Большинство покупателей указывают в описании “огнестойкий силикон” просто галочкой в каталоге. Они предполагают, что это один материал с одним фиксированным свойством.
Это не так. Огнестойкость — это результат испытания, привязанный к конкретному стандарту, конкретной толщине образца и конкретной ориентации. Марка, прошедшая испытание на горизонтальное горение, может не пройти испытание на вертикальное. Деталь, самозатухающая на стенде, всё ещё может превышать допустимый уровень дымовыделения или токсичности и быть отклонена при сертификации.
Этот разрыв редко обнаруживается на этапе отбора проб. Он проявляется спустя месяцы, на этапе омологации или во время проверки пожарной безопасности, когда протокол испытаний не соответствует стандарту, фактически требуемому для конечного применения. Риск здесь заключается в неправильном толковании стандарта, а не в некачественном компаундировании. На этой странице описано, как ведет себя силикон при воздействии огня и где проходят границы испытаний. Поведение при пожаре — это лишь один из аспектов более широкого спектра свойств силикона. свойства материала, И, как и все остальное, он меняется в зависимости от сорта и системы наполнителя.
Управляющее резюме
- Обычный силиконовый каучук не является “негорючим”. Он сравнительно огнестойкий: имеет тенденцию к самозатуханию, сгорает до непроводящей кремнеземной золы (SiO₂) и не выделяет галогенов. — но базовые классы обычно соответствуют только UL94 HB, а не V-0.
- Показатель UL94 V-0, низкая плотность дыма и соответствие стандартам EN 45545 / NFPA 130 — это три отдельных теста. Прохождение одного испытания не означает прохождение остальных. В железнодорожном и транспортном секторах чаще всего возникают проблемы из-за дыма и токсичных веществ, а не из-за возгорания.
- Укажите стандарт и уровень опасности, а не словосочетание “огнестойкий материал”.” Марка стали, система наполнителя и необходимость использования керамизирующего (обеспечивающего целостность цепи) силикона — все это определяет, какой сертификации должна соответствовать деталь.
Как ведет себя силикон при пожаре
Кремниевая основа представляет собой связь кремний-кислород (Si-O), высокоэнергетическую связь, которая остается стабильной в стандартном диапазоне непрерывных рабочих температур от −40°C до 230°C. Под воздействием прямого пламени органические боковые группы (в основном метильные) окисляются первыми, и основная цепь превращается в аморфный диоксид кремния.
Именно это превращение объясняет, почему силикон ведет себя иначе, чем термопласты, при горении. Он не плавится и не капает. Он образует изолирующий слой кремнеземной золы, который защищает материал под ним и замедляет дальнейшее горение. Многие универсальные марки самозатухают после удаления источника пламени.
The Предельный кислородный индекс (LOI) Это отражает данную закономерность. Содержание ТН В3 в силиконовой резине обычно находится в диапазоне 26–391 ТН В3 в зависимости от содержания наполнителя и антипиренов, в то время как содержание кислорода в окружающем воздухе составляет 211 ТН В3.
Значение выше 21% означает, что материал не сможет легко поддерживать собственное пламя в обычном воздухе. Универсальные марки находятся ниже в этом диапазоне, огнестойкие — выше.
Разница в оценке: “самозатухающий” — это не то же самое, что “огнестойкий”. Самозатухание описывает наблюдаемое поведение. Рейтинг — это соответствие определенному тесту при определенной толщине. Команды, которые рассматривают эти два понятия как взаимозаменяемые, попадают в ловушку, когда орган по сертификации запрашивает отчет.
Класс огнестойкости UL94 (от HB до V-0)
Когда в спецификации указано “V-0”, это означает следующее: UL94, которая классифицирует образец по тому, как он сгорает в фиксированной ориентации при заданной толщине.
| рейтинг UL94 | Ориентация | Поведение при передаче мяча (упрощенное) |
|---|---|---|
| НВ | Горизонтальный | Медленное, ограниченное горение. Самая низкая классификация. |
| Фау-2 | Вертикальный | Самозатухает в течение 30 секунд; допускается образование пламенных капель. |
| В-1 | Вертикальный | Самозатухает в течение 30 секунд; не образует огненных капель. |
| В-0 | Вертикальный | Самозатухает в течение 10 секунд; не образует огненных капель. |
| 5VA / 5VB | Вертикальное, более крупное пламя | Максимальный уровень; типичный для вольеров. |
Базовый силиконовый герметик обычно имеет класс огнестойкости HB. Для достижения класса V-0 обычно требуется специальный огнестойкий состав — платиновый герметик с подобранной системой наполнителя и синергиста. Класс огнестойкости зависит от толщины: компаунд, сертифицированный как V-0 при толщине 3,0 мм, не автоматически становится V-0 при толщине 1,0 мм. Спецификация, в которой указано “V-0” без указания толщины, является неполной, и это самая распространенная ошибка, которую мы видим на входящих чертежах.
Два смежных теста обычно проводятся в рамках стандарта UL94:
Предельный кислородный индекс (LOI)
Стандарты ASTM D2863 / ISO 4589 измеряют минимальную концентрацию кислорода, необходимую для поддержания горения материала. Это наиболее точный единый показатель для сравнения огнестойкости, поскольку он не зависит от геометрии детали, как это происходит с показателями горения.
Испытание накаленной проволокой (IEC 60695)
Для электрические и электронные корпуса, Стандарт IEC 60695-2-12/13 (GWFI / GWIT) важнее, чем UL94. Он проверяет воспламеняемость от горячей проволоки — реалистичный режим отказа. клавиатура, уплотнение разъема или корпус вблизи места протекания тока короткого замыкания, а не открытого пламени.
Требования к плотности дыма и токсичности
Воспламеняемость — это то, что все проверяют в первую очередь. Это также та характеристика, которая редко приводит к отбраковке. В замкнутых средах — туннелях, подвижном составе, салонах самолетов — решающим фактором риска является то, что материал выделяет при горении, а не воспламеняется ли он.
В этом заключается структурное преимущество силикона, и оно обусловлено химическими процессами горения.
| Аспект | Стандартная силиконовая резина | ПВХ |
|---|---|---|
| Основной остаток | Аморфный диоксид кремния (SiO₂), изоляционная зола | Углеродный осадок + расплавленный остаток |
| Кислотный газ | Нет — без галогенов | Хлористый водород (HCl), едкое вещество. |
| Дым | Низкая оптическая плотность | Густой чёрный дым |
| Поведение в пылу страстей | Не капает; сохраняет форму, как зола. | Размягчается и капает |
Приведенные здесь стандарты отличаются от UL94:
- Плотность дыма: Стандарты ASTM E662 (дымовая камера NBS) и ISO 5659-2 измеряют оптическое количество дыма (Ds).
- Безгалогенный / кислый газ: Стандарт IEC 60754 подтверждает отсутствие коррозионно-активных галогенсодержащих газов.
- Токсичность: В стандарте EN 45545-2 используется общепринятый индекс токсичности (CIT), рассчитываемый на основе анализа газов.
Разница в оценке в этом вопросе обходится дорого. Один и тот же сорт может без проблем пройти испытание на вертикальное горение и при этом превысить допустимый уровень дымности или температуры воспламенения для закрытого помещения. Именно благодаря безгалогеновому горению силиконовые герметики вытесняют другие. ПВХ в кабельной проводке и уплотнения где люди находятся в замкнутом пространстве во время пожара. Покупатели, которые ориентируются только на огнестойкость, узнают о требованиях к дымообразованию и токсичности поздно, после того, как огнестойкость уже определена.
Сертификация железнодорожного и общественного транспорта: EN 45545 и NFPA 130
На этом этапе “огнестойкий силикон” перестает быть просто характеристикой материала и становится классификацией компонента.
EN 45545-2 (Европейские рельсы)
EN 45545-2 Сертификация не проводится для материала в отрыве от контекста. Она классифицирует готовый компонент по уровню опасности — HL1, HL2, HL3, где HL3 — самый высокий уровень, применимый к таким средам, как подземные и туннельные работы. Требования группируются в наборы требований (R-номера), соответствующие типу продукта и его размещению в транспортном средстве, с ограничениями по кислородному индексу, плотности дыма и токсичности.
Следствие: один и тот же силиконовый компаунд может соответствовать одному набору требований R и не соответствовать другому. Материал не “соответствует” стандарту EN 45545; деталь оценивается на соответствие заявленному уровню опасности и категории продукта. Запрос на “силикон EN 45545” без указания уровня опасности HL и набора требований R — это в железнодорожной отрасли эквивалент запроса на уровень V-0 без указания толщины.
NFPA 130 (Североамериканский транзит)
NFPA 130 Данный стандарт регулирует использование стационарных направляющих для транзитных перевозок и пассажирских железнодорожных перевозок. Он ссылается на испытания на уровне компонентов — ASTM E162 для распространения пламени и ASTM E662 для плотности дыма — а не на единый рейтинг материала. Деталь, прошедшая квалификацию для европейской линии HL3, все еще требует отдельного подтверждения соответствия стандарту NFPA 130 для североамериканского проекта; отчеты не взаимозаменяемы.
Керамифицируемый силикон и целостность схемы
Следует отметить особый класс огнестойких материалов, который часто путают с обычным огнестойким силиконом: керамизируемый (керамизируемый) силикон, используемый в огнестойких кабелях.
При воздействии огня этот материал не просто обугливается. Его наполнитель спекается, образуя сплошную, самоподдерживающуюся керамическую корку, которая продолжает обеспечивать изоляцию даже после сгорания полимера. Это поддерживает целостность цепи — кабель продолжает передавать сигнал или питание во время пожара. Именно это требуется для цепей аварийного освещения, сигнализации и сигнальных устройств.
Эти стандарты, опять же, являются конкретными и отдельными:
| Беспокойство | Стандартный | Что он измеряет |
|---|---|---|
| Класс воспламенения/горения | UL94 (IEC 60695-11-10/20) | Класс самозатухания (от HB до V-0) |
| Кислородный индекс | ASTM D2863 / ISO 4589 | Минимальное содержание O₂ % для поддержания горения (LOI) |
| Светящаяся проволока | IEC 60695-2-12/13 | Воспламеняемость от раскаленной проволоки (электроника) |
| Плотность дыма | ASTM E662 / ISO 5659-2 | Оптический дым (Дс) |
| Галоген / кислый газ | IEC 60754 | Проверка на отсутствие галогенов |
| Железнодорожный транспорт (Европа) | EN 45545-2 | Классификация уровней опасности (HL1–HL3) |
| Транзит (Северная Америка) | NFPA 130 | Распространение пламени + дым при прохождении по направляющей |
| Целостность цепи | IEC 60331 / BS 6387 | Кабель продолжает функционировать во время пожара. |
Что следует указывать при заказе огнестойкого силикона
Не заказывайте “огнестойкий силикон”. Эта фраза не ограничивает возможности нашего производства, и именно она является причиной большинства отказов на поздних стадиях.
Чтобы получить оценку, достаточную для прохождения сертификации, нам необходимо:
- Целевой стандарт, а для железных дорог — уровень опасности и набор R (например, EN 45545-2 HL2, R22) или ссылка на стандарт NFPA 130.
- Толщина образца, при которой должен сохраняться рейтинг, является определяющей, поскольку результаты UL94 и LOI изменяются в зависимости от толщины.
- Необходимость обеспечения целостности цепи определяет выбор между обычным огнестойким материалом и керамизирующим силиконом, а это разные семейства материалов с разной стоимостью.
- Любые ограничения по плотности дыма и токсичности для закрытого помещения.
- Сертификационный орган или лаборатория, поскольку именно отчет, а не название соединения, проверяет ваш клиент.
Необходимо учитывать два граничных условия при планировании. Огнеупорные и керамические марки материалов имеют более высокую стоимость и более длительный срок проведения испытаний, чем другие. универсальный силикон, а также более высокая концентрация наполнителя, которая повышает показатель LOI. повышает твердость и уменьшает удлинение — Таким образом, требования к огнестойкости могут незаметно изменить механические свойства уплотнения или клавиатуры. Если деталь одновременно является огнестойким компонентом и прецизионным уплотнительным элементом, пришлите нам механические характеристики вместе со стандартом огнестойкости, чтобы мы могли подтвердить возможность достижения обоих показателей в одном компаунде до начала изготовления оснастки.
Далее нам потребуется от вас следующая информация: контролирующий стандарт, номинальная толщина и тип применения (закрытое помещение). Имея эти три параметра, мы сможем определить, к какому классу материалов относится данный материал, а также где будут наблюдаться изменения стоимости и сроков поставки.
Часто задаваемые вопросы
Можно ли сжечь силикон?
Да, силикон горит под воздействием длительного прямого пламени, но он ведёт себя не как обычный пластик. Вместо того чтобы плавиться и капать, органические боковые группы окисляются, а кремний-кислородная основа превращается в изолирующий аморфный слой диоксида кремния (SiO₂). Этот слой золы защищает материал под собой и замедляет дальнейшее горение, поэтому многие марки самозатухают после удаления источника пламени.
Воспламеняется ли силикон?
Силикон сравнительно безопасен с точки зрения пожарной безопасности, а не является по-настоящему “негорючим”. Его предельный кислородный индекс (LOI) обычно находится в диапазоне 26–39% по сравнению с 21% кислорода в окружающем воздухе, поэтому он не будет легко поддерживать собственное пламя в нормальных условиях. Однако базовые марки обычно достигают только UL94 HB — для достижения самозатухания класса V-0 требуется специальная огнезащитная марка.
В чём разница между самозатухающими и огнестойкими материалами?
“Самозатухание” описывает наблюдаемое поведение: материал перестает гореть после того, как пламя погаснет. “Сертификация” — это документально подтвержденное прохождение определенного теста (например, UL94 V-0) при определенной толщине и ориентации. Эти два понятия не взаимозаменяемы — орган по сертификации запросит протокол испытаний, а не описание наблюдаемого поведения.
При горении силикона выделяются токсичные или едкие пары?
Стандартный силикон не содержит галогенов, поэтому он не выделяет коррозионно-активных кислотных газов, таких как хлористый водород (HCl), образующийся при горении ПВХ. Кроме того, при горении он имеет низкую оптическую плотность дыма и оставляет непроводящую кремнеземную золу. Тем не менее, в закрытых помещениях (железнодорожный транспорт, авиация) плотность дыма (ASTM E662 / ISO 5659-2) и токсичность (EN 45545-2 CIT) тестируются отдельно — марка материала может пройти испытание на горение и при этом превысить допустимые значения дымности или токсичности.
Что на самом деле означает рейтинг UL94 V-0 для силикона?
UL94 V-0 означает, что образец самозатухает в течение 10 секунд в вертикальном положении без образования пламенных капель при заявленной толщине. Рейтинг зависит от толщины: компаунд, сертифицированный по стандарту V-0 при толщине 3,0 мм, не автоматически получает сертификат V-0 при толщине 1,0 мм. Спецификация, в которой указано “V-0” без указания толщины, является неполной.
Достаточно ли огнестойкого силикона для деталей железнодорожного или транспортного транспорта?
Сам по себе стандарт EN 45545-2 (европейский железнодорожный стандарт) классифицирует готовый компонент по уровню опасности (HL1–HL3) и набору требований, в то время как стандарт NFPA 130 (североамериканский транзитный стандарт) ссылается на испытания на уровне компонентов, такие как ASTM E162 и ASTM E662. Материал не “соответствует” стандарту EN 45545 — деталь оценивается на соответствие заявленному уровню опасности и категории продукта, и европейские и североамериканские отчеты не взаимозаменяемы.
Что такое керамизируемый (керамизируемый) силикон?
Это специализированный материал, используемый в огнестойкой кабельной проводке. Под воздействием огня его наполнитель спекается, образуя сплошную, самоподдерживающуюся керамическую корку, которая продолжает обеспечивать изоляцию после сгорания полимера, поддерживая целостность цепи (согласно IEC 60331 / BS 6387). Это требование лежит в основе цепей аварийного освещения, сигнализации и сигнальных устройств, и это другое — и более дорогое — семейство материалов, чем обычный огнестойкий силикон.
Справочные материалы и стандарты
- УЛ 94 — Воспламеняемость пластмассовых материалов, используемых в деталях устройств и приборов (Underwriters Laboratories; гармонизировано с IEC 60695-11-10). Ссылка
- Ограничивающий кислородный индекс (LOI) — минимальная концентрация кислорода, необходимая для поддержания горения, измеренная в соответствии со стандартами ASTM D2863 / ISO 4589. Ссылка
- IEC 60695-2-12:2021 — Метод определения индекса воспламеняемости материалов с помощью раскаленной проволоки (GWFI). Ссылка
- ISO 5659-2:2017 — Образование дыма: определение оптической плотности с помощью однокамерного теста (ISO). Ссылка
- EN 45545-2:2020 — Применение в железнодорожном транспорте: требования к огнестойкости материалов и компонентов (CEN). Ссылка
- NFPA 130 — Стандарт для систем стационарных направляющих для общественного транспорта и пассажирских железнодорожных перевозок (NFPA). Ссылка
- МЕК 60331-1:2018 — Проверка целостности цепей кабелей в условиях воздействия огня и механических ударов (IEC). Ссылка
