Flame retardants refer to a variety of substances that are added to combustible materials to prevent

I. Limiting Oxygen Index (LOI); 
LOI is a measure of the percentage of oxygen that has to be present to support combustion of the plastic. 
The higher the LOI the lower the flammability. 
In the LOI test, a candle like sample is supported in a vertical glass column and a slow stream of 
oxygen/nitrogen mix is fed into the glass column. The sample is ignited with a flame and burns downward into 
unheated material. 
The oxygen/nitrogen ratio can be varied and the test records the minimum concentration of oxygen (as 
a percentage) that will just support combustion.
II. Underwriters Laboratory (UL94); 
UL testing is a method of classifying a material’s tendency to either extinguish or spread a flame once it 
has been ignited. 
The testing involves applying a flame to a sample in various orientations and assessing the response of 
the material after the flame is removed. Materials that burn slowly or self-extinguish and do not drip flaming 
material will rank highest. 
III. Horizontal Burning Test (94HB); 
This is the easiest test to pass. The test which shown in fig. (3) involves applying a flame to one end of a 
horizontal bar of the plastic for 30 seconds or until the flame front reaches the specified mark. If burning 
continues then the time taken to reach the second mark is measured. If burning stops then the time of burning 
and the damaged length are measured. A material will be classified 94HB if the time taken to reach the second 
mark is greater than the specified minimum or if burning stops before the second mark. 
Fig. (3): Horizontal burning test 
IV. Vertical Burning Test 
This is a harder test than the HB test because the specimen is tested in the vertical orientation. Fig. (4) 
shows the material burning at the lower end of the sample preheats the material in the upper areas of the 
specimen. 
Fig. (4): Vertical burning test 

---

4 
05
/
04
/
2019
5. Polymer Combustion Mechanism 
 
Fig. (5); Stages of polymer combustion 
Figure (5) shows the different stages of polymer combustion which are; 
I. Primary thermal; 
In this stage, the ignition source start heating the testing sample and this stage depend on material of 
sample and the output energy from ignition source. 
II. Primary chemical; 
The active free radicals released under influence of heat of ignition source, these free radicals start to do 
degradation process of polymer. 
III. Polymer decomposition; 
In this stage polymer rapidly depredate and a result of this, the molecular weight of polymer starts to 
decompose into range of small molecule weights such as; combustible liquids and gases and char in case of 
existence of aromatic member in polymer structure. 
IV. Ignition; 
The flame transferred from ignition source to polymer which mean that the become containing fire. 
V. Combustion; 
The release gases start its combustion process near or at polymer surface. 
VI. Flame propagation; 
It’s the last stage; at which flame propagates through tested sample which led at end a dead polymer. 
6. Mechanism of Flame Retardance 
Retarding flame depend mainly on 3 factors each one of them represent mechanism of retarding flame 
these factors are; 
I. Formation insulating layer (charred layer).
II. Absorbing volatile fuel. 
III. Quenching flame propagation reactions.