« Le matériau du boîtier est V-0. » C'est l'une des phrases les plus citées en conception de produits électriques, et l'une des moins précises. Un classement UL 94 est obtenu pour une épaisseur d'éprouvette donnée après un conditionnement donné. Changez l'épaisseur de paroi, la couleur ou la charge, et vous avez peut-être entre les mains un matériau différent de celui qui a été classé.
Cet article s'adresse aux laboratoires qui réalisent en interne l'UL 94 ou ses équivalents IEC — pour le contrôle à réception, le développement de compounds, ou pour vérifier la déclaration d'un fournisseur avant qu'une pièce n'entre en production.
Les classements, dans l'ordre où on les confond
L'UL 94 regroupe ses essais à petite flamme en un essai horizontal et un essai vertical, plus un essai 5V plus sévère avec une flamme plus grande.
Combustion horizontale (HB). Un barreau est maintenu horizontalement et une flamme de 20 mm est appliquée à son extrémité libre. La vitesse de combustion entre les repères de 25 mm et de 100 mm ne doit pas dépasser :
| Épaisseur de l'éprouvette | Vitesse de combustion maximale |
|---|---|
| 3 mm to 13 mm | 40 mm/min |
| moins de 3 mm | 75 mm/min |
Une éprouvette qui cesse de brûler avant le repère de 100 mm satisfait également au classement HB.
Combustion verticale (V-0, V-1, V-2). Un barreau est maintenu verticalement et la même flamme de 20 mm est appliquée deux fois pendant 10 secondes. Une couche de coton sec placée en dessous recueille les éventuelles gouttes.
| Critère | V-0 | V-1 | V-2 |
|---|---|---|---|
| Durée de persistance de flamme par éprouvette, à chaque application | ≤ 10 s | ≤ 30 s | ≤ 30 s |
| Durée totale de persistance de flamme, série de 5 éprouvettes | ≤ 50 s | ≤ 250 s | ≤ 250 s |
| Persistance de flamme + incandescence après la 2e application | ≤ 30 s | ≤ 60 s | ≤ 60 s |
| Gouttes enflammées qui allument le coton | non autorisé | non autorisé | allowed |
| Combustion jusqu'à la pince de maintien | non autorisé | non autorisé | non autorisé |
5VA et 5VB utilisent une flamme de 125 mm sur des barreaux et sur des plaques planes. La différence entre les deux tient au fait que la plaque peut ou non être percée par la flamme.
HB est le classement le plus bas, pas un classement intermédiaire. Un matériau « HB » n'a réussi qu'un essai horizontal ; cela ne dit rien de son comportement vertical.
L'épaisseur fait partie du classement
Les sections minces ne brûlent pas comme les sections épaisses. Un compound peut être V-0 à 3 mm et V-2 — voire seulement HB — à 0,8 mm. C'est pourquoi un classement est toujours indiqué avec l'épaisseur à laquelle il a été obtenu.
Pour le contrôle à réception, la règle pratique est simple : testez à l'épaisseur de paroi la plus faible de la pièce, ou à l'épaisseur indiquée dans le classement du fournisseur, et inscrivez cette épaisseur sur le rapport. Un résultat V-0 à 3,2 mm ne dit rien d'une nervure de 1,0 mm.
Le conditionnement n'est pas une seule étape
Pour l'essai vertical, les éprouvettes sont testées en deux séries de conditionnement : l'une conditionnée en atmosphère normale de laboratoire, l'autre vieillie en étuve à 70 °C pendant sept jours puis refroidie dans un dessiccateur avant l'essai. La série vieillie existe parce que les retardateurs de flamme peuvent migrer ou se volatiliser ; un compound qui réussit à l'état neuf et échoue après vieillissement n'est pas V-0.
Les laboratoires pressés ne testent souvent que la série en atmosphère normale. Il s'agit d'un essai de présélection, pas d'une classification UL 94, et le rapport doit le préciser.
Six erreurs pratiques
1. Flamme réglée à l'œil
La flamme de 20 mm n'est pas qu'une hauteur. La méthode fixe le brûleur, le gaz et la procédure de confirmation de flamme. Notre enceinte UL 94, par exemple, utilise du méthane d'une pureté d'au moins 98 % et des débitmètres réglés pour les flammes de 50 W et 500 W ; quelle que soit l'enceinte utilisée, effectuez la confirmation de flamme décrite par la méthode plutôt que d'apprécier la hauteur à l'œil.
2. Courants d'air dans l'enceinte
Une extraction en marche pendant l'essai fait pencher la flamme et la persistance de flamme. Brûlez en air calme ; extrayez entre les essais.
3. Chronométrer le mauvais événement
La persistance de flamme et l'incandescence sont des durées distinctes. L'incandescence — rougeoiement sans flamme — passe facilement inaperçue sous un éclairage de laboratoire intense. Atténuez la lumière autour de l'enceinte et utilisez des chronomètres pouvant être arrêtés indépendamment pour chaque phase.
4. L'indicateur en coton
Le coton doit être sec, du type et de la quantité spécifiés, et placé à la distance spécifiée sous l'éprouvette. Une épaisse couche placée trop près s'enflamme sous la seule chaleur rayonnante ; une couche mince placée trop loin ne s'enflamme jamais. Chacune de ces erreurs fait passer un matériau de V-2 à V-1 ou inversement.
5. Changements de couleur et de charge
Les pigments, en particulier le noir de carbone, et les charges modifient le comportement au feu. Un classement en couleur naturelle ne se transpose pas automatiquement à une qualité noire. Testez la couleur que vous allez mouler.
6. Un échec sur cinq
Si une éprouvette d'une série de cinq échoue, la méthode autorise un nouvel essai sur une seconde série dans des conditions définies, et toutes les éprouvettes de cette série doivent réussir. Deux échecs dans la première série constituent un échec. Sachez quelle règle vous appliquez avant de commencer.
UL 94 et IEC 60695
L'IEC 60695-11-10 décrit les essais horizontal et vertical à 50 W et l'IEC 60695-11-20 l'essai à 500 W ; l'ASTM D635 et la D3801 couvrent un domaine similaire. Les classifications correspondent étroitement à l'UL 94, mais les documents ne sont pas identiques mot pour mot, et une spécification client désignera l'un d'eux. Indiquez dans le rapport le document qui a été désigné.
Ce qu'il faut indiquer dans le rapport
- Classement revendiqué et épaisseur testée.
- Couleur, qualité et lot du matériau.
- Séries de conditionnement utilisées, y compris le vieillissement en étuve.
- Durées individuelles de persistance de flamme et d'incandescence, gouttes et inflammation du coton.
- Enregistrement de confirmation de flamme du jour de l'essai.
Notre appareil d'essai de combustion UL 94 / IEC 60695, avec programmes horizontal et vertical commutables, est fabriqué dans notre propre atelier à Istanbul. Voir la page de la norme UL 94 pour les méthodes associées.