La maggior parte degli acquirenti specifica "silicone ignifugo" come se spuntasse una casella su una scheda prodotto. Presuppongono che si tratti di un unico materiale con un comportamento predefinito.
Non è così. La resistenza alla fiamma è un risultato di un test legato a uno standard specifico, a uno spessore specifico del campione e a un orientamento specifico. Un materiale che supera una prova di combustione orizzontale può non superarne una verticale. Un componente che si autoestingue al banco di prova può comunque superare i limiti di emissione di fumo o di tossicità e venire scartato in fase di certificazione.
Questa discrepanza raramente emerge durante il campionamento. Si manifesta mesi dopo, in fase di omologazione o durante un audit antincendio, quando il rapporto di prova non corrisponde allo standard effettivamente richiesto dall'applicazione finale. Il rischio in questo caso è dovuto a un'errata interpretazione dello standard, non a una formulazione inadeguata. Questa pagina illustra il comportamento del silicone in caso di incendio e i limiti di prova. Il comportamento al fuoco è solo una parte del più ampio spettro di problematiche relative al silicone. proprietà dei materiali, e, come il resto, varia in base alla qualità e al sistema di riempimento.
Sintesi
- La gomma siliconica standard non è "non infiammabile". È relativamente sicura in caso di incendio: tende ad autoestinguersi, brucia trasformandosi in cenere di silice (SiO₂) non conduttiva e non rilascia alogeni. — ma i gradi di base di solito raggiungono solo UL94 HB, non V-0.
- La classificazione UL94 V-0, un risultato a bassa densità di fumo e la conformità alle norme EN 45545 / NFPA 130 sono tre test separati. Il superamento di un test non implica il superamento degli altri. I componenti ferroviari e dei trasporti pubblici si guastano più spesso a causa di fumo e tossicità, non per innesco di incendi.
- Specificare lo standard e il livello di pericolosità, non la dicitura "ignifugo".“ Il grado, il sistema di riempimento e la necessità o meno di silicone ceramizzante (per l'integrità del circuito) dipendono dalla certificazione che il componente deve possedere.
Come si comporta il silicone in caso di incendio
Lo scheletro del silicone è costituito da legami silicio-ossigeno (Si-O), un legame ad alta energia che rimane stabile nell'intervallo di temperatura standard di esercizio continuo, da -40 °C a 230 °C. Sotto l'azione diretta della fiamma, i gruppi laterali organici (principalmente metile) si ossidano per primi e lo scheletro si trasforma in silice amorfa.
Questa trasformazione è il motivo per cui il silicone si comporta in modo diverso dai materiali termoplastici in caso di incendio. Non si scioglie e non gocciola, ma forma uno strato isolante di cenere di silice che protegge il materiale sottostante e rallenta l'ulteriore combustione. Molti tipi di silicone per uso generale si autoestingue una volta rimossa la fonte di fiamma.
IL indice limite di ossigeno (LOI) Ciò riflette la situazione. La gomma siliconica si colloca tipicamente nell'intervallo 26–39% a seconda del carico di riempitivo e degli additivi FR, contro 21% di ossigeno nell'aria ambiente.
Un valore superiore a 21% significa che il materiale non è in grado di mantenere facilmente la propria fiamma in aria normale. I gradi per uso generale si collocano più in basso in questo intervallo; i gradi FR si collocano più in alto.
La discrepanza di giudizio: "autoestinguente" non è la stessa cosa di "classificato come ritardante di fiamma". L'autoestinguenza descrive il comportamento osservato. Una classificazione indica il superamento di un test definito a uno spessore definito. I team che considerano i due termini intercambiabili vengono scoperti quando un ente certificatore richiede la relativa relazione.
Classificazione di resistenza alla fiamma UL94 (da HB a V-0)
Quando una specifica dice “V-0”, si riferisce UL94, che classifica un campione in base a come brucia in un orientamento fisso a uno spessore specificato.
| Classificazione UL94 | Orientamento | Comportamento del passaggio (semplificato) |
|---|---|---|
| SOSPENSIONE | Orizzontale | Combustione lenta e limitata. Classificazione più bassa. |
| V-2 | Verticale | Si autoestingue entro 30 secondi; sono ammesse gocce infiammate. |
| V-1 | Verticale | Si autoestingue entro 30 secondi; non gocciola fiamme. |
| V-0 | Verticale | Si autoestingue entro 10 secondi; non gocciola fiamme. |
| 5VA / 5VB | fiamma verticale e più grande | Livello più elevato; tipico per i recinti. |
Il silicone di base spesso raggiunge la classificazione HB. Raggiungere la classificazione V-0 richiede in genere un grado FR specifico, ovvero una polimerizzazione al platino con un sistema di riempitivi e sinergizzanti ottimizzato. La classificazione è specifica per spessore: un composto certificato V-0 a 3,0 mm non è automaticamente V-0 a 1,0 mm. Una specifica che indica "V-0" senza specificare lo spessore è incompleta, e questo è l'errore più comune che riscontriamo nei disegni in entrata.
Di solito, insieme allo standard UL94 vengono utilizzati due test adiacenti:
Indice limite di ossigeno (LOI)
Lo standard ASTM D2863 / ISO 4589 misura la concentrazione minima di ossigeno necessaria per mantenere la combustione del materiale. È il valore numerico più preciso per confrontare i gradi di resistenza al fuoco, perché non dipende dalla geometria del pezzo come invece accade per la classificazione di combustione.
Test con filo incandescente (IEC 60695)
Per contenitori elettrici ed elettronici, IEC 60695-2-12/13 (GWFI / GWIT) è più importante di UL94. Testa l'infiammabilità da un filo caldo, la modalità di guasto realistica per un tastiera, guarnizione del connettore o alloggiamento vicino a una corrente di guasto, non una fiamma libera.
Requisiti relativi alla densità e alla tossicità del fumo
La resistenza all'accensione è il parametro che tutti testano per primo. È anche quello che raramente causa un rifiuto. In ambienti chiusi – gallerie, materiale rotabile, cabine degli aerei – il rischio principale è rappresentato dalle sostanze rilasciate dal materiale durante la combustione, non dalla sua capacità di incendiarsi.
Questo è il vantaggio strutturale del silicone, che ha le sue radici nella chimica della combustione.
| Aspetto | Gomma siliconica standard | PVC |
|---|---|---|
| Residuo principale | Silice amorfa (SiO₂), cenere isolante | Carbone residuo + residuo di fusione |
| gas acido | Nessuno — senza alogeni | Cloruro di idrogeno (HCl), corrosivo |
| Fumo | Bassa densità ottica | Fumo nero denso |
| Comportamento sotto la fiamma | Non gocciola; mantiene la forma come la cenere | Si ammorbidisce e gocciola |
Gli standard pertinenti in questo caso sono distinti da UL94:
- Densità del fumo: Le norme ASTM E662 (camera a fumo NBS) e ISO 5659-2 misurano il fumo ottico (Ds).
- Gas senza alogeni/acidi: La norma IEC 60754 conferma l'assenza di gas alogeni corrosivi.
- Tossicità: La norma EN 45545-2 utilizza un indice di tossicità convenzionale (CIT) derivato dall'analisi dei gas.
Il divario di giudizio su questo è costoso. Un grado può superare un test di combustione verticale senza problemi e comunque superare un limite di fumo o CIT per un'applicazione chiusa. La combustione senza alogeni è esattamente il motivo per cui il silicone sostituisce PVC nel cablaggio e sigilli dove le persone sono confinate durante un incendio. Gli acquirenti che si concentrano solo sulla classificazione di resistenza al fuoco scoprono i requisiti relativi a fumo e tossicità in un secondo momento, quando la classificazione FR è già stata definita.
Certificazione ferroviaria e dei trasporti pubblici: EN 45545 e NFPA 130
È qui che la dicitura "silicone ignifugo" smette di essere una caratteristica del materiale e diventa una classificazione del componente.
EN 45545-2 (Normativa ferroviaria europea)
EN 45545-2 Non certifica un materiale in isolamento. Classifica un componente finito in base al livello di pericolosità — HL1, HL2, HL3 — dove HL3 è il più rigoroso e si applica ad ambienti come le operazioni sotterranee e in galleria. I requisiti sono raggruppati in insiemi di requisiti (numeri R) correlati al tipo di prodotto e alla sua posizione nel veicolo, con limiti per l'indice di ossigeno, la densità dei fumi e la tossicità.
La conseguenza: lo stesso composto siliconico può soddisfare un set di valori R e non un altro. Un materiale non "possiede" la norma EN 45545; il componente viene valutato in base a un livello di rischio e a una categoria di prodotto specifici. Richiedere "silicone EN 45545" senza specificare i valori HL e R è l'equivalente, nel settore ferroviario, di richiedere un materiale V-0 senza specificarne lo spessore.
NFPA 130 (Trasporto in Nord America)
NFPA 130 Regolamenta il trasporto pubblico su rotaia fissa e il trasporto ferroviario passeggeri. Fa riferimento a test a livello di componente — ASTM E162 per la propagazione della fiamma e ASTM E662 per la densità del fumo — anziché a una singola classificazione del materiale. Un componente qualificato per una linea HL3 europea necessita comunque di una propria certificazione NFPA 130 per un progetto nordamericano; i rapporti non sono intercambiabili.
Silicio ceramizzabile e integrità del circuito
Esiste una classe specializzata che merita di essere segnalata perché viene spesso confusa con il silicone FR ordinario: il silicone ceramizzante (ceramificabile) utilizzato nei cavi resistenti al fuoco.
Sotto il fuoco, questo tipo di cavo fa molto di più che carbonizzarsi. Il suo sistema di riempimento si sinterizza in una crosta ceramica coerente e autoportante che continua a isolare anche dopo che il polimero si è bruciato. Ciò preserva l'integrità del circuito: il cavo continua a trasportare il segnale o l'alimentazione durante l'incendio. Questo è il requisito fondamentale per i circuiti di illuminazione di emergenza, allarme e segnalazione.
Gli standard sono di nuovo specifici e separati:
| Preoccupazione | Standard | Cosa misura |
|---|---|---|
| Infiammabilità / indice di combustione | UL94 (IEC 60695-11-10/20) | Classe autoestinguente (da HB a V-0) |
| Indice di ossigeno | ASTM D2863 / ISO 4589 | O₂ minimo % per sostenere la combustione (LOI) |
| filo luminoso | Norma IEC 60695-2-12/13 | Infiammabilità da filo caldo (elettronica) |
| densità del fumo | ASTM E662 / ISO 5659-2 | Fumo ottico (Ds) |
| Gas alogeno/acido | IEC 60754 | Verifica senza alogeni |
| Ferrovie (Europa) | EN 45545-2 | Classificazione del livello di pericolo (HL1–HL3) |
| Transito pubblico (Nord America) | NFPA 130 | Propagazione delle fiamme + fumo per il transito sulla linea ferroviaria |
| Integrità del circuito | IEC 60331 / BS 6387 | Il cavo continua a funzionare durante l'incendio |
Cosa specificare quando si ordina silicone ignifugo
Non ordinate "silicone ignifugo". La dicitura non impone alcuna limitazione e rappresenta la principale causa di rigetto nelle fasi finali della produzione.
Per poter indicare un voto che consenta effettivamente di ottenere la certificazione, abbiamo bisogno di:
- Lo standard di riferimento e, per il settore ferroviario, il livello di pericolo e il set R (ad esempio, EN 45545-2 HL2, R22) o il riferimento NFPA 130.
- Lo spessore del campione deve essere mantenuto per garantire la validità della classificazione, poiché i risultati UL94 e LOI variano con lo spessore.
- La necessità di integrità del circuito è un fattore determinante nella scelta tra un materiale ignifugo ordinario e un silicone ceramizzante, che appartengono a famiglie di materiali diverse con costi differenti.
- Eventuali limiti di densità e tossicità del fumo per l'ambiente chiuso.
- L'ente o il laboratorio di certificazione, perché è il rapporto, e non il nome del composto, che viene verificato dal cliente.
Due condizioni limite da tenere in considerazione nella pianificazione. I gradi FR e ceramizzanti comportano costi dei materiali più elevati e tempi di consegna dei test più lunghi rispetto a silicone per uso generale, e il carico di riempitivo più pesante che aumenta anche la LOI aumenta la durezza e riduce l'allungamento — quindi il requisito FR può modificare silenziosamente il comportamento meccanico di una guarnizione o di una tastiera. Se il componente è sia un componente con classificazione di infiammabilità che un elemento di tenuta di precisione, inviateci le specifiche meccaniche insieme allo standard di resistenza al fuoco in modo che possiamo verificare che entrambi siano raggiungibili in un unico materiale prima della stampatura.
Ecco cosa ci serve da te: la norma di riferimento, lo spessore nominale e se l'applicazione è in ambiente chiuso. Con queste tre informazioni, potremo dirti a quale classe di resistenza appartiene il materiale e dove si trovano le differenze in termini di costi e tempi di consegna.
Domande frequenti
È possibile bruciare il silicone?
Sì, il silicone brucia se esposto a una fiamma diretta e prolungata, ma non si comporta come una plastica tipica. Invece di fondersi e gocciolare, i gruppi organici laterali si ossidano e la struttura di silicio-ossigeno si trasforma in una cenere isolante di silice amorfa (SiO₂). Questo strato di cenere protegge il materiale sottostante e rallenta l'ulteriore combustione, motivo per cui molte tipologie si autoestingue una volta rimossa la fonte di fiamma.
Il silicone è infiammabile?
Il silicone è relativamente sicuro in caso di incendio, ma non è propriamente "non infiammabile". Il suo indice limite di ossigeno (LOI) si attesta tipicamente nell'intervallo 26-39%, rispetto ai 21% dell'ossigeno presente nell'aria ambiente, quindi non è in grado di alimentare facilmente la propria fiamma in condizioni normali. Tuttavia, i gradi base raggiungono solitamente solo la classificazione UL94 HB; per ottenere la classificazione V-0, che ne garantisce l'autoestinzione, è necessario un grado specifico ignifugo.
Qual è la differenza tra un prodotto autoestinguente e uno ignifugo?
“Il termine "autoestinguente" descrive il comportamento osservato: il materiale smette di bruciare una volta rimossa la fiamma. Una "certificazione" indica invece il superamento documentato di un test definito (come UL94 V-0) per uno specifico spessore e orientamento. I due termini non sono intercambiabili: l'ente certificatore richiederà il rapporto di prova, non la descrizione del comportamento osservato.
La combustione del silicone rilascia fumi tossici o corrosivi?
Il silicone standard è privo di alogeni, quindi non rilascia gas acidi corrosivi come il cloruro di idrogeno (HCl) prodotto dal PVC. Inoltre, brucia con una bassa densità ottica di fumo e lascia una cenere di silice non conduttiva. Ciò detto, per le applicazioni in ambienti chiusi (ferrovia, trasporto pubblico, aeromobili) la densità di fumo (ASTM E662 / ISO 5659-2) e la tossicità (EN 45545-2 CIT) vengono comunque testate separatamente: un tipo di silicone può superare un test di combustione e comunque superare un limite di fumo o di tossicità.
Che cosa significa concretamente la classificazione UL94 V-0 per il silicone?
La classificazione UL94 V-0 indica che il campione si autoestingue entro 10 secondi in posizione verticale, senza gocciolamento infiammato, a uno spessore specificato. La classificazione è specifica per spessore: un composto certificato V-0 a 3,0 mm non è automaticamente V-0 a 1,0 mm. Una specifica che indica "V-0" senza specificare lo spessore è incompleta.
Il silicone ignifugo è sufficiente per i componenti ferroviari o dei mezzi di trasporto pubblico?
Non da sola. La norma EN 45545-2 (ferroviaria europea) classifica un componente finito in base al livello di pericolosità (HL1–HL3) e alla serie di requisiti, mentre la norma NFPA 130 (trasporto pubblico nordamericano) fa riferimento a test a livello di componente come ASTM E162 e ASTM E662. Un materiale non "possiede" la norma EN 45545: il componente viene valutato in base a un livello di pericolosità e a una categoria di prodotto specifici, e i rapporti europei e nordamericani non sono intercambiabili.
Che cos'è il silicone ceramificabile?
Si tratta di una qualità specializzata utilizzata nei cavi ignifughi. In caso di incendio, il suo sistema di riempimento si sinterizza formando una crosta ceramica coerente e autoportante che continua a isolare anche dopo la combustione del polimero, mantenendo l'integrità del circuito (secondo IEC 60331 / BS 6387). Questo è il requisito fondamentale per i circuiti di illuminazione di emergenza, allarme e segnalazione, e si tratta di una famiglia di materiali diversa, e più costosa, rispetto al silicone ignifugo ordinario.
Riferimenti e standard
- UL 94 — Infiammabilità dei materiali plastici per componenti di dispositivi ed elettrodomestici (Underwriters Laboratories; armonizzato con IEC 60695-11-10). Riferimento
- Indice limite di ossigeno (LOI) — concentrazione minima di ossigeno necessaria a sostenere la combustione, misurata secondo ASTM D2863 / ISO 4589. Riferimento
- Norma IEC 60695-2-12:2021 — Metodo di prova dell'indice di infiammabilità del filo incandescente (GWFI) per i materiali (IEC). Riferimento
- ISO 5659-2:2017 — Generazione di fumo: determinazione della densità ottica mediante una prova in camera singola (ISO). Riferimento
- EN 45545-2:2020 — Applicazioni ferroviarie: requisiti di comportamento al fuoco per materiali e componenti (CEN). Riferimento
- NFPA 130 — Norma per i sistemi ferroviari a guida fissa per il trasporto pubblico e il trasporto passeggeri (NFPA). Riferimento
- Norma IEC 60331-1:2018 — Test di integrità del circuito dei cavi in condizioni di incendio e shock meccanico (IEC). Riferimento
