Comprendre UL 94 : Comment évaluer les indices de flammabilité des plastiques

Il existe de nombreux facteurs différents, y compris la facilité d'inflammation et les capacités de propagation de la flamme, qui peuvent influencer la flammabilité d'un plastique. Afin d'étudier correctement la flammabilité et de déterminer définitivement à quel point un plastique particulier est inflammable, les ingénieurs et les équipes produit se tournent vers la norme UL 94.

UL 94 est un test de flammabilité des plastiques largement utilisé créé par Underwriters Laboratories (UL) qui mesure comment une pièce plastique brûle et dans quelle mesure elle empêche les flammes. Le test de flammabilité UL 94 classe les plastiques selon leur capacité à repousser l'inflammation, à rester cohérents à haute température et à produire des gouttes de plastique inflammables.

Puisque les conditions réelles d'incendie sont imprévisibles, la flammabilité UL 94 ne reflète pas comment un matériau réagira en cas d'incendie. Au contraire, les normes UL 94 déterminent à quel point un matériau plastique spécifique est acceptable, ou utilisable, pour un but ou une pièce particulière par rapport à sa flammabilité.

Tableau des indices de flammabilité UL 94

Le tableau des indices de flammabilité UL 94 contient six catégories, listées de la moins résistante aux flammes à la plus résistante :

INDICE UL 94	DÉFINITION DE L'INDICE UL 94
HB	Test de combustion horizontal, où la combustion s'arrête avant 100 mm
V-2	La combustion s'arrête dans les 30 secondes sur une pièce verticale, permettant des gouttes de plastique inflammable verticales
V-1	La combustion s'arrête dans les 30 secondes sur une pièce verticale, permettant des gouttes de plastique non enflammées
V-0	La combustion s'arrête dans les 10 secondes sur une pièce verticale, permettant des gouttes de plastique non enflammées
5VB	La combustion s'arrête dans les 60 secondes sur une pièce verticale, permettant des gouttes de plastique non enflammées qui peuvent créer des trous de plaque ou brûler à travers
5VA	La combustion s'arrête dans les 60 secondes sur une pièce verticale, permettant des gouttes non enflammées qui ne créent pas de trous de plaque ou de brûlure traversante

Les indices de flammabilité UL 94 V-0, V-1 et V-2 sont généralement acceptables pour les appareils électroménagers portables, sans surveillance, à service intermittent comme les machines à café ou les mixeurs sur socle. Divers facteurs, y compris la taille et l'épaisseur de la pièce, la distance des pièces sous tension non isolées, et l'inflammation par fil chaud détermineront quelle classification s'applique.

Additifs retardateurs de flamme pour plastiques

La résistance à la flamme d'un plastique peut être améliorée grâce à l'utilisation d'additifs, qui sont des composés ajoutés aux plastiques pour réduire la flammabilité. Les additifs retardateurs de flamme pour plastiques sont conçus pour inhiber, supprimer ou retarder la combustion due à la chaleur et à la flamme, et protéger les composants plastiques de la combustion avant l'inflammation.

De nombreux additifs retardateurs de flamme pour plastiques empêchent la pyrolyse afin de prévenir les incendies. La pyrolyse est un processus où les molécules de polymère se dégradent en molécules d'hydrocarbures et gaz inflammables, puis se combinent avec l'oxygène pour produire des réactions chimiques exothermiques. Les additifs retardateurs de flamme réactifs sont insérés dans la molécule de polymère elle-même, tandis que les additifs actifs sont mélangés dans le polymère. Les deux types peuvent supprimer l'inflammation dans l'état vapeur (gazeux) et condensé (solide) d'un feu.

Il existe trois procédés courants pour produire des additifs retardateurs de flamme :

Éteignement radicalaire en phase gazeuse

C'est le type d'additif retardateur de flamme pour plastiques le plus courant, connu sous le nom de retardateurs de flamme bromés (RFB). Les RFB sont des composés organohalogénés qui subissent une dégradation thermique avant de libérer des produits chimiques, qui diminuent les réactions d'oxydation des flammes. Les RFB sont peu coûteux et fonctionnent avec de nombreux polymères, mais gardez à l'esprit que les halogènes sont considérés comme toxiques pour les humains et les animaux.

Dégradation endothermique

La dégradation endothermique utilise des composés minéraux communément appelés antiacides, tels que les hydroxydes d'aluminium ou de magnésium, comme retardateurs de flamme pour la phase vapeur du feu. Ces composés se décomposent lorsqu'ils sont soumis à une chaleur élevée, absorbant la chaleur créée par des réactions endothermiques. Cela arrête la combustion, refroidit le matériau et empêche les flammes.

Blindage thermique (formation de char)

Les retardateurs de flamme au phosphore sont des composés non halogénés qui forment de l'acide phosphorique lorsqu'ils sont chauffés, ce qui carbonise un solide et crée une épaisse couche de carbone. Cela isole le polymère et ralentit la pyrolyse, résultant dans la libération entravée de gaz qui pourraient alimenter un feu. Les additifs retardateurs de flamme au phosphore peuvent être actifs ou réactifs, et vous pourriez ajouter des halogènes qui agissent sur la phase gazeuse du feu pour une protection accrue.

Certains plastiques sont intrinsèquement résistants à la chaleur et ont des points de fusion élevés, ce qui aide à les empêcher de prendre feu. Ces plastiques n'ont pas besoin d'additifs retardateurs de flamme pour combattre la combustion – par exemple, le polyétherimide (PEI) est naturellement résistant aux flammes tandis que le polybenzimidazole (PBI) ne brûle pas et n'a pas de point de fusion connu.

Maîtriser les normes de flammabilité UL 94 avec Fast Radius

En matière de flammabilité, vous ne voulez prendre aucun risque. Se référer au tableau des indices de flammabilité UL 94 vous aidera, vous et votre équipe produit, à choisir le meilleur matériau pour votre application. Les équipes produit devraient quand même aller plus loin et travailler aux côtés d'experts de l'industrie pour comprendre plus précisément la norme de flammabilité UL 94 d'un matériau particulier et s'assurer que leur prochain projet ne partira pas en flammes.

Fast Radius peut vous aider à accéder et à donner du sens aux tableaux de flammabilité UL 94 avec confiance, afin que vous puissiez savoir quels matériaux sont les mieux adaptés à vos fins. Notre équipe a une vaste expérience dans le travail avec une large gamme de plastiques qui ont tous été testés selon les normes de flammabilité UL 94, et nous vous aiderons à chaque étape du processus de fabrication. Contactez-nous dès aujourd'hui pour lancer votre processus de sélection de matériaux pour des pièces résistantes aux flammes.

Apprenez-en plus sur les traitements thermiques pour la fabrication CNC et d'autres types de résistance des matériaux en visitant le centre de ressources Fast Radius.

Prêt à fabriquer vos pièces avec Fast Radius ?

Demandez votre devis