Ein vollständiger Leitfaden zu flammhemmenden Stoffen und Flammschutzprüfungen

 

Flammschutzprüfungen für Textilien sind für die Sicherheit der Benutzer und die Einhaltung internationaler Vorschriften unerlässlich. Bei Flammschutzprüfungen wird ein Stoff einer Flamme ausgesetzt, um sein Löschverhalten, seine Feuerbeständigkeit und seine Verkohlungslänge im Falle einer Beschädigung des Stoffes zu bestimmen. Die Flammbeständigkeit von Textilien wird in verschiedenen ISO- und ASTM-Normen bewertet. Hier werden wir flammhemmende Stoffe und Flammschutzprüfung.

Was ist flammhemmender Stoff?

Flammschutzmittel (FR)-Stoffe bestehen aus von Natur aus nicht brennbaren oder permanent flammhemmenden Fasern.

Stoffe, die von Natur aus keine flammhemmenden Eigenschaften besitzen, werden mit flammhemmenden Mitteln behandelt, die die Auswirkungen eines Feuers verlangsamen und die selbstverlöschenden Eigenschaften des Stoffes entwickeln.

Herkömmliche nicht flammhemmende Stoffe werden zum Schutz vor Feuer mit einer speziellen Beschichtung behandelt.

Flammhemmende Kleidung, früher auch als flammhemmende Kleidung bekannt, ist ein spezielles Stück persönlicher Schutzkleidung, das an vielen Arbeitsplätzen erforderlich ist. Flammhemmende Kleidung oder FR-Kleidung wird in Berufen getragen, bei denen das Risiko einer Brandexplosion oder des Kontakts mit unter Spannung stehenden elektrischen Geräten besteht.

 

Zu den Branchen und Berufen, in denen FR-Kleidung als letzte Methode zur Eindämmung dieser Gefahren eingesetzt wird, zählen Elektriker, Reparatur- und Wartungspersonal für Elektrizitätswerke, Raffinerien, die pharmazeutische und chemische Industrie, die Papier- und Zellstoffherstellung sowie die Lebensmittelverarbeitung.

Wenn Sie oder Ihre Mitarbeiter für die sichere Ausführung der Arbeit FR-Kleidung benötigen, sollten Sie einige wichtige Dinge wissen.

Selbstverlöschend

Flammhemmende Kleidung ist selbstverlöschend. Im Gegensatz zu herkömmlichen Stoffen ist flammhemmendes Material per Definition selbstverlöschend. Es schürt kein Feuer, sondern lässt es aushungern, indem es verhindert, dass Sauerstoff durch das Material dringt.

Das Material löscht das Feuer auf natürliche Weise, wenn es beim Tragen dieser Kleidung einer kurzen, intermittierenden Flamme ausgesetzt wird. Diese Fähigkeit senkt das Risiko von Verbrennungen für den Träger erheblich und kann oft wertvolle Zeit gewinnen, um der unsicheren Umgebung zu entkommen.

Von Natur aus schwer entflammbar

Einige Materialien sind von Natur aus schwer entflammbar, und einige Hersteller stellen Produkte her, die von Natur aus schwer entflammbar sind und nicht chemisch behandelt werden müssen, um der FR-Norm zu entsprechen.

Naturfasern wie Wolle und Seide schmelzen normalerweise nicht und sind schwer zu entzünden, was sie zu guten Kandidaten für FR-Ausrüstung macht. Je fester und schwerer die Wolle, desto feuerbeständiger ist sie.

Einige synthetische Fasern wie Polyester und Nylon sind auch schwerer zu entzünden; wenn sie jedoch einmal Feuer fangen, neigen sie dazu zu schmelzen. Wie bei Wolle gilt auch hier: Je dichter die Webart, desto flammfester ist der Stoff.

Ein Vorteil von inhärent flammhemmenden Stoffen besteht darin, dass sie so konstruiert sind, dass sie für immer flammhemmend bleiben. Da ihre FR-Eigenschaften auf molekularer Ebene eingearbeitet sind, bieten sie einen Brandschutz, der sich nicht auswäscht oder abnutzt.

Chemische FR-Behandlungen

Andere Stoffe können ebenfalls flammhemmend gemacht werden. Natürliche Stoffe wie Leinen und Baumwolle können leicht entzündet werden und zu einer schnellen Flammenausbreitung führen, aber sie können mit Chemikalien behandelt werden, die die Flamme löschen.

Alternative Hersteller behandeln die Kleidung im letzten Produktionsschritt mit einer Verbindung. Diese Verbindung löscht Feuer, indem sie dem Feuer den zum Weiterbrennen benötigten Sauerstoff entzieht.

Ein Nachteil dieser behandelten Stoffe besteht darin, dass ihre FRP-Eigenschaften mit der Zeit nachlassen und sie immer weniger Schutz bieten, da ihre Leistung durch UV-Strahlung, Abrieb und Waschen beeinträchtigt wird.

Ein weiteres Problem ist, dass chemische Flammschutzbehandlungen von Stoffen wie Baumwolle negative Auswirkungen auf die Umwelt haben können. So könnten die bei dem Prozess entstehenden Abwässer in die Natur gelangen und diese verunreinigen.

Bromierte Flammschutzmittel (BFRS)

Flammfestes Material kann giftig sein. Eine häufig gestellte Frage zu flammfester Kleidung ist, ob sie giftig ist. Die Antwort ist nicht immer eindeutig, aber chemische FR-Behandlungen von Stoffen wie Baumwolle geben regelmäßig Anlass zu ernsthaften Umweltproblemen.

Die derzeit größte auf dem Markt erhältliche FR-Gruppe ist bromierte Flammschutzmittel (BFRS).

Aufgrund seiner Kombination aus hoher Wirksamkeit und niedrigen Kosten ist es das weltweit am häufigsten verbreitete Produkt. Derzeit sind etwa 75 BFRS anerkannt.

Einige davon wurden jedoch seit den 1970er Jahren vom Markt genommen, nachdem es zu Vergiftungen durch Einnahme gekommen war, was die Toxizität dieser spezifischen Klassen belegt.

Hinweise zu flammhemmender Kleidung

Beim Kauf oder der Verwendung von flammhemmender Kleidung sind verschiedene Aspekte zu berücksichtigen.

Nachdem Sie die Risiken beurteilt und sich mit den Arbeitsaufgaben vertraut gemacht haben, die der Benutzer ausführen wird, überlegen Sie zunächst, welcher Stil und welches Gewicht von FR-Kleidung für den Arbeiter besser geeignet und praktischer ist.

Welcher Wert für die thermische Lichtbogenleistung ist erforderlich? Dieser Wert beschreibt die Leistung von Fr-Material, wenn es einer elektrischen Entladung ausgesetzt wird.

Erfüllt das FRP-Produkt die Sicherheitsnormen und gesetzlichen Anforderungen? Wie hoch ist die Lebenserwartung des Kleidungsstücks und wie bald muss es ersetzt werden?

Diese Informationen helfen Ihnen dabei, eine fundierte Entscheidung bezüglich flammhemmender Kleidung zu treffen, aber das ist nicht das Ende Ihrer Suche.

Wenn Sie die erforderliche Zeit und das Geld investieren, um die richtigen Produkte zu recherchieren und auszuwählen, sorgen Sie für Haltbarkeit, Komfort und – am wichtigsten – die Gewissheit, dass Sie den nötigen Schutz erhalten.

Wie testet man flammhemmende Stoffe?

Wie werden FR-Stoffe getestet? Sicherheitsnormen verlangen, dass flammhemmende Stoffe getestet werden, um sicherzustellen, dass sie ihre Hauptaufgabe, nämlich selbstverlöschend oder nicht entzündlich, dauerhaft und effektiv erfüllen.

Abhängig von den Gefahren, vor denen das Gewebe schützen soll, und den geltenden Sicherheitsnormen können unterschiedliche Tests erforderlich sein.

Verschiedene Methoden werden verwendet, um die Leistung von FR-Kleidung zu messen. Der grundlegendste Test ist der ASTM D 64 13-Entflammbarkeitstest, auch bekannt als vertikaler Flammentest. Sehen wir uns den allgemeinen Standard für den FR-Test von Stoffen an.

ASTM D 6413 Vertikale Flammenmethode

Der grundlegendste Test zur Bestimmung, ob ein Kleidungsstück flammhemmend ist, ist der vertikaler FlammentestBei diesem Test wird ein Stoffstreifen in einen Halter gelegt und 12 Sekunden lang einer offenen Flamme ausgesetzt.

 

Nach der Belastung wird das Gewebe auf Nachbrennen überwacht und der beschädigte Bereich der Probe wird gemessen, um die Verkohlungslänge zu bestimmen.

Die American Society for Testing and Materials entwickelte die Testmethode für vertikale Flammen, ASTM D6413. Schauen wir uns an, wie dieser Test durchgeführt wird. Der Streifen des zu testenden Stoffes wird in die Kammer gelegt und 12 Sekunden lang einer Flamme ausgesetzt.

 

 

Nach 12 Sekunden wird die Flamme abgeschaltet. Dabei werden zwei Dinge gemessen. Die Nachflamme ist die Zeit, die das Stoffmuster nach dem Abschalten der Flamme weiterbrennt, und die Verkohlungslänge ist die Länge der Bruchstelle im Stoff aufgrund der Verkohlung.

Die Messung erfolgt wie folgt: Die Saiblingslänge beträgt ca. 3.5 Zoll.

Die maximal zulässige Verkohlungslänge ist in verschiedenen Normen festgelegt und die vertikale Flamme ist ein entscheidender Test, um festzustellen, ob ein Stoff von selbst verlöscht.

Aber es sagt nicht den Schutzgrad für alles voraus, wie etwa eine Lichtbogenbewertung. Sehen wir uns beispielsweise diesen Test an. Bei diesem Test hängt ein Streifen marineblauen FR-Stoffes in der Mitte der Kammer und wartet auf den Test.

Das Testgerät wird eingeschaltet und die Flamme beginnt am unteren Ende des Streifens zu brennen. Der Timer auf der linken Seite zählt von 12 Sekunden herunter. Nach 12 Sekunden Einwirkung stoppt die Flamme und die Zeit einer eventuellen Nachflammung wird gemessen.

Anschließend wird der Gewebestreifen aus dem Gerät entfernt, um die Verkohlungslänge zu messen. Jetzt wissen wir, wie der vertikale Flammentest funktioniert.

Schauen wir uns an, wo in einigen wichtigen Normen darauf verwiesen wird. Die erste Norm, die wir besprechen, ist ASTM F1506. Sie legt die Mindestleistungsanforderungen zum Schutz vor Lichtbogenblitzen fest.

ASTM F1506 Elektrischer Lichtbogen seitlich

Diese Norm enthält Leistungsspezifikationen für flammhemmende Textilmaterialien für Bekleidung oder zur Verwendung durch Elektriker, die kurzzeitigen Lichtbögen und damit verbundenen thermischen Gefahren ausgesetzt sind.

Stoffe werden anhand ihrer Leistung bewertet, wenn sie den in dieser Norm aufgeführten spezifischen Tests unterzogen werden. Dazu gehört der vertikale Flammentest, der an ungewaschenem Stoff und dann noch einmal an Stoff durchgeführt wird, der 25 Mal zu Hause gewaschen wurde.

Sie erfordert eine maximale Verkohlungslänge von nicht mehr als 6 Zoll und eine maximale Nachflammung von 2 Sekunden. Ein weiterer wichtiger Test, der in dieser Norm aufgeführt ist, ist die Bestimmung der Lichtbogenbewertung des Gewebes, was in den meisten Fällen der Wert der thermischen Lichtbogenleistung ist.

Weitere in dieser Norm genannte Tests umfassen Reißfestigkeit, Nahtverschiebung, Farbechtheit und Schrumpfung, um nur einige zu nennen.

Die Spezifikationen für die Kleidungsstücke finden Sie auch in ASTM F1506 Dazu gehört auch, ob ein Hersteller das Kleidungsstück bis zu dem Stoff zurückverfolgen kann, aus dem es stammt, und ob es mit bestimmten Informationen gekennzeichnet ist.

ASTM F1506 legt einige grundlegende Richtlinien für Kleidung fest, wenn Sie Ihre Mitarbeiter vor Lichtbogengefahren schützen möchten. Jetzt haben wir einen Standard namens NFPA 2112 auf der Feuerstelle.

NFPA 2112 Flash-Kamin

NFPA 2112 ist die Standardleistungsspezifikation für flammhemmende Kleidung zum Schutz von Industriepersonal vor Stichflammen.

Wie ASM F1506 legt diese Norm die Mindestleistungsanforderungen für flammhemmende Stoffe und Komponenten fest. Sie umreißt auch die Designanforderungen für Kleidungsstücke und bezieht sich dabei sowohl auf den Stoff einzeln als auch auf das Kleidungsstück als Ganzes.

Manche Leute achten nur darauf, ob ein Stoff zertifiziert ist für NFPA 2112, aber es hat auch Vorteile, wenn ein Kleidungsstück zertifiziert ist. Nicht viele Hersteller betreiben die ganze Arbeit, um ihre Kleidungsstücke nach NFPA 2112 zu zertifizieren.

Die Stofftests in dieser Norm umfassen auch den vertikalen Flammentest, aber dieser ist etwas anders. Stoffe müssen hin und wieder nach 100 industriellen Wäschen getestet werden. Das sind mehr Wäschen als bei ASTM F1506, wo 25 Haushaltswäschen vorgeschrieben sind.

 

Die maximale Ladungslänge, die zum Bestehen des Tests zulässig ist, beträgt 4 Zoll und die maximale Nachflammendauer beträgt 2 Sekunden. NFPA 2112 umfasst zusätzliche Tests, darunter die ASTM F1930, allgemein als „Manikin-Test“ bezeichnet.

Dieser Test schätzt das potenzielle Körperbrandrisiko eines bestimmten Kleidungsstücks bei simulierter Feuersalve. Der thermische Schutzleistungstest oder TPP-Test hilft dabei, die Fähigkeit des Gewebes zu messen, konvektive und strahlende Wärmeenergie zu blockieren.

Darin ist auch der Ofentest aufgeführt, mit dem die thermische Schrumpfung gemessen und sichergestellt wird, dass Kleidungsbestandteile wie reflektierende Streifen, Reißverschlüsse und Knöpfe nicht schmelzen oder tropfen.

ASTM F 1930 Schutz vor Blitzeinschlägen

Der andere wichtige Test für Stoffe, die zum Schutz vor Blitzeinschlägen verwendet werden, ist ASTM F 1930, der instrumentierte Manikin-Test. Bei diesem Test wird eine standardisierte Abdeckung aus dem Stoff auf einen einzigartigen Manikin mit mehreren Sensoren gelegt, die die Wärmeübertragung durch den Stoff messen.

Die Puppe ist von Brennern umgeben, die auf die Erzeugung von zwei Kalorien thermischer Energie eingestellt sind, und wird dieser drei Sekunden lang ausgesetzt.

Die Sensordaten werden dann berechnet, um den geschätzten Körperbereich zu bestimmen, der Verbrennungen zweiten oder dritten Grades erlitten haben könnte. Hände und Füße werden nicht gemessen, und der Kopf wird gemessen, ist während des Tests aber nicht bedeckt.

Daher werden Verbrennungen zweiten oder dritten Grades immer dann angezeigt, wenn sie 7 % der berechneten Körperverbrennungen ausmachen. Der Stoff besteht die Prüfung, wenn der prozentuale Anteil der Gesamtkörperverbrennungen weniger als 50 % beträgt.

ASTM F 1959 ARC – Blitzschutz

Für Stoffe, die zum Schutz vor Lichtbögen verwendet werden, ist der wichtigste Test ASTM F 1959, der die Lichtbogenfestigkeit des Materials bestimmt. Für diesen Test werden drei Stoffproben über Sensoren und Halter gelegt, die einen Mechanismus umgeben, der einen Lichtbogen erzeugt.

Es werden mehrere Lichtbögen mit unterschiedlichen Energieniveaus erzeugt, um den Punkt zu berechnen, an dem die Energie, die durch das Gewebe dringt, mit 50 %iger Wahrscheinlichkeit eine Verbrennung zweiten Grades verursacht.

Sobald dieser Punkt erreicht ist, entspricht die erzeugte Energiemenge in Kalorien dem Lichtbogenwert oder dem thermischen Lichtbogenleistungswert, auch ATPV genannt. Es kann vorkommen, dass der Stoff reißt, bevor der ATPV erreicht ist.

 

Wenn das passiert, ist der Test abgeschlossen und die zu diesem Zeitpunkt erzeugten Kalorien gelten als Lichtbogenbewertung. In diesem Fall wird es als EBT und nicht als ATV bezeichnet. EP T steht für Energy Break Open Threshold (Energie-Aufbruchschwelle).

Beziehung zwischen ASTM D6413, ASTM F1506 und NFPA 2112

Also, zur Wiederholung, der grundlegende Aufnahmetest, ASTM D6413, oder der vertikale Flammentest werden verwendet, um zu bestimmen, ob ein Gewebe flammhemmend ist.

In ihren Kriterien beziehen sich die Normen NFPA 2112 auf den vertikalen Flammentest (Flammentest) und ASTM F1506 auf den Lichtbogentest. Beide Normen legen die wesentlichen Kriterien für Stoffe und Kleidungsstücke fest, die Arbeitnehmer vor diesen Gefahren schützen.

NFPA 2112 erfordert eine Verkohlungslänge von nicht mehr als vier Zoll und ASTM F1506 erfordert eine Verkohlungslänge von nicht mehr als sechs Zoll. Beide Standards erfordern, dass die Nachflamme nicht länger als zwei Sekunden dauert.

Wenn ein Stoff eine dieser Anforderungen nicht erfüllt, gilt er als nicht flammhemmend und es werden keine weiteren Tests durchgeführt.

Warum sind flammhemmende Stoffe wichtig?

Die Verwendung flammhemmender Stoffe ist für die Vorhang- und Polsterindustrie unverzichtbar. In Großbritannien gibt es eine strenge Vorschrift, dass alle in öffentlichen Räumen verwendeten Polstermöbel flammhemmend sein müssen.

Die Vorschriften werden durch die Standards der Consumer Product Safety Commission (CPSC) und den Organisationen des Flammable Fabrics Act (FFA) festgelegt.

Wenn die Vorhänge und Polstermöbel nicht feuerbeständig, Der Anbieter wird mit rechtlichen Problemen konfrontiert, gesperrt oder muss seinen Dienst in Großbritannien einstellen.

Der Stoff brennt nicht und überträgt sich auch nicht auf andere Gegenstände im Raum. Stattdessen ist die Wahrscheinlichkeit, dass er überhaupt Feuer fängt, viel geringer. Sollte er brennen, brennt er langsam und erlischt in manchen Fällen von selbst.

Nicht feuerhemmender Stoffmustertest

Hier verbrennen wir ein nicht feuerhemmendes Stoffstück. Wie Sie sehen, fing es durch die Kerze schnell Feuer und die Flammen wanderten durch das Material und verzehrten es.

 

Feuerhemmender Stoffmustertest

Wir probierten es dann noch einmal mit einem passablen Stoffmuster aus Atomic. Der Stoff fing zwar das Licht der Kerze auf, aber anstatt zu brennen, schmolz er dahin und zerfetzte sich, bis die Flammen erloschen.

 

Welchen Einfluss haben Flammschutzprüfungen auf die Haltbarkeit und Sicherheit von Stoffen?

Flammschutzprüfungen spielen eine wichtige Rolle bei der Gewährleistung der Haltbarkeit und Sicherheit von Stoffen, die in Textilien, im Automobilbau, in der Luft- und Raumfahrt und in Schutzkleidung verwendet werden. Durch Flammschutzprüfungen wird bestimmt, wie flammhemmend ein Stoff ist, wie flammhemmend er ist und wie selbstverlöschend er ist.

Normale Stoffe werden chemisch behandelt, um sie flammhemmend zu machen. UV-Einwirkungen und häufiges Waschen verringern jedoch die Flammhemmung der Stoffe. Stoffe mit inhärent flammhemmenden Eigenschaften, die ihre Oberfläche auch nach mehreren Waschvorgängen behalten, gelten als haltbarer und sicherer.

Top flammhemmende Stoffe für den Brandschutz

Die Stoffe lassen sich in zwei Kategorien einteilen.

Von Natur aus flammhemmende Stoffe

1. Aramid (Kevlar, Nomex)
2. Modacryl
3. PBI (Polybenzimidazol)
4. PANOX (oxidiertes Polyacrylnitril)
5. Melamin
6. Basofil
7. Wolle
8. Glasfaser (Fiberglas)
9. Carbon Fiber
10. Quarzfaser

Chemisch behandelte flammhemmende Stoffe

1. FR Baumwolle
2. FR-Baumwollmischungen (Baumwolle/Nylon, Baumwolle/Polyester)
3. FR Viskose
4. FR-Polyester
5. FR Acryl
6. FR Viskose
7. FR Wollmischungen
8. FR Nylon

Prüfung & Anwendung

FR-Stoffe werden in verschiedenen Industriezweigen zum Schutz der Arbeiter eingesetzt. Feuerwehrleute verwenden Nomex- und FBI-Stoffe, um sich vor Hitze zu schützen. Die baumwollbehandelten Stoffe werden in der Gas-, Öl- und Elektrizitätsbranche verwendet, um Hitze auf bequeme Weise vorzubeugen.

Warum sind Flammschutztests für Kinderkleidung wichtig? 

Flammschutztests sind für Kinderkleidung unerlässlich, da der Körper von Kindern anfälliger für Verbrennungen ist. Die Standards der Consumer Product Safety Commission (CPSC) und der Flammable Fabrics Act (FFA) legen die Anforderungen an Nachtwäsche für 9- bis 14-monatige Kinder fest.

Die Prüfnormen für FR-Stoffe sind ASTM D6413 und 16 CFR Teil 1615/1616, die zur Bestimmung der Flammhemmung von Kindernachtwäsche verwendet werden. In Kinderkleidung werden FR-Materialien verwendet, um Babys im Brandfall vor Verletzungen zu schützen.

Wie besteht man den Flammschutztest für Textilien?

Das Bestehen des Flammschutztests hängt von der Einhaltung der Normen ASTM D 6413, ASTM F1506, NFPA 2112 und NFPA 701 sowie ISO 11612 ab.

Häufige Fehler

Die FR-Stoffe erfüllen die FR-Standards nicht aufgrund unsachgemäßer chemischer Behandlung, längerer UV-Bestrahlung, mehrmaliger Waschvorgänge, übermäßigen Einlaufens, Stoffverschleißes und falscher Faserauswahl.

Lösungen

Das Nichtbestehen des FR-Tests kann durch die Verwendung von inhärenten flammhemmenden Fasern im Stoff und die korrekte Anwendung einer chemischen Behandlung vermieden werden, die mehrere Wäschen übersteht. Um etwaige Probleme zu lösen, sollte die Stoffqualität vor dem Versand durch Vortests sichergestellt werden.

Die Zukunft der Flammschutzmittelprüfung

Die Zukunft der Flammschutzmittelprüfung schreitet dank strenger Vorschriften, der Entwicklung umweltfreundlicher Flammschutzmittel und der neuesten Methoden zur Herstellung bequemer und flammhemmender Stoffe voran.

Neue Trends in der Textilsicherheit

Um die gesundheitlichen und ökologischen Toxizitätsrisiken von Flammschutzmitteln zu verringern, werden bromierte und halogenierte Flammschutzmittel heute durch sichere FR-Beschichtungen auf Phosphor-, Siliciumdioxid- und biobasierter Basis ersetzt.

 Fazit

Flammschutzprüfung für Textilien ist für die Sicherheit der Benutzer und die Einhaltung internationaler Vorschriften von entscheidender Bedeutung. Bei der Prüfung der Flammbeständigkeit wird ein Gewebe einer Flamme ausgesetzt, um sein Löschverhalten, seine Feuerbeständigkeit und die Verkohlungslänge im Falle einer Gewebebeschädigung zu bestimmen.

Zur Messung der Leistungsfähigkeit von FR-Kleidung werden verschiedene Techniken eingesetzt. Der grundlegendste Test ist der Entflammbarkeitstest ASTM D 64 13, auch bekannt als vertikaler Flammentest.

Das Bestehen des Flammschutztests hängt von der Erfüllung der Konformitätsanforderungen von ASTM D 6413, ASTM F1506, NFPA 2112, NFPA 701 und ISO 11612 ab.

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