Огнестойкие пластики: классификация UL94, выбор материала и решения DEYU

Краткий ответ

Огнестойкие пластики классифицируют в основном по поведению при горении в заданных условиях испытаний. В коммерческом подборе материалов часто используют рейтинги UL94: HB, V-2, V-1, V-0, 5VB и 5VA. HB является горизонтальной классификацией горения, а V-2, V-1 и V-0 относятся к вертикальному горению. При одинаковой толщине V-0 обычно строже, чем V-1 и V-2. 5VB и 5VA относятся к более жестким условиям 5V и применяются там, где требуется более высокая огнестойкость.

Рейтинг нельзя обсуждать без толщины. Материал, который достигает V-0 при 3.0 мм, может не достигать V-0 при 1.5 мм или 0.8 мм. Материал, который проходит стандартный образец, может не пройти в реальной литой детали с тонкими стенками, ребрами, линиями спая, винтовыми бобышками или острыми углами.

К пластикам, пригодным для огнестойкой модификации, относятся PP, ABS, PC/ABS, PC, PA6, PA66, PBT, PET, PPS, PPO/PPE, TPU и отдельные TPE системы. Yuyao Deyu DEYU Plastics разрабатывает DGK огнестойкие компаунды с учетом типа смолы, цели UL94, толщины, цвета, механики, безгалогенных требований, стекловолокна, электрических свойств и проверки реальной детали. Связанные продукты: DGK-PP WPP-V0 безгалогенный огнестойкий PP🔍 и DGK-PC FR3000 огнестойкий PC🔍.

Введение: огнестойкость - это не только вопрос “V-0 или нет”

Многие заказчики спрашивают: “Можно ли сделать этот материал огнестойким?” На практике этого недостаточно. При выборе огнестойкого пластика нужно определить рейтинг горения, толщину испытания, базовую смолу, галогенированное или безгалогенное направление, цвет, прочность, ударную вязкость, армирование стекловолокном, теплостойкость, электрические свойства, процесс формования и конечное применение.

Например, запрос “V-0 PP” должен уточняться:

• V-0 при 3.0 мм, 1.5 мм или 0.8 мм?
• Черный, белый, натуральный или заказной цвет?
• Безгалогенный или галогенированный?
• Литье под давлением или экструзия?
• Нужна ли ударная прочность?
• Нужно ли стекловолокно?
• Это разъем, корпус, деталь бытовой техники, батарейный компонент или наружная электрическая деталь?

Огнестойкий материал должен не только самозатухать в лабораторном тесте. Он должен сохранять прочность, вязкость, текучесть, цвет, стабильность размеров и повторяемость производства.

1. Как классифицируют огнестойкие пластики?

HB: горизонтальное горение

HB обычно считается более низкой классификацией в UL94. Она оценивает горение в горизонтальном положении.

Материалы HB могут применяться в менее рискованных деталях, где не требуется строгая вертикальная огнестойкость. Такого уровня легче достичь, он обычно меньше влияет на механику и стоимость, но не подходит для высокорисковых электрических компонентов.

V-2: вертикальное горение с допустимыми горящими каплями

V-2 является вертикальной классификацией. Она строже HB, потому что образец испытывают вертикально.

Материал V-2 должен прекратить горение за требуемое время, но горящие капли, которые зажигают хлопок ниже, могут быть допустимы в этой классификации. V-2 подходит там, где не требуется более строгий запрет горящих капель уровня V-0 или V-1.

V-1: лучше, чем V-2

V-1 строже V-2 по поведению капель. Он допускает большее время послесвечения, чем V-0, но не допускает горящих капель, которые зажигают хлопок. V-1 может применяться, когда V-0 не нужен или когда требуется баланс рейтинга, механики и стоимости.

V-0: распространенное высокое требование

V-0 является одним из самых часто запрашиваемых рейтингов для электрических и электронных деталей. По сравнению с V-1 и V-2 он требует меньшего времени горения и отсутствия горящих капель, зажигающих хлопок.

Когда заказчик говорит “огнестойкий пластик”, часто имеется в виду V-0. Но V-0 всегда нужно связывать с конкретной толщиной. V-0 при 3.0 мм легче, чем V-0 при 1.5 мм, а V-0 при 1.5 мм легче, чем V-0 при 0.8 мм. Тонкостенный V-0 требует более точной рецептуры.

5VB и 5VA: более жесткие требования

5VB и 5VA строже обычных V-0, V-1 и V-2 испытаний. Их рассматривают, когда применение требует более высокой огнестойкости. 5VA обычно строже 5VB, потому что пластинчатые образцы не должны прогорать насквозь.

Материалы 5V нужны не каждому продукту. Их выбирают только тогда, когда это требуется применением или стандартом заказчика.

VTM для тонких материалов

Для очень тонких пленок или листовых материалов могут применяться рейтинги VTM. Их нельзя путать с обычными V-0, V-1 и V-2 для более толстых литых образцов.

2. Почему нужно указывать толщину

Толщина является одним из главных факторов выбора огнестойкого пластика. Один и тот же материал может показывать разные рейтинги при разной толщине.

Например:

• материал достигает V-0 при 3.0 мм
• тот же материал достигает только V-1 или V-2 при 1.5 мм
• он может не пройти V-0 при 0.8 мм
• тонкостенная деталь может гореть иначе, чем стандартная планка

Поэтому в технических данных рейтинг указывают вместе с толщиной: UL94 V-0 при 3.0 мм, UL94 V-0 при 1.5 мм или UL94 V-0 при 0.8 мм.

Правильный вопрос не “Это V-0?”, а “При какой толщине это V-0?” Это особенно важно для тонкостенных корпусов, разъемов, батарейных деталей, зарядного оборудования, электрических коробок, деталей бытовой техники, защелок, ребер и линий спая.

3. Основные маршруты огнестойкой модификации

Галогенированные системы

Галогенированные системы широко применяются благодаря эффективности и зрелости. Их часто комбинируют с синергистами.

Преимущества: высокая эффективность, более легкое достижение V-0 во многих смолах, более низкая дозировка по сравнению с некоторыми безгалогенными системами, лучшая текучесть в отдельных рецептурах и экономичность.

Риски: ограничения по безгалогенности, дым и коррозионные продукты, требования соответствия, а также необходимость балансировать цвет и механику.

Безгалогенные фосфорно-азотные системы

Безгалогенные системы все чаще применяют в электротехнике, электронике, бытовой технике и экспортных продуктах.

Они подходят для PP, PA, PBT, PC/ABS, TPU и других систем, но могут требовать большей дозировки. Возможны снижение ударной вязкости, повышенная чувствительность к влаге, поверхностное выделение и более узкое окно переработки.

Безгалогенная огнестойкость - это не простая замена одной добавки. Нужен полный баланс системы.

Минеральные системы

Гидроксид магния, гидроксид алюминия и другие минеральные антипирены применяют в отдельных системах, особенно при требованиях по низкому дыму и безгалогенности.

Они подходят для отдельных кабельных, экструзионных и полиолефиновых применений. Но часто требуется высокая дозировка, из-за чего снижаются механика и текучесть, растет плотность и может ухудшаться поверхность.

Самозатухающие инженерные смолы

Некоторые инженерные пластики имеют лучшую природную огнестойкость, чем материалы общего назначения. Примеры: PC, PPS, PEI, PPO/PPE смеси и некоторые высокоэффективные инженерные пластики.

Они могут снизить нагрузку антипирена и дать более высокую теплостойкость и стабильность размеров, но стоят дороже и все равно требуют настройки для тонкостенного V-0, удара, цвета или химической стойкости.

4. Какие материалы подходят для огнестойкой модификации?

PP

PP легкий, недорогой и химически стойкий, но без модификации легко горит. Это один из самых распространенных огнестойко-модифицированных пластиков.

Направления: галогенированный PP, безгалогенный PP, стеклонаполненный огнестойкий PP, антистатический огнестойкий PP и цветной огнестойкий PP.

Применения: электрические корпуса, детали бытовой техники, батарейная периферия, промышленные крышки, распределительные коробки, огнестойкие лотки и неструктурные автомобильные детали. Сложности: ударная вязкость, тонкостенный V-0, стабильность цвета, выделение добавок, текучесть и совместимость безгалогенной системы.

ABS

ABS имеет хороший внешний вид, перерабатываемость и ударную прочность. Огнестойкий ABS широко используют в корпусах и деталях бытовой техники.

Он подходит для электронных корпусов, оболочек приборов, панелей переключателей, приборных корпусов, офисной техники и промышленных систем управления. Главные сложности: сохранение удара, глянец, стабильность цвета, эффективность антипирена и стабильность переработки.

PC/ABS

PC/ABS является одним из самых практичных материалов для огнестойких корпусов. Он балансирует ударную прочность, теплостойкость, внешний вид и переработку.

Его применяют в электрических корпусах, зарядном оборудовании, крышках коммуникационного оборудования, бытовой технике, батарейных корпусах, автомобильной электронике и промышленном управлении. PC/ABS часто выбирают, когда ABS не хватает по теплу, удару или огнестойкости.

PC

PC имеет относительно хорошую природную огнестойкость. Он подходит для прозрачных, полупрозрачных, ударопрочных и теплостойких применений.

Направления: прозрачный огнестойкий PC, черный или цветной огнестойкий PC, УФ-стойкий огнестойкий PC, антистатический огнестойкий PC и светорассеивающий огнестойкий PC. Сложности: растрескивание от напряжений, цвет и прозрачность, гидролиз, тонкостенный рейтинг, царапины и температура переработки.

PA6 и PA66

PA6 и PA66 широко применяют в разъемах, электрических конструкциях, промышленных деталях и автомобильных компонентах. Огнестойкий полиамид является одной из важнейших категорий инженерных огнестойких материалов.

Направления: галогенированный PA, безгалогенный PA, стеклонаполненный огнестойкий PA, красный фосфор в отдельных системах, антистатический PA и углерод-армированный огнестойкий PA.

Сложности: влагопоглощение, механический баланс, взаимодействие стекловолокна, цвет, выделение антипирена, CTI и электрические свойства, температура переработки.

PBT, PET, PPS и PPO/PPE

PBT и PET часто применяют в электрических и электронных деталях благодаря стабильности размеров, теплостойкости и электрическим свойствам. Они распространены в разъемах, реле, переключателях, деталях моторов, каркасах катушек и изоляционных деталях.

PPS имеет отличную теплостойкость, химическую стойкость, стабильность размеров и природную огнестойкость. Он подходит для высокотемпературных электрических и промышленных применений.

PPO/PPE смеси применяются в электротехнике благодаря стабильности размеров, низкому влагопоглощению и огнестойкому потенциалу.

TPU, TPE и POM

TPU и TPE являются гибкими материалами. Огнестойкая модификация возможна, но сложнее, потому что нужно сохранить гибкость и эластичность.

POM имеет хорошую износостойкость, низкое трение и стабильность размеров, но огнестойкая модификация для него сложнее. Нужно учитывать безопасность переработки, риск разложения, запах и механический баланс. POM обычно не является первым выбором для сильной огнестойкости.

5. Таблица выбора материалов

Базовая смола	Сложность	Частая цель	Преимущества	Риски	Применения
PP	Средняя-высокая	HB, V-2, V-0	Низкая стоимость, малый вес	Удар, выделение, тонкий V-0	Лотки, крышки, батарейные детали
ABS	Средняя	V-0	Внешний вид, переработка	Баланс удара и глянца	Корпуса, оболочки приборов
PC/ABS	Средняя	V-0, тонкий V-0	Удар, тепло, внешний вид	Стоимость, гидролиз, цвет	Электрокорпуса, зарядные детали
PC	Низкая-средняя	V-0	Удар, прозрачность, тепло	Напряжения, стоимость	Прозрачные крышки, LED детали
PA6/PA66	Средняя	V-0	Прочность, тепло, структура	Влага, CTI, цвет	Разъемы, электрические структуры
PBT/PET	Средняя	V-0	Размерная стабильность	Гидролиз, коробление	Разъемы, реле
PPS	Низкая-средняя	V-0, высокотемп. FR	Тепло, химстойкость	Стоимость, хрупкость	Высокотемп. электродетали
PPO/PPE	Средняя	V-0	Низкое влагопоглощение	Текучесть, стоимость	Корпуса, батарейные детали
TPU/TPE	Высокая	V-0 или кабельный FR	Гибкость	Миграция, потеря гибкости	Кабели, рукава, мягкие детали
POM	Высокая	Спецоценка	Износ, низкое трение	Стабильность переработки	Только отдельные износостойкие детали

6. Как выбрать правильный огнестойкий материал

Для электрических корпусов подходят PC/ABS, ABS, PC и огнестойкий PP. Важно оценивать толщину V-0, удар, внешний вид, теплостойкость, цвет и стоимость. PC/ABS часто является сбалансированным вариантом, когда важны удар и огнестойкость.

Для разъемов и электрических конструкций подходят огнестойкие PA66, PA6, PBT и PPS для высокой температуры. Важно учитывать V-0 при нужной толщине, CTI, теплостойкость, стабильность размеров, стекловолокно и влагокондиционирование.

Для батарейных и зарядных деталей подходят огнестойкий PC/ABS, огнестойкий PP, огнестойкий PA, PBT или PPS при повышенной теплостойкости. Нужно учитывать рейтинг, тепло, удар, размеры, электробезопасность, безгалогенность и наружную УФ-стойкость при необходимости.

Для прозрачных или светорассеивающих огнестойких деталей обычно лучше подходит PC. Для гибких огнестойких деталей рассматривают TPU, TPE, EVA-системы и гибкий PVC там, где он применим.

7. Частые ошибки выбора

Спрашивать только “может ли быть V-0”

Это неполный вопрос. Нужно уточнить толщину, цвет, смолу, механические свойства и применение.

Игнорировать конструкцию детали

Стандартная планка отличается от реальной детали. Тонкие стенки, ребра, линии спая, отверстия и острые углы могут менять поведение при горении.

Игнорировать механику

Некоторые огнестойкие системы снижают ударную вязкость или делают материал хрупким. Для корпусов и структурных деталей механическая надежность так же важна, как рейтинг.

Игнорировать цвет и внешний вид

Белые и светлые огнестойкие материалы сложнее черных. Нужно учитывать стабильность цвета, пожелтение и выделение добавок.

Игнорировать безгалогенные требования

Некоторые отрасли или заказчики требуют безгалогенные материалы. Маршрут огнестойкости нужно подтвердить в начале проекта.

8. Платформа DEYU DGK для огнестойких материалов

Yuyao Deyu DEYU Plastics предлагает индивидуальные DGK огнестойкие пластиковые решения.

DEYU может поддерживать:

• DGK-PP огнестойкие серии
• DGK-PP безгалогенные огнестойкие серии
• DGK-ABS огнестойкие серии
• DGK-PC/ABS V-0 серии
• DGK-PC прозрачные огнестойкие серии
• DGK-PA6 огнестойкие серии
• DGK-PA66 армированные огнестойкие серии
• DGK-PBT огнестойкие серии
• DGK-PPS высокотемпературные огнестойкие серии
• DGK-PPO/PPE огнестойкие серии
• DGK-TPU огнестойкие серии
• антистатические огнестойкие материалы
• УФ-стойкие огнестойкие материалы
• стеклонаполненные огнестойкие материалы
• цветные огнестойкие материалы

DEYU может настраивать базовую смолу, цель UL94, толщину испытания, галогенированное или безгалогенное направление, пакет антипиренов, стекловолокно, ударную прочность, текучесть, теплостойкость, цвет, поверхность, CTI и электрические свойства, УФ-стойкость, антистатику или проводимость, износостойкость и процесс формования.

Для разработки материала желательно предоставить целевую смолу, требуемый рейтинг, толщину испытания, толщину стенки детали, применение, цвет, безгалогенное требование, ударную прочность, теплостойкость, армирование, электрические требования, наружную УФ-стойкость, текущую проблему, чертеж или образец и стандарт приемки.

Заключение

Огнестойкие пластики обычно классифицируют по поведению при горении: HB, V-2, V-1, V-0, 5VB и 5VA. В практическом выборе V-0 широко применяется для электрических и электронных деталей, а 5VA и 5VB используют для более высоких требований. Но любой рейтинг должен быть связан с толщиной.

Для огнестойкой модификации подходят PP, ABS, PC/ABS, PC, PA6, PA66, PBT, PET, PPS, PPO/PPE, TPU и TPE, но каждая смола имеет свои преимущества и ограничения. Зрелое огнестойкое решение должно не только проходить испытание пламенем, но и сохранять прочность, вязкость, внешний вид, стабильность размеров, надежность переработки и безопасность реальной детали.