En los componentes eléctricos y electrónicos, la resistencia a la llama es un requisito básico y no una opción. Ya sea que una pieza aloje una regleta de bornes, forme el cuerpo de un interruptor automático en miniatura o envuelva la bobina de un relé, el polímero debe limitar la propagación del fuego y, por lo general, autoextinguirse dentro de unos límites definidos. Sin embargo, el concepto de "ignífugo" no se reduce a una sola propiedad. Es un espectro definido por diferentes normas de ensayo, alcanzado mediante diversas formulaciones químicas y expresado de distinta manera según la aplicación. Navegar por ese panorama es un requisito previo para realizar una elección fiable del material.

Las normas que definen la clasificación de inflamabilidad (FR)

UL94, el estándar de referencia

La norma UL94 clasifica los plásticos desde HB (combustión horizontal, la más baja) pasando por V-2, V-1 y V-0 (combustión vertical) hasta 5VA y 5VB. Para la mayoría de las carcasas y piezas estructurales eléctricas y electrónicas, el nivel V-0 al grosor de pared de diseño constituye la especificación mínima fiable. En el ensayo V-0, cada una de las cinco probetas recibe dos aplicaciones de llama de 10 segundos; el tiempo de post-combustión individual no debe superar los 10 segundos, el tiempo total de post-combustión para el conjunto de cinco probetas no debe exceder los 50 segundos y ninguna gota incandescente debe encender el indicador de algodón. El grosor de la pared es decisivo: un grado que alcanza V-0 a 1.6 mm puede no mantenerlo a 0.8 mm, razón por la cual las familias FR de Politem incluyen datos de clasificación específicos para cada espesor.

GWIT y GWFI, las normas de hilo incandescente

La serie IEC 60695-2 define la Temperatura de Ignición por Hilo Incandescente (GWIT) y el Índice de Inflamabilidad por Hilo Incandescente (GWFI), desarrollados para piezas que pueden enfrentarse a componentes sobrecargados o defectuosos que generen calor localizado sin llama abierta. Estos requisitos son obligatorios para muchos componentes de instalación europeos y se especifican cada vez más en equipos de carga para vehículos eléctricos y aparatos de control industrial. Los valores elevados, como 775 °C u 850 °C, requieren una formulación cuidadosa, ya que los aditivos que ayudan a cumplir la norma UL94 no siempre mejoran el rendimiento ante el hilo incandescente.

CTI, resistencia a la formación de caminos conductores

El Índice de Seguimiento Comparativo (CTI, IEC 60112) mide la resistencia a la formación de trayectorias conductoras a lo largo de una superficie bajo tensión eléctrica y en presencia de contaminación. Los requisitos de CTI elevado (por ejemplo, Grupo de Material I, 600 V) son habituales en aplicaciones de alta tensión y de exterior, y a menudo entran en conflicto con la carga de aditivos FR, por lo que requieren una optimización a nivel de compuesto.

Química FR: sistemas halogenados, libres de halógenos y libres de fósforo rojo

Sistemas halogenados

Los aditivos bromados, por lo general con trióxido de antimonio como sinérgico, constituyen la química FR más consolidada, alcanzando la clasificación V-0 en paredes delgadas con cargas moderadas. Sin embargo, determinadas sustancias bromadas están restringidas en la UE en virtud de las normativas RoHS y REACH, y un número creciente de especificaciones de fabricantes originales (OEM) de automoción y electrónica de consumo excluyen actualmente los sistemas halogenados.

Libres de halógenos (HFFR)

La retardancia a la llama sin halógenos utiliza sistemas basados en fósforo (organofosfatos, fosfinatos), sistemas nitrogenados (derivados de melamina), sistemas intumescentes o combinaciones de ellos. El sistema HFFR es hoy en día la especificación estándar para la mayoría de las aplicaciones eléctricas europeas. El reto en la formulación radica en igualar el rendimiento en UL94 y GWIT/GWFI de los sistemas halogenados sin mermar las propiedades mecánicas, la estabilidad de procesamiento o la consistencia del color. Determinados grados de la cartera FR libre de halógenos de Politem —en PA6, PA6.6, PBT, PP y PC/ABS— alcanzan el nivel V-0 en paredes delgadas y valores GWIT de 775 °C y superiores (ensayados internamente; la clasificación formal es realizada por los organismos competentes).

Libres de fósforo rojo (RPF)

El fósforo rojo es un agente libre de halógenos muy eficaz para las poliamidas, pero su color rojo-anaranjado limita la flexibilidad cromática y puede contaminar los equipos compartidos. Las formulaciones RPF emplean sistemas alternativos sinérgicos de fósforo o fósforo-nitrógeno. Politem ofrece grados RPF en sus familias FR de PA6 y PA6.6 para aquellas especificaciones de OEM que excluyen el fósforo rojo.

Equilibrio entre la retardancia a la llama y las propiedades mecánicas

La retardancia a la llama conlleva compromisos. La carga de aditivos FR reduce la cantidad de refuerzo que puede admitir el compuesto, limitando el módulo de tracción y flexión en comparación con sus equivalentes no FR, y puede afectar a la estabilidad de procesamiento, especialmente a las temperaturas de fusión más elevadas de los grados semiaromáticos. La implicación práctica es que se debe caracterizar un compuesto FR en función de las propiedades que realmente importan para la pieza, en lugar de asumir que se comporta como su homólogo no estándar. Los datos de las fichas técnicas (TDS) de aplicación de Politem incluyen la retención mecánica tras la adición de FR.

Breve lista de comprobación para la selección

• Definir la clase UL94 requerida considerando el espesor de pared de diseño, no el nominal.
• Determinar si se exige GWIT/GWFI y a qué temperatura.
• Comprobar si las especificaciones del cliente o del OEM restringen el uso de halógenos y fósforo rojo.
• Evaluar los requisitos de CTI en función del entorno de voltaje.
• Valorar las exigencias mecánicas tras la incorporación de aditivos FR; no dar por sentada la equivalencia con los grados estándar.
• Confirmar la compatibilidad de procesamiento con los utillajes y las temperaturas existentes.

Conclusión

La especificación de materiales FR para aplicaciones eléctricas y electrónicas es multidimensional: la norma de ensayo, la química FR, el grosor de pared, los requisitos mecánicos y el cumplimiento normativo interactúan entre sí, por lo que navegar por ellos con fiabilidad requiere experiencia a nivel de formulación de compuestos. Las familias FR de Politem están concebidas teniendo en cuenta toda esa complejidad. Si está especificando un termoplástico ignífugo para una aplicación eléctrica, comience con una revisión detallada de la aplicación en lugar de limitarse a consultar un catálogo de grados.