一、介绍
阻燃性试验,是评价材料或制品抵抗燃烧、阻止火焰蔓延、或在着火后能够自熄能力的系列测试。它模拟真实的火焰或热源作用场景,观察并测量材料在规定条件下的燃烧行为。
这项测试的核心在于评估材料的“阻燃”特性,即延缓或抑制燃烧过程的能力。阻燃性能是许多产品安全标准中的强制性要求。
二、目的与意义
如果材料缺乏足够的阻燃性能,遇火可能轻易点燃并迅速蔓延,释放有毒烟雾和热量,导致严重的财产损失甚至威胁生命安全。
因此,评估和确保材料的阻燃性能,是衡量产品防火安全性的关键质量指标,尤其对于应用于人员密集场所、交通工具、电子设备及儿童用品中的材料更为重要。
执行阻燃性试验是产品设计、材料选择和安全认证过程中不可或缺的重要环节和必备手段,是确保产品达到必要防火安全标准的基础。
三、应用领域
阻燃性测试主要应用于:塑料、泡沫塑料、薄膜、纺织物、涂料、橡胶等材料;以及电子电器产品(如外壳、PCB、线缆)、建筑材料、汽车/交通工具内饰件、家具、儿童玩具等产品。
四、常用测试方法
评价材料阻燃性的方法多样,根据应用和标准选择。
垂直燃烧测试 (如UL 94 V级): 样品垂直放置,底部点燃后观察续燃、熔滴和总燃烧时间,评定V-0, V-1, V-2等级,主要用于塑料。
水平燃烧测试 (如UL 94 HB级, FMVSS 302): 样品水平放置,一端点燃,测量火焰蔓延速度或熄灭距离,用于评估燃烧速率。
辉光丝试验 (GWIT/GWFI, IEC 60695-2-12/13): 模拟发热元件接触材料场景,用规定温度辉光丝灼烧样品,看是否起燃及火焰持续时间,用于考核电子部件材料。
针焰试验 (IEC 60695-11-5): 模拟小火焰源作用,用针状小火焰点燃样品,观察是否点燃及燃烧持续时间。
极限氧指数 (LOI, ISO 4589): 测量维持材料燃烧所需最低氧浓度,氧指数越高,阻燃性越好,用于量化评价材料固有阻燃性。
锥形量热仪测试 (ISO 5660): 测量材料在热辐射下的点燃时间、热释放速率、烟雾生成等多个燃烧参数,提供全面的燃烧行为数据。
五、通用测试步骤
取样→预处理→开机调整夹具高度、火焰高度、燃气流量等→测试并记录结果→对应标准进行等级。
六、关键评价指标
阻燃性试验关注的关键指标包括:续燃时间、无焰燃烧时间、燃烧滴落物及其引燃性、燃烧范围/损坏长度、燃烧速率、是否被点燃、极限氧指数值(LOI)、热释放速率(HRR)、产烟量等。
测试仪器照片:
UL94水平垂直燃烧试验箱RH-6033A
主要参数:
1.使用气体:99.99%纯度甲烷
2.功率: 50W (20mm喷嘴), 500W (125mm喷嘴)
3.火焰高度调节:按标准要求可从20mm 调至125mm
4.内容积≥0.8 m3
5.喷灯角度:20°,45°,90°
6.时间设置:施焰时间/余焰时间/余辉时间:0~99 min99 s可设定,时间精度≤0.1s要求
样品要求:
长×宽:125±5mm × 13.0±0.5mm,最大厚度不超过 13mm。
七、等级判定
根据不同的测试方法和标准,材料的阻燃性能会被评定为不同的等级。
1. 垂直燃烧 (UL 94 V级) 这是评估塑料材料阻燃性能最常用的等级体系,从高到低分为V-0、V-1、V-2级。判定依据主要基于对一组(通常5个)样品的测试结果:
- V-0级: 单个样品的续燃时间(火焰移开后)不超过10秒;5个样品的总续燃时间不超过50秒;无样品燃烧至夹具;无燃烧熔滴引燃下方脱脂棉;单个样品的无焰燃烧时间(火焰熄灭后)不超过30秒。
- V-1级: 单个样品的续燃时间不超过30秒;5个样品的总续燃时间不超过250秒;无样品燃烧至夹具;无燃烧熔滴引燃下方脱脂棉;单个样品的无焰燃烧时间不超过60秒。
- V-2级: 单个样品的续燃时间不超过30秒;5个样品的总续燃时间不超过250秒;无样品燃烧至夹具;允许有燃烧熔滴引燃下方脱脂棉;单个样品的无焰燃烧时间不超过60秒。
- 未通过V-2: 如果样品不满足V-2的要求,则判定为未达到UL 94 V级。
2. 水平燃烧 (UL 94 HB级) 对于水平放置的条形样品,判定HB级的条件是:
- 对于厚度3.0mm至13mm的样品,燃烧速率不超过40mm/min。
- 对于厚度小于3.0mm的样品,燃烧速率不超过75mm/min。
- 或者,火焰在蔓延到100mm标线之前熄灭。 HB级是UL 94标准中最低的阻燃等级。
八、参考标准
- UL 94: 设备和器具部件用塑料材料的可燃性试验
- GB/T 2408-2021: 塑料 燃烧性能的测定 水平法和垂直法
- GB/T 5169.11-2017: 电工电子产品着火危险试验 第11部分:试验火焰 50W水平与垂直火焰试验方法
- GB/T 5169.13-2013: 电工电子产品着火危险试验 第13部分:灼热丝/热线基本试验方法 材料的辉光丝起燃温度(GWIT)的试验方法
- GB 4943.1-2022: 音视频、信息技术和通信技术设备 第1部分:安全要求
- GB 8410-2006: 汽车内饰材料的燃烧特性