Compreendendo as Classificações Ul 94 Flame para Plásticos em Engenharia

Teste de gravação horizontal (classificação HB)

No teste HB, um espécime (tipicamente 125 mm x 13 mm x espessura) é pinçado horizontalmente e uma pequena chama (50 W queimador de metano) é aplicada a uma extremidade durante 30 segundos. O teste mede a taxa de deslocamento da chama ao longo da barra. Materiais que queimam a uma taxa inferior a 40 mm por minuto (para espessuras de 3 a 13 mm) ou menos de 75 mm por minuto (para espessura < 3 mm) receive an ]HB[]. Se a chama se extinguir antes de se espalhar, isso também se qualifica para HB. Esta é a classificação menos rigorosa.

Ensaio de queima vertical (V-0, V-1, V-2 ratings)

O teste vertical é mais rigoroso. Um espécime é preso verticalmente, e uma chama de 50 W é aplicada na extremidade inferior durante 10 segundos. A chama é removida e o tempo de chama após a chama (durante o tempo que o material continua a queimar) é gravado. A chama é então aplicada novamente por mais 10 segundos. Após a segunda aplicação, são medidos os tempos de chama após o brilho. Além disso, o teste indica se qualquer gotejamento de chama inflama um indicador de algodão colocado abaixo. As avaliações são atribuídas com base nos seguintes critérios:

• V-0: Tempo de chama após cada aplicação ≤ 10 segundos; tempo de chama total para todos os cinco espécimes (duas aplicações cada) ≤ 50 segundos; sem chama pós-flame + tempo de brilho > 30 segundos após a segunda chama; sem pingos flamejantes que inflamam o algodão.
• V-1: Tempo de chama após cada aplicação ≤ 30 segundos; tempo de chama após o fogo ≤ 250 segundos; sem chama após o fogo + brilho após o fogo > 60 segundos; sem pingos flamejantes que inflamam o algodão.
• V-2: São permitidos os mesmos critérios V-1, excepto as gotas de ar que inflamam o algodão.

Testes de Finos e Filmes (VTM, VTM-0, VTM-1, VTM-2)

Para materiais mais finos que 0,8 mm, é utilizado um teste vertical de material fino (VTM). O espécime é enrolado em torno de um mandril, e segue-se o mesmo procedimento de aplicação de chama. As avaliações VTM-0, VTM-1, VTM-2 são atribuídas com critérios análogos à série V, contabilizando a espessura reduzida.

Testes de espuma (HBF, HF-1, HF-2)

Para plásticos celulares (espumosos), o teste de espuma de queima horizontal (HBF) e testes de espuma de queima vertical (HF-1 e HF-2) aplicam-se. HBF envolve uma barra horizontal inflamada no centro; HF-1 e HF-2 avaliam o tempo de autoextinção e o comportamento do gotejamento.

Série 5V (5VA e 5VB)

Os testes da série 5V são realizados em barras e placas e são muito mais rigorosos. Uma chama de 500 W é aplicada para cinco aplicações de 5 segundos cada. Para 5VA, o material não deve queimar com uma chama sustentada por mais de 60 segundos após a quinta aplicação, e a placa não deve formar um buraco. Para 5VB[, um buraco pode formar-se, mas o material deve parar de queimar em 60 segundos. Estas classificações são usadas para peças que devem sobreviver à exposição grave ao fogo, como compartimentos em ambientes de alto risco.

Explicação detalhada das avaliações do UL 94

HB (Queima horizontal)

HB é a classificação mais baixa no sistema UL 94. Materiais com classificação HB auto-extinguir em uma orientação horizontal, mas pode queimar lentamente. HB plásticos são normalmente usados em aplicações onde o risco de incêndio é baixo, eo material não está perto de fontes de ignição. materiais HB comuns incluem alguns polietilenos e polipropilenos. Embora não altamente retardador de chama, eles são muitas vezes custo-efetivo.

V-2

Os materiais V-2 atendem aos critérios de queima vertical com um tempo de chama após 30 segundos, mas as partículas flamejantes que podem inflamar o algodão. Esta classificação é aceitável em muitos componentes internos onde as partículas gotejantes não são susceptíveis de atingir materiais inflamáveis. No entanto, em ambientes abertos ou onde os arcos elétricos estão presentes, V-2 pode representar um risco.

V-1

V-1 oferece melhor desempenho auto-extinguinte do que V-2, com tempos de pós-chama ≤ 30 segundos e sem gotejamentos flamejantes. Esta classificação é adequada para componentes onde a propagação da chama deve ser minimizada, mas onde é necessária uma margem de segurança mais alta do que HB. Materiais V-1 são comuns em conectores, interruptores e caixas de aparelhos.

V- 0

V-0 é a classificação UL 94 mais amplamente especificada para aplicações rigorosas. Os materiais se extinguim em 10 segundos após cada aplicação de chama e não gotam partículas flamejantes. V-0 é necessário em muitos compartimentos elétricos, baterias, componentes de alimentação e peças críticas de segurança. Materiais V-0 comuns incluem PC/ABS, policarbonato e certas poliamidas com aditivos retardadores de chama.

5VB e 5VA

5VB e 5VA representam o nível mais alto de resistência à chama sob UL 94. Estas classificações são frequentemente especificadas para gabinetes que devem suportar a ignição de fontes internas (por exemplo, condensadores ou transformadores grandes). 5VA materiais não formam nenhum buraco e são preferidos para gabinetes em equipamentos médicos e controles industriais. 5VB permite um furo, mas garante a autoextinção. Apenas alguns materiais, como policarbonatos retardadores de chama e alguns termoconjuntos, alcançar essas classificações.

Classificação adicional: VTM e HF

As classificações VTM (VTM-0, VTM-1, VTM-2) aplicam-se a filmes finos utilizados em circuitos flexíveis, etiquetas ou embalagens. As classificações HF (HF-1, HF-2, HBF) cobrem plásticos espumados. Estas classificações especializadas garantem que os materiais finos ou celulares sejam avaliados em uma configuração representativa do seu uso real.

Comparação com outros padrões de inflamabilidade

UL 94 não é o único padrão de inflamabilidade. Os engenheiros muitas vezes precisam alinhar UL 94 classificações com outros requisitos:

• IEC 60695 (Teste de fio de brilho): Usado principalmente em normas europeias, ele mede a resistência do material à ignição de fio de brilho. UL 94 ratings chama não se correlacionam diretamente com o desempenho do fio de brilho.
• IEC 60707 (Flame Spread): Testes de taxa de propagação de chama para materiais sólidos. UL 94 HB é conceitualmente semelhante, mas usa diferentes tamanhos de espécime e condições de ignição.
• ISO 1210: Norma internacional para a determinação do comportamento de queima de plásticos, estreitamente alinhado com os ensaios UL 94 HB e verticais.
• CSA C22.2 No. 0.17 : Norma canadense que muitas vezes referencia UL 94.
• FMVSS 302 (Automotivo): Usado para materiais interiores de veículos, com foco na taxa de combustão horizontal. UL 94 HB é às vezes usado como um proxy.

Embora o UL 94 seja amplamente reconhecido, algumas regulamentações exigem testes específicos de combinação (por exemplo, UL 94 V-0 mais fio de brilho). Consulte sempre o padrão de segurança do produto aplicável para sua indústria.

Selecionar a classificação UL 94 direita para aplicações de engenharia

A escolha da classificação UL 94 adequada envolve balanceamento de segurança contra incêndios, propriedades mecânicas, custo e conformidade regulatória.

• Ambiente de aplicação: A parte está exposta a calor contínuo, chamas abertas ou arcos elétricos? São necessárias classificações mais elevadas (V-0 ou 5VA) para os compartimentos que abrigam componentes de alta tensão.
• Espessura da parte: A UL 94 é dependente da espessura. Um material pode atingir V-0 a 1,5 mm, mas apenas V-2 a 0,8 mm. Sempre especificar a espessura exata no teste.
• Requisitos regulamentares: Normas como UL 746C para equipamentos elétricos ou IEC 62368-1 para produtos de áudio/vídeo muitas vezes mandam V-1 ou V-0 para peças específicas.
• Restrições de fabricação: aditivos retardadores de chama podem afetar o fluxo, a resistência ao impacto ou a cor. Alguns materiais V-0 podem ser mais frágeis. Prototipagem e testes são aconselhados.
• Custo e disponibilidade: Materiais de maior classificação custam frequentemente mais.Para componentes não críticos, HB pode ser suficiente, mas esteja ciente da responsabilidade pela segurança contra incêndios.

Exemplos específicos da indústria:

• Electrónica do consumidor: As caixas e conectores internos normalmente requerem gabinetes V-1 ou V-0; externos podem exigir V-0 ou 5VB.
• Automotivo: Componentes de sub-idade usam frequentemente V-0; interior de guarnição pode usar HB ou V-2 por FMVSS 302.
• Luz: As caixas e reflectores de LED devem satisfazer V-0 se estiverem próximos de dissipadores de calor.
• Dispositivos médicos: Os compartimentos para equipamento de suporte de vida normalmente requerem 5VA ou V-0.

Plásticos comuns e suas avaliações UL 94

Abaixo estão as resinas de base típicas e as classificações UL 94 alcançáveis com aditivos adequados para retardante de chama (FR):

• Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS): O ABS não modificado é tipicamente HB. Com aditivos FR, V-0 ou V-1 é alcançável (muitas vezes em mistura com PC).
• Polycarbonato (PC): PC é inerentemente V-2; com aditivos FR pode atingir V-0 ou 5VA. Misturas PC/ABS comumente alcançar V-0.
• Polyamida (Nylon 6, 66): Os nylons não preenchidos são HB ou V-2; com sistemas FR podem atingir V-0 (por exemplo, nylon 66 com fósforo vermelho).
• Polipiloreno (PP): PP é HB; FR halogenado ou aditivos intumescentes podem empurrá-lo para V-2 ou V-1, raramente V-0.
• Polyestireno (PS): HIPS é HB; existem graus FR (V-0), mas são menos comuns.
• Polietileno (PE): Normalmente HB; V-2 possível com FR especial, mas limitado.
• Poliéster (PBT, PET): PBT não modificado é V-2; com FR, V-0 é comum.
• Termosets (Epóxi, Fenólico): Frequentemente V-0 ou 5VA devido à estrutura reticulada inerente.

Os fornecedores de materiais fornecem cartões amarelos UL detalhados que listam todas as espessuras testadas e classificações correspondentes. Sempre verifique os parâmetros específicos de grau e processamento.

Limitações das Classificações de Chamas UL 94

Embora a UL 94 seja um parâmetro de referência essencial, tem limitações importantes que os engenheiros devem reconhecer:

• Ensaio de chama pequeno : A chama de 50 W simula uma pequena fonte de ignição, não um grande incêndio. Um material V-0 ainda pode propagar fogo em cenários reais envolvendo calor sustentado ou fontes múltiplas de ignição.
• Efeitos da superfície : O ensaio não tem em conta os acabamentos, revestimentos ou tintas de superfície que possam alterar a inflamabilidade.
• Não-uniformidade: O UL 94 testa apenas um pequeno espécime; geometrias reais de partes (corners, furos, variações de espessura) podem influenciar o comportamento do fogo.
• Nenhum calor radiante: O teste não inclui calor radiante proveniente de materiais de combustão próximos, o que é fundamental para a propagação de chamas em incêndios reais.
• Envelhecimento e degradação térmica: A inflamabilidade pode mudar após exposição ao calor, UV ou envelhecimento químico. Os ensaios UL 94 são realizados em espécimes moldados, salvo especificação em contrário.

Para uma avaliação exaustiva do risco de incêndio, combinar a UL 94 com outros ensaios, tais como o Calorímetro de Cone (ASTM E1354) ou o Índice de Oxigénio Limitado (ASTM D2863).

Conclusão

As classificações de chama UL 94 continuam sendo uma pedra angular da seleção de plásticos para a segurança contra incêndios na engenharia. Da classificação básica HB ao rigoroso 5VA, cada classificação fornece uma medida clara e repetivel de como um material responde a uma pequena chama. Entendendo os métodos de teste - horizontal, vertical, fino filme e espuma - permite que os engenheiros interpretem corretamente as planilhas de dados e evitem a má aplicação.Alinhando as classificações UL 94 com padrões de produto, condições ambientais e restrições de custos, os designers podem criar produtos mais seguros que atendam às expectativas regulatórias.

Para mais informações, consultar o UL Standard for Safety UL 94, consultar o fornecedor de material Yellow Cards e rever O guia da Intertek para os testes UL 94. Está disponível uma leitura adicional sobre mecanismos de retardante de chama ACS Omega[ e ScienceDirect[.