Огнестойкость полимерных материалов — UL 94
Во всем мире стандарт UL 94 Underwriters Laboratories считается самой общепринятой нормой для классификации пластмасс по огнестойкости.По норме UL 94 проверяется способность материала угаснуть после обработки пламенем. Классификация осуществляется по скорости горения и времени угасания, по образованию капель и по времени послесвечения.Каждый материал может, в зависимости от толщины стенки, попадать в несколько категорий. При классификации материала для конкретного применения следует брать в основу основную толщину стенки формованного изделия. Данные классификации по норме UL 94 лишь тогда являются сравнимыми и имеют смысл, если приводится толщина стенки, для которой они действительны.
Классификация воспламеняемости всегда относится к материалу, испытанному на идеальных образцах. Для изготовленных деталей отклонения, вызванные другой толщиной материала, а также воздействиями обработки, соответствуют уровню техники.
Классификация пластмасс на воспламеняемость по стандарту UL 94
Стандарт испытаний на воспламеняемость и противопожарную безопасность пластиковых материалов, использующихся в устройствах и системах UL 94 считается одной из наиболее общепринятых нормой для классификации пластмасс по огнестойкости. Этот стандарт определяет способность материала гореть или угасать после обработки пламенем. Согласно информации UL (Underwriters Laboratories Inc.) этот стандарт гармонизирован со стандартами IEC 60707, 60695-11-10 и 60695-11-20, а также ISO 9772 и 9773. Стандарт UL 94 определяет двенадцать (12) классификаций воспламеняемости.
Эти классификации используются для описания характеристик горения материалов, которые получают опытным путем — контрольные образцы подвергают воздействию пламени в контролируемых лабораторных условиях.
Классификация осуществляется:
- по скорости горения,
- времени угасания,
- стойкости к образованию капель,
- по тому, горят ли капли.
Каждому испытуемому материалу может быть присвоено несколько категорий в зависимости от цвета и/или толщины. При конкретном выборе материала для применения категория UL должна определяться по самой тонкой стенке пластиковой детали. Категория UL всегда должна указываться вместе с толщиной, простое указание категории UL без толщины недостаточно.
Шесть (6) классификаций относятся к материалам, которые широко используются в корпусах, структурных деталях и изоляции. Ниже эти классификации перечислены в порядке уменьшения устойчивости к воспламеняемости:
- UL94 5VA: время до прекращения горения после удаления источника пламени или время послесвечения образца после 5ой обработки пламенем ≤60 с; в образце не могут появляться отверстия;
- UL94 5VB: время до прекращения горения после удаления источника пламени или время послесвечения образца после 5ой обработки пламенем ≤60 с; в образце могут появляться отверстия;
- UL94 V-0: самогашение в течение менее 10 секунд после удаления пламени; не допускается образование горящих капель;
- UL94 V-1: самогашение в течение менее 30 секунд после удаления пламени; не допускается образование горящих капель;
- UL94 V-2: самогашение в течение менее 30 секунд после удаления пламени; допускается образование горящих капель или пылающих частиц;
- UL94 HB: медленное горение горизонтально лежащего образца; при толщине стенки менее 3 мм скорость горения должна быть меньше 76 мм/мин.
Следующие три классификации основаны на тесте «Испытание на горение тонких материалов в вертикальном положении». Это испытание проводится для тонких материалов, которые не могут быть устойчивыми в горизонтальном положении. Например, к таким материалам относятся вещества, используемые на гибких печатных платах.
Ниже перечислены соответствующие классификации:
- UL94 VTM-0: время до прекращения горения после удаления источника пламени ≤ 10 c, время послесвечения образца ≤ 30 c; не допускается образование горящих капель;
- UL94 VTM-1: время до прекращения горения после удаления источника пламени ≤ 30 c, время послесвечения образца ≤ 60 c; не допускается образование горящих капель;
- UL94 VTM-2: время до прекращения горения после удаления источника пламени ≤ 30 c, время послесвечения образца ≤ 60 c; допускается образование горящих капель.
И наконец, последние три классификации относятся к тесту на горизонтальное горение вспененных материалов.
Ниже перечислены классы воспламеняемости для таких материалов:
- UL94 HF-1: время до прекращения горения после удаления источника пламени ≤ 2 c, время послесвечения образца ≤ 30 c; не допускается образование горящих капель;
- UL94 HF-2: время до прекращения горения после удаления источника пламени ≤ 3 c, время послесвечения образца ≤ 30 c; допускается образование горящих капель;
- UL94HBF: скорость горения не превышает 40 мм/мин .
В зависимости от характеристик метода тестирования образцы, отлитые из пластмассового материала, устанавливаются в горизонтальное или вертикальное положение. Они подвергаются воздействию пламени на протяжении определенного периода времени. Для одних испытаний требуется однократная обработка пламенем, для других — многократная.
При тестировании материалов класса HB в горизонтальном положении должно быть было установлено, что скорость их горения меньше определенной предельно допустимой скорости. Как правило, материалы класса HB запрещено использовать в тех условиях, где они подвержены существенному риску воспламенения.
Испытания на воспламеняемость материалов для классификации по классам V-0, V-1, V-2, которые проводятся компанией UL
Классы «V» означают, что материл был протестирован в вертикальном положении. Для материалов классов V-0, V-1 и V-2 самогашение наступает в течение определенного периода времени после прекращения воздействия пламени. Кроме того, эти классы определяют, образуются ли при горении пылающие частицы, которые поджигают индикативный материал из хлопка под образцом. Классы VTM основаны на испытаниях для материалов очень маленькой толщины. Классы 5V получены в результате самых жестких испытаний, в течение которых материал подвергался обработке пламенем 5 раз.
Классы воспламеняемости CSA. Тест на воспламеняемость Канадской ассоциации по стандартизации (Canadian Standard Association, CSA) C22.2 No 0.6, тест A подобен тесту UL 94 5V. Однако, требования данных тестов более строгие. Пламя воздействует дольше, а контрольные образцы должны угасать за меньшее время. Результаты этого теста рассматриваются в соответствии с UL 94.
ASTM D2863 (ISO 4589) По результатам тестирования контрольным образцам назначается кислородный индекс (КИ) в соответствии со стандартом ASTM D2863 «Измерение минимальной концентрации кислорода, при котором возможно свечеобразное горение пластмассового материала». Горение контрольных образцов происходит в кислородно-азотной смеси, состав которой контролируется в лабораторных условиях. Кислородный индекс — это минимальное объемное процентное содержание кислорода, которое необходимо для поддержания пламени на термопластическом пластике. КИ определяется как минимальная концентрация кислорода, необходимая для горения материала на протяжении трех минут или поддержания горения участка контрольного образца длиной 50 мм. Чем выше КИ, тем меньше вероятность возгорания материала.
Ul94v 0 что это
Обзор Filamentarno! Антипирен UL94 V-0. В огне не горит и в кислоте не тонет
- Запись опубликована: 06.07.2021
- Post category: Обзоры / Filamentarno!
Как вы уже поняли из названия, на этот раз на обзор к нам попал очень интересный материал Антипирен UL94 V-0 от Filamentrano. Антипирен – пластик устойчивый к горению и не поддерживающий горение, как заверяет нас производитель. В этом обзоре мы это проверим, но и не только это. Приятного прочтения.
Содержание
Общая информация
В нашем интернет-магазине Filamentarno! Антипирен UL94 V-0 представлен следующими товарами:
На момент написания обзора пластик Filamentarno Антипирен UL94 V-0 представлен в единственном цвете – “натуральный”. Стоит отметить, что Антипирен относится к классу инженерных материалов, поэтому рассчитывать на богатство цветов не приходится. Однако, отсутствие Антипирена в черном цвете может кого-то расстроить.
Форма выпуска пластика следующая:
- катушки D200 по 0,75 кг (стандартные катушки в коробках),
- катушки D300 по 2,25 кг,
- Антипирен UL94 V-0 метражом.
Стандарт диаметра прутка 1,75 мм. Прутков другого диаметра пластика Антипирен UL94 V-0 данной серии Filamentarno не производит.
Информация от производителя по пластику Filamentarno! Антипирен UL94 V-0
На сайте компании Filamentarno представлена следующая информация:
Кроме указанной информации имеется ссылка на сертификаты
Имеется видео-ролик, показывающий внешний вид катушки материала, имеются примеры печати.
К сожалению, как всегда информации слишком мало…
Перейдем непосредственно к обзору. Этап распаковки и описания упаковки пластика мы пропустим, кому интересен данный вопрос, можете прочесть статью “Как Filamentarno! упаковывает пластик для 3D печати“.
Внешний вид пластика Filamentarno! Антипирен UL94 V-0
Пластик выпускается в одном цвете, который называется Натуральный. На фото он кажется белым, но это не так. Пластик имеет немного желтовато-бежевый оттенок, или даже цвет слоновой кости. Для тех кто знает… Слона в живую видели, но вот его кости рассмотреть не успели.
На ощупь пруток гладкий, упругий, присутствует небольшой глянец. С первого взгляда понятно, что это не АБС, не ПЛА и не PETG, а что-то другое. Пруток запаха не имеет.
Диаметр прутка стабильный и колеблется в диапазоне от 1,72 мм до 1,74 мм. По результатам целой серии измерений средний диаметр прутка составил 1,73 мм.
Как видно из измерений, диаметр прутка стабильный и не выходит за пределы допуска, заявленного производителем.
Антипирен, что же ты такое?
Прежде чем переходить к технической стороне вопроса, стоит разобраться, что же на самом деле представляет собой Антипирен от Филментарно.
Сейчас я попытаюсь объяснить по-простому.
Антипирен представляет собой ни что иное как полимер/полимерный композит. Если выражаться простым языком – сплав ( или смесь) нескольких полимеров. В нашем случае это – смесь ASA (акрилонитрилстиролакрилат) и поликарбоната (PC), хотя грамотнее выражаться:
акрилонитрилстиролакрилат модифицированный поликарбонатом
Но не будем усложнять.
Что же представляют собой эти полимеры?
ASA (акрилонитрилстиролакрилат) – это атмосферостойкий аналог ABS пластика, имеет значительно более высокую стойкость к ультрафиолету по сравнению с АБС. Обладает высокой жесткостью, устойчив к разбавленным кислотам, минеральным смазочным маслам, дизельному топливу. Не желтеет на открытом воздухе. Хорошо перерабатывается. Выпускаются марки с повышенным и пониженным блеском.
ASA часто применяется для изготовления деталей автомобилей, светотехнических изделий, плафонов ламп и т.д.
Имеется большое количество различных марок данного полимера, отличающихся по своим свойствам, но главные из них – Атмосферостойкость, стойкость к ультрафиолету и химическая стойкость.
Вторым компонентом Антипирена является поликарбонат.
Поликарбонат (PC) обладает прозрачностью, высокой жесткостью и прочностью, теплостойкостью, очень высокой стойкостью к ударным воздействиям в том числе при повышенной и пониженной температуре, физиологической инертностью. Поликарбонат обладает незначительным водопоглощением, высоким электрическим сопротивлением и электрической прочностью, незначительными диэлектрическими потерями в широком диапазоне частот, стойкостью к атмосферным воздействиям, самозатухаемостью, стабильностью свойств и размеров в широком интервале температур( от -60 °С до +135 °С).
Поликарбонат устойчив к действию водных растворов минеральных и органических кислот, бензина, спиртов, масел.
Не стоек к действию хлорсодержащих углеводородов жирного и ароматического ряда, диоксана, метакрезола и тетрагидрофурана. Также поликарбонат не стоек к щелочам, концентрированным кислотам, органическим растворителям. Не стоек ПК (Polycarbonate) к длительному воздействию горячей воды.
Изделия из поликарбоната обладают хорошим поверхностным блеском и атмосферостойкостью и УФ-стойкостью (специальные марки).
Вот такие вот такие вот родители у нашего Антипирена. Далее посмотрим, что же получилось у компании Filamentarno!
Параметры печати пластиком Антипирен UL94 V-0
Антипирен является производной ASA и PC. Ни с тем ни с другим пластиком у нас пока не было опыта работы, поэтому обзор материала получается не предвзятым, и увы, без сравнения с “первородными” материалами.
Перед началом работы с Filamentarno! Антипирен UL94 V-0 нужно учесть следующее:
- Перед печатью пластик необходимо сушить. Даже если вы его только купили, даже если он свежий (недавно произведен), даже если вы его только распаковали. Мы рекомендуем сушить пластик при температуре около 70 градусов в течение 4-6 часов. Как сушить (в специальной сушилке, духовке, сушилке для овощей и т.д.) решайте сами. Но сушить надо. В процессе печати сушить не обязательно. Если Антипирен не просушить, то при печати он начнет течь, “струнить” и волосить. И чем влажнее пластик, тем качество печати будет хуже. Влияние влажности пластика на качество готовых деталей наукой пока не изучено.
- Стоит учитывать, что Антипирен является полимер/полимерным композитом, т.е. его структура является однородной, он не обладает абразивными свойствами, поэтому для печати этим материалом можно использовать обычные латунные сопла.
В тестировании данного материала участвовали два различных принтера:
- UltiSteel – на наш субъективный взгляд, лучший домашний 3D принтер,
- Picaso Designer X – отличный коммерческий принтер и принтер для тех, кто не хочет заморачиваться.
Параметры печати для UltiSteel подобраны методом проб и ошибок. Не будем утомлять вас описанием процесса подбора и перейдем сразу к результатам:
Температура стола: 100 градусов
Температура сопла: 250 градусов
Ретракт (откат) 4 мм
Скорость ретракта: 50 мм/сек
Обдув – по необходимости 10-50%.
Печать велась на стекло, покрытое адгезивом
Стоит учесть, что по какой-то причине на UltiSteel не зависимо от типа материала приходится занижать поток. Мы с этим смирились.
Учтите. Параметры печати под каждый 3D принтер подбираются индивидуально. Если у нас с указанными параметрами все прекрасно печатается, то не факт что на вашем 3D принтере все будет точно также. Параметры указываются справочно. Для получения наилучших результатов подбирайте параметры печати под свой принтер.
Ниже несколько фото с результатами печати:
По ощущениям, пластик печатается точно так же как АБС, за исключением того, что он не старается валить со стола. По результатам серии длительных печатей (по 6-12 часов) никаких проблем с отлипанием модели от стола не было. Модель все время отлично держалась на столе. И все это на обычный 3D клей.
Стоит отметить, что при печати пластик немного пахнет. Именно пахнет, а не воняет. Запах приятный, сладковатый, с ореховыми нотками. Ярко выраженного миндального аромата не наблюдается. После печати сама модель некоторое время продолжает сохранять этот запах, через 1-2 дня запах выветривается.
Не смотря на то, что Антипирен UL94 V-0 прекрасно печатается на обычном бытовом 3D принтере, основным поедателем этого материала стал наш Picaso Designer X.
К сожалению, официального профиля для печати данным материалом на момент написания статьи не существует. Пришлось разрабатывать профиль самостоятельно.
По факту было разработано два профиля.
Первый профиль без обдува. Вот его параметры:
Данный профиль прекрасно подходит для печати деталей с обдувом. Но бывают случаи, что без обдува ну совсем никак. В итоге был разработан профиль для печати с обдувом 20% вот его параметры:
Пока что нас эти два профиля полностью устраивают, но если что, тот же обдув всегда можно подкрутить еще, благо спецификация на пластик это позволяет.
Усадка
Ну а поскольку принтер настроен пора напечатать тест на усадку: печатаем модель цилиндра диаметром 25 мм. Если фактический размер оказался меньше, то это усадка.
Путем сложнейших математических вычислений становится ясно, что усадка Антипирена в конкретном случае составила 0,84%.
Эксперименты с химией
Мы не мы, если как следует не поиздеваемся над материалом и не выясним его предел прочности.
Перейдем к химическим экспериментам. Суть их такова: распечатаем 5 классических калибровочных кубиков размером 20х20 миллиметров и каждый из этих кубиков помещаем в различную химию. Спустя 20 часов вынимаем кубики, отмываем их от химии и смотрим на результат.
Для этого эксперимента использованы следующие технические жидкости:
- Электролит для свинцовых аккумуляторов плотностью 1,275 г/см 3 (для тех кто не в теме, это 38% раствор серной кислоты)
- Ацетон из ближайшего хоз. магазина, в котором мы мучали ABS GF-4 (читайте статью “Чуть больше чем просто ABS. Обзор Filamentarno ABS GF-4“)
- Бензин АИ-92 с ближайшей заправки
- Солярка, она же диз. топливо оттуда же
- Крот – средство для прочистки канализации (для тех кто не в теме, это раствор щелочи NaOH)
Перейдем к результатам выдержки тестовых кубиков в указанных жидкостях.
Антипирен против раствора серной кислоты (электролит)
Как видно, пребывание в серной кислоте оказалось безвредным для Антипирена. Образец никак не изменился, физические характеристики образца остались прежними, цвет не поменялся.
Антипирен против раствора щелочи (крот)
Результат аналогичен. Без изменений.
Антипирен против бензина АИ-92
Антипирен против дизельного топлива
Антипирен против ацетона
Ну а время, проведенное наедине с ацетоном оказалось для Антипирена роковым. Вид у тестового образца будто сам бог покарал. Вот фото в сравнении с исходным образцом:
Образец приобрел белый цвет (выцвел), начал расползаться по слоям. Мало того, он стал мягким и хрупким одновременно. Как хлеб. При попытке надавить на него пинцетом пластик начал проламываться и разваливаться на части.
Если перефразировать классика, то судя по всему бабка Антипирена все-таки согрешила с АБСом.
Вывод тут простой – длительное воздействие ацетона приводит к разрушению Антипирена.
Горит или не горит, вот в чем вопрос?
Ну а теперь перейдем к самому интересному и долгожданному тесту – попытке сжечь Антипирен UL94 V-0 от филаментарно.
Пластик заявлен как не поддерживающий горение согласно ГОСТ 28157-2018 (подробности испытаний по ГОСТ читайте по ссылке). Если кратко, то пластик пытаются поджечь с помощью газовой горелки с пламенем, рассеченным сеткой. Если образец загорелся, засекается время горения (от возгорания до затухания) и длина материала который сгорел.
Вы решили не связывать себя такими рамками и провести свой варварский тест.
Суть эксперимента следующая – распечатать емкость из антипирена, наполнить ее не сильно активно горящим топливом, например бензином Галоша, поджечь и посмотреть что получится.
Новый пластик Антипирен UL94 V-0 от Filamentarno
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.
Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.
Статья относится к принтерам:
Добрый день, коллеги!
В данной статье – обзор на пластик Антипирен производства компании Filamentarno, спасибо им за пробник. Обращаю внимание, что тесты в статье сделаны исключительно ради наглядности. Лабораторные испытания провел производитель, полагаю, что сертификат будет выложен в открытый доступ на сайте или предоставлен по запросу.
Вот, что пишет производитель о данном пластике:
Ударопрочный огнестойкий (UL94 V-0) полимер/полимер композит на основе ASA, модифицированного поликарбонатом. Предназначен для профессионального использования. Идеален для печати соединительных колодок для проводов, корпусов электрических приборов, электрических разъемов, деталей конструкций с повышенными требованиями пожаробезопасности. Обладает высшей стойкостью к горению. Хорошей теплостойкостью. Высокой прочностью и ударопрочностью. Отлично поддаётся сверлению, нарезанию резьбы.
Вот так выглядит пробник:
На гифке заметно, что пластик плавится, но не загорается.
Мы сравнили горючесть Антипирена с ABS при помощи обычной газовой горелки:
Вот так горит ABS:
Распечатать что-то масштабное не хватило пластика в пробнике.
Пообщались с представителями компании-дистрибьютора электротехнических товаров, для них (и подозреваю для многих других дистрибьюторов) данный пластик не применим по одной простой причине – им нужен сертификат не на материал, а на партию изделий. Сделал сегодня куб, а завтра шар – неси новый сертификат, не важно, что материал один и тот же. Поэтому материал пригоден для задач, где нужны негорючие пластики, но при этом сертификация не критична.
Надеюсь, что данный ознакомительный обзор был полезен.
Подпишитесь на автора
Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.