UL94阻燃等级解读：5组测试体系、12个评级一文讲透

摘要: UL94并非一个从低到高串联的等级体系，而是针对不同材料形态划分出的5组横向平行的测试评价体系，共12个评级。本文对照ANSI/UL 94-2023第七版原文，逐条解读每一组的判定标准、测试方法与行业易错点，帮助合规工程师准确理解并正确选用UL94等级。

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一、UL94是什么？

UL94的正式名称是Standard for Tests for Flammability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances（设备和电器部件用塑料材料可燃性测试标准），由ULSE（Underwriters Laboratories Standards Inc.）发布，现行版本为ANSI/UL 94-2023第七版（2023年2月28日发布，5月31日修订）。

需要特别强调的是，UL94标准在第1.4条中明确指出：

The final acceptance of the material is dependent upon its use in complete equipment that conforms with the standards applicable to such equipment. The flammability classification required of a material is dependent upon the equipment or device involved and the particular use of the material. The performance level of a material determined by these methods shall not be assumed to correlate with its performance in end-use application.

也就是说，UL94等级是材料级别的预筛选指标，不能直接等同于最终产品的防火安全性能。材料的最终接受取决于它在完整设备中的应用，以及该设备适用的产品标准。这是很多工程师容易混淆的一点。

1.1 适用范围与限制

根据标准第1.2条和第1.6条：

• UL94适用于标准尺寸试片在受控实验室条件下对小规模火源或辐射热源的可燃性测试
• 除辐射板火焰蔓延测试外，不适用于厚度超过13.0 mm或表面积超过1 m²的部件
• 不适用于建筑材料、装饰物、家具等用途
• 不评估耐火等级（小时级）、烟雾特性或热释放速率

对于体积小于2500 mm³（约0.15 in³）的小型元件，应使用UL 1694进行评估。

二、UL94不是纵向阶梯，而是5组横向体系

这是初学者最容易误解的一点：UL94并非简单的从低到高12个纵向串联的等级，而是针对不同材料厚度、形态及应用场景，划分出的5组横向平行的测试评价体系。

HB测完了不能直接去测VTM——它们适用于完全不同的材料类型。下面这张分类表，建议收藏：

测试类别 / 样品状态	包含的阻燃评级	适用材料 / 场景	形象比喻
水平燃烧（Horizontal）	HB	通用工程塑料（要求最低）	🏃 跑得慢就行
垂直燃烧（Vertical, 50W）	V-0, V-1, V-2	绝大部分电子电器外壳及内部元器件	🔥 迅速自熄（V-2允许滴落引燃）
高能量垂直燃烧（Vertical, 500W）	5VA, 5VB	高要求、大功率设备的防火外壳	🛡️ 真金不怕烈火炼
薄膜垂直燃烧（Thin Material）	VTM-0, VTM-1, VTM-2	极薄塑料薄膜（≤0.25 mm，V测试中会卷曲）	📐 卷成圆筒再烧
泡沫水平燃烧（Foamed）	HF-1, HF-2, HBF	发泡塑料、海绵类材料（密度<250 kg/m³）	🧽 平放在网上烧

另外还有一个辐射板火焰蔓延测试（RP系列：RP15–RP200），使用辐射热源而非明火，主要用于评估材料表面的火焰蔓延特性，在产品认证中较少使用。

三、关键术语定义

理解UL94的测试要求和判定标准，首先需要掌握以下核心术语（标准第3条）：

术语	英文	定义
余焰	Afterflame	移除点火源后持续存在的火焰
余焰时间	Afterflame Time	在规定条件下余焰持续的时长
余辉	Afterglow	移除点火源且火焰熄灭后持续的发光燃烧
余辉时间	Afterglow Time	在规定条件下余辉持续的时长
有焰燃烧	Flame	在气相中伴随发光的燃烧
辉光燃烧	Glowing Combustion	在固相中无火焰但有发光的燃烧

其中余焰时间（t₁、t₂）和余焰加余辉时间（t₂ + t₃）是V系列和VTM系列等级判定的核心数据。

四、测试条件与设备要求

4.1 试样预处理

所有UL94测试都要求严格的试样预处理（标准第6条）：

条件组	要求	适用测试
条件A（23/50）	23 ±2 °C，50 ±10 % RH，至少48小时	所有测试
条件B（70/干）	70 ±2 °C空气循环烘箱168 ±2小时，然后在干燥器中至少冷却4小时	V、5V、VTM、HF系列

为什么需要条件B？它模拟的是材料经过长期热老化后的阻燃性能。很多材料在新鲜状态下表现优异，但经过70 °C烘箱168小时后阻燃性能会下降。最终等级取两种条件中的较低等级。

试样从预处理环境中取出后，必须在30分钟内完成测试（第6.3条）。脱脂棉指示器也必须在干燥器中预处理至少24小时，取出后30分钟内使用。

所有测试需在15–35 °C，≤75 % RH的实验室环境中进行。

4.2 离开厚度谈阻燃等级，都是耍流氓

在进入各等级的详细解读之前，必须先讲一个行业铁律：UL94等级是与厚度绑定的。

同一个材料，3.0 mm厚度下可能是V-0，0.8 mm厚度下可能只有V-2甚至HB。所以你在UL黄卡上看到的标注永远是这种格式：

V-0 @ 1.5mm | V-1 @ 0.8mm | HB @ 0.4mm

选材时必须结合产品的实际壁厚来查看对应厚度下的评级，不能只看最好厚度下的等级。

4.3 设备要求

标准第5条对测试设备有详细规定，关键要点：

• 通风橱：内体积至少0.5 m³，内表面为深色，照度<20 lux；燃烧时间较长时，<1 m³的橱可能无法提供准确结果
• 本生灯：管长100 ±10 mm，内径9.5 ±0.3 mm，符合ASTM D5025
• 燃气：技术级甲烷气，纯度≥98%
• 计时器：精度0.1秒
• 千分尺：可读至0.01 mm

五、水平燃烧测试 — HB等级

5.1 HB不是"不阻燃"，而是"限速燃烧"

很多初学者误以为HB是"完全不阻燃"或"随便烧"。这是错误的。HB是水平燃烧测试，它允许材料燃烧，但对燃烧速度有严格限制。能通过HB测试的材料，至少满足了"烧得慢"这一合规要求。

根据标准第7.1.2条，材料被判为HB需满足以下任一条件：

厚度范围	要求
3.0–13 mm	燃烧速率 ≤ 40 mm/min（75 mm跨度内）
< 3.0 mm	燃烧速率 ≤ 75 mm/min（75 mm跨度内）
任意厚度	火焰在100 mm参考标记前自熄（自动符合HB）

特别说明：如果火焰在移开点火源后、尚未到达100 mm参考标记之前就自行熄灭，试样自动符合HB等级，无需计算燃烧速率——这是很多采购和结构工程师在实验室现场容易忽略的判定捷径。

厚度覆盖（第7.1.3条）：在3.0 mm厚度获得HB等级的材料，自动覆盖低至1.5 mm的厚度范围，无需额外测试。但如果厚度<1.5 mm且因自熄无法确定燃烧速率，HB等级仅限于测试厚度。

5.2 测试方法

• 试样尺寸：125 ±5 mm × 13.0 ±0.5 mm，最小厚度和3.0 mm厚度各一组
• 试样数量：两组各3件（条件A + 条件B各一组）
• 安装方式：纵向水平，横向倾斜45°；试样最低边缘距铁丝网10 ±1 mm
• 火焰：名义50 W（20 mm蓝色火焰，甲烷流量105 ±5 ml/min）
• 施焰：对准试样自由端下边缘施焰30 ±1秒；若燃烧前沿在30秒内到达25 mm标记，则提前撤离火焰
• 标记：25 mm和100 mm两条参考线

燃烧速率公式：V = 60L / t（mm/min），其中L为损坏长度（mm），t为时间（秒）。

如果一组3件中有1件不符合，需加测一组3件，全部符合方可判为HB（第7.1.5条）。

六、50W垂直燃烧测试 — V-0/V-1/V-2等级

这是UL94中最常用、最核心的测试，对应ASTM D3801或IEC 60695-11-10。试样垂直放置，用50 W（20 mm）本生灯火焰进行两次施焰。

6.1 判定标准 — V-1和V-2的分水岭是脱脂棉

根据标准第8.1.4条（Table 8.1），V-0、V-1、V-2的区分完全基于数值指标：

判定条件	V-0	V-1	V-2
每件试样的余焰时间 t₁ + t₂	≤10秒	≤30秒	≤30秒
任一条件组的总余焰时间（5件t₁ + t₂之和）	≤50秒	≤250秒	≤250秒
第二次施焰后每件试样的余焰+余辉时间（t₂ + t₃）	≤30秒	≤60秒	≤60秒
余焰或余辉蔓延至夹持端	否	否	否
燃烧滴落物引燃脱脂棉	否	否	是

关键区分：

• V-2与V-1的唯一区别在于：V-2允许燃烧滴落物引燃下方的脱脂棉指示器，而V-1不允许。很多产品标准明确要求V-1而非V-2，就是因为燃烧滴落物可能引燃周围的可燃材料。
• V-1与V-0的区别在于：V-0要求更短的自熄时间（每件≤10秒 vs ≤30秒，5件总和≤50秒 vs ≤250秒），是主流电子电器的黄金标准。

6.2 测试方法

• 试样尺寸：125 ±5 mm × 13.0 ±0.5 mm，最小和最大厚度各一组；厚度<0.025 mm的薄材应使用VTM测试
• 试样数量：两组各5件（条件A + 条件B各一组）
• 安装：从上端6 mm处夹持，纵向垂直；下端距脱脂棉指示器300 ±10 mm
• 脱脂棉：≤0.08 g，铺展为约50 × 50 mm，最大厚度6 mm
• 施焰：
  1. 第一次施焰10 ±0.5秒，撤离后记录余焰时间t₁
  2. 余焰熄灭后立即第二次施焰10 ±0.5秒，撤离后记录t₂（余焰时间）和t₃（余辉时间）
• 滴落处理：若试样滴落熔融物，本生灯倾斜45°避开
• 最终判定：取两种条件组中较低等级作为最终分级

重要细节（第8.1.5条）：如果5件中有1件不符合，或总余焰时间在临界范围（V-0为51–55秒，V-1/V-2为251–255秒），需加测一组5件，全部符合方可定级。重测只有一次机会。

七、500W垂直燃烧测试 — 5VA/5VB等级

5V系列是UL94中最严格的垂直燃烧等级，使用500 W（125 mm）火焰——能量是V系列50 W火焰的10倍。对应IEC 60695-11-20。与V系列最大的不同在于：5V测试不仅烧条状试样，还增加了板状试样的烧穿测试。

7.1 5VA和5VB的区别 — 核心在"板材是否烧穿"

根据标准第9.1.3条（Table 9.1）：

判定条件	5VA	5VB
第5次施焰后每件条状试样的余焰+余辉时间	≤60秒	≤60秒
燃烧滴落物引燃脱脂棉	否	否
同时满足V-0或V-1要求	是	是
板状试样烧穿	否	是（或未测板状试样）

5VA与5VB的核心区别：5VA要求150 × 150 mm的板状试样在5次500 W火焰轰击后不被烧穿（火焰不能穿透到对面，且30秒冷却后开孔直径≤3 mm）；5VB允许烧穿。仅申请5VB等级时，不需要测试板状试样。

前置条件（第9.1.2条）：5VA/5VB材料必须同时满足V-0或V-1等级的要求。也就是说，5V系列是在V系列基础上的升级——你必须先过了V-0/V-1的关，才有资格挑战5V。

7.2 测试方法

与V系列的关键区别：

• 火焰：名义500 W，甲烷流量965 ±30 ml/min（V系列为105 ml/min），背压125 ±25 mm水柱，总焰高约125 mm，内蓝色锥高约40 mm
• 本生灯角度：与垂直方向成20 ±5°倾斜（V系列为水平接近）
• 施焰方式：每次喷火5秒、移开5秒（或等余焰熄灭后再移开），如此反复共5次——这是500W火焰的高频强力摧残，与V系列的2次10秒施焰截然不同
• 火焰定位：内蓝色锥尖端距试样边缘0–3 mm，不侵入试样
• 条状试样：125 × 13 mm，夹持方式与V系列相同
• 板状试样：150 × 150 mm，水平放置，火焰施加于底面中心

八、薄材垂直燃烧测试 — VTM-0/VTM-1/VTM-2等级

VTM（Vertical Thin Material）系列专门针对极薄材料（厚度≤0.250 mm）。这些材料在标准V系列测试中会因为过薄而扭曲、卷缩或直接烧到夹持端，导致V系列测试无法进行。

重要提醒：VTM-0并不等同于V-0——它们是不同的测试方法，但在防范火灾蔓延的严苛度上具有参考对等性。也就是说，VTM-0和V-0在各自适用的材料类型中，提供了相当水平的防火保障。

8.1 判定标准

根据标准第11.1.3条（Table 11.1）：

判定条件	VTM-0	VTM-1	VTM-2
每件试样的余焰时间 t₁ + t₂	≤10秒	≤30秒	≤30秒
5件试样总余焰时间	≤50秒	≤250秒	≤250秒
t₂ + t₃（余焰+余辉）每件	≤30秒	≤60秒	≤60秒
余焰/余辉蔓延至125 mm标记	否	否	否
燃烧滴落物引燃脱脂棉	否	否	是

可以看到，VTM系列的数值判定标准与V系列完全一致（VTM-0/VTM-1/vs V-0/V-1/vs V-2），区别在于试样制备和施焰方式。

8.2 测试方法 — 卷成圆筒再烧

• 试样尺寸：200 ±5 mm × 50 ±1 mm
• 试样制备：沿纵向轴缠绕在12.7 ±0.5 mm直径的芯轴上形成搭接圆筒，用压敏胶带固定上端75 mm部分，在125 mm标记线以上固定
• 施焰时间：每次仅施焰3 ±0.5秒（而非V系列的10秒），共施焰2次
• 判定标记：125 mm标记（而非V系列的向上蔓延至夹持端）

厚度关系（第11.1.1条）：VTM测试适用于厚度0.025–0.250 mm的材料。厚度<0.025 mm的材料不应用V系列测试，必须用VTM；厚度0.025–0.250 mm之间且能满足两种测试物理要求的材料，可选任一方法。

九、泡沫材料水平燃烧测试 — HBF/HF-1/HF-2等级

HBF/HF-1/HF-2系列专门针对密度小于250 kg/m³的泡沫塑料，对应ASTM D4986或ISO 9772。用于非结构用途的设备和电器中的泡沫材料。

9.1 判定标准

HBF等级（第12.1.5条）：每件试样燃烧速率≤40 mm/min（100 mm跨度内），或在125 mm标记前自熄。

HF-1和HF-2等级（Table 12.1）：

判定条件	HF-1	HF-2
余焰时间 t₁（5件中4件）	≤2秒	≤2秒
余焰时间 t₁（5件中1件）	≤10秒	≤10秒
t₁ + t₂（余焰+余辉）每件	≤30秒	≤30秒
燃烧滴落物引燃脱脂棉	否	是
每件损坏长度	<60 mm	<60 mm

HF-1与HF-2的唯一区别：与V系列和VTM系列的逻辑完全一致——HF-2允许滴落物引燃脱脂棉，HF-1不允许。

9.2 测试方法

• 试样尺寸：150 ±5 mm × 50 ±1 mm，最大厚度13 mm
• 火焰：使用翼形火嘴（48 mm长缝，1.3 mm宽），甲烷流量965 ±30 ml/min，背压50 ±10 mm水柱，焰高38 ±2 mm
• 施焰：60 ±1秒持续施焰（非脉冲式）
• 试样放置：平放在金属丝网上
• 标记：25 mm、60 mm、125 mm三条参考线

十、辐射板火焰蔓延测试 — RP系列

RP（Radiant Panel）系列是UL94中唯一使用辐射热源而非明火的测试，依据ASTM E162-08。它评估材料表面在辐射热条件下的火焰蔓延特性。

根据标准第10.1.2条，火焰蔓延指数基于4件（平均<50时用6件）试样的平均值，按最近5的倍数取整：

火焰蔓延等级	平均火焰蔓延指数上限
RP15	15
RP25	25
RP50	50
RP75	75
RP100	100
RP150	150
RP200	200

试样尺寸为460 × 150 mm，测试最小和最大厚度。该等级在产品认证中使用较少，主要用于需要评估表面燃烧特性的特定场景。

十一、实际应用中的关键问题

11.1 颜色对阻燃等级的影响

UL94在每一个试样章节（7.3.4、8.3.4、9.3.4等）都特别强调：测试应覆盖材料本色、最重的浅色（通常是白色）、最重的深色（通常是黑色/碳黑）以及最重的有机颜料负载。某些颜料（如红色、黄色）已知会影响可燃性特性，也需要提供试样。

这意味着，同一材料的不同颜色可能获得不同的阻燃等级。如果你只在自然色下测了V-0，黑色版本不一定也是V-0。

11.2 两种预处理条件的意义

V、5V、VTM和HF系列都要求两种条件下的测试：条件A（23 °C/50% RH/48h）和条件B（70 °C烘箱168h后干燥冷却4h）。

条件B模拟的是材料经过长期热老化后的阻燃性能。即使材料在新鲜状态下是V-0，经过70 °C老化后可能降为V-1或V-2。最终等级取两种条件中的较低等级。

11.3 脱脂棉指示器的工程意义

脱脂棉的作用是检测燃烧滴落物的引燃能力。这是V-2/V-1、HF-2/HF-1之间的唯一区别。在实际应用中，如果一个材料有大量燃烧滴落物，即使自熄时间很短（V-2），也可能引燃周围的可燃材料，因此很多产品标准要求V-0或V-1而非V-2。

标准对脱脂棉的要求非常精确：≤0.08 g，铺展为约50 × 50 mm，最大厚度6 mm，在干燥器（≤20% RH）中预处理至少24小时，取出后30分钟内使用。

11.4 测试失败时的重测规则

UL94对每种测试都有明确的重测规则：

• HB：3件中1件不合规 → 加测3件，全部符合即可
• V系列：5件中1件不合规，或总余焰时间在临界范围（51–55秒/251–255秒）→ 加测5件，全部符合即可
• 5V系列：5件条状或3件板状中1件不合规 → 加测全部件数，全部符合即可
• VTM系列：5件中1件不合规，或总余焰时间在临界范围 → 加测5件
• HF系列：有特定多重不合规情况时加测

重测只有一次机会——如果加测组中仍有不合规试样，该厚度下的材料不可获得该等级。

十二、标记与后续检验

标准第13条和附录A对材料标记和后续检验作出了规定：

• 材料容器应标有制造商名称和材料牌号
• 如果制造商有多个工厂，每个工厂必须有区分标记
• 后续检验包括：可燃性测试（按UL94方法复测）、红外光谱分析（验证材料成分一致性）和热重分析/差示扫描量热法（验证热特性一致性）

附录B则提供了更换或新增生产地点的指导：只要使用相同原材料规格、相同配方、相同产品名称和规格，并在UL后续检验中验证，可在新地点生产而不需额外测试。

十三、UL黄卡关键参数解读 — 工程师选材必看

既然讲透了UL94，就不得不提UL黄卡——这是合规工程师、结构工程师日常最常查阅的权威资料。

UL黄卡（Yellow Card）是UL对塑料材料进行安全认证后颁发的数据卡片。在官方的UL Product iQ数据库（productiq.ul.com，需免费注册）中，你可以查到每张黄卡上的关键信息：

• 阻燃等级与厚度梯度：如 "V-0 @ 1.5mm, V-1 @ 0.8mm, HB @ 0.4mm"——黄卡不会只给一个孤立的等级，而是列出材料在不同厚度下（如0.4 mm、0.75 mm、1.5 mm、3.0 mm）所能达到的不同阻燃评级。切记，阻燃等级永远与厚度深度绑定。
• 长期耐热与电气数据：如相对温度指数（RTI，决定材料的最高长期工作温度）、相比漏电起痕指数（CTI，防电痕化/防漏电能力）、高电流电弧起痕率（HAI）等
• 颜色范围（Color）：黄卡会注明颜色覆盖范围，如 "ALL"（全色系有效）、"NC"（本色）、"BK"（黑色）或 "WT"（白色）

看黄卡时的三个关键提醒：

1. 永远先看厚度：不要一听对方是"V-0级塑料"就直接用，先看黄卡上对应V-0的最小厚度是多少。如果黄卡上是 V-0 @ 1.5mm，而你产品的实际壁厚只有 1.0mm，那它在你的产品上可能只能达到 V-1 甚至 V-2。
2. 注意颜色限定：很多时候，某种改性塑料只有"黑色（BK）"或"本色（NC）"拿到了 V-0 认证。如果你为了外观私自改成了"白色（WT）"或定制色，该黄卡可能失效，需要重新送样做颜色确认（Color Spec）。
3. 区分"材料认可（Recognition）"与"成品列名（Listing）"：黄卡属于材料级的"UL认可组件（Component）"认证（就是那个倒写的 ➔ 标志）。材料满足 V-0，只是拿到了终端成品的"入场券"。最终产品是否合规，还需要结合具体的成品标准（如 UL 62368-1 音视频及IT设备、UL 746C 塑料材料在电气设备中的评定、或 IEC/UL 60335-1 家用电器）对防火外壳开孔大小、电弧源距离等整体结构的严格考核。

选材黄金法则：看黄卡时，RTI（相对温度指数）往往和阻燃等级一样重要。如果你的产品内部元器件工作温度高达110 °C，就算你选了一个 V-0 阻燃的塑料，但如果它的 RTI Elec 只有105 °C，在安规审核时依然是不合格的！选材时，阻燃看厚度，耐温看 RTI。

十四、相关标准体系

UL94不是一个孤立的标准，它与以下标准形成体系：

标准号	内容	与UL94的关系
UL 746A	聚合物材料短期性能评估	UL94等级数据用于UL 746A评估
UL 746B	聚合物材料长期性能评估	长期老化后阻燃性能变化
UL 746C	聚合物材料在电气设备中的应用评估	规定了产品中所需的最低UL94等级
UL 7460	聚合物成型零件	可追溯性和性能要求
UL 1694	小型聚合物元件可燃性测试	适用于体积<2500mm³的小元件

对应的IEC标准为IEC 60695-11-10（50 W水平/垂直）和IEC 60695-11-20（500 W垂直），ASTM标准则如前文各节所述。在产品认证中，需要根据具体产品标准（如 UL 62368-1 音视频及IT设备、UL 746C 塑料材料在电气设备中的评定、或 IEC/UL 60335-1 家用电器）来确定所需的最低UL94等级。

十五、总结

UL94是一个材料级别的可燃性预筛选标准，包含5组横向平行的测试体系，共12个评级（加7个RP子等级）。理解UL94的关键在于：

1. 不是纵向阶梯——HB、V、5V、VTM、HF分别适用于不同形态的材料，不能简单串联比较
2. 等级是厚度绑定的——同一材料不同厚度可能获得不同等级，看黄卡时永远先看厚度
3. 等级是条件绑定的——必须同时满足条件A（常温恒湿）和条件B（热老化后）
4. 等级不等同于产品安全性——最终接受取决于产品标准和实际应用
5. V-2/V-1的区别仅在于滴落物是否引燃脱脂棉——在很多应用中这是一个关键安全指标

掌握这些细节，才能在产品认证中正确选用和理解UL94等级，避免因等级误用导致的认证失败或安全隐患。

结语提醒：本文梳理的UL94等级均为实验室标准状态下的塑料样条测试结果（Small-scale test）。在实际的安规工程中，材料通过了V-0或5VA只是拿到了入场券。终端设备（如无线路由器、家电外壳）在做产品级认证（如IEC/UL 62368-1）时，还需要结合成品的实际结构、开孔大小、内部热源距离进行整体的"防火外壳（Fire Enclosure）"评价。选材时务必与安规工程师提前沟通，避免后期成品测试时因结构问题重新改模。

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参考标准：ANSI/UL 94-2023（第七版，2023年5月31日修订版）

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