MuCell UL94 難燃性評価

UL94 難燃性に関する議論

背景 – 発泡部品の UL 認証の問題は、特に MuCell プロセスで成形された消費者向け電子機器の用途において、継続的な議論の対象となっています。UL 認証にはさまざまな側面があり、物理的または化学的発泡剤による発泡が材料の UL ステータスに与える影響も異なります。このドキュメントでは、UL94 の難燃性評価についてのみ説明します。

UL94規格:

UL94 規格は、消費者向けデバイスや家電製品に使用されるプラスチックの可燃性評価を扱っています。この規格では、垂直燃焼テスト、水平燃焼テスト、および 5V 定格の XNUMX つの基本的なテスト方法が認められています。  

自動車業界では通常 UL94 は使用されないことに注意してください。

垂直燃焼テスト

これらの試験方法の中で最も一般的なのは、標準の垂直燃焼試験です。その結果は、V-0、V-1、V-2 の評価となります。垂直燃焼試験の試験装置を以下に示します。垂直燃焼試験では、試験片を炎源の上に垂直に吊り下げます。

炎を試験片の底から 10 mm 以内に移動し、この位置に 10 秒間保持します。炎が消えたら、バーナーを試験片の下に戻し、さらに 10 秒間保持します。標準的な垂直燃焼テストでは、バーナーに XNUMX 回さらすだけで済みます。

対応する可燃性等級の要件は、以下の表に示されています。材料がこれらの要件のいずれかに準拠していない場合、垂直燃焼等級がないものとみなされます。

残炎時間、t1 は、バーナーを最初に取り外してから試験片が自然に消えるまでの時間です。残炎時間t2 バーナーを2回目に取り外してから試験片が自己消火するまでの時間です。  

垂直燃焼5V定格

5V 定格は、垂直構成でテストされ、5 回点火される試験片に基づいています。この場合、サンプルは炎にさらされます。サンプルの炎が自己消火した後、再び炎にさらされます。サンプルは、事前に決められた時間内に毎回自己消火する必要があります。5V 定格 (5VA または 5VB) の要件を以下に示します。

5 回目の炎の照射後に自己消火しないサンプルは、このテストに不合格とみなされます。

水平燃焼試験

水平燃焼試験は、垂直燃焼試験ほど難しくなく、あまり一般的ではありません。水平燃焼試験の場合、サンプルはクランプに水平に置かれ、バーナーはサンプルの一方の端に配置されます (下記参照)。水平燃焼試験では、サンプルは 30 秒間炎にさらされます。燃焼速度は、試験片のクランプされていない端から 25 mm の線と、試験片のクランプされていない端から 100 mm の線から測定されます。  

水平燃焼試験を使用してテストされた材料は、次の HB 評価を受けます。

• 試験片の厚さが40mmから3mmの場合、燃焼速度は13mm/分未満
• 試験片の厚さが75 mm未満の場合、燃焼速度は3 mm/分未満
• 燃焼距離100mm未満で自己消火します。

フォームの水平燃焼テストには特別なケースがあり、その結果は HBF、HF-1、または HF-2 の評価となります。材料が発泡プラスチックとして適格となるための密度または密度低下は定義されていません。Trexel の従来の市場の観点からは、このテストは適用できません。

UL定格の維持:

一般的に使用される用語は、材料がイエロー カードを受け取ることです。これは、材料の性能評価が記載された公式の UL リストです。UL テストは毎年行う必要があります。これを行うには、一般的に 2008 つの方法があります。5150 つ目は、UL にサンプルを提出してテストする方法、XNUMX つ目は、認定されたラボでテストを行い、その結果を UL に提出する方法です。最終的なコストはほぼ同じです。この作業が行われた XNUMX 年当時、可燃性テストのコストは材料 XNUMX つにつき XNUMX ドルで、材料の登録には追加コストがかかりました。  

材料の性能:

V および 5V 定格は最も関心が高いため、このドキュメントの残りの部分ではこれらに焦点を当てます。密度低下が 5% 未満の発泡材料については、UL 免除がすでに存在します。この免除により、材料は再テストを必要とせずにコンパクト垂直燃焼テストの定格を維持できます。この免除は、もともと、発泡剤を使用してひけ跡をなくす化学発泡プラスチックに対して実施されたことに注意してください。ただし、これはすべての発泡技術に適用されます。また、この免除は、重要なテストに基づいていないようです。

UL94 の評価は、材料と試験片の厚さに基づいています。3.2 mm の試験片は、3.2 mm 以上の厚みの材料の性能を表すものとみなされます。3.2 mm で承認を受けた場合、より厚い試験片での追加テストは必要ありません。材料の厚さが 3.2 mm 未満の場合、試験片は必要な厚みでなければならず、その厚みまたは次に評価される厚みまでの厚さで承認を表します。たとえば、材料を 3.2 mm でテストして V-0 評価を受け、2.0 mm でテストして V-1 評価を受けることが可能です。これは、最小壁厚が 3.2 mm の部品の場合、材料は V-0 評価であるとみなされることを意味します。ただし、壁厚が 2 mm から 3.2 mm の部品の場合、材料の評価は V-1 のみです。さらに、材料は 2 mm 未満でテストされていないため、壁厚が 2 mm 未満の部品には使用できません。

Trexel は、ビジネス機器メーカーの一連の可燃性テストに携わりました。当時、5 つの材料が複数の厚さで複数回のテストで評価されました。これらの材料には、ガラス充填 PBT、XNUMX つの非充填 PC/ABS 樹脂、XNUMX つのガラス充填 PC/ABS 樹脂、および XNUMX つの鉱物充填 PPE/PS 樹脂が含まれていました。サンプルの提出と結果は、以下の表にまとめられています。

左側の列には材料の指定が表示されます。94 番目の列には、各材料について提出されたサンプルの厚さが表示されます。各材料のテスト厚さは、材料の既存の承認に基づいて選択されました。固体の材料の UL94 定格は 94 番目の列に表示されます。MuCell プロセスで発泡したサンプルの密度低下は 5 番目の列に表示され、右側の列には MuCell 発泡サンプルの UL127 定格が表示されます。標準の UL0.5 テスト サンプルは、長さ 12.7 インチ (10 mm)、幅 10 インチ (XNUMX mm) です。各サンプルの目標密度低下は XNUMX% でした。密度が XNUMX% 未満の場合は、実際の値が材料と部品の構成で達成可能な最大の密度低下を表します。

黄色で強調表示された列は、固体試験片と MuCell プロセスを使用して生成された試験片の同等の評価を示しています。

ガラス充填 PBT の場合、密度が 0% 減少して最小値である 10 mm の厚さまで下がっても、UL 定格 V-1.5 を維持できることがわかります。他の材料の場合、1 つの定格ステップで結果が低下するのが一般的でした。そのため、たとえば、タルク充填改質 PPE/PPO である ZM3640 の場合、コンパクト定格は V-1 でした。1.8 mm では V-1 定格が維持されましたが、1.5 mm では定格が V-2 でした。つまり、この特定の材料は 1 mm 以上では V-1.8 ですが、2 mm から 1.5 mm の間では V-1.8 になります。  

いくつかのサンプルは 5V 評価にも提出されましたが、この場合、すべての発泡サンプルがテストに不合格でした。ガラス充填 PBT では 5V テストは要求されなかったことに注意してください。この材料がどのように機能したかは不明です。

例外もありますが、一般的には、試験片の厚さが薄くなると、固体でも MuCell プロセスでも UL 94 の難燃性評価が低下する傾向が見られます。ただし、MuCell プロセスでは評価の変化が速くなる傾向があります。

評価されたのはガラス充填半結晶性樹脂 0 種類のみですが、この材料は 1.5 mm まで V-XNUMX 評価を維持しました。

5V テストに関して、最も一般的な問題は、複数回の点火後に燃える物質が綿素材の上に滴り落ちることであり、これは失敗と見なされます。

結論：

一般的に、厚さ 3.2 mm 以上の材料の難燃性評価は、MuCell プロセスで密度が最大 10% 減少するまで維持されると予想されます。厚さ 3.2 mm 未満では、これは材料に依存し、ほとんどの場合、評価が 0 段階低下し、V-1 から V-1、V-2 から V-2、V-5 から評価なしになることが予想されます。発泡材料が XNUMXV 評価を維持することは予想されません。