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Concepto de clasificación de resistencia al fuego

Las pruebas de clasificación de retardante de llama son un método utilizado para evaluar la capacidad de un material para resistir la propagación de la llama. Las normas comunes incluyen UL94, IEC 60695-11-10 y GB/T 5169.16. En la norma UL94,Ensayo de inflamabilidad de materiales plásticos para componentes de dispositivos y electrodomésticos.Las clasificaciones de resistencia al fuego se dividen en 12 niveles según la rigurosidad de la prueba y la aplicación: HB, V-2, V-1, V-0, 5VA, 5VB, VTM-0, VTM-1, VTM-2, HBF, HF1 y HF2.

En general, las clasificaciones de resistencia a la llama más utilizadas van de V-0 a V-2, donde V-0 indica el mejor rendimiento como retardante de llama.

1.1 Definiciones de las cuatro clasificaciones de resistencia a la llama

HB (Combustión horizontal):
La clasificación HB indica que el material arde lentamente pero no se autoextingue. Es el nivel más bajo en la norma UL94 y se utiliza normalmente cuando no son aplicables los métodos de ensayo verticales (V-0, V-1 o V-2).

V-2 (Quema vertical – Nivel 2):
La clasificación V-2 significa que el material se somete a dos pruebas de llama vertical de 10 segundos. Tras retirar la llama, el tiempo de combustión del material no supera los 30 segundos y puede prender algodón situado a 30 cm por debajo. Sin embargo, la llama no debe extenderse por encima de la línea marcada.

V-1 (Quema vertical – Nivel 1):
La clasificación V-1 significa que el material se somete a dos pruebas de llama vertical de 10 segundos. Tras retirar la llama, el tiempo de combustión del material no debe exceder los 30 segundos, y la llama no debe extenderse por encima de la línea marcada ni prender fuego al algodón colocado a 30 cm por debajo.

V-0 (Quema vertical – Nivel 0):
La clasificación V-0 significa que el material se somete a dos pruebas de llama vertical de 10 segundos. Tras retirar la llama, el tiempo de combustión del material no debe exceder los 10 segundos, y la llama no debe extenderse por encima de la línea marcada ni prender fuego al algodón colocado a 30 cm por debajo.

1.2 Introducción a otras clasificaciones de retardantes de llama

Las series 5VA y 5VB pertenecen a la clasificación de pruebas de combustión vertical que utiliza una llama de prueba de 500 W (altura de llama de 125 mm).

5VA (quema vertical – nivel 5VA):
La clasificación 5VA corresponde a la norma UL94. Indica que, tras retirar la llama, el tiempo de combustión del material no debe exceder los 60 segundos, la llama no debe extenderse por encima de la línea marcada y las gotas de llama no deben durar más de 60 segundos.

5VB (Quema vertical – Nivel 5VB):
La clasificación 5VB es similar a la 5VA, con los mismos criterios de tiempo de combustión y propagación de la llama.

VTM-0, VTM-1 y VTM-2 son clasificaciones para materiales delgados (espesor < 0,025 mm) en pruebas de combustión vertical (altura de llama de 20 mm), aplicables a películas plásticas.

VTM-0 (Combustión en bandeja vertical – Nivel 0):
La clasificación VTM-0 significa que, una vez retirada la llama, el tiempo de combustión del material no debe exceder los 10 segundos y la llama no debe extenderse por encima de la línea marcada.

VTM-1 (Combustión en bandeja vertical – Nivel 1):
La clasificación VTM-1 significa que, una vez retirada la llama, el tiempo de combustión del material no debe exceder los 30 segundos y la llama no debe extenderse por encima de la línea marcada.

VTM-2 (Combustión en bandeja vertical – Nivel 2):
La clasificación VTM-2 tiene los mismos criterios que la VTM-1.

HBF, HF1 y HF2 son clasificaciones para ensayos de combustión horizontal en materiales espumados (altura de llama de 38 mm).

HBF (Material espumado de combustión horizontal):
La clasificación HBF significa que la velocidad de combustión del material espumado no supera los 40 mm/min, y la llama debe extinguirse antes de alcanzar la línea marcada de 125 mm.

HF-1 (Combustión horizontal – Nivel 1):
La clasificación HF-1 significa que, una vez retirada la llama, el tiempo de combustión del material no debe exceder los 5 segundos y la llama no debe extenderse por encima de la línea marcada.

HF-2 (Combustión horizontal – Nivel 2):
La clasificación HF-2 significa que, una vez retirada la llama, el tiempo de combustión del material no debe exceder los 10 segundos y la llama no debe extenderse por encima de la línea marcada.

Finalidad de las pruebas de clasificación de resistencia al fuego

Los objetivos de las pruebas de clasificación de resistencia a la llama incluyen:

2.1 Evaluación del rendimiento de la combustión del material

Determinar la velocidad de combustión, la propagación de la llama y la propagación del fuego de un material en condiciones de incendio ayuda a evaluar su seguridad, fiabilidad e idoneidad para aplicaciones resistentes al fuego.

2.2 Determinación de la capacidad ignífuga

Las pruebas permiten determinar la capacidad de un material para suprimir la propagación de las llamas cuando se expone a una fuente de fuego, lo cual es crucial para prevenir la escalada del incendio y minimizar los daños.

2.3 Guía para la selección y el uso de materiales

Al comparar las propiedades ignífugas de diferentes materiales, las pruebas ayudan a seleccionar los materiales adecuados para la construcción, el transporte, la electrónica y otros campos, con el fin de mejorar la seguridad contra incendios.

2.4 Cumplimiento de las normas y reglamentos

Las pruebas de resistencia al fuego suelen realizarse de acuerdo con las normativas nacionales o del sector. Garantizan que los materiales cumplan con los requisitos de seguridad y conformidad para aplicaciones específicas.

En resumen, las pruebas de clasificación de resistencia a la llama proporcionan datos fundamentales para la selección de materiales, la mejora de la seguridad contra incendios y el cumplimiento de la normativa, mediante la evaluación del comportamiento de la combustión y la resistencia a la llama.

Normas de referencia

UL94:Ensayo de inflamabilidad de materiales plásticos para componentes de dispositivos y electrodomésticos.
IEC 60695-11-10:2013: *Pruebas de riesgo de incendio – Parte 11-10: Llamas de prueba – Métodos de prueba de llama horizontal y vertical de 50 W*
GB/T 5169.16-2017: *Pruebas de riesgo de incendio para productos eléctricos y electrónicos – Parte 16: Llamas de prueba – Métodos de prueba de llama horizontal y vertical de 50 W*

Métodos de ensayo para HB, V-2, V-1 y V-0

4.1 Combustión horizontal (CH)

4.1.1 Requisitos de muestra

Formato: Láminas (cortadas, moldeadas, extruidas, etc.) con bordes lisos, superficies limpias y densidad uniforme.
Dimensiones: 125 ± 5 mm (largo) × 13 ± 0,5 mm (ancho). Se requieren muestras con un espesor mínimo de 3 mm, a menos que este supere los 3 mm. Espesor máximo ≤ 13 mm, ancho ≤ 13,5 mm, radio de esquina ≤ 1,3 mm.
Variantes: Muestras representativas de diferentes colores/densidades.
Cantidad: Mínimo 2 juegos, 3 muestras por juego.

4.1.2 Procedimiento de prueba

Marcado: líneas de 25±1 mm y 100±1 mm.
Sujeción: Sujetar cerca del extremo de 100 mm, horizontalmente a lo largo, 45°±2° a lo ancho, con una malla de alambre 100±1 mm por debajo.
Llama: Caudal de metano 105 ml/min, contrapresión de 10 mm de columna de agua, altura de la llama 20 ± 1 mm.
Encendido: Aplique la llama a 45° durante 30±1 s o hasta que la combustión alcance los 25 mm.
Cronometraje: Registre el tiempo y la longitud quemada (L) de 25 mm a 100 mm.
Cálculo: Velocidad de combustión (V) = 60 L/t (mm/min).

4.1.3 Registros de pruebas

Tanto si la llama alcanza los 25±1 mm como los 100±1 mm.
Longitud (L) y tiempo (t) de la quemadura comprendido entre 25 mm y 100 mm.
Si la llama supera los 100 mm, registre el tiempo transcurrido desde los 25 mm hasta los 100 mm.
Velocidad de combustión calculada.

4.1.4 Criterios de calificación HB

Para espesores de 3 a 13 mm: Velocidad de corte ≤40 mm/min en un tramo de 75 mm.
Para espesores inferiores a 3 mm: Velocidad de corte ≤75 mm/min en un tramo de 75 mm.
La llama debe extinguirse antes de alcanzar los 100 mm.

4.2 Combustión vertical (V-2, V-1, V-0)

4.2.1 Requisitos de muestra

Formato: Láminas con bordes lisos, superficies limpias y densidad uniforme.
Dimensiones: 125±5 mm × 13,0±0,5 mm. Proporcione muestras de espesor mínimo/máximo; si los resultados difieren, se necesitan muestras intermedias (con una diferencia de ≤3,2 mm).
Variantes: Muestras representativas de diferentes colores/densidades.
Cantidad: Mínimo 2 juegos, 5 muestras por juego.

4.2.2 Acondicionamiento de la muestra

Estándar: 23±2°C, 50±5% HR durante 48 h; realizar la prueba dentro de los 30 min después de la extracción.
Horno: 70±1°C durante ≥168h, luego enfriar en desecador durante ≥4h; probar en 30min.

4.2.3 Procedimiento de prueba

Sujeción: Sujetar la parte superior a 6 mm, en orientación vertical, y la parte inferior a 300 ± 10 mm por encima del algodón (0,08 g, 50 × 50 mm, ≤ 6 mm de grosor).
Llama: Caudal de metano 105 ml/min, contrapresión de 10 mm de columna de agua, altura de la llama 20 ± 1 mm.
Ignición: Aplique la llama en el borde inferior de la muestra (a una distancia de 10 ± 1 mm) durante 10 ± 0,5 s. Ajuste si la muestra se deforma.
Cronometraje: Registre la llama residual (t1) después de la primera ignición, vuelva a aplicar la llama durante 10 ± 0,5 s, luego registre la llama residual (t2) y el resplandor residual (t3).
Notas: Si se produce goteo, incline el quemador 45°. Ignore las muestras si la llama se extingue debido a la emisión de gas.