Prüfmethoden

Prüfung der Brennbarkeit von Isolationsfolien

Verschiedene Normen versuchen durch Simulation möglichst realitätsnaher Situationen die Entflammbarkeit von eingesetzten Isolationsstoffen zu prüfen. Dies kann zum Beispiel die Glühdrahtprüfung sein (Überhitzung einer Leitung) oder die Beflammung (Lichtbogen bei Kriechwegbildung). Es gibt auch Prüfungen, die durch kaminartigen Testaufbau die reale Situation in Zimmern oder Schaltschränken zu simulieren. Die Ergebnisse der verschiedenen Methoden können sich stark unterscheiden und müssen zielbezogen eingesetzt werden.

Die Entflammbarkeit wird u.a. nach folgenden Normen/Standards geprüft: UL94, IEC 60707, IEC 60695-11, DIN 40633-4.7, VDE 0340, UL 510, IEC 60454-2, DIN 4102, DIN EN 13501, etc.

(Definition: Test einer Einrichtung oder eines Materials hinsichtlich der Fähigkeit, im Falle z.B. eines Kurzschlusses oder externer Wärmezufuhr nicht entzündlich zu sein bzw. nicht Grund für ein Feuer (oder Glimmbrand) zu sein. Zum Beispiel bei DIN EN 13501 Einstufung nach Brennbarkeit; Brennbarkeitsklasse (Brandklasse) B1 = schwerentflammbar).

Die Verfahren für Kunststoffe unterscheiden sich grob durch die Anordnung des Prüflings: Horizontal, Vertikal oder auf einem Metallstab aufgewickelt (Folien/Klebebänder).

Prüfmethode FMVSS 302 / DIN 75200

Bei dieser Prüfung zum Brandverhalten von Werkstoffen werden die Proben horizontal in einen Träger eingespannt. Die Probengröße beträgt rund 360 x 100 mm bei einer maximalen Probenstärke von 13 mm.

Die erste Meßmarke (Start der Geschwindigkeitesmessung) liegt bei 38 mm, die zweite bei 76mm.

Die Probe wird mit einem Bunsenbrenner 15 Sekunden lang am einer Kante beflammt. Es wird ab der Meßmarke die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flamme gemessen. Die Prüfergebnisse werden wie folgt dokumentiert:

  • DNI - nicht entflammbar

  • SE - selbstverlöschend (Material brennt, verlischt aber vor Erreichen der Meßmarke)

  • SE/NBR - selbstverlöschend ohne Brennrate (Material brennt, erlischt aber innerhalb 60 Sekunden und Brennweg liegt unterhalb 76 mm)

  • SE/B - selbstverlöschend, die Flamme erlischt innerhalb der Meßstrecke oberhalb der ersten 76 mm; Die Brennrate wird als 60xBrennweg/Brennzeit (mm/min) angeben.

  • B - Die Flamme legt den gesamten Brennweg (insg. 360 mm) zurück. Es wird die Brennrate als 60xBrennweg/Brennzeit (mm/min) angeben.

Glühdrahtprüfung (HWI)

Bei den Isolationsmaterialien gibt es u.a. als Materialspezifikation den HWI Test (Hot Wire Ignition). Dieser klassifiziert die Produkte feiner in brennbar oder nicht. Simuliert wird ein durch z.B. Kurzschluß erzeugter Überstrom, der einen Draht (Windung, Zuleitung) zur Rotglut bringt. Bei der Norm IEC 60695 wird bei Prüftemperaturen von 550°C, 650°C, 750°C, 850°C und 960°C geprüft. Es wird überprüft, ob das Material sich entzündet bzw. nachglüht (Prüfzeit 30 Sec) Es wird angegeben, bei welcher Temperatur (+25K) die Prüfung bestanden wird. Dagegen wird in der Norm UL 746A die Zeit angegeben, bis der Probekörper sich entzündet.

Odoo text and image block
HWI Range Mittlere Zeit bis Entzündung in sec.
PLC Kennzeichen
120 und länger
0
60 bis 119
1
30 bis 56
2
15 bis 29
3
7 bis 14
4
Weniger als 7
5

Angaben zu den Produkten finden Sie in den jeweiligen E-Files der Materialien bei UL. Zum Beispiel beträgt der Wert bei Nomex und Kapton PLC 0.

Weitere Prüfungen sind zum Beispiel die Widerstandsfestigkeit gegen Entzündung bei Beaufschlagung mit Lichtbögen. Diese können entstehen, wenn die Oberfläche des Isolationsstoffs so weit verschmutzt ist oder durch die Spannungsbelastung soweit leitfähig geworden ist, daß ein Lichtbogen zündet. Ein Maß (unter anderen!) für die Widerstandsfähigkeit eines Isolationsstoffes ist die Kriechstromfestigkeit.

cti Comperative Tracking Index

Ein Kriechweg (tracking) entsteht durch die Bildung eines leitfähigen Pfades auf der Oberfläche eines Isolierstoffes, verursacht durch gleichzeitige Einwirkung von elektrischen und elektrolytischen Einflüssen (also bei Anwesenheit von Feuchtigkeit).

Bei der elektrischen Erosion werden durch elektrische Entladungen Teile des Isolierstoffs von der Oberfläche abgetragen. Dadurch und durch die Abbauprodukte bildet sich ein elektrisch leitender Pfad. Bei manchen Isolierstoffen kann es im Rahmen der cti-Prüfung zur Selbstentzündung kommen. Der cti-Wert ist eine einheitenlose Kennzahl.

Prinzipieller Meßaufbau: Auf die Oberfläche des Isolierstoffes (3 mm Stärke oder mehr) werden zwei Platinelektroden in 4mm Abstand aufgebracht. Dazwischen wird nach und nach eine (Ammoniumchlorid)-Lösung geträufelt und Spannung angelegt. Der cti-Wert gibt an, bei welcher höchsten Spannung es zu keiner Kriechwegbildung kommt (Definition CTI (Comparative Tracking Index): höchster Zahlenwert der Spannung, bei der an fünf Proben nach jeweils 50 Auftropfungen kein Ausfall eintrat).

Typische Beispiele:

CTI = 1 (400-599V); Polyester, PEN, PP CTI = 2 (250-399V)

CTI = 3 (175-249V); PPS; PC, FR4-Platinen (meistens)

CTI = 4 (100-174V); PI, PEI, PEEK

Nach IEC 60112 und IEC 60664 (Testverfahren) ist der comperative tracking index mit den Klassifizierungen des cti-Wertes in UL 746A wie folgt vergleichbar:

600 ≤ CTI: I 400 ≤ CTI < 600: II 175 ≤ CTI < 400: IIIa 100 ≤ CTI < 175: IIIb

Mandrel (Spindel) - Test nach EN 61558

Zum Nachweis der Leistungsfähigkeit unserer Isolationsklebebänder haben wir bereits vor einigen Jahren einen Mandreltest nach EN 61558 Abschnitt 26.3 bei der VDE-Prüfstelle durchführen lassen. Die Produkte CMC 10966, CMC 10160, CMC 10262, CMC 10165, CMC 10858 und CMC 70100 bestanden die Prüfung hinsichtlich des (reduzierten) Abstand durch die Isolierfolien (zwei Lagen). Auf Wunsch erhalten Sie den Prüfbericht per E-Mail zugesandt.

In Verbindung mit den sehr guten CTI-Werten der Polyesterfolie ist damit ein kompakter Isolationsaufbau möglich bei geringen notwendigen Luft- und Kriechstrecken.