Un Résumé des Évaluations et Normes d'Essais des Retardateurs de Flamme

Résumé des classifications et des normes d'essai de résistance à la flamme

I. Concept des classifications de résistance à la flamme

Les essais de résistance à la flamme sont une méthode utilisée pour évaluer la capacité d'un matériau à résister à la propagation des flammes. Les normes courantes incluent UL 94, CEI 60695-11-10 et GB/T 5169.16. Dans la norme UL 94 - "Test de l'inflammabilité des matériaux plastiques pour les pièces des appareils et des équipements", en fonction de la sévérité du test et de l'application cible, les classifications de résistance à la flamme sont classées en 12 grades : HB, V-2, V-1, V-0, 5VA, 5VB, VTM-0, VTM-1, VTM-2, HBF, HF-1 et HF-2.

Les classifications de résistance à la flamme couramment utilisées se situent généralement entre V-0 et V-2, V-0 représentant la meilleure performance de résistance à la flamme parmi celles-ci.

1.1 Définitions des classifications principales (HB, V-2, V-1, V-0)

• HB : Combustion horizontale
  La classification HB indique que le matériau brûle lentement mais ne s'auto-éteint pas. C'est la classification la plus basse de l'UL 94 et elle est souvent utilisée lorsque les tests de combustion verticale (V-0, V-1 ou V-2) ne sont pas applicables.

• V-2 : Combustion verticale - Niveau 2
  La classification V-2 indique qu'après deux applications de flamme de 10 secondes en position verticale, le temps de combustion du matériau ne dépasse pas 30 secondes après le retrait de la flamme. Les gouttes brûlantes sont autorisées à enflammer du coton placé à 30 cm en dessous de l'éprouvette, mais la flamme ne doit pas se propager au-delà du repère spécifié.

• V-1 : Combustion verticale - Niveau 1
  La classification V-1 indique qu'après deux applications de flamme de 10 secondes en position verticale, le temps de combustion du matériau ne dépasse pas 30 secondes après le retrait de la flamme. La flamme ne doit pas se propager au-delà du repère spécifié et les gouttes brûlantes ne doivent pas enflammer le coton placé à 30 cm en dessous.

• V-0 : Combustion verticale - Niveau 0
  La classification V-0 indique qu'après deux applications de flamme de 10 secondes en position verticale, le temps de combustion du matériau ne dépasse pas 10 secondes après le retrait de la flamme. La flamme ne doit pas se propager au-delà du repère spécifié et les gouttes brûlantes ne doivent pas enflammer le coton placé à 30 cm en dessous.

1.2 Introduction aux autres classifications de résistance à la flamme

• 5VA & 5VB : Ces classifications appartiennent à la classification des tests de combustion verticale utilisant une flamme d'essai de 500 W (hauteur de flamme de 125 mm).

  • 5VA : Après l'application de la flamme dans des conditions spécifiées, le temps de post-flamme du matériau ne dépasse pas 60 secondes après le retrait de la flamme, la flamme ne doit pas se propager au-delà du repère et le temps de combustion des particules dégouttantes ne doit pas dépasser 60 secondes.

  • 5VB : Les critères sont similaires à ceux de 5VA concernant le temps de post-flamme et la propagation de la flamme, et le temps de combustion des particules dégouttantes ne doit pas dépasser 60 secondes.

• VTM-0, VTM-1, VTM-2 : Ce sont des classifications de tests de combustion verticale pour les matériaux minces (épaisseur < 0,025 mm), utilisant une hauteur de flamme de 20 mm, applicables aux films plastiques.

  • VTM-0 : Après l'application de la flamme, le temps de post-flamme ne dépasse pas 10 secondes.

  • VTM-1 : Après l'application de la flamme, le temps de post-flamme ne dépasse pas 30 secondes.

  • VTM-2 : Après l'application de la flamme, le temps de post-flamme ne dépasse pas 30 secondes (des critères de réussite/échec spécifiques le différencient de VTM-1).

• HBF, HF-1, HF-2 : Ce sont des classifications de tests de combustion horizontale pour les matériaux en mousse, utilisant une hauteur de flamme de 38 mm.

  • HBF : La vitesse de combustion ne dépasse pas 40 mm/min et la flamme doit s'éteindre avant le repère de 125 mm.

  • HF-1 : Après le retrait de la flamme, le temps de post-flamme ne dépasse pas 5 secondes et la flamme ne doit pas se propager au-delà du repère.

  • HF-2 : Après le retrait de la flamme, le temps de post-flamme ne dépasse pas 10 secondes et la flamme ne doit pas se propager au-delà du repère.

II. Objectif des essais de résistance à la flamme

Les objectifs des essais de résistance à la flamme comprennent :

2.1 Évaluation des performances de combustion des matériaux : Elle détermine la vitesse de combustion, la propension à la propagation des flammes et l'étendue du développement du feu dans des conditions d'incendie. Cela permet de déterminer la sécurité, la fiabilité et l'adéquation du matériau pour les applications de protection contre l'incendie.

2.2 Détermination de la capacité de résistance à la flamme des matériaux : Les essais permettent d'identifier la capacité d'un matériau à inhiber la propagation des flammes lorsqu'il est exposé à une source d'inflammation. Ceci est crucial pour prévenir l'expansion du feu et réduire les pertes causées par les incendies.

2.3 Orientation de la sélection et de l'utilisation des matériaux : En testant et en comparant les propriétés de résistance à la flamme de différents matériaux, des choix éclairés peuvent être faits pour la sélection et l'application des matériaux. Cela permet de sélectionner les matériaux appropriés pour la construction, le transport, les appareils électroniques, etc., afin d'améliorer la sécurité incendie.

2.4 Conformité aux réglementations et aux normes : Les essais de résistance à la flamme sont souvent effectués conformément aux réglementations et aux normes nationales ou industrielles. Les essais garantissent que les matériaux répondent aux exigences, garantissant la conformité et la sécurité dans des applications spécifiques.

En résumé, l'objectif des essais de résistance à la flamme est de fournir une base critique pour la sélection de matériaux appropriés, l'amélioration de la sécurité incendie et la garantie de la conformité aux réglementations et aux normes en évaluant les performances de combustion et les capacités de résistance à la flamme des matériaux.

III. Normes de référence

• UL 94 : "Test de l'inflammabilité des matériaux plastiques pour les pièces des appareils et des équipements."

• CEI 60695-11-10:2013 : "Essais des risques d'incendie - Partie 11-10 : Flammes d'essai - Méthodes d'essai à la flamme horizontale et verticale de 50 W."

• GB/T 5169.16-2017 : "Essais des risques d'incendie pour les produits électriques et électroniques - Partie 16 : Flammes d'essai - Méthodes d'essai à la flamme horizontale et verticale de 50 W." (Norme nationale de Chine, techniquement alignée sur la CEI 60695-11-10).

IV. Méthodes d'essai pour HB, V-2, V-1, V-0

4.1 Combustion horizontale : HB

4.1.1 Exigences relatives aux échantillons

• Forme : Feuilles, produites par découpe, moulage, extrusion, etc., avec des bords lisses, des surfaces propres et une densité uniforme.

• Dimensions : Longueur × Largeur = 125 ± 5 mm × 13,0 ± 0,5 mm. Fournir des échantillons à l'épaisseur minimale et à une épaisseur de 3 mm. Si l'épaisseur minimale > 3 mm ou l'épaisseur maximale < 3 mm, des échantillons de 3 mm peuvent ne pas être nécessaires. Épaisseur maximale ≤ 13 mm, largeur maximale ≤ 13,5 mm, rayon de coin ≤ 1,3 mm.

• Série : Pour différentes couleurs, densités, etc., fournir des échantillons représentatifs.

• Quantité : Minimum 2 séries, 3 échantillons par série.

4.1.2 Procédure d'essai

• Marquage : Marquer des lignes à 25 ± 1 mm et 100 ± 1 mm.

• Serrage : Serrer l'extrémité près du repère de 100 mm, en maintenant l'axe long horizontal et l'axe large à un angle de 45°±2°. Placer une grille métallique à 100 ± 1 mm en dessous de l'échantillon.

• Brûleur : Méthane, débit de 105 ml/min, contre-pression de 10 mm de colonne d'eau.

• Flamme : Hauteur de la flamme 20 ± 1 mm.

• Application : Appliquer la flamme à 45° sur le bord inférieur de l'échantillon, en l'immergeant de 6 mm, pendant 30 ± 1 secondes ou jusqu'à ce que la flamme atteigne le repère de 25 mm, puis retirer.

• Chronométrage : Démarrer le chronométrage lorsque le front de flamme atteint le repère de 25 ± 1 mm. Enregistrer le temps nécessaire à l'arrêt de la combustion et la longueur brûlée.

• Calcul : V = 60L / t, où V est la vitesse de combustion (mm/min), L est la longueur brûlée (mm), t est le temps de combustion (s).

4.1.3 Enregistrements d'essai

• Si la flamme atteint le repère de 25 ± 1 mm ou de 100 ± 1 mm.

• Si la combustion s'arrête entre 25 mm et 100 mm, enregistrer la longueur brûlée (L) et le temps (t).

• Si la flamme dépasse le repère de 100 mm, enregistrer le temps de 25 mm à 100 mm.

• Vitesse de combustion calculée.

4.1.4 Critères de classification HB

• Pour les échantillons de 3 à 13 mm d'épaisseur sur une portée de 75 mm : Vitesse de combustion ≤ 40 mm/min.

• Pour les échantillons < 3 mm d'épaisseur sur une portée de 75 mm : Vitesse de combustion ≤ 75 mm/min.

• La combustion s'arrête avant le repère de 100 mm.
  Les échantillons répondant à ces critères sont classés HB.

4.2 Combustion verticale : V-2, V-1, V-0

4.2.1 Exigences relatives aux échantillons

• Forme : Feuilles, produites par découpe, moulage, extrusion, etc., avec des bords lisses, des surfaces propres et une densité uniforme.

• Dimensions : Longueur × Largeur = 125 ± 5 mm × 13,0 ± 0,5 mm. Fournir des échantillons à l'épaisseur minimale et maximale. Si les résultats diffèrent, des échantillons d'épaisseur intermédiaire peuvent être nécessaires. Épaisseur maximale ≤ 13 mm, rayon de coin ≤ 1,3 mm.

• Série : Pour les variations, fournir des échantillons représentatifs.

• Quantité : Minimum 2 séries, 5 échantillons par série.

4.2.2 Conditionnement des échantillons

• Conditionnement standard : 48 heures à 23 ± 2°C et 50 ± 5 % HR. Tester dans les 30 minutes suivant le retrait.

• Conditionnement au four : Au moins 168 heures à 70 ± 1°C, puis refroidir dans un dessiccateur à température ambiante pendant au moins 4 heures. Tester dans les 30 minutes suivant le retrait.

4.2.3 Procédure d'essai

• Serrage : Serrer les 6 mm supérieurs de l'échantillon, orienté verticalement vers le bas. L'extrémité inférieure de l'échantillon doit se trouver à 300 ± 10 mm au-dessus d'une couche de coton pur (0,08 g, 50x50 mm, épaisseur maximale 6 mm).

• Brûleur : Méthane, débit de 105 ml/min, contre-pression de 10 mm de colonne d'eau.

• Flamme : Hauteur de la flamme 20 ± 1 mm.

• Application : Placer le centre de la flamme au point milieu du bord inférieur (10 ± 1 mm de l'extrémité du brûleur à l'échantillon). Appliquer pendant 10 ± 0,5 secondes. Ajuster le brûleur si l'échantillon se déforme. En cas de gouttelettes, incliner le brûleur à 45°. Après 10 ± 0,5 s, retirer le brûleur à 300 mm/min à au moins 150 mm de distance. Enregistrer immédiatement le temps de post-flamme t1. Après l'arrêt des flammes, réappliquer la flamme pendant 10 ± 0,5 s. Retirer et enregistrer le deuxième temps de post-flamme t2 et le temps de rémanence t3.

• Remarque : Différencier post-flamme/rémanence. Si les flammes sont éteintes par les gaz du matériau, rallumer immédiatement le brûleur et continuer l'application jusqu'à ce que le total de 10 ± 0,5 s soit atteint.

4.2.4 Enregistrements d'essai

• Premier temps de post-flamme (t1).

• Deuxième temps de post-flamme (t2).

• Deuxième temps de rémanence (t3).

• Si l'éprouvette brûle complètement.

• Si les particules dégouttantes enflamment le coton.

4.2.5 Critères de classification V-2, V-1, V-0
Après le test, la classification de résistance à la flamme est déterminée sur la base des critères suivants (résumé des limites de réussite/échec pour le temps total de post-flamme, les temps de post-flamme individuels, le temps de rémanence, l'inflammation du coton et la consommation de l'éprouvette).