Plastiques ignifuges: évaluations UL94, sélection des matériaux et solutions DEYU

Réponse courte

Les plastiques ignifuges sont classés principalement en fonction de leur comportement au feu dans des conditions de test définies. Dans la sélection de matières plastiques commerciales, les classifications UL94 telles que HB, V-2, V-1, V-0, 5VB et 5VA sont couramment utilisées. HB est une classification de combustion horizontale, tandis que V-2, V-1 et V-0 sont des classifications de combustion verticale. V-0 est généralement plus exigeant que V-1 et V-2 à même épaisseur. 5VB et 5VA appartiennent à des conditions de test 5V plus sévères et sont utilisés lorsqu'une résistance aux flammes plus élevée est requise.

L’indice de flamme ne peut être discuté sans épaisseur. Un matériau qui atteint V-0 à 3,0 mm peut ne pas atteindre V-0 à 1,5 mm ou 0,8 mm. Un matériau qui réussit un test standard peut néanmoins échouer dans une pièce moulée réelle présentant des parois minces, des nervures, des lignes de soudure, des bossages de vis ou des angles vifs.

Les plastiques courants adaptés à la modification ignifuge comprennent les PP, ABS, PC / ABS, PC, PA6, PA66, PBT, PET, PPS, PPO / PPE, TPU et certains systèmes TPE. Yuyao Deyu DEYU Plastics développe des composés ignifuges DGK en fonction du type de résine, de la cible UL94, de l'épaisseur, de la couleur, des performances mécaniques, de l'exigence sans halogène, du renforcement en fibre de verre, des performances électriques et de la validation des pièces réelles. Les orientations de produits connexes existantes incluent DGK-PP WPP-V0 ignifuge sans halogène PP🔍 et DGK-PC FR3000 ignifuge PC🔍.

Introduction: l'ignifugation n'est pas seulement « V-0 ou pas »

De nombreux clients se posent une question simple: « Ce matériau peut-il être ignifuge? » En pratique, cette question ne suffit pas. La sélection du plastique ignifuge doit définir l'indice de flamme, l'épaisseur d'essai, la résine de base, la direction halogénée ou sans halogène, la couleur, la résistance mécanique, la ténacité aux chocs, le renforcement en fibre de verre, la résistance à la chaleur, les propriétés électriques, le processus de moulage et l'application du produit final.

Par exemple, un client peut demander V-0 PP, mais les vraies questions devraient être:

• V-0 à 3,0 mm, 1,5 mm ou 0,8 mm?
• Noir, blanc, couleur naturelle ou personnalisée?
• Sans halogène ou halogéné?
• Moulage par injection ou extrusion?
• La pièce doit-elle résister aux chocs?
• Faut-il un renfort en fibre de verre?
• Est-il utilisé dans un connecteur, un boîtier, une pièce d'appareil, un composant de batterie ou une pièce électrique extérieure?

Un matériau ignifuge n’est pas seulement un matériau qui s’auto-éteint lors d’un test en laboratoire. Il doit également maintenir une résistance utilisable, une ténacité, une fluidité, une stabilité de couleur, une stabilité dimensionnelle et une cohérence de production.

1. Comment les qualités de plastique ignifuge sont-elles classées?

HB: Classification de combustion horizontale

HB est généralement considéré comme une classification ignifuge inférieure dans la sélection des matériaux UL94. Il évalue le comportement de combustion en position horizontale.

Les matériaux HB peuvent être utilisés dans des pièces ou des applications à faible risque où une stricte résistance aux flammes verticales n’est pas requise. Ils sont plus faciles à réaliser et ont généralement moins d’impact sur les propriétés mécaniques et le coût que les qualités ignifuges élevées, mais ils ne conviennent pas aux composants électriques à haut risque.

V-2: Brûlage vertical avec goutte-à-goutte enflammé autorisé

V-2 est une classification de combustion verticale. Par rapport au HB, il est plus exigeant car l’éprouvette est testée verticalement.

Les matériaux V-2 doivent cesser de brûler dans le temps requis, mais des gouttes enflammées qui enflamment le coton situé en dessous peuvent être autorisées dans le cadre de la classification. Le V-2 peut convenir lorsque la pièce ne nécessite pas l'exigence plus stricte de non-goutte de flamme de V-0 ou V-1.

V-1: meilleure résistance aux flammes que le V-2

Le V-1 est plus strict que le V-2 en termes de comportement d'égouttement. Il permet un temps de post-flamme plus long que le V-0 mais ne permet pas de gouttes enflammées qui enflamment le coton. Le V-1 peut être utilisé lorsque le V-0 n'est pas nécessaire ou lorsque les performances mécaniques, le coût et l'indice de flamme nécessitent un équilibre intermédiaire.

V-0: Exigence élevée commune pour les pièces électriques

V-0 est l'une des qualités ignifuges les plus couramment demandées dans les applications électriques et électroniques. Par rapport aux V-1 et V-2, il nécessite un temps de post-flamme plus court et aucune goutte enflammée qui enflamme le coton.

Lorsque les clients parlent de « plastique ignifuge », ils pensent souvent à V-0. Mais V-0 doit toujours être lié à une épaisseur précise. V-0 à 3,0 mm est plus facile que V-0 à 1,5 mm et V-0 à 1,5 mm est plus facile que V-0 à 0,8 mm. Le V-0 à paroi mince nécessite généralement une conception de formulation plus soignée.

5VB et 5VA: exigences plus élevées en matière de résistance aux flammes

5VB et 5VA sont plus sévères que les tests de combustion verticale ordinaires V-0, V-1 et V-2. Ils sont pris en compte lorsque l’application nécessite une plus grande résistance aux flammes. 5VA est généralement plus strict que 5VB car les échantillons de plaque ne doivent pas brûler.

Des matériaux classés 5 V ne sont pas nécessaires pour chaque produit. Ils sont généralement sélectionnés uniquement lorsque l'application ou la norme client exige ce niveau.

Cotes VTM pour les matériaux minces

Pour les films très minces ou les matériaux en forme de feuille, les classifications VTM peuvent être utilisées. Ces valeurs nominales sont différentes des valeurs nominales V standard pour les barres moulées par injection et ne doivent pas être confondues avec les valeurs nominales V-0, V-1 ou V-2 ordinaires pour les matériaux moulés plus épais.

2. Pourquoi l'épaisseur doit être spécifiée

L’épaisseur est l’un des facteurs les plus importants dans le choix du plastique ignifuge. Le même matériau peut présenter des indices de flamme différents à différentes épaisseurs.

Par exemple:

• un matériau peut atteindre V-0 à 3,0 mm
• le même matériau ne peut atteindre V-1 ou V-2 qu'à 1,5 mm
• il peut échouer V-0 à 0,8 mm
• une pièce à paroi mince peut brûler différemment d'une barre de test standard

C'est pourquoi les fiches techniques indiquent souvent l'indice de flamme ainsi que l'épaisseur, comme UL94 V-0 à 3,0 mm, UL94 V-0 à 1,5 mm ou UL94 V-0 à 0,8 mm.

Les clients doivent éviter de demander uniquement « Est-ce V-0? » La bonne question est « À quelle épaisseur se trouve-t-il V-0? » Ceci est particulièrement important pour les boîtiers à parois minces, les connecteurs, les pièces de batterie, les équipements de charge, les boîtiers électriques, les pièces d'appareils, les structures à encliquetage et les pièces comportant des nervures et des lignes de soudure.

3. Principales voies ignifuges

Systèmes ignifuges halogénés

Les systèmes halogénés sont largement utilisés car ils sont efficaces et matures. Ils sont souvent associés à des synergistes pour améliorer les performances ignifuges.

Les avantages incluent une efficacité ignifuge élevée, des performances V-0 plus faciles dans de nombreuses résines, une charge d'additif inférieure par rapport à certains systèmes sans halogène, une meilleure fluidité dans les formulations sélectionnées et une rentabilité pour certaines applications.

Les risques incluent les restrictions sur les produits sans halogène, les problèmes de fumée ou de corrosion, les exigences de conformité des clients et la nécessité d'équilibrer la couleur et les propriétés mécaniques. Cette solution convient lorsqu’une efficacité élevée et un contrôle des coûts sont importants et que l’absence d’halogène n’est pas requise.

Systèmes phosphore-azote sans halogène

Les systèmes ignifuges sans halogène sont de plus en plus utilisés dans les produits électriques, électroniques, électroménagers et destinés à l’exportation.

Ils peuvent répondre aux exigences sans halogène et peuvent être utilisés dans les systèmes PP, PA, PBT, PC / ABS, TPU et autres. Cependant, une charge d'additif plus élevée peut être nécessaire, la résistance aux chocs peut diminuer, la sensibilité à l'humidité peut augmenter, des précipitations en surface peuvent se produire et la fenêtre de traitement doit être contrôlée.

L’ignifugation sans halogène ne remplace pas simplement un additif. Cela nécessite un équilibre complet du système.

Systèmes ignifuges minéraux

Des retardateurs de flamme minéraux tels que l'hydroxyde de magnésium et l'hydroxyde d'aluminium peuvent être utilisés dans certains systèmes, en particulier lorsqu'une faible fumée et une direction sans halogène sont requises.

Ils sont sans halogène et conviennent à certaines applications de fils, câbles et polyoléfines. Mais une charge élevée est souvent requise, les propriétés mécaniques peuvent diminuer, la fluidité peut devenir mauvaise, la densité augmente et la qualité de la surface peut être affectée.

Résines intrinsèquement ignifuges

Certains plastiques techniques ont une meilleure résistance inhérente aux flammes que les plastiques à usage général. Les exemples incluent les mélanges PC, PPS, PEI, PPO / EPI et certains plastiques techniques haute performance.

Ces résines peuvent réduire la charge d'additifs ignifuges et offrir une meilleure résistance à la chaleur et une meilleure stabilité dimensionnelle, mais elles peuvent coûter plus cher et nécessitent toujours un équilibre de formulation pour les V-0 à paroi mince, la résistance aux chocs, à la couleur ou aux produits chimiques.

4. Quels matériaux conviennent à la modification ignifuge?

Matériaux ignifuges PP

Le PP est léger, peu coûteux et résistant aux produits chimiques, mais il est inflammable sans modification. C’est l’un des plastiques modifiés ignifuges les plus courants.

Les directions appropriées incluent le retardateur de flamme halogéné PP, le retardateur de flamme sans halogène PP, le retardateur de flamme renforcé de fibre de verre PP, le retardateur de flamme antistatique PP et le retardateur de flamme coloré PP.

Les applications incluent les boîtiers électriques, les composants d'appareils électroménagers, les pièces périphériques de batterie, les couvercles industriels, les boîtes de jonction, les plateaux ignifuges et les pièces automobiles non structurelles. Les principaux défis comprennent la résistance aux chocs, le V-0 à paroi mince, la stabilité des couleurs, la précipitation en surface, la fluidité et la compatibilité sans halogène.

Matériaux ignifuges ABS

ABS a une bonne apparence, une bonne aptitude au traitement et de bonnes performances d'impact. Le ABS ignifuge est largement utilisé dans les boîtiers et les pièces d'appareils.

Il convient aux boîtiers électroniques, aux coques d'appareils, aux panneaux de commutation, aux boîtiers d'instruments, aux pièces d'équipement de bureau et aux boîtiers de commande industrielle. Les principaux défis comprennent la rétention des impacts, la brillance de la surface, la stabilité des couleurs, l'efficacité ignifuge et la stabilité du traitement.

Matériaux ignifuges PC / ABS

PC / ABS est l'un des matériaux les plus pratiques pour les boîtiers ignifuges. Il équilibre la résistance aux chocs, la résistance à la chaleur, l’apparence et la transformabilité.

Il est souvent utilisé pour les boîtiers électriques, les pièces d'équipement de charge, les couvercles d'équipement de communication, les composants d'appareils, les boîtiers liés aux batteries, les boîtiers électroniques automobiles et les équipements de contrôle industriel. Le PC / ABS est souvent préféré lorsque le ABS seul ne peut pas répondre aux exigences en matière de chaleur, d'impact ou de retardateur de flamme.

Matériaux ignifuges PC

Le PC a une résistance aux flammes inhérente relativement bonne par rapport à de nombreux plastiques à usage général. Il convient aux applications transparentes, translucides, résistantes aux chocs et à la chaleur.

Les directions appropriées incluent le retardateur de flamme transparent PC, le retardateur de flamme noir ou coloré PC, le retardateur de flamme résistant au UV PC, le retardateur de flamme antistatique PC et le retardateur de flamme diffusant la lumière PC. Les principaux défis comprennent la fissuration sous contrainte, la couleur et la transparence, la résistance à l'hydrolyse, l'indice de flamme des parois minces, la résistance aux rayures et la température de traitement.

Matériaux ignifuges PA6 et PA66

PA6 et PA66 sont largement utilisés dans les connecteurs, les structures électriques, les pièces industrielles et les composants automobiles. Le nylon ignifuge est l’une des catégories de matériaux techniques ignifuges les plus importantes.

Les directions appropriées incluent le PA ignifuge halogéné, le PA ignifuge sans halogène, le PA ignifuge renforcé de fibre de verre, le PA ignifuge au phosphore rouge dans certains systèmes, le PA ignifuge antistatique et le PA ignifuge renforcé de fibre de carbone.

Les principaux défis comprennent l'absorption de l'humidité, l'équilibre mécanique, l'interaction des fibres de verre, la stabilité des couleurs, les précipitations ignifuges, les propriétés CTI et électriques et la température de traitement.

PBT, PET, PPS et PPO / EPI

Le PBT et le PET sont couramment utilisés dans les pièces électriques et électroniques en raison de leur stabilité dimensionnelle, de leur résistance à la chaleur et de leurs propriétés électriques. Ils sont courants dans les connecteurs, les pièces de relais, les composants de commutateurs, les pièces de moteur, les bobines de bobine et les pièces d'isolation.

PPS présente une excellente résistance à la chaleur, une résistance chimique, une stabilité dimensionnelle et une résistance inhérente aux flammes. Il convient aux applications électriques et industrielles à haute température.

Les mélanges PPO / PPE sont largement utilisés dans les applications électriques et électroniques en raison de leur stabilité dimensionnelle, de leur faible absorption d'eau et de leur potentiel ignifuge.

TPU, TPE et POM

TPU et TPE sont des matériaux flexibles. Une modification ignifuge est possible mais plus difficile car la flexibilité, l'élasticité et le caractère ignifuge doivent être équilibrés.

Le POM présente une excellente résistance à l'usure, un faible frottement et une stabilité dimensionnelle, mais la modification ignifuge est plus difficile que de nombreux autres plastiques. La sécurité du traitement, le risque de décomposition, l’odeur et l’équilibre mécanique doivent être soigneusement évalués. Le POM n'est généralement pas le premier choix lorsqu'un fort pouvoir ignifuge est requis.

5. Tableau de sélection des matériaux

Résine de base	Difficulté ignifuge	Cible commune	Principaux avantages	Principaux risques	Applications typiques
PP	Moyen à élevé	HB, V-2, V-0	Faible coût, poids léger	Impact, précipitation, paroi mince V-0	Plateaux, couvercles, pièces de batterie
ABS	Moyen	V-0	Apparence, transformabilité	Bilan d’impact et de brillance	Boîtiers, coques d'appareils
PC/ABS	Moyen	V-0, V-0 à paroi mince	Impact, chaleur, apparence	Coût, hydrolyse, couleur	Boîtiers électriques, pièces de chargement
PC	Faible à moyen	V-0	Impact, transparence, chaleur	Fissuration sous contrainte, coût	Couvercles transparents, pièces LED
PA6/PA66	Moyen	V-0	Résistance, chaleur, structure	Humidité, CTI, couleur	Connecteurs, structures électriques
PBT/PET	Moyen	V-0	Stabilité dimensionnelle	Hydrolyse, déformation	Connecteurs, pièces de relais
PPS	Faible à moyen	V-0, FR haute température	Résistance à la chaleur et aux produits chimiques	Coût, fragilité	Pièces électriques haute température
PPO/PPE	Moyen	V-0	Faible absorption d'eau	Débit, coût	Boîtiers, pièces de batterie
TPU/TPE	Élevé	V-0 ou FR de qualité câble	Flexibilité	Migration, perte de flexibilité	Câbles, gaines, parties souples
POM	Élevé	Évaluation spéciale	Usure, faible friction	Risque de traitement et de stabilité	Pièces d'usure sélectionnées uniquement

6. Comment choisir le bon matériau ignifuge

Pour les boîtiers électriques, les matériaux recommandés incluent PC / ABS, ABS, PC et PP ignifuge. La sélection doit se concentrer sur l’épaisseur, la résistance aux chocs, l’apparence, la résistance à la chaleur, la couleur et le coût du V-0. PC / ABS est souvent équilibré lorsque l’impact et l’ignifugation sont tous deux importants.

Pour les connecteurs et les pièces structurelles électriques, les matériaux recommandés incluent les ignifuges PA66, PA6, PBT et PPS pour les applications à haute température. La sélection doit se concentrer sur le V-0 avec l'épaisseur requise, le CTI, la résistance à la chaleur, la stabilité dimensionnelle, le renforcement en fibre de verre et le conditionnement à l'humidité.

Pour les pièces de batterie et d'équipement de charge, les matériaux recommandés incluent le PC / ABS ignifuge, le PP ignifuge, le PA ignifuge, le PBT ou le PPS lorsqu'une résistance thermique plus élevée est requise. La sélection doit prendre en compte l'indice de flamme, la résistance à la chaleur, la résistance aux chocs, la stabilité dimensionnelle, la sécurité électrique, l'exigence sans halogène et l'exigence extérieure UV, le cas échéant.

Pour les pièces ignifuges transparentes ou diffusant la lumière, la PC est généralement plus adaptée que de nombreuses résines à usage général lorsque la transparence et l'ignifugation sont toutes deux requises.

Pour les pièces flexibles ignifuges, les systèmes TPU, TPE, à base d'EVA et les PVC flexibles, le cas échéant, peuvent être envisagés. La formulation doit équilibrer la flexibilité, la migration, la flexibilité à basse température, la sensation de surface et les exigences en matière de câble ou de manchon.

7. Erreurs courantes dans la sélection des plastiques ignifuges

Demander seulement « Peut-il atteindre V-0? »

Ceci est incomplet. Les bonnes questions sont: V-0 à quelle épaisseur, quelle couleur, quelle résine, quelles performances mécaniques et quelle application?

Ignorer la structure des pièces réelles

Les barres de test standard ne sont pas identiques aux véritables pièces moulées. Les parois minces, les nervures, les lignes de soudure, les trous et les angles vifs peuvent affecter le comportement au feu.

Ignorer les performances mécaniques

Certains systèmes ignifuges réduisent la résistance aux chocs ou rendent le matériau cassant. Pour les boîtiers et les pièces structurelles, la fiabilité mécanique est aussi importante que le classement au feu.

Ignorer la couleur et l'apparence

Les matériaux ignifuges blancs et de couleur claire sont plus difficiles à utiliser que les matériaux noirs. La stabilité des couleurs, le jaunissement et les précipitations en surface doivent être pris en compte.

Ignorer les exigences sans halogène

Certaines industries ou clients exigent des matériaux sans halogène. Le parcours ignifuge doit être confirmé au début.

8. Plate-forme de matériaux ignifuges DEYU DGK

Yuyao Deyu DEYU Plastics fournit des solutions en plastique ignifuges DGK personnalisées.

DEYU peut prendre en charge:

• Série ignifuge DGK-PP
• Série ignifuge sans halogène DGK-PP
• Série ignifuge DGK-ABS
• Série DGK-PC / ABS V-0
• Série ignifuge transparente DGK-PC
• Série ignifuge DGK-PA6
• Série renforcée ignifuge DGK-PA66
• Série ignifuge DGK-PBT
• Série ignifuge haute température DGK-PPS
• Série ignifuge DGK-PPO / PPE
• Série ignifuge DGK-TPU
• matériaux ignifuges antistatiques
• Matériaux ignifuges résistants aux UV
• matériaux ignifuges renforcés de fibres de verre
• matériaux ignifuges colorés

DEYU peut ajuster la résine de base, la cible UL94, l'épaisseur de test, la direction halogénée ou sans halogène, l'emballage ignifuge, la teneur en fibre de verre, la résistance aux chocs, la fluidité, la résistance thermique, la couleur, l'apparence de surface, les propriétés CTI et électriques, la résistance UV, la fonction antistatique ou conductrice, la résistance à l'usure et le processus de moulage.

Pour développer un matériau ignifuge approprié, DEYU recommande aux clients de fournir la résine cible, l'exigence d'indice de flamme, l'épaisseur d'essai requise, l'épaisseur de paroi de la pièce, l'application du produit, l'exigence de couleur, l'exigence sans halogène le cas échéant, l'exigence de résistance aux chocs, l'exigence de résistance à la chaleur, l'exigence de fibre de verre ou de renforcement, l'exigence de performance électrique, l'exigence UV extérieure, le problème de matériau actuel, le dessin de pièce ou l'échantillon et la norme de test client.

Conclusion

Les qualités de plastique ignifuge sont généralement classées selon leur comportement au feu dans des conditions définies, telles que HB, V-2, V-1, V-0, 5VB et 5VA. Dans la sélection pratique des matériaux, le V-0 est largement utilisé pour les pièces électriques et électroniques, tandis que le 5VA et le 5VB sont utilisés pour des exigences plus élevées en matière de résistance aux flammes. Cependant, chaque degré de flamme doit être lié à l'épaisseur.

De nombreux plastiques peuvent être modifiés pour être ignifuges, notamment PP, ABS, PC / ABS, PC, PA6, PA66, PBT, PET, PPS, PPO / PPE, TPU et TPE. Chaque résine présente des avantages et des limites différents. Une solution plastique ignifuge mature ne doit pas seulement réussir un test de flamme. Il doit également conserver la résistance, la ténacité, l’apparence, la stabilité dimensionnelle, la fiabilité du traitement et la sécurité des pièces réelles.