzt werden, um sich vollständig zu entspannen.

Verbrennungstests erfordern die willkürliche Festlegung bestimmter Variablen wie Probengröße, Energiequelle, Anwendungszeit und Endpunkte. Materialien, die ungewöhnlich empfindlich auf eine oder mehrere der für diese Methode gewählten Bedingungen reagieren, führen zu sehr unterschiedlichen Ergebnissen. In solchen Fällen ist eine zusätzliche Charakterisierung der Verbrennung mit anderen Methoden vorzuziehen.

Bei dieser Prüfmethode werden Proben bestimmten Labortestbedingungen ausgesetzt. Änderungen der gemessenen Brandverhaltenseigenschaften bei Änderung der Testbedingungen oder der Endanwendungsbedingungen sind nicht immer vorhersehbar. Daher sind die Ergebnisse nur für die in diesem Verfahren beschriebenen Brandtestbedingungen gültig.

ASTM D635 ist ein wichtiges Protokoll zur Bewertung der Entflammbarkeit von Kunststoffen. Dieser Labortest im kleinen Maßstab wird häufig verwendet, um die Brandsicherheit von Polymermaterialien zu bewerten, die in Geräten und Vorrichtungen in Branchen wie dem Baugewerbe, der Automobilindustrie und der Elektronik verwendet werden. Das beschriebene Testverfahren misst Geschwindigkeit, Ausmaß und Dauer des Brennens von freistehenden Kunststoffen in horizontaler Lage. Es dient als Screening-Tool zum Vergleich der relativen Entflammbarkeit verschiedener Kunststoffmaterialien unter kontrollierten Bedingungen. Dieses Verfahren ist besonders wichtig für Polymermaterialien, die in Geräte- und Vorrichtungskomponenten verwendet werden, und bietet einen vorläufigen Hinweis auf deren Feuerbeständigkeit. Es ist jedoch nicht dazu gedacht, die Entflammbarkeit unter tatsächlichen Brandbedingungen vorherzusagen. Stattdessen soll es Vergleichsdaten für die Materialauswahl, Qualitätskontrolle und Einhaltung von Sicherheitsnormen liefern.

Die Hauptziele des ASTM D635-Standards sind:

• Bestimmung der Brenngeschwindigkeit: Misst, wie schnell ein Kunststoffmaterial brennt, wenn es einer Flamme ausgesetzt wird.
• Bewertung des Ausmaßes und der Dauer der Verbrennung: Bewertet die Entfernung und Dauer der Flammenausbreitung nach der Zündung.
• Sicherstellung der Einhaltung von Sicherheitsvorschriften: Hilft Herstellern bei der Auswahl von Materialien, die den gesetzlichen Brandschutznormen in Branchen wie dem Baugewerbe und der Elektronik entsprechen.

Diese Testmethode verwendet ein standardisiertes Verfahren, um konsistente und vergleichbare Ergebnisse in verschiedenen Laboren zu gewährleisten. Die grundlegenden Schritte meiner Methode sind wie folgt:

• Probenvorbereitung: Es werden Testproben mit den Nennmaßen 125 mm Länge, 13 mm Breite und maximal 13 mm Dicke vorbereitet. Die Proben werden mindestens 48 Stunden lang bei 23 °C und 50 % relativer Luftfeuchtigkeit konditioniert, um die Umweltfaktoren zu standardisieren.
• Aufbau: Die Probe wird horizontal in eine Testkammer gelegt, an einem Ende gestützt und mit dem freien Ende freigelegt.
• Zündung: Ein Bunsenbrenner, der auf eine 20 mm hohe blaue Flamme mit einem Methangasfluss von 105 ml/min eingestellt ist, wird 30 Sekunden lang auf das freie Ende der Probe gerichtet. Erreicht die Flammenfront innerhalb von 30 Sekunden die 25-mm-Referenzmarke, wird die Flammenbeflammung beendet.
• Beobachtung und Messung: Nach dem Entfernen der Flamme werden Dauer und Grad der Verbrennung aufgezeichnet. Die wichtigsten Messungen sind:
  • Ob die Flammen die Referenzmarkierungen 25 mm und 100 mm erreichen.
  • Die zwischen den Markierungen 25 mm und 100 mm verstrichene Zeit, falls zutreffend.
  • Beschädigte Länge zwischen der 25 mm und 100 mm Markierung.
  • Die lineare Brenngeschwindigkeit (in mm/min), die berechnet wird, wenn die Flamme die 100-mm-Marke erreicht.
• Klassifizierung (optional): Materialien können anhand ihrer Brenngeschwindigkeit und ihres Brennausmaßes, wie im Anhang der Norm angegeben, als HB (horizontales Brennen), CC1 oder CC2 klassifiziert werden. Beispielsweise wird ein Material als HB klassifiziert, wenn seine Brenngeschwindigkeit bei Proben mit einer Dicke von 3–13 mm 40 mm/min oder bei Proben mit einer Dicke von weniger als 3 mm 75 mm/min nicht überschreitet.

Gemäß einschlägiger Normen wie UL 94, die mit der Norm ASTM D635 kompatibel ist, können Materialien je nach ihrem Brennverhalten in folgende Kategorien eingeteilt werden:

• Klasse A: Kein sichtbares Brennen nach dem Entfernen der Flamme.
• Klasse B: Nach dem Entfernen der Flamme überschreitet die Flammenfront die Grenze von 25 mm nicht.
• Klasse C: Die Flammenfront ist größer als 25 mm, erreicht aber nicht 100 mm.
• Klasse D: Die Flammenfront überschreitet die 100-mm-Grenze und die Brenngeschwindigkeit überschreitet bei dickeren Proben nicht 40 mm pro Minute.

Diese Klassifizierungen sind nicht offizieller Bestandteil der Norm ASTM D635, werden in der Industriepraxis jedoch häufig herangezogen.

Der ASTM D635-Standard wird aus folgenden Gründen als wertvoll erachtet:

• Vergleichsanalyse: Ermöglicht Herstellern, die Brenneigenschaften verschiedener Kunststoffe zu vergleichen und hilft so bei der Materialauswahl für bestimmte Anwendungen.
• Qualitätskontrolle: Durch Tests können Änderungen der Verbrennungseigenschaften überwacht werden, die durch Materialzersetzung während der Produktion oder im Laufe der Zeit entstehen.
• Einhaltung gesetzlicher Vorschriften: Regulierungsbehörden wie der International Building Code (IBC) verlangen häufig, dass die Materialien den Brandschutznormen entsprechen, insbesondere bei lichtdurchlässigen Kunststoffen, die im Bauwesen oder in Automobilkomponenten verwendet werden.
• Einschränkungen: Der Test simuliert keine realen Brandbedingungen und die Ergebnisse sollten nicht zur Bewertung der Leistung in realen Brandszenarien verwendet werden. Faktoren wie Materialdichte, Dicke, Zusatzstoffe und Umgebungsbedingungen (z. B. Temperatur, Luftfeuchtigkeit) können die Ergebnisse beeinflussen.

Zu den Faktoren, die die Testergebnisse beeinflussen, gehören:

• Chemische Zusammensetzung: Zusatzstoffe, Füllstoffe oder Flammschutzmittel können die Feuerbeständigkeit erhöhen oder verringern.
• Probendicke: Dickere Proben brennen im Allgemeinen langsamer als dünnere Proben.
• Umgebungsbedingungen: Temperatur- oder Feuchtigkeitsänderungen während des Tests können das Verbrennungsverhalten beeinflussen.
• Materialanisotropie: Die Ausrichtung von Polymerketten oder Verstärkungsfasern kann die Flammenausbreitung beeinflussen.

Der ASTM D635-Standard wird häufig in Branchen verwendet, in denen Brandschutz Priorität hat:

• Konstruktion: Stellt sicher, dass dickwandige Kunststoffe, die in Isolierungen, Rohrleitungen oder Strukturkomponenten verwendet werden, den Brandschutznormen entsprechen.
• Automobilindustrie: Bewertet die Feuerbeständigkeit von Kunststoffen in Innenraumteilen oder Komponenten unter der Motorhaube zum Schutz von Insassen und Fahrzeugen.
• Elektronik: Bewertet in Geräten und Anlagen verwendete Kunststoffe, um Brandgefahren durch Kurzschlüsse oder Überhitzung zu vermeiden.

ASTM D635 ist daher ein grundlegendes Instrument zur Beurteilung der Entflammbarkeit von Kunststoffen in kontrollierten horizontalen Brenntests. Durch die Bereitstellung von Daten zu Brenngeschwindigkeit, -ausmaß und -dauer unterstützt es Hersteller bei der Auswahl sicherer Materialien, der Einhaltung gesetzlicher Normen und der Aufrechterhaltung der Qualitätskontrolle. Obwohl die standardisierte Methodik keine Vorhersagen zum tatsächlichen Brandverhalten zulässt, liefert sie wertvolle Informationen für Branchen, die auf Polymermaterialien angewiesen sind.

Unser Unternehmen ist seit vielen Jahren tätig und verfolgt die globalen Entwicklungen in Wissenschaft und Technologie aufmerksam. Es verfügt über ein Team erfahrener Fachkräfte und eine breite Infrastruktur, um für Unternehmen aller Branchen Tests, Messungen und Analysen in einer Vielzahl von Bereichen durchzuführen. In diesem Zusammenhang bieten wir auch Prüfdienstleistungen gemäß der Standardprüfmethode ASTM D635 für die Brenngeschwindigkeit und/oder das Ausmaß und die Dauer brennender Kunststoffe in horizontaler Position an.