Alev Geciktirici Plastikler ve UL 94 Alevlenebilirlik Standartları

Bu makalede, genellikle 3D baskı, CNC işleme, plastik enjeksiyon ve silikon kalıplama gibi üretim teknolojileriyle parça üretimi için kullanılan alev geciktirici (flame retardant) plastikler ele alınmaktadır. Aynı zamanda alev geciktiriciliğin karmaşık yönlerini ve UL 94 derecelendirmesi gibi endüstri standartlarını da kapsamaktadır.
Flame test on an FDM ULTEM 9085 part

Bu makalede, genellikle 3D baskı, CNC işleme, plastik enjeksiyon ve silikon kalıplama gibi üretim teknolojileriyle parça üretimi için kullanılan alev geciktirici (flame retardant) plastikler ele alınmaktadır. Aynı zamanda alev geciktiriciliğin karmaşık yönlerini ve UL 94 derecelendirmesi gibi endüstri standartlarını da kapsamaktadır.

Alev Geciktirici Malzemeler Nelerdir?

Alev geciktirici malzemeler ısıl olarak kararlı olacak şekilde tasarlanmıştır; tutuşma olasılığını azaltırlar ve yangının yayılmasını yavaşlatırlar; bu özellikleri onları kısa devre veya kazara alevlenme gibi olaylar sırasında risklerin azaltılmasında önemli kılar. Bir plastiğin alev geciktirici olarak tanımlanması için bir yanma testini geçmesi gerekir (bu testlerden en çok bilineni UL 94 sertifikasıdır. Bu test, alevin belirli bir zaman dilimi içinde veya yanan malzeme miktarı izin verilen değeri aşmadan önce söndürülmesini içerir.

Flame-retardant materials are engineered to be thermally stable, reducing the likelihood of ignition and slowing the spread of fire, making them essential in mitigating risks during incidents like short circuits or accidental flames. For a plastic to be designated as flame-retardant, it has to pass a burn test (the most common being the ), which involves the flame being extinguished within a specified time frame or before a permissible amount of the material has burned.

Example of how SLS PA 2241 FR 3D print does not ignite when exposed to direct fire
SLS PA 2241 FR 3D baskının doğrudan ateşe maruz kaldığında tutuşmadığına dair örnek

Alev Geciktiricilik Nedir?

ABS veya PA (Nylon) gibi plastiklerdeki alev geciktiricilik, alev geciktirici kimyasalların içine batırılmayla elde edilir. Bu proseste ısıyı emen ve malzemenin sıcaklığını düşüren, tutuşmayı ve alevin yayılmasını geciktiren endotermik reaksiyonlar gerçekleşir. Ek olarak, daha fazla yanmaya karşı koruyucu bir bariyer görevi gören kömür (char) oluşumunu da sağlar.

Alev Geciktirici, Aleve Dayanıklı ve Yangın Geciktirici aynı şeyler değildir

Alev geciktirici, aleve dayanıklı ve yangın geciktirici malzemelerin ayırt edici özelliklerini anlamak çok önemlidir çünkü bu terimler eş anlamlı değildir. Aşağıdaki tabloda aralarındaki farklar açıklanmıştır.

Terminoloji Aleve Dayanıklı Malzemeler Alev Geciktirici Malzemeler Yangın Geciktirici Malzemeler
Tanımı Alev almaya ve yanmayı sürdürmeye karşı doğal olarak yüksek dirence sahip olan elyaftan ve malzemelerden yapılır. Yangının başlamasını engellemek ve alevin yayılmasını yavaşlatmak için uygulanır veya geliştirilir. Koruyucu bir bariyer oluşturarak yangının yayılmasını önleyen veya yavaşlatan malzemeler veya malzemelere uygulanan işlemler.
Yangına Karşı Reaksiyon Doğrudan ve uzun süreli maruz kalma durumunda bile tutuşmaya karşı direnç gösterir ve alevlerin yayılmasını önler. Bir süre tutuşmaya karşı koyabilir; tutuştuklarında yavaş yavaş yanarlar veya alev kaynağı ortadan kaldırıldığında kendiliğinden sönerler. Bu malzemeler başlangıçta tutuşmaya karşı direnç gösterebilir; yanmaya başladıklarında yangının şiddetini azaltan bir kimyasal reaksiyon gerçekleştirirler.
Uygulanması Tipik olarak yangına maruz kalmanın mümkün olduğu ancak malzeme bütünlüğünün korunması gereken ortamlarda kullanılır. Tahliye ve müdahaleye izin vermek için tutuşma ve alev yayılmasının geciktirilmesinin kritik önemde olduğu yerlerde kullanılır. Yangın tehlikesinin azaltılmasının öncelikli olduğu, tekstilden inşaata kadar çeşitli ortamlarda kullanılır.
Örnek Malzemeler
FR-ABS, FR-PVC
PA 2210 FR, ULTEM 9085

Alev Geciktiriciler Hakkında Düzenlemeler ve Standartlar

İmalat ve malzeme biliminde UL 94 sınıflandırması, cihazlarda ve ev araçlarında kullanılan plastik malzemelerin küçük bir tutuşturma kaynağına maruz kaldığında nasıl davrandığını değerlendirmek için bir ölçüt (kıstas) olarak kabul edilir. UL 94, plastik malzemelerin alevlenebilirliğini test etmek için dünya çapında tanınan bir standarttır ve Amerika Birleşik Devletleri, Avrupa, Birleşik Krallık ve Türkiye’deki üreticiler tarafından kullanılmaktadır; bölgesel güvenlik ve kalite gerekliliklerine uygunluğu sağlamak amacıyla genellikle ABD’deki FAR 25.853 ve Avrupa’daki ISO EN 11925-2 gibi diğer standartlarla paralellik gösterir.

UL 94 sınıflandırma sistemi, malzemeleri standart testler karşısındaki performanslarına dayanarak farklı alevlenebilirlik derecelerine göre sınıflandırır. Derecelendirmeler aşağıdaki gibidir:

UL 94 Derecesi Tanım
HB Yatay parçada yavaş yanma
V-2 Dikey numune, alevli damlama yaparak 30 saniye içinde yanmayı durdurur
V-1 Dikey numune, alev damlaması olmadan 30 saniye içinde yanmayı durdurur
V-0 Dikey numune, alev damlaması olmadan 10 saniye içinde yanmayı durdurur
5VB Dikey numune, alev damlaması olmadan 60 saniye içinde yanmayı durdurur. Numunelerde yanmadan kaynaklı delinme olabilir (bir delik mevcut olabilir).
5VA Dikey numune, alev damlaması olmadan 60 saniye içinde yanmayı durdurur. Numunelerde yanmadan kaynaklı delinme olmaz (bir delik yoktur).
SLS için PA 2241 FR

SLS için PA 2241 FR, bir çakmağın alevine dayanabilir ancak sonunda eriyecektir

FDM ULTEM 9085 parçası üzerinde çakmakla yanmazlık testi

FDM ULTEM 9085 parçası üzerinde çakmakla yanmazlık testi

SLS için PA 2241 FR
FDM ULTEM 9085 parçası üzerinde çakmakla yanmazlık testi

Parçaların veya Bileşenlerin Boyutu Alev Geciktirme Derecesini Etkileyebilir

UL 94 derecelendirmeleri malzemenin kalınlığından etkilenir; bu da bir bileşenin sınıflandırılmasını etkiler. Örneğin, kalınlığı 3,0 mm’den fazla olan bileşenler veya parçaların, plastiklerde yangın güvenliğine ilişkin en yüksek standart olan UL 94 V-0 sınıflandırmasına ulaşma olasılığı daha yüksektir. Tersine, daha ince parçalar (tipik olarak 0,75 mm’nin altındakiler) bu sınıflandırmaya ulaşmakta zorlanabilir.

Aşağıda CX7240 reçinesi ile enjeksiyon kalıplama projelerinde, bileşen boyutlarının UL 94 derecelendirmesini nasıl etkileyebileceğine dair bir örnek verilmiştir:

UL 94 Derecesi Parça kalınlığı
UL Onaylı, 95-5VA Alev Sınıfı Derecesi ≥ 3 mm
UL Onaylı, 95-5VB Alev Sınıfı Derecesi ≥ 1,5 mm
UL Onaylı, 95-5V-0 Alev Sınıfı Derecesi ≥ 0,75 mm
UL Onaylı, 95-5V-1 Alev Sınıfı Derecesi ≥ 0,6 mm
UL Onaylı, 95-5V-2 Alev Sınıfı Derecesi ≥ 0,4 mm

Parça ne kadar kalınsa aleve o kadar dayanıklıdır. 3,00 mm’nin üzerindeki kalınlıktaki parça, en yüksek UL 94 sınıfı derecelendirmesine (5VA) ulaşabilir. Malzeme veri sayfalarını buradan inceleyebilirsiniz.

İstenilen UL 94 standartlarına uygunluğun sağlanması için, her uygulamaya özel yangın güvenliği gerekliliklerine uygun olarak doğru malzeme ve kalınlığın seçilmesi kritik önem taşır.

The Flammability testing standard UL94 HB (Source: sositarmould.com)
Yanmazlık testi standardı UL94 HB (Kaynak: sositarmould.com)
The Flammability testing standard UL94 V0 V1 V2 (Source: sositarmould.com)
Yanmazlık testi standardı UL94 V0 V1 V2 (Kaynak: sositarmould.com)

HB ile V0 Alev Derecelendirmesi Arasındaki Fark Nedir?

UL 94 alev sınıflandırmalarına yönelik olarak HB ve V-0 derecelendirmeleri yaygın olarak kullanılır. Bu iki derecelendirme arasındaki temel ayrım, testin yönünde (yatay ve dikey) ve her biri için gereken alev direncinde yatmaktadır. HB sınıflandırması, belirli kriterleri karşılayan yanma oranlarını değerlendirir, ancak alevin giderilmesi sonrasında kendi kendine sönmeyi garanti etmez.

Standart kalınlıktaki çoğu plastik, ekstra katkı maddesi olmadan HB derecesini elde edebilir. Bunun tersine, V-0 dereceli plastikler üstün alev direnci gösterir, alev sonrasında kendiliğinden sönme işlemi gerçekleşir ve genellikle özel katkı maddeleri eklenmesini gerektirir. Örneğin, normal halindeki SLS için PA 12 (Nylon), HB derecelidir. Ancak alev geciktirici seçeneği olan PA 2210 FR, V-0 derecesine sahiptir.

Aşağıdaki tabloda UL 94 V-0 ve HB derecelendirmelerinin özellikleri karşılaştırılmaktadır:

Kriterler UL 94 V-0 Özellikleri UL 94 HB Özellikleri
Alev geciktirici süreç Hızlı alev sonlandırma ve yangının ilerlemesini engelleyen koruma için yüksek verimli katkı maddeleri kullanır. Gelişmiş katkı maddeleri kullanmaz, bu da alevin söndürülmesinin uzun sürmesine ve olası damlama veya yanan kalıntı oluşumuna neden olur.
Güvenlik standartlarına uygunluk Yüksek riskli ortamlara uygundur; en zorlu yangın güvenliği normlarına uygundur. Temel düzeyde alev direncini karşılar, katı yangın güvenliği gerektiğinde yetersiz kalabilir.
Fiziksel reaksiyonlar HB standardına kıyasla bazı mekanik özelliklerde küçük değişikliklere neden olabilir. Mekanik özelliklerin değişmesine neden olabilir, genellikle ısıl bozunma nedeniyle mukavemeti ve dayanıklılığı düşer.

CNC İşlemede Alev Geciktirici Malzemeler

CNC işlemede en yaygın kullanılan alev geciktirici plastiklerden bazıları şunlardır:

Malzeme UL 94 Derecesi Xometry’de bu malzemeyle üretilecek parçalar için anında fiyat teklif imkanı
Nylon 6 Flame-retardant / PA 6 FR UL 94 V-0 Hayır, ancak manuel olarak teklif alınabilir
PEEK UL 94 V-0 Evet
PTFE UL 94 V-0 Evet
PPS UL 94 V-0 Hayır, ancak manuel olarak teklif alınabilir
PVDF UL 94 V-0 Evet

UL 94 V-0 dereceli plastikler, 10 saniye içinde alev akması olmadan yanmayı durdurur (dikey yanma testi).

**Xometry Türkiye teklif motorunda listede yer alan bazı malzemeler bulunmayabilir, en güncel bilgi için lütfen hesap yöneticilerimize danışın.

Yukarıda belirtilen malzemelerin dışında, ABS ve PVC’nin FR-ABS ve FR-PVC gibi daha az yaygın olan ve bu malzemeler için gelişmiş yangın güvenliği sağlayan UL 94 V-0 derecesini karşılamak üzere özel olarak tasarlanmış bazı modifikasyonları da mevcuttur.

3D Baskıda Alev Geciktirici Malzemeler

Aşağıdaki tabloda 3D baskıda yaygın olarak kullanılan alev geciktirici malzemelerin bir kısmı sıralanmıştır. Bir malzeme seçerken, nihai kullanım uygulamasının alev geciktirme gereklilikleri göz önünde bulundurulmalıdır; çünkü düşük yangın riskinin mevcut olduğu projelerde her zaman en yüksek dereceli malzemeyi kullanmak gerekmeyebilir.

Malzeme adı Baskı prosesi Derece Xometry’de bu malzemeyle üretilecek parçalar için anında fiyat teklif imkanı
ABS-M30 FDM UL 94 HB Evet
ABS-ESD7 FDM UL 94 HB Evet
ASA FDM UL 94 HB Evet
Nylon 12 FDM UL 94 HB Evet
PC-ABS FDM UL 94 HB Evet
PC FDM UL 94 HB Evet
PC-ISO FDM UL 94 HB Evet
ULTEM 9085 FDM UL 94 V-0 (Tan only)* Evet
ULTEM 1010 FDM UL 94 V-0 Evet
RPU 70 Carbon DLS UL 94 HB Evet
EPX 82 Carbon DLS UL 94 HB Evet
Nylon 12 SLS UL 94 HB Evet
Nylon 12 Glass-filled (GF) SLS UL 94 HB Evet
Nylon 12 Flame-retardant / PA 2210 FR SLS UL 94 V-0 Hayır, ancak manuel olarak teklif alınabilir
Nylon 12 Flame-retardant / PA 2241 FR SLS FAR 25.853 Yes

*ULTEM 9085’in iki rengi mevcuttur: siyah ve taba rengi. Ancak yalnızca taba rengi olan alev geciktiricidir.
**Xometry Türkiye teklif motorunda listede yer alan bazı malzemeler bulunmayabilir, en güncel bilgi için lütfen hesap yöneticilerimize danışın. 

Katman yüksekliği ve dolgu yoğunluğu gibi baskı parametrelerinin ayarlanması, yazdırılan parçanın nihai özelliklerini etkileyebilir. Daha yüksek dolgu yoğunlukları ve daha düşük katman yükseklikleri, hava boşlukları oluşma olasılığını azaltarak ve katmanlar arası yapışmayı artırarak malzemenin yangına dayanıklılığının artmasını sağlar.

Bu videoda gösterilen, tam olarak bir alev geciktirme testi değildir; ancak çeşitli katmanlı imalat parçaları, ısıya dayanıklılıklarını test etmek için ısıtılmış bir metal topa maruz bırakılıyorlar.

Enjeksiyon Kalıplamada Alev Geciktirici Malzemeler

Enjeksiyon kalıplamada yaygın olarak kullanılan ve Xometry’de manuel olarak fiyat teklifi alınabilen V-0 dereceli alev geciktirici malzemeler, aşağıda verilmiştir:

  • PPSU
  • TPE
  • PP
  • PPS+40GF
  • Teflon PFA 340
  • CYCOLOY CX7240 (on demand)

**Xometry Türkiye teklif motorunda listede yer alan bazı malzemeler bulunmayabilir, en güncel bilgi için lütfen hesap yöneticilerimize danışın. 

Plastiklerin Alev Geciktiriciliği İçin Ardıl İşlem Gerekli mi?

Alev geciktiricilik, korozyon direnci veya yüzey pürüzsüzlüğü gibi özelliklerden farklı olarak imalatta kullanılan malzeme türüne özgüdür. Plastikler için, bu kendi kendine sönebilirlik gibi özellikler olabilir veya malzemenin karakterinde var olan bir özelliktir ya da katkı maddeleri aracılığıyla kazandırılır ve genellikle aktif hale gelmesi için ardıl işlem gerekmez.

A burn test of a 3D printed part out of EPX 86 FR (Source: develop3d.com)
EPX 86 FR’den 3D basılmış bir parçanın yanma testi (Kaynak: develop3d.com)

Alev Geciktirici Malzemelerin Endüstriyel Uygulamaları

  • Otomotiv endüstrisi: Alev geciktirici malzemeler, otomotiv uygulamalarında yangın güvenliği düzenlemelerinin gerekliliklerini karşılamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, alev geciktiren ABS gibi alev geciktirici plastikler, bir çarpışma veya elektrik arızası durumunda yangın riskini azaltmak için ön paneller, döşemeler ve kablo demetleri gibi iç bileşenlerde kullanılır.
  • Havacılık ve uzay bileşenleri imalatı: Havacılık ve uzay endüstrisinde; uçak iç mekanlarında, kabin mobilyalarında ve elektronik bileşenlerde alev geciktirici malzemeler kullanılmaktadır. Birçok üretici, kabin bileşenlerinin talaşlı imalat söz konusu olduğu zaman ULTEM 9085 kullanma eğilimindedir; çünkü bu malzeme, yüksek mukavemet-ağırlık oranı ve alev geciktiriciliğiyle tanınmıştır ve UL 04 alevlenebilirlik standartlarına uygundur. ULTEM 9085’in kullanılması, uçuş sırasında yangın tehlikesi riskini önemli ölçüde azaltmış ve genel uçak güvenliğine katkıda bulunmuştur.
  • Elektronik sektörü: Alev geciktirici malzemeler, elektronik sektöründe hassas elektronik bileşenleri ve elektrikli cihazları korumak ve ürünlerin yangın güvenliği standartlarını karşıladığından emin olmak için gereklidir. Yangınla ilgili arıza ve bozulma riskini azaltmak için cihaz muhafazası malzemelerinde, devre kartlarında ve konektörlerde alev geciktirici plastikler kullanılır.
  • Tüketici ürünleri: Alev geciktirici malzemeler, yangın güvenliğini artırmak amacıyla mobilya, ev aletleri ve elektronik gibi tüketim mallarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin, döşemeli mobilyalarda ve yatak takımlarında tutuşma riskini azaltmak ve yangının yayılmasını yavaşlatmak için alev geciktirici kumaşlar kullanılır.

Alev Geciktirici Malzemelerle Üretim Hizmeti Alın

Xometry olarak, sektörünüze özgü gereklilikleri karşılamak üzere özel olarak tasarlanmış, yüksek kaliteli, alev geciktirici parçalar üretme kapasitesine sahibiz. CNC işleme, 3D baskı ve enjeksiyon kalıplama teknolojileri ile üretilecek bileşenlerde, platformumuzda UL 94 standartlarına göre sertifikalı alev geciktirici malzemeler için anında ve manuel fiyat teklifi alabilirsiniz.

Proses veya malzeme hakkında şüpheleriniz mi var? Malzeme kütüphanemize ve  3D baskı malzeme seçme aracımıza göz atın. Ardından CAD dosyanızı Anlık Fiyat Motorumuza yükleyin ve birkaç tıklamayla teklif alın.

guest
0 Yorumlar
Inline Feedbacks
View all comments