Un resumen de las clasificaciones y normas de ensayo de retardantes de llama

Un Resumen de las Clasificaciones y Estándares de Prueba de Retardantes de Llama

I. Concepto de las Clasificaciones de Retardantes de Llama

Las pruebas de retardancia a la llama son un método utilizado para evaluar la capacidad de un material para resistir la propagación de la llama. Los estándares comunes incluyen UL 94, IEC 60695-11-10 y GB/T 5169.16. En el estándar UL 94 - "Prueba de inflamabilidad de materiales plásticos para piezas en dispositivos y aparatos", basado en la severidad de la prueba y la aplicación objetivo, las clasificaciones de retardantes de llama se clasifican en 12 grados: HB, V-2, V-1, V-0, 5VA, 5VB, VTM-0, VTM-1, VTM-2, HBF, HF-1 y HF-2.

Las clasificaciones de retardantes de llama comúnmente utilizadas generalmente oscilan entre V-0 y V-2, siendo V-0 la que representa el mejor rendimiento de retardancia a la llama entre estas.

1.1 Definiciones de las Clasificaciones Primarias (HB, V-2, V-1, V-0)

• HB: Combustión Horizontal
  La clasificación HB indica que el material se quema lentamente pero no se autoextingue. Es la clasificación más baja en UL 94 y se usa a menudo cuando las pruebas de combustión vertical (V-0, V-1 o V-2) no son aplicables.

• V-2: Combustión Vertical - Nivel 2
  La clasificación V-2 indica que después de dos aplicaciones de llama de 10 segundos en posición vertical, el tiempo de combustión del material no excede los 30 segundos después de la remoción de la llama. Se permite que las gotas ardientes enciendan el algodón colocado a 30 cm por debajo de la muestra, pero la llama no debe extenderse más allá del marcador especificado.

• V-1: Combustión Vertical - Nivel 1
  La clasificación V-1 indica que después de dos aplicaciones de llama de 10 segundos en posición vertical, el tiempo de combustión del material no excede los 30 segundos después de la remoción de la llama. La llama no debe extenderse más allá del marcador especificado, y las gotas ardientes no deben encender el algodón colocado a 30 cm por debajo.

• V-0: Combustión Vertical - Nivel 0
  La clasificación V-0 indica que después de dos aplicaciones de llama de 10 segundos en posición vertical, el tiempo de combustión del material no excede los 10 segundos después de la remoción de la llama. La llama no debe extenderse más allá del marcador especificado, y las gotas ardientes no deben encender el algodón colocado a 30 cm por debajo.

1.2 Introducción a Otras Clasificaciones de Retardantes de Llama

• 5VA y 5VB: Estas clasificaciones pertenecen a la clasificación de prueba de combustión vertical utilizando una llama de prueba de 500W (altura de llama de 125 mm).

  • 5VA: Después de la aplicación de la llama en condiciones especificadas, el tiempo posterior a la llama del material no excede los 60 segundos después de la remoción de la llama, la llama no debe extenderse más allá del marcador, y el tiempo de combustión de las partículas que gotean no debe exceder los 60 segundos.

  • 5VB: Los criterios son similares a 5VA con respecto al tiempo posterior a la llama y la propagación de la llama, y el tiempo de combustión de las partículas que gotean no debe exceder los 60 segundos.

• VTM-0, VTM-1, VTM-2: Estas son clasificaciones de prueba de combustión vertical para materiales delgados (espesor < 0.025 mm), utilizando una altura de llama de 20 mm, aplicable a películas plásticas.

  • VTM-0: Después de la aplicación de la llama, el tiempo posterior a la llama no excede los 10 segundos.

  • VTM-1: Después de la aplicación de la llama, el tiempo posterior a la llama no excede los 30 segundos.

  • VTM-2: Después de la aplicación de la llama, el tiempo posterior a la llama no excede los 30 segundos (los criterios específicos de aprobación/rechazo lo diferencian de VTM-1).

• HBF, HF-1, HF-2: Estas son clasificaciones de prueba de combustión horizontal para materiales espumados, utilizando una altura de llama de 38 mm.

  • HBF: La velocidad de combustión no excede los 40 mm/min, y la llama debe extinguirse antes de la marca de 125 mm.

  • HF-1: Después de la remoción de la llama, el tiempo posterior a la llama no excede los 5 segundos, y la llama no debe extenderse más allá del marcador.

  • HF-2: Después de la remoción de la llama, el tiempo posterior a la llama no excede los 10 segundos, y la llama no debe extenderse más allá del marcador.

II. Propósito de las Pruebas de Retardancia a la Llama

Los propósitos de las pruebas de retardancia a la llama incluyen:

2.1 Evaluación del Rendimiento de la Combustión de los Materiales: Determina la velocidad de combustión, la propensión a la propagación de la llama y la extensión del desarrollo del fuego en condiciones de incendio. Esto ayuda a determinar la seguridad, la fiabilidad y la idoneidad del material para aplicaciones de protección contra incendios.

2.2 Determinación de la Capacidad de Retardancia a la Llama de los Materiales: Las pruebas identifican la capacidad de un material para inhibir la propagación de la llama cuando se expone a una fuente de ignición. Esto es crucial para prevenir la expansión del fuego y reducir las pérdidas causadas por los incendios.

2.3 Guía para la Selección y el Uso de Materiales: Al probar y comparar las propiedades de retardancia a la llama de diferentes materiales, se pueden tomar decisiones informadas para la selección y aplicación de materiales. Esto ayuda a seleccionar los materiales apropiados para la construcción, el transporte, los dispositivos electrónicos, etc., para mejorar la seguridad contra incendios.

2.4 Cumplimiento de las Regulaciones y Estándares: Las pruebas de retardancia a la llama se realizan a menudo de acuerdo con las regulaciones y estándares nacionales o de la industria. Las pruebas aseguran que los materiales cumplan con los requisitos, garantizando el cumplimiento y la seguridad en aplicaciones específicas.

En resumen, el propósito de las pruebas de retardancia a la llama es proporcionar una base crítica para seleccionar materiales adecuados, mejorar la seguridad contra incendios y garantizar el cumplimiento de las regulaciones y estándares mediante la evaluación del rendimiento de la combustión y las capacidades de retardancia a la llama de los materiales.

III. Estándares de Referencia

• UL 94: "Prueba de inflamabilidad de materiales plásticos para piezas en dispositivos y aparatos."

• IEC 60695-11-10:2013: "Pruebas de riesgo de incendio - Parte 11-10: Llamas de prueba - Métodos de prueba de llama horizontal y vertical de 50 W."

• GB/T 5169.16-2017: "Pruebas de riesgo de incendio para productos eléctricos y electrónicos - Parte 16: Llamas de prueba - Métodos de prueba de llama horizontal y vertical de 50W." (Estándar nacional de China, técnicamente alineado con IEC 60695-11-10).

IV. Métodos de Prueba para HB, V-2, V-1, V-0

4.1 Combustión Horizontal: HB

4.1.1 Requisitos de la Muestra

• Forma: Hojas, producidas por corte, fundición, extrusión, etc., con bordes lisos, superficies limpias y densidad uniforme.

• Dimensiones: Longitud × Ancho = 125 ± 5 mm × 13.0 ± 0.5 mm. Proporcione muestras con el grosor mínimo y con un grosor de 3 mm. Si el grosor mínimo >3 mm o el grosor máximo <3 mm, es posible que no se necesiten muestras de 3 mm. Grosor máximo ≤13 mm, ancho máximo ≤13.5 mm, radio de la esquina ≤1.3 mm.

• Serie: Para diferentes colores, densidades, etc., proporcione muestras representativas.

• Cantidad: Mínimo 2 juegos, 3 muestras por juego.

4.1.2 Procedimiento de Prueba

• Marcado: Marque líneas a 25 ± 1 mm y 100 ± 1 mm.

• Sujeción: Sujete el extremo cerca de la marca de 100 mm, manteniendo el eje largo horizontal y el eje ancho en un ángulo de 45°±2°. Coloque una malla de alambre 100 ± 1 mm por debajo de la muestra.

• Quemador: Metano, caudal 105 ml/min, contrapresión 10 mm columna de agua.

• Llama: Altura de la llama 20 ± 1 mm.

• Aplicación: Aplique la llama a 45° al borde inferior de la muestra, sumergiéndola 6 mm, durante 30 ± 1 segundos o hasta que la llama alcance la marca de 25 mm, luego retírela.

• Cronometraje: Comience el cronometraje cuando el frente de la llama alcance la marca de 25 ± 1 mm. Registre el tiempo necesario para que cese la combustión y la longitud quemada.

• Cálculo: V = 60L / t, donde V es la velocidad de combustión (mm/min), L es la longitud quemada (mm), t es el tiempo de combustión (s).

4.1.3 Registros de Prueba

• Si la llama alcanza la marca de 25 ± 1 mm o 100 ± 1 mm.

• Si la combustión se detiene entre 25 mm y 100 mm, registre la longitud quemada (L) y el tiempo (t).

• Si la llama pasa la marca de 100 mm, registre el tiempo de 25 mm a 100 mm.

• Velocidad de combustión calculada.

4.1.4 Criterios de Clasificación HB

• Para muestras de 3-13 mm de espesor en un tramo de 75 mm: Velocidad de combustión ≤ 40 mm/min.

• Para muestras de <3 mm de espesor en un tramo de 75 mm: Velocidad de combustión ≤ 75 mm/min.

• La combustión se detiene antes de la marca de 100 mm.
  Las muestras que cumplen con estos criterios se clasifican como HB.

4.2 Combustión Vertical: V-2, V-1, V-0

4.2.1 Requisitos de la Muestra

• Forma: Hojas, producidas por corte, fundición, extrusión, etc., con bordes lisos, superficies limpias y densidad uniforme.

• Dimensiones: Longitud × Ancho = 125 ± 5 mm × 13.0 ± 0.5 mm. Proporcione muestras con el grosor mínimo y máximo. Si los resultados difieren, es posible que se necesiten muestras de grosor intermedio. Grosor máximo ≤13 mm, radio de la esquina ≤1.3 mm.

• Serie: Para variaciones, proporcione muestras representativas.

• Cantidad: Mínimo 2 juegos, 5 muestras por juego.

4.2.2 Acondicionamiento de la Muestra

• Acondicionamiento estándar: 48 horas a 23 ± 2°C y 50 ± 5% HR. Pruebe dentro de los 30 minutos posteriores a la extracción.

• Acondicionamiento en horno: Al menos 168 horas a 70 ± 1°C, luego enfríe en un desecador a temperatura ambiente durante al menos 4 horas. Pruebe dentro de los 30 minutos posteriores a la extracción.

4.2.3 Procedimiento de Prueba

• Sujeción: Sujete los 6 mm superiores de la muestra, orientada verticalmente hacia abajo. El extremo inferior de la muestra debe estar a 300 ± 10 mm por encima de una capa de algodón puro (0.08 g, 50x50 mm, grosor máximo 6 mm).

• Quemador: Metano, caudal 105 ml/min, contrapresión 10 mm columna de agua.

• Llama: Altura de la llama 20 ± 1 mm.

• Aplicación: Coloque el centro de la llama en el punto medio del borde inferior (10 ± 1 mm desde la punta del quemador hasta la muestra). Aplique durante 10 ± 0.5 segundos. Ajuste el quemador si la muestra se deforma. Si se produce goteo, incline el quemador a 45°. Después de 10 ± 0.5 s, retire el quemador a 300 mm/min a al menos 150 mm de distancia. Registre inmediatamente el tiempo posterior a la llama t1. Después de que cesen las llamas, vuelva a aplicar la llama durante 10 ± 0.5 s. Retire y registre el segundo tiempo posterior a la llama t2 y el tiempo de incandescencia t3.

• Nota: Diferenciar entre llama posterior/incandescencia. Si las llamas se extinguen por los gases del material, vuelva a encender el quemador inmediatamente y continúe la aplicación hasta que se alcance un total de 10 ± 0.5 s.

4.2.4 Registros de Prueba

• Primer tiempo posterior a la llama (t1).

• Segundo tiempo posterior a la llama (t2).

• Segundo tiempo de incandescencia (t3).

• Si la muestra se quema por completo.

• Si las partículas que gotean encienden el algodón.

4.2.5 Criterios de Clasificación V-2, V-1, V-0
Después de la prueba, la clasificación de retardante de llama se determina en función de los siguientes criterios (resumen de los límites de aprobación/rechazo para el tiempo total posterior a la llama, los tiempos individuales posteriores a la llama, el tiempo de incandescencia, la ignición del algodón y el consumo de la muestra).