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En el sector de la fabricación, donde la seguridad y la innovación son primordiales, los materiales retardantes de llama han adquirido cada vez más importancia. Estos materiales se han integrado en procesos de fabricación como el mecanizado CNC, la impresión 3D y el moldeo por inyección, mejorando la resistencia de los materiales y las normas de seguridad en sectores como la construcción, el transporte y la electrónica. Las piezas fabricadas con estos materiales han demostrado su eficacia para reducir los riesgos de ignición, limitar la propagación de las llamas y disminuir las emisiones tóxicas.
¿Qué son los materiales retardantes de llama?
Los materiales retardantes de llama están diseñados para ser térmicamente estables, reduciendo la probabilidad de ignición y ralentizando la propagación del fuego, lo que los hace esenciales para mitigar riesgos durante incidentes como cortocircuitos o llamas accidentales. Para que un plástico se designe como retardante de llama, tiene que superar una prueba de quemado (la más común es la certificación UL 94, véase más abajo), que implica que la llama se extinga en un plazo de tiempo determinado o antes de que se haya quemado una cantidad admisible del material.
Qué es la retardancia de llama
La retardancia de llama de plásticos como el ABS o el PA ( Nylon) se consigue mediante la infusión de sustancias químicas retardantes de llama. Este proceso implica reacciones endotérmicas que absorben el calor, reduciendo la temperatura del material, lo que retrasa la ignición y la propagación de la llama. Además, favorece la formación de carbonilla, que actúa como barrera protectora contra la combustión.
No es lo mismo retardante de llama, resistente a la llama y resistente al fuego.
Comprender las distintas propiedades de los materiales retardantes de llama, resistentes a la llama y retardantes del fuego es crucial porque estos términos no son sinónimos. La siguiente tabla destaca las diferencias entre ellos.
| Terminología | Materiales resistentes a la llama | Materiales retardantes de llama | Materiales retardantes del fuego |
| Definición | Fabricado a partir de fibras y materiales que, por naturaleza, tienen una gran resistencia a prenderse fuego y mantener la combustión. | Tratados o desarrollados para inhibir la iniciación del fuego y ralentizar la propagación de las llamas. | Materiales o tratamientos aplicados a materiales que impiden o ralentizan la propagación del fuego formando una barrera protectora. |
| Reacción al fuego | Resiste a la ignición y evita la propagación de las llamas incluso en caso de exposición directa y prolongada. | Pueden resistir la ignición durante un tiempo; cuando se encienden, arden lentamente o se autoextinguen una vez retirada la fuente de la llama. | Estos materiales pueden resistir inicialmente la ignición y, al arder, producir una reacción química que reduce la intensidad del fuego. |
| Aplicación | Se utiliza normalmente en entornos en los que es posible la exposición al fuego pero debe mantenerse la integridad del material. | Se utiliza cuando la ignición retardada y la propagación de la llama son críticas para permitir la evacuación y la respuesta. | Se emplea en diversos entornos, desde el textil hasta la construcción, en los que reducir el riesgo de incendio es una prioridad. |
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Ejemplos de materiales
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PEEK, PTFE
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FR-ABS, FR-PVC
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PA 2210 FR, ULTEM 9085
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Reglamentos y normas de retardancia a la llama
En la fabricación y la ciencia de los materiales, la clasificación UL 94 es un punto de referencia para evaluar cómo se comportan los materiales plásticos utilizados en dispositivos y aparatos cuando se exponen a una fuente de ignición de llama pequeña. UL 94 es una norma mundialmente reconocida para probar la inflamabilidad de los materiales plásticos, adoptada por fabricantes de Estados Unidos, Europa, Reino Unido y Turquía, a menudo en paralelo con otras normas como FAR 25.853 en EE.UU. e ISO EN 11925-2 en Europa, para garantizar el cumplimiento de los requisitos regionales de seguridad y calidad.
El sistema de clasificación UL 94 clasifica los materiales en diferentes grados de inflamabilidad en función de su comportamiento en ensayos normalizados. Las clasificaciones son las siguientes:
| Clasificación UL 94 | Definición |
| HB | Quemado lento en una pieza horizontal |
| V-2 | El espécimen vertical deja de arder en 30 segundos con goteo llameante |
| V-1 | La probeta vertical deja de arder en 30 segundos sin goteo llameante |
| V-0 | La probeta vertical deja de arder en 10 segundos sin goteo llameante |
| 5VB | La probeta vertical deja de arder en 60 segundos sin goteo llameante. Las probetas pueden tener una quemadura (puede haber un agujero). |
| 5VA | La probeta vertical deja de arder en 60 segundos sin goteo llameante. El espécimen no puede tener una quemadura (sin agujero). |
El tamaño de las piezas o características puede influir en el índice de retardancia a la llama
Las clasificaciones UL 94 se ven influidas por el grosor del material, lo que afecta a la clasificación de un componente. Por ejemplo, los elementos o piezas con un espesor superior a 3,0 mm tienen más probabilidades de obtener una clasificación UL 94 V-0, la norma más estricta de seguridad contra incendios en plásticos. Por el contrario, las piezas más finas, normalmente las de menos de 0,75 mm, pueden tener dificultades para cumplir esta clasificación.
He aquí un ejemplo de cómo el tamaño de las características puede influir en la clasificación UL 94 en proyectos de moldeo por inyección con la resina CX7240:
| Clasificación UL 94 | Espesor de la pieza |
| Reconocido por UL, clasificación de clase de llama 95-5VA | ≥ 3 mm |
| Reconocido por UL, clasificación de clase de llama 95-5VB | ≥ 1.5 mm |
| Reconocido por UL, clasificación de clase de llama 95-5V-0 | ≥ 0.75 mm |
| Reconocido por UL, clasificación de clase de llama 95-5V-1 | ≥ 0.6 mm |
| Reconocido por UL, clasificación de clase de llama 95-5V-2 | ≥ 0.4 mm |
Cuanto mayor sea el espesor de la pieza, mayor será su resistencia a las llamas. Con un espesor superior a 3,00 mm, la pieza puede alcanzar la máxima clasificación de clase UL 94 (5VA). Consulte la ficha técnica del material aquí
Es crucial seleccionar el material y el espesor adecuados en consonancia con los requisitos específicos de seguridad contra incendios para cada aplicación, garantizando el cumplimiento de las normas UL 94 deseadas.
¿Cuál es la diferencia entre la clasificación de inflamabilidad HB y V0?
Al abordar las clasificaciones de llama UL 94, se suelen emplear las clasificaciones HB y V-0. La distinción clave entre estas dos clasificaciones radica en la orientación de la prueba (horizontal frente a vertical) y la resistencia a la llama necesaria para cada una. La clasificación HB controla los índices de combustión para cumplir criterios específicos, pero no garantiza la autoextinguibilidad tras la eliminación de la llama.
La mayoría de los plásticos con espesores estándar, pueden alcanzar HB sin aditivos adicionales. Por el contrario, los plásticos con clasificación V-0 demuestran una resistencia superior a la llama, extinguiendo la eliminación posterior a la llama, lo que a menudo requiere aditivos especiales. Por ejemplo, el PA 12 ( Nylon) para SLS en su estado normal tiene clasificación HB. Pero su opción ignífuga, PA 2210 FR, tiene clasificación V-0.
La siguiente tabla compara los atributos de las clasificaciones UL 94 V-0 y HB:
| Criterios | Atributos UL 94 V-0 | Atributos UL 94 HB |
| Proceso retardante de llama | Utiliza aditivos de alta eficacia para la rápida extinción de las llamas y el blindaje para inhibir la progresión del fuego. | No emplea aditivos avanzados, lo que provoca una extinción prolongada de la llama y la posible formación de restos de goteo o llamas. |
| Cumplimiento de las normas de seguridad | Cumple las normas de seguridad contra incendios más exigentes, adecuado para entornos de alto riesgo. | Cumple un nivel básico de resistencia a las llamas, pero puede ser insuficiente para las exigencias más estrictas de seguridad contra incendios. |
| Efecto sobre las propiedades físicas | Puede provocar pequeñas alteraciones en determinados atributos mecánicos en comparación con la norma HB. | Puede dar lugar a una alteración de las propiedades mecánicas, lo que suele reducir su resistencia y durabilidad debido a la degradación térmica. |
Materiales retardantes de llama en el mecanizado CNC
Estos son algunos de los plásticos retardantes de llamas más populares que se utilizan en el mecanizado CNC:
| Material | Clasificación UL 94 | Presupuesto instantáneo de piezas en este material en Xometry |
| Nylon 6 Ignífugo / PA 6 FR | UL 94 V-0 | No, pero puede presupuestarse manualmente |
| PEEK | UL 94 V-0 | Si |
| PTFE | UL 94 V-0 | Si |
| PPS | UL 94 V-0 | No, pero puede presupuestarse manualmente |
| PVDF | UL 94 V-0 | Si |
Los plásticos con clasificación UL 94 V-0 dejan de arder en 10 segundos sin goteo llameante (ensayo de combustión vertical).
Aparte de los materiales mencionados anteriormente, también hay algunas modificaciones menos extendidas de ABS y PVC, como FR-ABS y FR-PVC, que están específicamente diseñadas para cumplir con la clasificación UL 94 V-0, proporcionando una mayor seguridad contra incendios para estos materiales.
Materiales retardantes de llama en impresión 3D
La siguiente tabla muestra una selección de materiales retardantes de llama utilizados habitualmente en la impresión 3D. A la hora de seleccionar un material, tenga en cuenta los requisitos de retardancia de la llama de su aplicación final, ya que no siempre es necesario utilizar el material más valorado para proyectos en los que el riesgo de incendio es menor.
| Nombre del material | Proceso de impresión | Clasificación | Presupuesto instantáneo de piezas con este material en Xometry |
| ABS-M30 | FDM | UL 94 HB | Si |
| ABS-ESD7 | FDM | UL 94 HB | Si |
| ASA | FDM | UL 94 HB | Si |
| Nylon 12 | FDM | UL 94 HB | Si |
| PC-ABS | FDM | UL 94 HB | Si |
| PC | FDM | UL 94 HB | Si |
| PC-ISO | FDM | UL 94 HB | Si |
| ULTEM 9085 | FDM | UL 94 V-0 (sólo marrón tostado)* | Si |
| ULTEM 1010 | FDM | UL 94 V-0 | Si |
| RPU 70 | Carbon DLS | UL 94 HB | Si |
| EPX 82 | Carbon DLS | UL 94 HB | Si |
| Nylon 12 | SLS | UL 94 HB | Si |
| Nylon 12 Relleno de vidrio (GF) | SLS | UL 94 HB | Si |
| Nylon 12 Ignífugo / PA 2210 FR | SLS | UL 94 V-0 | No, pero puede presupuestarse manualmente |
| Nylon 12 retardante de llama / PA 2241 FR | SLS | FAR 25.853 | Si |
*ULTEM 9085 está disponible en dos colores: negro y marrón tostado. Sin embargo, solo la variante marrón tostado es retardante de llama.
El ajuste de los parámetros de impresión, como la altura de las capas y la densidad del relleno, puede influir en las propiedades finales de la pieza impresa. Una mayor densidad de relleno y una menor altura de capa pueden ayudar a mejorar la resistencia al fuego del material al reducir la probabilidad de bolsas de aire y mejorar la adhesión entre capas.
Este vídeo no es específicamente una prueba de retardancia de llama, pero varias piezas impresas en 3D se exponen a una bola metálica caliente para probar su resistencia al calor.
Materiales retardantes de llama en el moldeo por inyección
Estos son algunos de los materiales retardantes de llama con clasificación V-0 más utilizados en el moldeo por inyección, disponibles en Xometry para su presupuestación manual:
- ABS
- PC-ABS
- PA6, PA66, PA66+30GF
- PBT+30GF
- PC+20GF
- PEEK
- PPS+20-40GF
- PPSU
- TPE
- PP
- PPS+40GF
- Teflon PFA 340
- CYCOLOY CX7240 (on demand)
¿Es necesario el posprocesado para que los plásticos sean retardantes de llama?
La retardancia de la llama, a diferencia de propiedades como la resistencia a la corrosión o la suavidad de la superficie, es específica del material utilizado en la fabricación. En el caso de los plásticos, este rasgo autoextinguible es inherente al material o se introduce mediante aditivos, y normalmente no requiere posprocesado para activarse.
Aplicaciones industriales de los materiales retardantes de llama
- Industria del automóvil: Los materiales retardantes de llama se utilizan ampliamente en aplicaciones de automoción para cumplir los requisitos de la normativa de seguridad contra incendios. Por ejemplo, los plásticos retardantes de llama, como el ABS ignífugo, se utilizan en componentes interiores, como salpicaderos, tapicerías y mazos de cables, para reducir el riesgo de incendio en caso de colisión o mal funcionamiento eléctrico.
- Fabricación de componentes aeroespaciales: En la industria aeroespacial, los materiales retardantes de llama se utilizan en interiores de aviones, mobiliario de cabina y componentes eléctricos. Muchos fabricantes tienden a utilizar ULTEM 9085 para el mecanizado CNC de componentes de cabina, ya que este material es famoso por su elevada relación resistencia-peso y su retardancia a la llama, cumpliendo las normas de inflamabilidad UL 04. El uso de ULTEM 9085 redujo significativamente el riesgo de incendios en vuelo y contribuyó a la seguridad general de las aeronaves.
- Industria electrónica: Los materiales retardantes de llamas son esenciales en la industria electrónica para proteger los componentes electrónicos y dispositivos eléctricos sensibles, y garantizar que los productos cumplen las normas de seguridad contra incendios. Los plásticos retardantes de llama se utilizan en materiales de carcasas, placas de circuitos y conectores para reducir el riesgo de averías y fallos relacionados con el fuego.
- Productos de consumo: Los materiales retardantes de llama se utilizan habitualmente en bienes de consumo como muebles, electrodomésticos y aparatos electrónicos para mejorar la seguridad contra incendios. Por ejemplo, los tejidos retardantes de llama se utilizan en muebles tapizados y ropa de cama para reducir el riesgo de ignición y ralentizar la propagación del fuego.
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