Flamabilidade: Ensaios de Resistência à Chama

 

Um outro ensaio de flamabilidade é o especificado nas normas IEC 60695-11-10, ASTM D635 e UL94. Este ensaio pode efectuar-se na posição horizontal (método A) ou na posição vertical (método B).

No método A faz-se incidir num provete de determinadas dimensões, a 45º e durante 30 segundos, uma chama de determinadas características (altura da chama 20 ± 1 mm). O comprimento do provete deve ser tal que permita a eventual combustão de 100 mm (4 polegadas) (Figura 45).

Fig. 45 – Ensaio de resistência à chama segundo UL-94, método A

Deve ser registado o tempo necessário para a combustão atingir a marca de 25 mm (1 polegada) e, se a combustão prosseguir, registar o tempo necessário para atingir a marca de 100 mm (4 polegadas). Se a marca de 10mm não for atingida, registar o tempo e o comprimento danificado.

A classificação HB é atribuída se forem cumpridas as seguintes condições:

  • A velocidade de combustão não é maior do que 38 mm/min. (1,5 polegadas/min.), para provetes com espessuras compreendidas entre 3 e 12,7 mm (0,120 e 0,500 polegadas).
  • A velocidade de combustão não é maior do que 75 mm/min. (3 polegadas/min.), para provetes com espessura inferior a 3 mm (0,120 polegadas).
  • A combustão deve autoextinguir-se antes de serem atingidos os 100 mm (4 polegadas).

No método B faz-se incidir num provete de determinadas dimensões e durante 10 segundos, uma chama de determinadas características; removida a chama e logo que a combustão se extinga, aplicar de novo a chama durante 10 segundos. O comprimento do provete deve ser tal que permita a eventual combustão de 5 polegadas. (Figura 46). São realizadas 2 séries de 5 provetes cada.

Fig. 46 – Ensaio de resistência à chama, segundo UL-94, método B.

São atribuídas as gradações V-0, V-1 e V-2, a que correspondem os seguintes requisitos (Tabela 16):

Tabela 16 – Resistência à chama: Gradações V0, V1 e V2
Grau Requisitos
V-0
  • Os provetes não ardem durante mais de 10 segundos, após a aplicação da chama.
  • O total de tempos de combustão não deve exceder 50 segundos para cada série de 5 provetes.
  • Os provetes não devem sofrer combustão até ao seu ponto de suporte (5 polegadas).
  • Os provetes não devem projectar partículas que provoquem a ignição do algodão colocado na base.
  • Nenhum provete deve permanecer em combustão durante mais de 30 segundos, depois de removida a chama.
V-1
  • Nenhum provete deve permanecer em combustão chamejante durante mais de 30 segundos, depois de removida a chama.
  • O tempo total de combustão não deve exceder 250 segundos em cada série de 5 provetes.
  • Os provetes não devem sofrer combustão até ao seu ponto de suporte (5 polegadas).
  • Os provetes não devem projectar partículas que provoquem a ignição do algodão colocado na base.
  • Nenhum provete deve permanecer em combustão com brilho durante mais de 60 segundos, depois de removida a chama.
V-2
  • Nenhum provete deve permanecer em combustão chamejante durante mais de 30 segundos, depois de removida a chama.
  • O tempo total de combustão não deve exceder 250 segundos em cada série de 5 provetes.
  • Os provetes não devem sofrer combustão até ao seu ponto de suporte (5 polegadas).
  • Os provetes podem projectar partículas que provoquem a ignição do algodão colocado na base.
  • Nenhum provete deve permanecer em combustão com brilho durante mais de 60 segundos, depois de removida a chama.

Um outro tipo de ensaio segundo a norma UL-94, na variante vertical, permite atribuir as gradações 5V, 5V-A e 5V-B. Neste tipo de ensaio podem ser utilizados provetes em barra ou em placa (Figura 47).

Fig. 47 – Ensaio de resistência à chama segundo UL-94, método B (Gradações 5V, 5V-A e 5V-B)

No provete tipo barra, fixado na posição vertical, faz-se incidir, durante 5 segundos, uma chama de determinadas características, com um ângulo de 20º, num dos cantos da sua extremidade inferior; passados 5 segundos, faz-se incidir novamente a chama durante mais 5 segundos. Esta operação é repetida 5 vezes.

No provete tipo placa, e com esta fixada na posição horizontal, faz-se incidir, no centro da sua face inferior e durante 5 segundos, uma chama de determinadas características, também com um ângulo de 20º; passados 5 segundos, faz-se incidir novamente a chama durante mais 5 segundos. Esta operação é repetida 5 vezes.

São atribuídas as gradações 5V, 5V-A e 5V-B, a que correspondem os seguintes requisitos (Tabela 17):

Tabela 17 – Resistência à chama: Gradações 5V, 5V-A e 5V-B
Grau Requisitos
5V
  • Nenhum provete deve permanecer em combustão chamejante ou com brilho durante mais de 60 segundos, depois das cinco aplicações da chama.
  • Os provetes não devem gotejar.
  • Os provetes não devem ficar destruídos na zona onde foi aplicada a chama.
5V-A
  • Nenhum provete deve permanecer em combustão chamejante ou com brilho durante mais de 60 segundos, depois das cinco aplicações da chama.
  • Os provetes não devem gotejar partículas incandescentes que inflamem o algodão.
  • Os provetes do tipo placa não devem apresentar perfuração pela chama.
5V-B
  • Nenhum provete deve permanecer em combustão chamejante ou com brilho durante mais de 60 segundos, depois das cinco aplicações da chama.
  • Os provetes não devem gotejar partículas incandescentes que inflamem o algodão.
  • Os provetes do tipo placa podem apresentar perfuração pela chama.

Um outro tipo de ensaio segundo a norma UL-94, na variante vertical, destina-se a:

  • materiais que se apresentem com espessuras muito finas;
  • materiais muito flexíveis;
  • materiais que possam encolher ou distorcer durante o ensaio.

O provete de ensaio tem a forma cónica e é preparado a partir de uma folha do material a ensaiar com 50 x 200 mm (2 x 8 polegadas), que é enrolada sobre um mandril de 12,7 mm (1/2 polegadas). O cone obtido é depois fixado num suporte, na posição vertical. Uma chama de determinadas características é depois aplicada na base do cone, durante 3 segundos. Quando a combustão com chama tiver cessado, volta a aplicar-se a chama durante 3 segundos (Figura 48).

Fig. 48 – Ensaio de resistência à chama, segundo UL-94, método B (Gradações VTM-0, VTM-1 e VTM-2)

O método prevê o ensaio de duas séries de cinco provetes, as quais devem ser condicionadas em diferentes condições. De acordo com este método, podem ser atribuídas as gradações VTM-0, VTM-1 e VTM-2 (Tabela 18).

Tabela 18 – Resistência à chama: Gradações VTM-0, VTM-1 e VTM-2
Grau Requisitos
VTM-0
  • Os provetes não devem arder com chama durante mais de 10 segundos depois de ser retirada a aplicação da chama.
  • O tempo de combustão total não deve exceder 50 segundos, para cada série de cinco provetes.
  • Os provetes não devem arder com chama ou manter-se em combustão com brilho, até ao seu ponto de fixação e suporte.
  • Os provetes não devem gotejar partículas incandescentes que inflamem o algodão.
  • Os provetes não devem permanecer em combustão com brilho para além de 30 segundos após ter sido removida a chama.
  • Nenhum provete deve arder com chama ou permanecer em combustão com brilho até à marca de 127 mm (5 polegadas) medida a partir da extremidade inferior do provete.
VTM-1
  • Os provetes não devem arder com chama durante mais de 30 segundos depois de cada aplicação da chama.
  • O tempo de combustão total não deve exceder 250 segundos, para cada série de cinco provetes.
  • Os provetes não devem arder com chama ou manter-se em combustão com brilho, até ao seu ponto de fixação e suporte.
  • Os provetes não devem gotejar partículas incandescentes que inflamem o algodão.
  • Os provetes não devem permanecer em combustão com brilho para além de 60 segundos após ter sido removida a chama.
  • Nenhum provete deve arder com chama ou permanecer em combustão com brilho até à marca de 127 mm (5 polegadas) medida a partir da extremidade inferior do provete.
VTM-2
  • Os provetes não devem arder com chama durante mais de 30 segundos depois de cada aplicação da chama.
  • O tempo de combustão total não deve exceder 250 segundos, para cada série de cinco provetes.
  • Os provetes não devem arder com chama ou manter-se em combustão com brilho, até ao seu ponto de fixação e suporte.
  • Os provetes podem gotejar partículas incandescentes que inflamem o algodão.
  • Nenhum provete deve permanecer em combustão com brilho para além de 60 segundos após ter sido removida a chama.
  • Nenhum provete deve arder com chama ou permanecer em combustão com brilho até à marca de 127 mm (5 polegadas) medida a partir da extremidade inferior do provete.

Finalmente, vamos ver o ensaio IEC 60695-2-13, para determinação da temperatura de ignição com um fio incandescente (Figura 49).

Fig. 49 – Resistência à chama IEC 60695-2-13

O fio é aquecido electricamente até à temperatura especificada. O provete é mantido em contacto com o fio incandescente, durante 30 segundos, com uma força de 1 N. Ao fim deste tempo, o fio é removido e determinado o tempo para que a chama se extinga. Deve também observar-se a projecção de partículas incandescentes e o seu efeito sobre uma folha de papel colocada sob o provete.

Considera-se como temperatura de ignição a temperatura máxima do fio incandescente que não provoca a ignição do material em 3 provetes ensaiados, acrescida de 25ºC. Este acréscimo é de 30ºC para temperaturas  compreendidas entre 900 e 960ºC. A duração da chama provocada não deve ter uma duração superior a 5 segundos. Por outro lado, a folha de papel colocada sob o provete não deve entrar em ignição.

Normas aplicáveis para materiais e produtos (Veja-se também o Anexo A):

  • ASTM D635-10 – Standard Test Method for Rate of Burning and/or Extent and Time of Burning of Plastics in a Horizontal Position.
  • ASTM D3814-06 – Standard Guide for Locating Combustion Test Methods for Polymeric Materials (Withdrawn 2012).
  • ASTM D4205-93 (1994) e1 – Guide for For Flammability and Combustion Testing of Rubber and Rubber-Like Materials (Withdrawn 1997).
  • ASTM E162-13 – Standard Test Method for Surface Flammability of Materials Using a Radiant Heat Energy Source.
  • ASTM E1354-14 e1 – Standard Test Method for Heat and Visible Smoke Release Rates for Materials and Products Using an Oxygen Consumption Calorimeter.
  • EN ISO 11925-2:2011 – Reaction to fire tests – Ignitability of products subjected to direct impingement of flame.
  • IEC 60695-2-10 ed2. – Fire hazard testing – Part 2-10: Glowing/hot-wire based test methods – Glow-wire apparatus and common test procedure.
  • IEC 60695-2-11 – Glowing/hot-wire based test methods – Glow-wire flammability test method for end-products.
  • IEC 60695-2-12 – Glowing/hot-wire based test methods – Glow-wire flammability index (GWFI) test method for materials.
  • IEC 60695-2-13 – Fire hazard testing – Part 2-13: Glow/hot-wire base test methods – Glow-wire ignition temperature (GWIT) test method for materials.
  • IEC 60695-11-5 – Needle Flame Test.
  • IEC 60695-11-10 ed2.0 – Fire hazard testing – Part 11-10: Test flames – 50 W horizontal and vertical flame test methods.
  • ISO 1182:2010 – Reaction to fire tests for products — Non-combustibility test.
  • ISO 1716:2010 – Reaction to fire tests for products — Determination of the gross heat of combustion (calorific value).
  • ISO 5660-1:2002 – Reaction-to-fire tests — Heat release, smoke production and mass loss rate — Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method).
  • ISO 9239-1:2010 – Reaction to fire tests for floorings — Part 1: Determination of the burning behaviour using a radiant heat source.
  • ISO 9705:1993 – Fire tests — Full-scale room test for surface products.
  • NFPA 701: Standard Methods of Fire Tests for Flame Propagation of Textiles and Films, 2010.
  • NT FIRE 019 – Multi-layer textiles: Burning behaviour – tablet test.
  • NT FIRE 029 – Textile fabrics: Ignition and flame spread.
  • NT FIRE 036 – Pipe insulation: Fire spread and smoke production – Full scale test.
  • NT FIRE 045 – Solid materials: Spontaneous ignition temperature by continuous heating.
  • NT FIRE 047 – Combustible products: Smoke gas concentrations, continuous FTIR analysis.
  • UL 94-Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances.