UL 94

UL 94 — это стандарт безопасности, разработанный американской организацией Underwriters Laboratories (UL), который определяет способность пластмассовых материалов к самозатуханию при воздействии открытого пламени. Стандарт классифицирует материалы по их воспламеняемости и скорости распространения горения, что позволяет оценивать пожарную безопасность полимеров, используемых в электротехнике, бытовой технике, автомобилестроении и других отраслях. UL 94 является одним из наиболее распространённых и признанных в мире критериев для тестирования горючести пластмасс.

История

Стандарт UL 94 был впервые опубликован в 1972 году как часть серии стандартов безопасности Underwriters Laboratories, созданных для оценки рисков возгорания электрических и электронных устройств. Разработка стандарта была обусловлена ростом использования синтетических полимеров в производстве корпусов, изоляции и компонентов, что увеличивало потенциальную опасность пожаров. Первоначально UL 94 охватывал только вертикальные и горизонтальные тесты на горение, но со временем был дополнен новыми методами, включая тесты на капельное горение и оценку материалов с добавками антипиренов. В 1990-х годах стандарт был пересмотрен для учёта экологических требований и ограничений на использование галогенсодержащих антипиренов, что привело к появлению новых классов, таких как V-0, V-1 и V-2. На сегодняшний день UL 94 регулярно обновляется, а его последняя версия (UL 94, 6-е издание, 2013 год) включает более 10 различных методов испытаний.

Классификация материалов по UL 94

Стандарт UL 94 делит материалы на несколько классов в зависимости от их поведения при горении. Классификация основана на результатах стандартизированных тестов, которые имитируют воздействие пламени на образец пластика. Основные классы:

Горизонтальное горение (HB)

Класс HB (Horizontal Burning) — самый низкий уровень огнестойкости. Материалы этого класса горят в горизонтальном положении, но скорость распространения пламени не превышает 76 мм/мин для образцов толщиной менее 3 мм или 40 мм/мин для образцов толщиной от 3 до 13 мм. Если материал не горит или прекращает горение до достижения контрольной отметки, он также может быть отнесён к классу HB. Этот класс часто применяется для материалов, не подвергающихся прямому воздействию высоких температур, например, для декоративных элементов.

Вертикальное горение (V-0, V-1, V-2)

Классы V-0, V-1 и V-2 (Vertical Burning) — основные категории для материалов с повышенной огнестойкостью. Тест проводится в вертикальном положении образца. Критерии:

• V-0: горение прекращается в течение 10 секунд после удаления пламени; капли горящего материала не воспламеняют вату, расположенную под образцом.
• V-1: горение прекращается в течение 30 секунд; капли не воспламеняют вату.
• V-2: горение прекращается в течение 30 секунд, но допускается воспламенение ваты от горящих капель.

Класс V-0 считается наиболее строгим среди вертикальных тестов. Материалы этого класса широко используются в корпусах электронных устройств, разъёмах и изоляции проводов.

5V (5VA, 5VB)

Класс 5V (5VA и 5VB) — более жёсткий тест, чем V-0. Образец подвергается воздействию пламени в течение 5 секунд с последующим 5-секундным перерывом, цикл повторяется 5 раз. Класс 5VA означает, что материал не образует сквозных отверстий и не воспламеняется, а класс 5VB допускает образование сквозных отверстий, но не возгорание. Материалы класса 5VA применяются в критически важных компонентах, например, в корпусах аккумуляторов и силовых блоков.

Дополнительные классы

• VTM-0, VTM-1, VTM-2 — тесты для тонких плёнок и листов (толщиной менее 0,5 мм), проводящиеся в вертикальном положении с использованием специального держателя.
• HBF, HF-1, HF-2 — тесты для пенопластов и пористых материалов.
• SVA, SVB — тесты для материалов, используемых в условиях высоких температур.

Методика испытаний

Испытания по UL 94 проводятся на образцах пластика стандартных размеров (обычно 125 мм × 13 мм, толщина варьируется от 0,4 до 13 мм). Образец закрепляется в держателе, и к его нижнему краю подносится горелка Бунзена с контролируемым пламенем (высота пламени 20 мм, температура около 960 °C). Время воздействия пламени составляет 10 секунд для вертикальных тестов и 30 секунд для горизонтальных. После удаления пламени фиксируется время затухания, наличие горящих капель и их способность воспламенять подложку (например, вату). Для класса 5V проводится пять циклов по 5 секунд. Результаты усредняются по нескольким образцам (обычно 5–10). Стандарт также требует оценки устойчивости к повторному воспламенению и проверки на отсутствие дыма или токсичных газов (хотя последнее не является обязательным для всех классов).

Применение

UL 94 используется в самых разных отраслях для обеспечения пожарной безопасности полимерных материалов. Основные области применения:

• Электроника и электротехника: корпуса бытовой техники, компьютерных блоков, телевизоров, розеток, выключателей. Материалы класса V-0 и V-1 обязательны для многих компонентов, контактирующих с электрическими цепями.
• Автомобилестроение: детали салона, панели приборов, изоляция проводов. Стандарт UL 94 часто включается в спецификации автопроизводителей (например, требования к материалам для сидений и обивки).
• Строительство: отделочные панели, трубы, изоляционные покрытия. Материалы класса HB и V-2 используются в местах с низким риском возгорания.
• Упаковка: контейнеры для химикатов, упаковка для электроники. Для тонких плёнок применяются классы VTM.
• Медицина: корпуса медицинских приборов, где требуется сочетание огнестойкости и стерильности.

Критика и ограничения

Стандарт UL 94 подвергается критике за несколько аспектов. Во-первых, тесты проводятся на небольших образцах в лабораторных условиях, что не всегда отражает поведение материала в реальном пожаре, где присутствуют высокая температура, дым и токсичные газы. Во-вторых, стандарт не учитывает долговременную деградацию антипиренов, которая может снижать огнестойкость со временем. В-третьих, UL 94 не оценивает дымообразование и токсичность продуктов горения, что критично для безопасности в замкнутых пространствах. Некоторые эксперты отмечают, что класс V-0 может быть достигнут за счёт добавления галогенсодержащих антипиренов, которые при горении выделяют опасные вещества (например, диоксины). В ответ на это в последние годы разрабатываются альтернативные стандарты, такие как IEC 60695 (огнестойкость электротехнических изделий) и стандарты на безгалогенные материалы, но UL 94 остаётся доминирующим из-за своей простоты и международного признания.

Интересные факты

• UL 94 является добровольным стандартом, но его соблюдение часто требуется страховыми компаниями и регулирующими органами (например, в США — Национальным электротехническим кодексом NEC).
• Материалы класса V-0 могут выдерживать воздействие пламени до 10 секунд, но при длительном нагреве (например, при коротком замыкании) они могут воспламеняться.
• В 2020 году Underwriters Laboratories выпустила обновление, которое добавило тесты на устойчивость к ультрафиолету и влаге для материалов, используемых на открытом воздухе.
• Стандарт UL 94 часто путают с европейским стандартом EN 13501 (классификация строительных материалов по пожарной опасности), но они имеют разные методики и критерии.

Источники

• Underwriters Laboratories. Standard for Safety for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances (UL 94), 6th Edition, 2013.
• International Electrotechnical Commission. IEC 60695-11-10: Fire hazard testing — Part 11-10: Test flames — 50 W horizontal and vertical flame test methods, 2014.
• National Fire Protection Association. NFPA 70: National Electrical Code, 2020.
• American Society for Testing and Materials. ASTM D635: Standard Test Method for Rate of Burning and/or Extent and Time of Burning of Plastics in a Horizontal Position, 2018.
• Troitzsch, J. Plastics Flammability Handbook: Principles, Regulations, Testing, and Approval. 4th ed., Hanser Publications, 2016.