Wenn Sie mit Kunststoff konstruieren und die Brandschutzklassen nicht berücksichtigt haben, riskieren Sie mehr als nur die Einhaltung der Vorschriften. UL 94 ist nicht nur ein Label. Es ist ein Türwächter. Der Unterschied zwischen einer V-0- und einer V-2-Klassifizierung kann den Unterschied zwischen einer genehmigten Produktion und einer kostspieligen Neukonstruktion ausmachen.
Wenn Sie zum Beispiel schon einmal erlebt haben, dass ein technisch einwandfreies Bauteil die Zertifizierung nicht bestanden hat, weil die Wandstärke unter den Prüfgrenzwert gefallen ist, sind Sie nicht allein.
Anwendungsbereiche für flammhemmende Kunststoffe
Materialien mit UL 94-Zulassung werden häufig verwendet in:
- Komponenten im Motorraum von Kraftfahrzeugen (PA, PPS)
- Lüfter und Halterungen (PBT, LCP)
- Elektrische Gehäuse und Schaltergehäuse (PC, ABS/PC-Mischungen)
- Industrielle Kabelführungen und elektronische Bauteile (PP, PEEK)
- Gehäuse für medizinische Geräte (PPSU)
- Telekommunikationshardware und Steckergehäuse (ABS, PC/ABS)
Diese Teile sind häufig erhöhten Temperaturen, mechanischer Belastung und der Nähe zu elektrischem Strom ausgesetzt, weshalb die Flammwidrigkeit für die Sicherheit und die Einhaltung von Vorschriften entscheidend ist.
Was ist UL 94?
Lassen Sie uns einmal genauer betrachten, was UL 94 eigentlich ist, warum es wichtiger ist, als den meisten Menschen bewusst ist, und wie man von Anfang an fundiertere Materialentscheidungen treffen kann.
UL 94 ist eine von Underwriters Laboratories entwickelte Norm zur Entflammbarkeit von Kunststoffen. Sie bewertet, wie Kunststoffe auf offene Flamme reagieren, indem sie die Entzündungszeit, das Selbstlöschverhalten und die Frage misst, ob brennende Tropfen einen sekundären Baumwollindikator entzünden. UL 94 ist mit anderen internationalen Normen kompatibel, was ihm weltweite Relevanz für Brandschutzprüfungen verleiht.
Die Prüfaufbauten variieren. Die HB-Einstufung umfasst eine horizontale Brandbewertung. Andere Einstufungsklassen – wie die V- und 5V-Serien – verwenden vertikale Stäbe oder Platten.
Innerhalb der V-Serie besteht der Unterschied zwischen V-0 und V-1 darin, dass ein V-0-Material unter denselben Testbedingungen strengere Kriterien erfüllt. Die Testbedingungen werden beim Übergang von der V- zur 5V-Bewertungsgruppe strenger, wobei 5V-Tests ein höheres Maß an Entflammbarkeitsbeständigkeit erfordern.
UL 94-Klassifizierungen auf einen Blick
| Bewertung | Hauptkriterien |
|---|---|
| HB | Langsames Abbrennen an einer horizontalen Stelle |
| V-2 | Das Brennen hört innerhalb von 30 Sekunden auf, sodass vertikal fallende brennbare Kunststoffteile nicht mehr entzünden können |
| V-1 | An senkrechten Stellen erlischt die Flamme innerhalb von 30 Sekunden, sodass herabtropfender Kunststoff nicht mehr entflammbar ist |
| V-0 | An senkrechten Stellen erlischt die Flamme innerhalb von 10 Sekunden, sodass herabtropfender Kunststoff nicht mehr entflammbar ist |
| 5VB | Das Brennen hört an einer senkrechten Stelle innerhalb von 60 Sekunden auf, sodass keine nicht brennenden Kunststofftropfen entstehen. Die Prüfkörper dürfen durchbrennen (es darf ein Loch vorhanden sein). |
| 5VA | Wie bei 5VB, jedoch darf die Platte nicht durchbrennen. Dies ist die höchste Einstufung gemäß UL 94. Das Brennen muss bei einem senkrecht stehenden Teil innerhalb von 60 Sekunden aufhören, wobei keine nicht brennenden Kunststofftropfen zulässig sind. Die Prüfkörper dürfen keine Durchbrennstellen (keine Löcher) aufweisen. |
Die Einstufung von Materialien als 5VA oder 5VB erfolgt anhand eines vertikalen 125-mm-Brenntests unter Verwendung einer Bunsenbrennerflamme. Stäbe und Platten müssen bestimmte Anforderungen an Größe und Dicke erfüllen, und die Flamme wird in Intervallen von fünf Sekunden angewendet, wobei zwischen jeder Anwendung eine fünfsekündige flammenfreie Pause eingelegt wird. Bei der V-Serie wird eine 20-mm-Flamme zweimal für jeweils zehn Sekunden angewendet. Die zweite Flamme wird angewendet, sobald die Probe nicht mehr brennt, oder sofort, falls sie gar nicht erst Feuer fängt.
UL 94-Prüfkonfigurationen
Flammhemmend vs. flammfest: Was ist der Unterschied?
Flammhemmende Materialien sind so konzipiert, dass sie die Entzündung verzögern und die Flammenausbreitung unterdrücken. Sie können zwar Feuer fangen, erlöschen jedoch von selbst, sobald die Zündquelle entfernt wird. Die Klassifizierungen nach UL 94 fallen in diese Kategorie.
Flammbeständige Materialien hingegen widerstehen der Entzündung vollständig und werden häufig in Textilien oder persönlicher Schutzausrüstung verwendet. Diese werden nach anderen Normen geprüft, wie beispielsweise ASTM D6413 oder ISO 15025.
Das Verständnis dieses Unterschieds hilft Ingenieuren dabei, Materialien sowohl nach ihrer funktionalen Leistung als auch nach ihrer Konformität mit den Vorschriften auszuwählen.
Warum Dicke und Rezeptur entscheidend sind
Die Einstufungen nach UL 94 sind dickeabhängig. Ein Kunststoff, der bei einer Dicke von 0,059 Zoll (1,5 mm) die Anforderungen erfüllt, kann bei einer Dicke von 0,029 Zoll (0,74 mm) durchfallen. Manche Materialien weisen über einen weiten Bereich von Wandstärken hinweg ein gleichbleibendes Verhalten auf, dies ist jedoch nicht garantiert.
Auch die Zusammensetzung spielt eine entscheidende Rolle. Die meisten flammhemmenden Typen sind auf bestimmte Additive angewiesen, um die Leistungsziele zu erreichen. Selbst kleine Änderungen (wie der Wechsel von Farbstoffen) können die Zertifizierung ungültig machen, es sei denn, die neue Mischung wird unabhängig getestet und zertifiziert.
Fragen Sie im Zweifelsfall Ihren Materiallieferanten nach einer UL Yellow Card – einer Bescheinigung, dass das Material Sicherheits- und Leistungstests durchlaufen hat. Diese sollte die vollständige Zusammensetzung und Ihren erforderlichen Dickenbereich abdecken.
Flammhemmende Materialien bei Protolabs erhältlich
Wir bieten eine Vielzahl von Materialien mit UL-94-Zulassung für den Spritzguss und den 3D-Druck an. Auf Anfrage können auch vom Kunden bereitgestellte Kunststoffe geprüft werden. Bitte beachten Sie, dass ein und dasselbe Material je nach verschiedenen Faktoren unterschiedliche Einstufungen aufweisen kann, sodass man nicht pauschal sagen kann, dass ein Material die Einstufung V-0 hat.
Zusätzlich zu den Dutzenden von Materialien mit UL 94-Zulassung für den Spritzguss haben wir zwei flammhemmende Materialien für den 3D-Druck in unser Sortiment aufgenommen:
ESD Black (Loctite 3380)
Dieses Harz ist nach UL 94 V-0 bei einer Dicke von 2,0 mm (0,08 Zoll) eingestuft. Es verfügt über elektrostatisch ableitende (ESD) Eigenschaften und eignet sich gut für gedruckte Teile, die eine hohe Genauigkeit und feine Details erfordern.
Arkema FR512
Dieses flammhemmende Photopolymer, das in unserem HPS-Verfahren zum Einsatz kommt, erfüllt die Norm UL 94 V-0 bei einer Dicke von 0,031 Zoll (0,79 mm). Es eignet sich ideal für komplexe Teile, die eine hohe Detailgenauigkeit und zertifizierte Flammhemmung erfordern.
Erfahren Sie mehr über flammhemmende Materialien für den 3D-Druck
PFAS in flammhemmenden Materialien
Per- und Polyfluoralkylsubstanzen (PFAS) werden aufgrund ihrer außergewöhnlichen thermischen und chemischen Beständigkeit seit langem in flammhemmenden Additiven eingesetzt. Aufgrund ihrer Langlebigkeit in der Umwelt und ihres Zusammenhangs mit potenziellen Gesundheitsrisiken stehen PFAS jedoch zunehmend unter regulatorischem Druck.
Zwar enthalten einige flammhemmende Materialien nach wie vor PFAS, doch viele Hersteller verzichten zunehmend auf deren Verwendung.
Wir beobachten die PFAS-Vorschriften genau. Obwohl der PFAS-Gehalt derzeit nicht in unseren Materialdaten aufgeführt ist, empfehlen wir Kunden mit regulatorischen oder ökologischen Bedenken, sich an uns zu wenden. Wir können Ihnen bei der Suche nach Alternativen helfen oder bei Bedarf spezifische Harzzusammensetzungen bestätigen.
Umweltaspekte
Flammschutzmittel verbessern die Brandsicherheit, können jedoch die Entsorgung von Produkten am Ende ihrer Lebensdauer erschweren. Halogenierte Additive lassen sich beim Recycling nur schwer abtrennen und können bei der Verbrennung giftige Verbindungen freisetzen.
Aus diesem Grund wächst das Interesse an halogenfreien Flammschutzmitteln, die eine ähnliche Leistungsfähigkeit bei geringerer Umweltbelastung bieten. Bei der Materialauswahl sollten stets sowohl Sicherheits- als auch Nachhaltigkeitsaspekte berücksichtigt werden.
Warum Brandschutzklassen in der Produktentwicklung wichtig sind
Die UL 94-Klassifizierungen sind nicht nur technische Details. Sie entscheiden oft darüber, ob ein Bauteil in regulierten Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik, der Automobilindustrie und der Unterhaltungselektronik eingesetzt werden kann.
Die frühzeitige Auswahl eines zertifizierten Materials mit Brandschutzklasse hilft, Probleme bei der Einhaltung von Vorschriften, kostspielige Neukonstruktionen und fehlgeschlagene Zertifizierungen in späten Entwicklungsphasen zu vermeiden.
Noch eine Sache, bevor Sie Ihren Entwurf einreichen
Die UL-Zertifizierung ist formulierungsspezifisch. Ein Kunststoff kann zwar eine „Yellow Card“ tragen, doch kundenspezifische Mischungen, Farbstoffe, Additive und andere Veränderungen am Ausgangsmaterial können die Einstufung beeinflussen.
Wenn Sie in Branchen tätig sind, in denen mehrere Eigenschaftsnormen gelten, wie z. B. in Bezug auf Rauchentwicklung, Toxizität oder thermische Alterung, sollten Sie vor der Produktion unbedingt das vollständige Materialprofil validieren.
Weitere Informationen zu den Eigenschaften von Spritzgussmaterialien finden Sie in unserem Leitfaden zur Auswahl von Spritzgussmaterialien.
UL 94 mag wie ein regulatorisches Kleingedrucktes erscheinen, spielt jedoch eine entscheidende Rolle dabei, was gebaut, was zugelassen und was zur Überarbeitung zurückgewiesen wird. Unsere Anwendungsingenieure stehen Ihnen zur Verfügung, um Ihnen zu helfen, die richtige Entscheidung für Ihre Anwendung, Ihr Budget und Ihren Zeitplan zu treffen.
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Häufig gestellte Fragen
Was ist UL 94 und warum ist das wichtig?
expand_less expand_moreUL 94 ist eine Norm der Underwriters Laboratories zur Entflammbarkeit von Kunststoffen, die bewertet, wie Materialien auf offene Flammen und Zündung reagieren, wie ihr Selbstlöschverhalten ist und ob brennende Tropfen einen Baumwollindikator entzünden. Sie ist weithin anerkannt und wird in regulierten Branchen häufig vorgeschrieben; daher kann die von Ihnen gewählte Einstufung darüber entscheiden, ob ein Bauteil die Zertifizierung besteht oder neu konstruiert werden muss.
Was bedeuten die wichtigsten UL-94-Klassifizierungen (HB, V und 5V)?
expand_less expand_moreHB: Langsames Abbrennen an einem horizontalen Prüfkörper.
V-2: Der vertikale Prüfkörper erlischt innerhalb von 30 Sekunden; brennende Tropfen, die Baumwolle entzünden können, sind zulässig.
V-1: Der vertikale Prüfkörper erlischt innerhalb von 30 Sekunden; keine brennenden Tropfen, die Baumwolle entzünden.
V-0: Der vertikale Prüfkörper erlischt innerhalb von 10 Sekunden; keine brennenden Tropfen, die Baumwolle entzünden.
5VB/5VA: Strengere vertikale Prüfungen mit einer größeren Flamme; brennende Tropfen sind nicht zulässig. 5VB erlaubt Durchbrennen (Löcher), während 5VA, die höchste UL 94-Einstufung, dies nicht zulässt.
Inwiefern beeinflussen die Materialstärke und die Zusammensetzung die Einstufung nach UL 94?
expand_less expand_moreDie Klassifizierungen sind dickeabhängig und formulierungsspezifisch. Ein Kunststoff, der bei einer Dicke von 1,5 mm die V-0-Klasse erfüllt, kann bei einer Dicke von 0,8 mm die Anforderungen nicht mehr erfüllen, und selbst geringfügige Änderungen an der Rezeptur (wie z. B. ein neuer Farbstoff) können eine zuvor erteilte Klassifizierung ungültig machen. Überprüfen Sie stets die UL-Yellow-Card des Materials und vergewissern Sie sich, dass diese genau Ihre Rezeptur und Ihren Dickenbereich abdeckt.
Was ist der Unterschied zwischen flammhemmenden und flammbeständigen Materialien?
expand_less expand_moreFlammhemmende Materialien sind so konzipiert, dass sie die Entzündung verzögern und selbstverlöschen, sobald die Zündquelle entfernt wird (hier gilt UL 94). Flammfeste Materialien sind so ausgelegt, dass sie einer Entzündung gänzlich widerstehen, und werden nach anderen Normen geprüft (z. B. ASTM D6413, ISO 15025), die üblicherweise für Textilien und persönliche Schutzausrüstung (PSA) verwendet werden.
