Hầu hết người mua thường chỉ định "silicone chống cháy" giống như cách họ đánh dấu vào ô trên tờ catalog. Họ cho rằng đó là một loại vật liệu duy nhất với một đặc tính cố định.
Không phải vậy. Khả năng chống cháy là kết quả thử nghiệm gắn liền với một tiêu chuẩn cụ thể, độ dày mẫu cụ thể và hướng cụ thể. Một loại vật liệu đạt yêu cầu khi cháy ngang có thể không đạt khi cháy dọc. Một bộ phận tự dập tắt lửa trên bàn thử nghiệm vẫn có thể vượt quá giới hạn khói hoặc độc tính cho phép và bị từ chối khi chứng nhận.
Khoảng cách đó hiếm khi xuất hiện trong quá trình lấy mẫu. Nó chỉ xuất hiện vài tháng sau đó, trong quá trình thẩm định hoặc kiểm tra khả năng chịu lửa, khi báo cáo thử nghiệm không khớp với tiêu chuẩn mà ứng dụng cuối cùng thực sự yêu cầu. Rủi ro ở đây là do hiểu sai tiêu chuẩn, chứ không phải do pha chế kém. Trang này trình bày những gì silicone hoạt động trong điều kiện hỏa hoạn và phạm vi thử nghiệm. Hành vi chịu lửa chỉ là một phần nhỏ trong phạm vi rộng hơn của silicone. đặc tính vật liệu, và cũng giống như những loại khác, nó thay đổi tùy thuộc vào cấp độ và hệ thống chất độn.
Tóm tắt
- Cao su silicon tiêu chuẩn không phải là "không bắt lửa". Nó tương đối an toàn với lửa: nó có xu hướng tự dập tắt, cháy thành tro silica (SiO₂) không dẫn điện và không giải phóng halogen. — nhưng các loại thép cơ bản thường chỉ đạt tiêu chuẩn UL94 HB, chứ không phải V-0.
- Xếp hạng UL94 V-0, kết quả mật độ khói thấp và tuân thủ tiêu chuẩn EN 45545 / NFPA 130 là ba bài kiểm tra riêng biệt. Vượt qua một khâu không có nghĩa là các khâu khác cũng vậy. Các bộ phận đường sắt và giao thông công cộng thường hỏng do khói và độc hại, chứ không phải do bắt lửa.
- Hãy nêu rõ tiêu chuẩn và mức độ nguy hiểm, chứ không phải chỉ dùng từ "chất chống cháy".“ Cấp độ, hệ thống chất độn và việc bạn có cần silicone gốm hóa (đảm bảo tính toàn vẹn mạch điện) hay không đều phụ thuộc vào chứng nhận mà bộ phận đó phải có.
Silicon phản ứng như thế nào trong lửa?
Cấu trúc xương sống của silicon là liên kết silicon-oxy (Si-O), một liên kết năng lượng cao duy trì ổn định trong phạm vi hoạt động liên tục tiêu chuẩn từ -40°C đến 230°C. Dưới tác động của ngọn lửa trực tiếp, các nhóm hữu cơ bên (chủ yếu là metyl) bị oxy hóa trước, và cấu trúc xương sống chuyển hóa thành silica vô định hình.
Sự chuyển hóa đó giải thích tại sao silicone có phản ứng khác với nhựa nhiệt dẻo trong đám cháy. Nó không tan chảy và nhỏ giọt. Thay vào đó, nó tạo ra một lớp tro silica cách nhiệt, che chắn vật liệu bên dưới và làm chậm quá trình cháy tiếp theo. Nhiều loại silicone thông dụng tự dập tắt lửa sau khi nguồn lửa được loại bỏ.
Các chỉ số oxy giới hạn (LOI) Điều này được phản ánh. Cao su silicone thường nằm trong khoảng 26–39% tùy thuộc vào hàm lượng chất độn và chất phụ gia chống cháy, so với 21% oxy trong không khí xung quanh.
Giá trị trên 21% có nghĩa là vật liệu sẽ không dễ dàng tự duy trì ngọn lửa trong không khí bình thường. Các loại vật liệu thông dụng có giá trị thấp hơn trong khoảng này; các loại vật liệu chống cháy (FR) có giá trị cao hơn.
Khoảng cách trong đánh giá: “tự dập lửa” không giống với “được xếp hạng chống cháy”. Tự dập lửa mô tả hành vi quan sát được. Xếp hạng là kết quả đạt yêu cầu trong một bài kiểm tra xác định ở một độ dày xác định. Các nhóm coi hai khái niệm này là có thể thay thế cho nhau sẽ bị phát hiện khi người cấp chứng nhận yêu cầu báo cáo.
Xếp hạng chống cháy UL94 (HB đến V-0)
Khi thông số kỹ thuật ghi “V-0”, nó đang đề cập đến… UL94, phương pháp này phân loại mẫu dựa trên cách nó cháy ở một hướng cố định với độ dày nhất định.
| Đạt tiêu chuẩn UL94 | Định hướng | Hành vi chuyền bóng (đơn giản hóa) |
|---|---|---|
| HB | Nằm ngang | Tốc độ cháy chậm, hạn chế. Phân loại thấp nhất. |
| V-2 | Thẳng đứng | Tự tắt trong vòng 30 giây; cho phép nhỏ giọt có ngọn lửa. |
| V-1 | Thẳng đứng | Tự tắt trong vòng 30 giây; không có giọt lửa. |
| V-0 | Thẳng đứng | Tự tắt trong vòng 10 giây; không có giọt lửa. |
| 5VA / 5VB | Ngọn lửa thẳng đứng, lớn hơn | Mức cao nhất; điển hình cho các loại vỏ bọc. |
Keo silicone cơ bản thường đạt mức HB. Để đạt được V-0 thường cần loại keo chống cháy chuyên dụng — keo đóng rắn bằng bạch kim với hệ thống chất độn và chất tăng cường được điều chỉnh tối ưu. Xếp hạng này phụ thuộc vào độ dày: một hợp chất được chứng nhận V-0 ở độ dày 3.0mm không tự động được chứng nhận V-0 ở độ dày 1.0mm. Một bản đặc tả ghi “V-0” mà không nêu rõ độ dày là không đầy đủ, và đó là lỗi phổ biến nhất mà chúng tôi thấy trên các bản vẽ đầu vào.
Thông thường, hai bài kiểm tra liền kề sẽ được vận chuyển cùng với UL94:
Chỉ số oxy giới hạn (LOI)
Tiêu chuẩn ASTM D2863 / ISO 4589 đo nồng độ oxy tối thiểu cần thiết để duy trì sự cháy của vật liệu. Đây là chỉ số đơn lẻ chính xác nhất để so sánh các loại vật liệu chống cháy, vì nó không phụ thuộc vào hình dạng hình học của chi tiết như chỉ số đánh giá khả năng cháy.
Thử nghiệm dây nóng (IEC 60695)
Vì vỏ thiết bị điện và điện tử, Tiêu chuẩn IEC 60695-2-12/13 (GWFI / GWIT) quan trọng hơn tiêu chuẩn UL94. Nó kiểm tra khả năng bắt lửa từ dây dẫn nóng — chế độ hỏng hóc thực tế đối với một thiết bị. bàn phím, gioăng đầu nối, hoặc vỏ máy gần dòng điện sự cố, không phải ngọn lửa trần.
Yêu cầu về mật độ khói và độc tính
Khả năng chống bắt lửa là yếu tố mà mọi người kiểm tra đầu tiên. Đây cũng là yếu tố hiếm khi dẫn đến việc bị loại bỏ. Trong môi trường kín — đường hầm, toa xe lửa, khoang máy bay — rủi ro chính là những chất mà vật liệu thải ra khi cháy, chứ không phải là việc nó có bắt lửa hay không.
Đây là ưu điểm về cấu trúc của silicon, và nó bắt nguồn từ phản ứng hóa học khi đốt cháy.
| Diện mạo | Cao su silicon tiêu chuẩn | Nhựa PVC |
|---|---|---|
| Phần dư chính | Silica vô định hình (SiO₂), tro cách nhiệt | Than cacbon + cặn nóng chảy |
| Khí axit | Không có — không chứa halogen | Axit clohydric (HCl), chất ăn mòn |
| Khói | Mật độ quang học thấp | Khói đen dày đặc |
| Hành vi dưới ngọn lửa | Không nhỏ giọt; giữ nguyên hình dạng như tro. | Mềm ra và nhỏ giọt |
Các tiêu chuẩn liên quan ở đây hoàn toàn riêng biệt với UL94:
- Mật độ khói: ASTM E662 (buồng khói NBS) và ISO 5659-2 đo khói quang học (Ds).
- Không chứa halogen / khí axit: Tiêu chuẩn IEC 60754 xác nhận sự vắng mặt của các khí halogen ăn mòn.
- Độc tính: Tiêu chuẩn EN 45545-2 sử dụng Chỉ số độc tính thông thường (CIT) được suy ra từ phân tích khí.
Sai sót trong việc đánh giá ở đây rất tốn kém. Một loại vật liệu có thể vượt qua bài kiểm tra cháy thẳng đứng một cách hoàn hảo nhưng vẫn vượt quá giới hạn khói hoặc CIT cho ứng dụng kín. Khả năng cháy không chứa halogen chính là lý do tại sao silicon được ưa chuộng. Nhựa PVC trong hệ thống cáp và con dấu nơi mọi người bị mắc kẹt trong đám cháy. Những người mua chỉ tối ưu hóa theo khả năng chống cháy sẽ phát hiện ra yêu cầu về khói và độc tính quá muộn, sau khi cấp độ chống cháy đã được xác định.
Chứng nhận đường sắt và giao thông công cộng: EN 45545 và NFPA 130
Đây là lúc cụm từ “silicone chống cháy” không còn là một đặc tính vật liệu mà trở thành một phân loại thành phần.
EN 45545-2 (Đường sắt châu Âu)
EN 45545-2 Tiêu chuẩn này không chứng nhận một vật liệu riêng lẻ. Nó phân loại một linh kiện hoàn chỉnh theo mức độ nguy hiểm — HL1, HL2, HL3 — trong đó HL3 là mức độ khắt khe nhất và áp dụng cho các môi trường như hoạt động dưới lòng đất và trong đường hầm. Các yêu cầu được nhóm lại thành các bộ yêu cầu (số R) được liên kết với loại sản phẩm và vị trí của nó trong xe, với các giới hạn về chỉ số oxy, mật độ khói và độc tính.
Hậu quả là: cùng một hợp chất silicon có thể đáp ứng một bộ thông số R nhưng lại không đáp ứng bộ thông số khác. Một vật liệu không “có” tiêu chuẩn EN 45545; bộ phận đó được đánh giá theo mức độ nguy hiểm và loại sản phẩm đã nêu. Việc yêu cầu “silicon EN 45545” mà không có thông số HL và R tương đương với việc yêu cầu V-0 mà không có độ dày trong ngành đường sắt.
NFPA 130 (Tiêu chuẩn vận tải Bắc Mỹ)
NFPA 130 Tiêu chuẩn này quy định về vận chuyển đường ray cố định và đường sắt chở khách. Nó tham chiếu các thử nghiệm ở cấp độ linh kiện — ASTM E162 về khả năng lan truyền ngọn lửa và ASTM E662 về mật độ khói — thay vì chỉ đánh giá một loại vật liệu duy nhất. Một bộ phận đạt tiêu chuẩn HL3 của châu Âu vẫn cần có bằng chứng NFPA 130 riêng cho dự án ở Bắc Mỹ; các báo cáo này không thể thay thế cho nhau.
Silicon có thể gốm hóa và tính toàn vẹn của mạch điện
Có một loại silicone đặc biệt cần lưu ý vì nó thường bị nhầm lẫn với silicone chống cháy thông thường: silicone gốm hóa (ceramifiable) được sử dụng trong cáp chống cháy.
Khi chịu tác động của lửa, loại dây này không chỉ bị cháy xém. Hệ thống chất độn của nó kết dính thành một lớp vỏ gốm tự đỡ, đồng nhất, tiếp tục cách điện sau khi polyme bị cháy hết. Điều đó duy trì tính toàn vẹn của mạch điện — dây cáp vẫn tiếp tục truyền tín hiệu hoặc điện năng trong suốt đám cháy. Đây là yêu cầu cần thiết cho các mạch chiếu sáng khẩn cấp, báo động và tín hiệu.
Các tiêu chuẩn này lại cụ thể và riêng biệt:
| Bận tâm | Tiêu chuẩn | Nó đo lường điều gì |
|---|---|---|
| Mức độ bắt lửa / cháy | UL94 (IEC 60695-11-10/20) | Loại tự dập lửa (HB đến V-0) |
| Chỉ số oxy | ASTM D2863 / ISO 4589 | Lượng O₂ tối thiểu % để duy trì sự cháy (LOI) |
| Dây đánh lửa | IEC 60695-2-12/13 | Khả năng bắt lửa từ dây dẫn nóng (điện tử) |
| Mật độ khói | ASTM E662 / ISO 5659-2 | Khói quang học (Ds) |
| Khí halogen/axit | IEC 60754 | Xác minh không chứa halogen |
| Đường sắt (Châu Âu) | EN 45545-2 | Phân loại mức độ nguy hiểm (HL1–HL3) |
| Quá cảnh (Bắc Mỹ) | NFPA 130 | Ngọn lửa lan rộng + khói cho đường ray vận chuyển |
| Tính toàn vẹn của mạch | IEC 60331 / BS 6387 | Cáp vẫn hoạt động bình thường trong trường hợp hỏa hoạn. |
Những điều cần lưu ý khi đặt hàng silicone chống cháy
Đừng đặt hàng loại “silicone chống cháy”. Cụm từ này không giới hạn bất cứ khả năng nào chúng ta có thể sử dụng để chế tạo, và đó là nguyên nhân chính dẫn đến hầu hết các trường hợp bị từ chối ở giai đoạn cuối.
Để đạt được điểm số đủ điều kiện chứng nhận, chúng ta cần:
- Tiêu chuẩn mục tiêu và, đối với đường sắt, mức độ nguy hiểm và bộ R (ví dụ: EN 45545-2 HL2, R22) hoặc tiêu chuẩn tham chiếu NFPA 130.
- Độ dày mẫu mà xếp hạng phải giữ nguyên, vì kết quả UL94 và LOI thay đổi theo độ dày.
- Việc có cần đảm bảo tính toàn vẹn của mạch điện hay không là yếu tố quyết định giữa silicon chống cháy thông thường và silicon gốm hóa, và chúng thuộc các nhóm vật liệu khác nhau với chi phí khác nhau.
- Mọi giới hạn về mật độ khói và độc tính đối với môi trường khép kín.
- Cơ quan chứng nhận hoặc phòng thí nghiệm, bởi vì báo cáo chứ không phải tên hợp chất mới là thứ mà khách hàng của bạn kiểm toán.
Có hai điều kiện ràng buộc cần lưu ý khi lập kế hoạch. Các loại vật liệu chống cháy (FR) và gốm hóa có chi phí cao hơn và thời gian thử nghiệm lâu hơn so với các loại khác. silicon đa dụng, và hàm lượng chất độn cao hơn cũng làm tăng LOI. làm tăng độ cứng và giảm độ giãn dài — Vì vậy, yêu cầu về khả năng chống cháy (FR) có thể âm thầm thay đổi hành vi cơ học của gioăng hoặc bàn phím. Nếu bộ phận đó vừa là linh kiện có khả năng chống cháy vừa là bộ phận làm kín chính xác, hãy gửi cho chúng tôi thông số kỹ thuật cơ học cùng với tiêu chuẩn chống cháy để chúng tôi có thể xác nhận cả hai đều có thể đáp ứng được trong cùng một hợp chất trước khi gia công.
Những thông tin tiếp theo chúng tôi cần từ bạn là: tiêu chuẩn kiểm soát, độ dày định mức và liệu ứng dụng có được bao kín hay không. Với ba thông tin này, chúng tôi có thể cho bạn biết loại vật liệu nào phù hợp và mức giá cũng như thời gian giao hàng sẽ khác nhau ở đâu.
Câu hỏi thường gặp
Có thể đốt silicon không?
Đúng vậy, silicone sẽ cháy dưới ngọn lửa trực tiếp và kéo dài — nhưng nó không hoạt động giống như nhựa thông thường. Thay vì tan chảy và nhỏ giọt, các nhóm hữu cơ bên cạnh bị oxy hóa và khung silicon-oxy chuyển hóa thành tro silica vô định hình (SiO₂) cách điện. Lớp tro đó bảo vệ vật liệu bên dưới và làm chậm quá trình cháy tiếp theo, đó là lý do tại sao nhiều loại tự dập tắt khi nguồn lửa được loại bỏ.
Silicone có dễ cháy không?
Silicone tương đối an toàn về mặt lửa chứ không hoàn toàn "không bắt lửa". Chỉ số oxy giới hạn (LOI) của nó thường nằm trong khoảng 26–39%, so với 21% oxy trong không khí xung quanh, vì vậy nó sẽ không dễ dàng duy trì ngọn lửa riêng trong điều kiện bình thường. Tuy nhiên, các loại cơ bản thường chỉ đạt tiêu chuẩn UL94 HB — để đạt được xếp hạng tự dập tắt V-0 cần phải có loại chống cháy chuyên dụng.
Sự khác biệt giữa khả năng tự dập lửa và khả năng chống cháy là gì?
“Tự dập tắt” mô tả hành vi quan sát được: vật liệu ngừng cháy khi ngọn lửa được loại bỏ. “Xếp hạng” là kết quả đạt yêu cầu được ghi nhận trong một bài kiểm tra xác định (chẳng hạn như UL94 V-0) ở độ dày và hướng cụ thể. Hai khái niệm này không thể thay thế cho nhau — đơn vị chứng nhận sẽ yêu cầu báo cáo thử nghiệm, chứ không phải hành vi quan sát được.
Việc đốt cháy silicon có giải phóng khói độc hại hoặc ăn mòn không?
Silicone tiêu chuẩn không chứa halogen, do đó nó không giải phóng các khí axit ăn mòn như hydro clorua (HCl) được tạo ra bởi PVC. Nó cũng cháy với mật độ khói quang học thấp và để lại tro silica không dẫn điện. Tuy nhiên, các ứng dụng kín (đường sắt, giao thông công cộng, hàng không) vẫn kiểm tra mật độ khói (ASTM E662 / ISO 5659-2) và độc tính (EN 45545-2 CIT) riêng biệt — một loại có thể vượt qua thử nghiệm cháy nhưng vẫn vượt quá giới hạn khói hoặc độc tính.
Vậy chỉ số UL94 V-0 thực sự có ý nghĩa gì đối với silicone?
Tiêu chuẩn UL94 V-0 nghĩa là mẫu tự dập tắt trong vòng 10 giây ở vị trí thẳng đứng mà không có giọt lửa nào, với độ dày đã nêu. Xếp hạng này phụ thuộc vào độ dày: một hợp chất được chứng nhận V-0 ở độ dày 3,0mm không tự động được chứng nhận V-0 ở độ dày 1,0mm. Một tiêu chuẩn chỉ ghi “V-0” mà không nêu rõ độ dày là không đầy đủ.
Silicone chống cháy có đủ tiêu chuẩn cho các bộ phận đường sắt hoặc phương tiện giao thông công cộng không?
Không phải chỉ riêng tiêu chuẩn này. EN 45545-2 (đường sắt châu Âu) phân loại linh kiện hoàn chỉnh theo mức độ nguy hiểm (HL1–HL3) và bộ yêu cầu, trong khi NFPA 130 (giao thông công cộng Bắc Mỹ) tham chiếu các thử nghiệm ở cấp độ linh kiện như ASTM E162 và ASTM E662. Một vật liệu không “có” tiêu chuẩn EN 45545 — linh kiện được đánh giá theo mức độ nguy hiểm và loại sản phẩm đã nêu, và các báo cáo của châu Âu và Bắc Mỹ không thể thay thế cho nhau.
Silicone có khả năng gốm hóa là gì?
Đây là một loại vật liệu chuyên dụng được sử dụng trong cáp chống cháy. Khi gặp lửa, hệ thống chất độn của nó sẽ kết dính thành một lớp vỏ gốm tự đỡ, đồng nhất, tiếp tục cách điện sau khi polyme bị cháy hết, duy trì tính toàn vẹn của mạch điện (theo tiêu chuẩn IEC 60331 / BS 6387). Đây là yêu cầu đối với các mạch chiếu sáng khẩn cấp, báo động và tín hiệu, và nó thuộc một dòng vật liệu khác – và đắt hơn – so với silicon chống cháy thông thường.
Tài liệu tham khảo & Tiêu chuẩn
- Tiêu chuẩn UL94 — Khả năng bắt lửa của vật liệu nhựa dùng cho các bộ phận trong thiết bị và dụng cụ (Underwriters Laboratories; hài hòa với IEC 60695-11-10). Thẩm quyền giải quyết
- Chỉ số oxy giới hạn (LOI) — Nồng độ oxy tối thiểu để duy trì sự cháy, được đo theo tiêu chuẩn ASTM D2863 / ISO 4589. Thẩm quyền giải quyết
- IEC 60695-2-12:2021 — Phương pháp thử chỉ số khả năng bắt lửa bằng dây nóng (GWFI) đối với vật liệu (IEC). Thẩm quyền giải quyết
- ISO 5659-2:2017 — Tạo khói: xác định mật độ quang học bằng thử nghiệm buồng đơn (ISO). Thẩm quyền giải quyết
- EN 45545-2:2020 — Ứng dụng trong ngành đường sắt: các yêu cầu về khả năng chống cháy của vật liệu và linh kiện (CEN). Thẩm quyền giải quyết
- NFPA 130 — Tiêu chuẩn cho hệ thống đường sắt vận chuyển hành khách và đường ray dẫn hướng cố định (NFPA). Thẩm quyền giải quyết
- IEC 60331-1:2018 — Kiểm tra tính toàn vẹn mạch điện của cáp dưới tác động của lửa và va đập cơ học (IEC). Thẩm quyền giải quyết
