無鹵阻燃 TPE 是什麼？阻燃原理、UL 94 等級與選材重點
無鹵阻燃 TPE 指南
TPE 兼具橡膠般的柔軟彈性與熱塑性塑膠的加工效率，廣泛應用於電線電纜、電子連接器、家電零件、汽車配件及工業設備。然而，當產品使用於電力傳輸、電子設備或可能接觸高溫與火源的環境時，除了柔軟度、機械性能與加工性之外，材料的阻燃安全性也成為重要的選材條件。
一般 TPE 屬於有機高分子材料，遇到足夠的熱源或火焰時可能燃燒。因此，材料需要透過聚合物選擇、阻燃劑系統及整體配方設計，降低其被點燃的可能性，並延緩火焰蔓延。
隨著電子電氣產業對安全、環境保護及材料法規的要求提高，**無鹵阻燃 TPE（Halogen-Free Flame-Retardant TPE）**逐漸成為重要的材料選項。
本文將說明無鹵阻燃 TPE 的基本概念、常見阻燃機制、UL 94 阻燃等級，以及產品設計與材料選擇時需要注意的重點。
呈現無鹵阻燃 TPE 抑制燃燒與延緩火焰擴散的材料防護機制。
什麼是阻燃 TPE？
阻燃 TPE 是指透過材料結構或配方設計，使其在接觸火源時具備較低的燃燒傾向，並能減緩火焰傳播或在移除火源後較快停止燃燒的熱塑性彈性體。
阻燃並不代表材料完全不會燃燒，而是透過材料設計達到以下效果：
● 延緩材料被點燃
● 降低火焰蔓延速度
● 縮短移除火源後的持續燃燒時間
● 減少熔融滴落造成的二次引燃風險
● 降低燃燒所釋放的熱量
● 提升電子電氣產品的使用安全性
材料能達到的實際阻燃程度，仍會受到產品厚度、配方、測試方式及使用環境影響。
因此，不能只以「阻燃 TPE」作為選材依據，還需確認材料所對應的測試標準、試片厚度及阻燃等級。
什麼是無鹵阻燃 TPE？
「無鹵」通常是指材料的阻燃系統不以溴、氯等鹵素類阻燃劑作為主要阻燃成分。
傳統鹵系阻燃劑具有良好的阻燃效率，但在特定燃燒條件下可能產生腐蝕性氣體與較高煙霧，因此部分電子電氣、通訊設備及環境要求較高的產品，會優先考慮無鹵阻燃材料。
無鹵阻燃 TPE 通常需要在以下性能之間取得平衡：
● 阻燃性能
● 柔軟度
● 拉伸強度
● 伸長率
● 耐熱性
● 表面品質
● 流動性
● 押出或射出加工穩定性
阻燃劑添加量過高，可能使材料硬度上升、韌性下降或加工流動性改變；添加量不足，又可能無法達到目標阻燃等級。因此，無鹵阻燃 TPE 的開發並非單純加入阻燃劑，而是需要從聚合物、阻燃系統、相容性及加工條件進行整體配方設計。
TPE 常見的阻燃機制
阻燃配方通常不是只依靠單一作用，而是透過氣相與凝聚相等多種機制共同抑制燃燒。
隔絕熱源與氧氣
部分阻燃系統在材料受熱時會於表面形成保護層，降低熱量向材料內部傳遞，並減少氧氣與可燃氣體接觸。
穩定且連續的保護層有助於延緩材料進一步分解及燃燒。
形成炭化保護層
某些阻燃系統會促進材料表面炭化，形成具有隔熱效果的炭層。
炭層可協助：
● 阻隔外部熱源
● 降低聚合物持續裂解
● 減少可燃氣體釋放
● 延緩火焰向材料內部擴散
炭層的完整性與穩定性，會直接影響阻燃效果。
吸熱與釋放不燃性氣體
部分無鹵阻燃成分受熱分解時會吸收熱量，降低材料表面溫度，同時釋放水氣或其他不燃性氣體，稀釋燃燒區域中的可燃氣體與氧氣濃度。
但此類阻燃材料通常需要較高的添加比例，因此必須特別注意其對 TPE 柔軟度、密度及機械性能的影響。
抑制燃燒連鎖反應
燃燒是一連串自由基反應。部分阻燃系統可干擾火焰中的反應過程，降低燃燒持續進行的能力。
實際配方中，常會結合多種阻燃機制，以兼顧阻燃效率與材料物性。
UL 94 是什麼？
UL 94 是塑膠材料常見的燃燒性能測試標準之一，主要用於評估材料在特定試片尺寸與燃燒條件下的燃燒行為。
TPE 材料常見的垂直燃燒等級包括：
| UL 94 等級 | 一般意義 |
|---|---|
| V-0 | 移除火源後燃燒時間較短，且對燃燒滴落有較嚴格要求。 |
| V-1 | 可在規定時間內停止燃燒，但允許的燃燒時間通常比 V-0 長。 |
| V-2 | 可在規定時間內停止燃燒，但可能出現會引燃棉花的燃燒滴落。 |
在 V-0、V-1 與 V-2 中，通常以 V-0 的要求較嚴格。
不過，UL 94 等級必須與測試厚度一起判讀。例如，同一材料在較厚試片上可能達到 V-0，但在較薄試片上未必能維持相同等級。
因此，選材時應確認：
● 阻燃等級
● 測試試片厚度
● 材料顏色
● 實際成品壁厚
● 是否為正式認證或內部測試結果
● 最終產品是否另有整機法規要求
UL 94 材料等級也不等同於完整產品的防火認證，成品仍可能需要依實際用途接受其他測試。
哪些產品會使用無鹵阻燃 TPE？
無鹵阻燃 TPE 常見於需要柔軟性、絕緣性與阻燃安全性的產品，包括：
● 電線與電纜外被
● USB 與 Type-C 線材
● 電源線及訊號線
● 電子連接器護套
● 線材彎折保護套
● 插頭與接頭包覆
● 家電內部軟質零件
● 通訊設備線材
● 汽車電子線束零件
● 充電設備與周邊配件
● 工業控制線纜
● 需要阻燃性能的軟質射出件
不同應用對阻燃等級、柔軟度、耐熱性、耐彎折性及加工方式的要求並不相同，因此仍需依成品設計選擇對應材料。
如何選擇適合的無鹵阻燃 TPE？
阻燃材料的選擇，不應只考慮 UL 94 等級，更應依產品的整體需求進行評估。
建議選材時確認以下條件：
使用法規
不同產品可能需要符合不同的產業規範，例如：
● UL 94 阻燃要求
● RoHS
● REACH
● 無鹵要求（Halogen Free）
● 客戶企業規範
不同市場及終端品牌，對材料法規的要求可能有所不同，因此應於產品開發初期確認相關規範。
加工方式
不同加工方式，對材料流動性及熱穩定性的要求不同，例如：
● 射出成型
● 押出成型
● 共押成型
● 包膠射出
阻燃材料通常較一般 TPE 配方更敏感，因此需搭配適當加工條件。
機械性能
阻燃性能提升後，仍需兼顧：
● 柔軟度
● 拉伸強度
● 延伸率
● 回彈性
● 耐磨耗
● 耐彎折疲勞
避免因追求高阻燃等級，而犧牲產品所需的使用性能。
使用環境
若產品長期使用於高溫或戶外環境，亦應同步評估：
● 耐熱老化
● 耐候性
● 耐 UV
● 耐濕熱
● 耐化學品
完整考量產品使用情境，有助於提升產品壽命與可靠性。
DING JI POLYMER 無鹵阻燃材料解決方案
DING JI POLYMER 提供多款無鹵阻燃 TPS 複合材料，適用於電子電氣、電線電纜、工業設備及消費性電子產品等應用。
依據產品需求，可提供不同阻燃等級及加工特性的客製化材料，並兼顧：
● 良好的加工流動性
● 穩定的射出及押出成型性
● 柔軟觸感
● 良好的機械性能
● 耐熱老化
● 耐候性
● 客製化硬度設計
其中，TOP-PELLET® CE Series 為 DING JI POLYMER 針對電子電氣與線纜等應用開發的無鹵阻燃 TPS 複合材料系列，可依不同產品需求提供相對應的阻燃與加工解決方案。
結語
隨著電子電氣、通訊設備及新能源產業對產品安全與環保要求日益提高，無鹵阻燃 TPE 已成為許多應用的重要材料選擇。
優良的阻燃材料不僅需要符合相關法規，更應兼顧加工效率、機械性能及長期使用可靠性。透過完整的材料設計、阻燃系統配置及應用評估，才能在安全性、產品性能與製造效率之間取得最佳平衡。
- 常見問題（FAQ）
-
無鹵阻燃 TPE 一定可以通過 UL 94 V-0 嗎？
不一定。
是否能達到 V-0 等級，取決於材料配方、試片厚度及測試條件，不同產品可能有不同測試結果。無鹵阻燃是否代表完全不會燃燒？
不是。
阻燃材料的目的是降低燃燒風險、延緩火焰蔓延及縮短持續燃燒時間，而非完全不燃。阻燃材料是否會比較硬？
不一定。
阻燃配方可能影響材料硬度及機械性能，但透過適當的聚合物選擇與配方設計，仍可兼顧柔軟度、加工性及阻燃性能。阻燃 TPE 可以用於押出加工嗎？
可以。
目前已有許多阻燃 TPE 配方適用於押出加工，例如電線電纜外被、通訊線材及保護套等。不過仍需依產品結構及加工設備選擇適合的材料。