خلاصه‌ای از رتبه‌بندی‌های بازدارنده شعله و استانداردهای آزمون

خلاصه‌ای از رتبه‌بندی‌های بازدارنده شعله و استانداردهای آزمون

I. مفهوم رتبه‌بندی‌های بازدارنده شعله

آزمون بازدارندگی شعله روشی است که برای ارزیابی توانایی یک ماده در مقاومت در برابر گسترش شعله استفاده می‌شود. استانداردهای رایج شامل UL 94، IEC 60695-11-10 و GB/T 5169.16 است. در استاندارد UL 94 - "آزمون قابلیت اشتعال مواد پلاستیکی برای قطعات در دستگاه‌ها و لوازم خانگی"، بر اساس شدت آزمون و کاربرد هدف، رتبه‌بندی‌های بازدارنده شعله به 12 درجه طبقه‌بندی می‌شوند: HB، V-2، V-1، V-0، 5VA، 5VB، VTM-0، VTM-1، VTM-2، HBF، HF-1 و HF-2.

رتبه‌بندی‌های بازدارنده شعله که معمولاً استفاده می‌شوند، به‌طور کلی از V-0 تا V-2 متغیر هستند، که V-0 نشان‌دهنده بهترین عملکرد بازدارندگی شعله در میان این موارد است.

1.1 تعاریف رتبه‌بندی‌های اصلی (HB، V-2، V-1، V-0)

• HB: سوختن افقی
  رتبه‌بندی HB نشان می‌دهد که ماده به آرامی می‌سوزد اما خود به خود خاموش نمی‌شود. این پایین‌ترین رتبه‌بندی در UL 94 است و اغلب زمانی استفاده می‌شود که آزمون‌های سوختن عمودی (V-0، V-1 یا V-2) قابل اجرا نباشند.

• V-2: سوختن عمودی - سطح 2
  رتبه‌بندی V-2 نشان می‌دهد که پس از دو بار اعمال شعله به مدت 10 ثانیه در حالت عمودی، زمان سوختن ماده پس از برداشتن شعله از 30 ثانیه تجاوز نمی‌کند. قطرات سوزان مجاز به اشتعال پنبه قرار داده شده در 30 سانتی‌متری زیر نمونه هستند، اما شعله نباید از نشانگر مشخص شده فراتر رود.

• V-1: سوختن عمودی - سطح 1
  رتبه‌بندی V-1 نشان می‌دهد که پس از دو بار اعمال شعله به مدت 10 ثانیه در حالت عمودی، زمان سوختن ماده پس از برداشتن شعله از 30 ثانیه تجاوز نمی‌کند. شعله نباید از نشانگر مشخص شده فراتر رود و قطرات سوزان نباید پنبه قرار داده شده در 30 سانتی‌متری زیر آن را مشتعل کنند.

• V-0: سوختن عمودی - سطح 0
  رتبه‌بندی V-0 نشان می‌دهد که پس از دو بار اعمال شعله به مدت 10 ثانیه در حالت عمودی، زمان سوختن ماده پس از برداشتن شعله از 10 ثانیه تجاوز نمی‌کند. شعله نباید از نشانگر مشخص شده فراتر رود و قطرات سوزان نباید پنبه قرار داده شده در 30 سانتی‌متری زیر آن را مشتعل کنند.

1.2 معرفی سایر رتبه‌بندی‌های بازدارنده شعله

• 5VA & 5VB: این رتبه‌بندی‌ها به طبقه‌بندی آزمون سوختن عمودی با استفاده از شعله آزمایشی 500 وات (ارتفاع شعله 125 میلی‌متر) تعلق دارند.

  • 5VA: پس از اعمال شعله تحت شرایط مشخص شده، زمان پس از شعله ماده پس از برداشتن شعله از 60 ثانیه تجاوز نمی‌کند، شعله نباید از نشانگر فراتر رود و زمان سوختن ذرات چکه شده نباید از 60 ثانیه تجاوز کند.

  • 5VB: معیارها مشابه 5VA در مورد زمان پس از شعله و گسترش شعله است و زمان سوختن ذرات چکه شده نباید از 60 ثانیه تجاوز کند.

• VTM-0، VTM-1، VTM-2: اینها طبقه‌بندی‌های آزمون سوختن عمودی برای مواد نازک (ضخامت < 0.025 میلی‌متر) با استفاده از ارتفاع شعله 20 میلی‌متر هستند که برای فیلم‌های پلاستیکی قابل اجرا هستند.

  • VTM-0: پس از اعمال شعله، زمان پس از شعله از 10 ثانیه تجاوز نمی‌کند.

  • VTM-1: پس از اعمال شعله، زمان پس از شعله از 30 ثانیه تجاوز نمی‌کند.

  • VTM-2: پس از اعمال شعله، زمان پس از شعله از 30 ثانیه تجاوز نمی‌کند (معیارهای خاص قبولی/ردی آن را از VTM-1 متمایز می‌کند).

• HBF، HF-1، HF-2: اینها طبقه‌بندی‌های آزمون سوختن افقی برای مواد فوم شده با استفاده از ارتفاع شعله 38 میلی‌متر هستند.

  • HBF: سرعت سوختن از 40 میلی‌متر در دقیقه تجاوز نمی‌کند و شعله باید قبل از علامت 125 میلی‌متری خاموش شود.

  • HF-1: پس از برداشتن شعله، زمان پس از شعله از 5 ثانیه تجاوز نمی‌کند و شعله نباید از نشانگر فراتر رود.

  • HF-2: پس از برداشتن شعله، زمان پس از شعله از 10 ثانیه تجاوز نمی‌کند و شعله نباید از نشانگر فراتر رود.

II. هدف از آزمون بازدارندگی شعله

اهداف آزمون بازدارندگی شعله عبارتند از:

2.1 ارزیابی عملکرد احتراق مواد: این آزمون سرعت سوختن، تمایل به گسترش شعله و میزان توسعه آتش را در شرایط آتش‌سوزی تعیین می‌کند. این به تعیین ایمنی، قابلیت اطمینان و مناسب بودن ماده برای کاربردهای حفاظت از آتش کمک می‌کند.

2.2 تعیین قابلیت بازدارندگی شعله مواد: آزمون توانایی یک ماده را در مهار گسترش شعله هنگام قرار گرفتن در معرض منبع اشتعال شناسایی می‌کند. این برای جلوگیری از گسترش آتش و کاهش خسارات ناشی از آتش‌سوزی بسیار مهم است.

2.3 هدایت انتخاب و استفاده از مواد: با آزمایش و مقایسه خواص بازدارنده شعله مواد مختلف، می‌توان انتخاب‌های آگاهانه‌ای برای انتخاب و کاربرد مواد انجام داد. این به انتخاب مواد مناسب برای ساخت و ساز، حمل و نقل، دستگاه‌های الکترونیکی و غیره برای افزایش ایمنی در برابر آتش کمک می‌کند.

2.4 انطباق با مقررات و استانداردها: آزمون بازدارندگی شعله اغلب مطابق با مقررات و استانداردهای ملی یا صنعتی انجام می‌شود. آزمایش تضمین می‌کند که مواد الزامات را برآورده می‌کنند و انطباق و ایمنی را در کاربردهای خاص تضمین می‌کنند.

به طور خلاصه، هدف از آزمون بازدارندگی شعله ارائه یک مبنای حیاتی برای انتخاب مواد مناسب، بهبود ایمنی در برابر آتش و اطمینان از انطباق با مقررات و استانداردها با ارزیابی عملکرد احتراق و قابلیت‌های بازدارندگی شعله مواد است.

III. استانداردهای مرجع

• UL 94: "آزمون قابلیت اشتعال مواد پلاستیکی برای قطعات در دستگاه‌ها و لوازم خانگی."

• IEC 60695-11-10:2013: "آزمون خطر آتش‌سوزی - قسمت 11-10: شعله‌های آزمایشی - روش‌های آزمون شعله افقی و عمودی 50 وات."

• GB/T 5169.16-2017: "آزمون خطر آتش‌سوزی برای محصولات الکتریکی و الکترونیکی - قسمت 16: شعله‌های آزمایشی - روش‌های آزمون شعله افقی و عمودی 50 وات." (استاندارد ملی چین، از نظر فنی با IEC 60695-11-10 همسو است).

IV. روش‌های آزمون برای HB، V-2، V-1، V-0

4.1 سوختن افقی: HB

4.1.1 الزامات نمونه

• شکل: ورقه‌ها، تولید شده با برش، ریخته‌گری، اکستروژن و غیره، با لبه‌های صاف، سطوح تمیز و چگالی یکنواخت.

• ابعاد: طول × عرض = 125 ± 5 میلی‌متر × 13.0 ± 0.5 میلی‌متر. نمونه‌ها را با حداقل ضخامت و ضخامت 3 میلی‌متر ارائه دهید. اگر حداقل ضخامت >3 میلی‌متر یا حداکثر ضخامت <3 میلی‌متر، ممکن است به نمونه‌های 3 میلی‌متری نیازی نباشد. حداکثر ضخامت ≤13 میلی‌متر، حداکثر عرض ≤13.5 میلی‌متر، شعاع گوشه ≤1.3 میلی‌متر.

• سری: برای رنگ‌ها، چگالی‌های مختلف و غیره، نمونه‌های نماینده ارائه دهید.

• کمیت: حداقل 2 مجموعه، 3 نمونه در هر مجموعه.

4.1.2 روش آزمون

• علامت‌گذاری: خطوط را در 25 ± 1 میلی‌متر و 100 ± 1 میلی‌متر علامت‌گذاری کنید.

• گیره: انتهای نزدیک علامت 100 میلی‌متری را محکم کنید، محور بلند را افقی و محور پهن را با زاویه 45°±2° نگه دارید. یک توری سیمی را 100 ± 1 میلی‌متر زیر نمونه قرار دهید.

• مشعل: متان، سرعت جریان 105 میلی‌لیتر در دقیقه، فشار برگشتی 10 میلی‌متر ستون آب.

• شعله: ارتفاع شعله 20 ± 1 میلی‌متر.

• اعمال: شعله را با زاویه 45° به لبه پایینی نمونه اعمال کنید، آن را 6 میلی‌متر فرو ببرید، به مدت 30 ± 1 ثانیه یا تا زمانی که شعله به علامت 25 میلی‌متری برسد، سپس بردارید.

• زمان‌بندی: زمان‌بندی را زمانی شروع کنید که جبهه شعله به علامت 25 ± 1 میلی‌متری برسد. زمان لازم برای توقف احتراق و طول سوخته شده را ثبت کنید.

• محاسبه: V = 60L / t، که در آن V سرعت سوختن (میلی‌متر در دقیقه)، L طول سوخته شده (میلی‌متر)، t زمان سوختن (ثانیه) است.

4.1.3 سوابق آزمون

• اینکه آیا شعله به علامت 25 ± 1 میلی‌متری یا 100 ± 1 میلی‌متری می‌رسد یا خیر.

• اگر سوختن بین 25 میلی‌متر و 100 میلی‌متر متوقف شود، طول سوخته شده (L) و زمان (t) را ثبت کنید.

• اگر شعله از علامت 100 میلی‌متری عبور کند، زمان از 25 میلی‌متر تا 100 میلی‌متر را ثبت کنید.

• سرعت سوختن محاسبه شده.

4.1.4 معیارهای رتبه‌بندی HB

• برای نمونه‌های 3-13 میلی‌متری ضخامت در یک بازه 75 میلی‌متری: سرعت سوختن ≤ 40 میلی‌متر در دقیقه.

• برای نمونه‌های ضخامت <3 میلی‌متر در یک بازه 75 میلی‌متری: سرعت سوختن ≤ 75 میلی‌متر در دقیقه.

• سوختن قبل از علامت 100 میلی‌متری متوقف می‌شود.
  نمونه‌هایی که این معیارها را برآورده می‌کنند، HB رتبه‌بندی می‌شوند.

4.2 سوختن عمودی: V-2، V-1، V-0

4.2.1 الزامات نمونه

• شکل: ورقه‌ها، تولید شده با برش، ریخته‌گری، اکستروژن و غیره، با لبه‌های صاف، سطوح تمیز و چگالی یکنواخت.

• ابعاد: طول × عرض = 125 ± 5 میلی‌متر × 13.0 ± 0.5 میلی‌متر. نمونه‌ها را با حداقل و حداکثر ضخامت ارائه دهید. اگر نتایج متفاوت باشد، ممکن است به نمونه‌های ضخامت متوسط نیاز باشد. حداکثر ضخامت ≤13 میلی‌متر، شعاع گوشه ≤1.3 میلی‌متر.

• سری: برای تغییرات، نمونه‌های نماینده ارائه دهید.

• کمیت: حداقل 2 مجموعه، 5 نمونه در هر مجموعه.

4.2.2 آماده‌سازی نمونه

• آماده‌سازی استاندارد: 48 ساعت در دمای 23 ± 2°C و 50 ± 5% RH. آزمایش را ظرف 30 دقیقه پس از برداشتن انجام دهید.

• آماده‌سازی در کوره: حداقل 168 ساعت در دمای 70 ± 1°C، سپس در یک دسیکاتور در دمای اتاق به مدت حداقل 4 ساعت خنک کنید. آزمایش را ظرف 30 دقیقه پس از برداشتن انجام دهید.

4.2.3 روش آزمون

• گیره: 6 میلی‌متر بالایی نمونه را محکم کنید، به صورت عمودی به سمت پایین جهت‌دهی کنید. انتهای پایینی نمونه باید 300 ± 10 میلی‌متر بالاتر از یک لایه پنبه خالص (0.08 گرم، 50x50 میلی‌متر، حداکثر ضخامت 6 میلی‌متر) باشد.

• مشعل: متان، سرعت جریان 105 میلی‌لیتر در دقیقه، فشار برگشتی 10 میلی‌متر ستون آب.

• شعله: ارتفاع شعله 20 ± 1 میلی‌متر.

• اعمال: مرکز شعله را در نقطه میانی لبه پایینی قرار دهید (10 ± 1 میلی‌متر از نوک مشعل تا نمونه). به مدت 10 ± 0.5 ثانیه اعمال کنید. در صورت تغییر شکل نمونه، مشعل را تنظیم کنید. اگر چکه شدن رخ داد، مشعل را به 45° متمایل کنید. پس از 10 ± 0.5 ثانیه، مشعل را با سرعت 300 میلی‌متر در دقیقه به حداقل 150 میلی‌متر دورتر بردارید. بلافاصله زمان پس از شعله t1 را ثبت کنید. پس از خاموش شدن شعله‌ها، شعله را دوباره به مدت 10 ± 0.5 ثانیه اعمال کنید. بردارید و زمان پس از شعله دوم t2 و زمان پس از درخشش t3 را ثبت کنید.

• توجه: پس از شعله/پس از درخشش را متمایز کنید. اگر شعله‌ها توسط گازهای ماده خاموش شدند، فوراً مشعل را دوباره روشن کنید و اعمال را تا رسیدن به مجموع 10 ± 0.5 ثانیه ادامه دهید.

4.2.4 سوابق آزمون

• زمان پس از شعله اول (t1).

• زمان پس از شعله دوم (t2).

• زمان پس از درخشش دوم (t3).

• اینکه آیا نمونه کاملاً می‌سوزد یا خیر.

• اینکه آیا ذرات چکه شده پنبه را مشتعل می‌کنند یا خیر.

4.2.5 معیارهای رتبه‌بندی V-2، V-1، V-0
پس از آزمایش، رتبه‌بندی بازدارنده شعله بر اساس معیارهای زیر تعیین می‌شود (خلاصه‌ای از محدودیت‌های قبولی/ردی برای کل زمان پس از شعله، زمان‌های پس از شعله فردی، زمان پس از درخشش، اشتعال پنبه و مصرف نمونه).