Evaluation de l’efficacité de retardateurs de flamme
Question
Comment évaluer l’efficacité des nouveaux retardateurs de flamme ?
Expertise
MATERIA NOVA est très actif dans l’amélioration de la tenue au feu des matériaux en optimisant leur résistance à l’inflammation, en réduisant leur aptitude à propager le feu, ou encore en diminuant les niveaux de dégagement de chaleur et de fumées. Ces développements sont menés tout en préservant les propriétés fonctionnelles des matériaux et avec des coûts acceptables.
L’expertise menée dans ce domaine couvre non seulement la modification chimique des polymères pour améliorer leur tenue au feu ou le développement de synergies à partir de retardateurs de flamme commerciaux mais également la conception de nouveaux additifs retardateurs de flamme (biosourcés, par exemple) ou encore, le développement de traitements de surface protecteurs par voies sèches (Plasma) ou humides (Sol-gel, peintures, …).
MATERIA NOVA possède un laboratoire dédié spécifiquement à l’évaluation des propriétés au feu des matériaux comprenant le Mass Loss Cône Calorimètre, LOI, UL94, la chambre à fumée et le test au fil incandescent.
Dans ce cas d’étude, l’un de nos clients souhaite évaluer les propriétés au feu (suivi du dégagement de chaleur et de la perte de masse du matériau) de quelques grammes d’un nouveau retardateur de flamme biosourcés (BioRF) produit dans son laboratoire.
Pour une évaluation correcte, il s’agit, dans un premier temps, d’incorporer les retardateurs de flamme dans du polypropylène (PP), un polymère présentant une faible tenue au feu. MATERIA NOVA a réalisé les mélanges PP/BioRF par voie fondue dans un mélangeur interne, mis en forme les plaques par thermocompression, et réalisé les tests au feu à l’aide du Mass Loss Cône Calorimètre (MLC).
Mass Loss Cône Calorimètre
L’objectif est ici de mettre en évidence l’efficacité des BioRF en évaluant le comportement au feu des composites PP+ BioRF par comparaison à celui du PP sans BioRF. Deux indicateurs sont étudiés :
- Le HRR (Heat Release Rate) ou taux de libération de chaleur, c’est-à-dire la quantité de chaleur qu’un matériau libère par unité de surface lorsqu’il brûle. C'est un indicateur fondamental en science du feu, car il permet de caractériser l’intensité de la combustion. Un taux de libération de chaleur élevé indique qu’un matériau peut contribuer de manière significative à la propagation d’un incendie.
- Le taux de perte de masse du matériau, qui évalue la vitesse de consommation du matériau lors de la combustion, au cours du temps.
Les résultats obtenus permettent de mettre en évidence deux éléments majeurs. La présence du BioRF induit :
(1) la formation d’un charbonnement lors de la combustion, qui limite le dégagement de chaleur lors de la combustion,
Mesure du taux de libération de chaleur en fonction du temps
(2) une diminution de la résistance à l’inflammation attestée par la diminution du temps d’ignition, induit par une dégradation prématurée du composite. Il est donc nécessaire de limiter cet effet négatif en combinant ce BioRF avec d’autres agents de synergies.
Mesure de la perte de masse en fonction de temps
Solution
Ces résultats ont permis d’accompagner le client dans ses investigations et la poursuite de ses travaux de recherche.
Ces essais doivent être associés aux autres tests au feu tels que l’UL-94, le LOI ou encore la mesure de l’opacité des fumées pour caractériser les autres facettes du comportement au feu du matériau.