Introduction
Les matériaux plastiques sont en général d'excellents isolants. En raison de leur résistance mécanique élevée et de leur faible poids, elles sont particulièrement adaptées au marché de l'électricité et de l'électronique (E&E), ainsi qu'aux industries des transports et de l'électroménager. L'un des matériaux plastiques couramment utilisés pour ces applications appartient à la famille des polyamides : Le PA6, qui se caractérise par une bonne qualité de surface, une bonne aptitude à la transformation et un prix légèrement inférieur à celui des autres PA, est particulièrement bien adapté. Dans bon nombre de ces applications, la matière plastique est renforcée par de courtes fibres de verre afin d'améliorer encore les performances mécaniques.
Toutefois, ces matériaux peuvent s'enflammer lorsqu'ils sont suffisamment proches d'une source d'inflammation telle qu'une étincelle électrique. Une mesure courante pour garantir la sécurité incendie est l'ajout de retardateurs de flamme (RF). Le type et la quantité de retardateurs de flamme utilisés dépendent de l'application et des exigences associées définies par les différentes normes d'inflammabilité.
En général, une faible quantité de retardateur de flamme est souhaitée, afin d'avoir le moins d'effet possible sur les propriétés du plastique et sur son comportement lors de la transformation. Comme tout additif, les retardateurs de flamme augmentent la viscosité des polymères fondus, ce qui est particulièrement important dans l'industrie électronique où la miniaturisation et les parois très minces sont la norme. Il existe une grande variété de retardateurs de flamme pour le PA6.
Les incendies déclenchés par une simple étincelle électrique dégagent de la fumée dès le début. C'est pourquoi la plupart des victimes d'incendies sont tuées par la fumée toxique. En outre, la fumée peut devenir suffisamment dense pour rendre l'orientation visuelle difficile ou même empêcher une personne piégée de s'échapper. Les substances corrosives contenues dans la fumée peuvent également endommager les équipements qui n'ont pas été touchés par l'incendie. La toxicité et la corrosivité souvent observées proviennent de polymères halogénés ou de retardateurs de flamme. C'est pourquoi des retardateurs de flamme non halogénés spéciaux et des retardateurs de flamme à base de graphite sont utilisés pour éviter ces problèmes.
Conditions de mesure
Pour mettre en évidence l'effet de différents retardateurs de flamme non halogénés sur le comportement au feu du PA6, des échantillons des différents composés ont été moulés par injection dans des plaques de 100 x 100 x 4 mm3 et testés dans le TCC 918 (figure 1). L'instrument permet de déterminer le dégagement de chaleur, la perte de masse ainsi que la densité et la composition du gaz de fumée. Les échantillons ont été placés sur un porte-échantillon horizontal qui est placé dans le capteur de charge. La cellule de charge contrôle la masse de l'échantillon pendant la mesure. Un radiateur électrique conique irradie uniformément l'échantillon par le haut. Un allumeur d'étincelles est placé entre la surface de l'échantillon et le cône chauffant. Il enflamme les gaz inflammables qui se dégagent de l'échantillon lorsqu'il est chauffé. Les gaz de combustion produits traversent le cône de chauffage et sont collectés par un système de conduit d'évacuation avec un ventilateur centrifuge et une hotte. Dans la section de mesure du conduit d'évacuation, le débit massique et la température du gaz de fumée peuvent être mesurés, ainsi que les concentrations d'O2, deCO2 et de CO et la transmission de la lumière laser à travers le gaz de fumée.
Avant de commencer les essais, le système d'analyse des gaz (Siemens Oxymat/Ultramat) a été étalonné avec des gaz d'étalonnage et le facteur C a été vérifié en utilisant le brûleur à méthane avec un dégagement de chaleur défini. L'analyseur de gaz utilisé était équipé d'une option O2 et d'une optionCO2. Après le chauffage du cône, l'obturateur a été fermé et le porte-échantillon préparé a été placé sur la plaque de base. Ensuite, le système a automatiquement retiré l'obturateur pour commencer la mesure. Les gaz évaporés ont été allumés par le système d'allumage automatique. Les conditions de mesure sont résumées dans le tableau 1.
La figure 2 montre les résultats de la mesure sur le PA 6 pur et la visualisation dans le logiciel TCC. La colonne de gauche montre les données d'entrée de la mesure ; au milieu, un tableau avec les valeurs mesurées de 751 à 756 s peut être vu ainsi que deux exemples de graphiques des données mesurées ; et, la colonne de droite présente un aperçu des valeurs d'analyse sélectionnées pour cette mesure particulière.
Tableau 1 : Conditions de mesure
| Porte-échantillon | Horizontal | |
| Flux de chaleur | 50 kW/m² | |
| Débit nominal du conduit | 24.0 l/s | |
La figure 3 permet d'examiner les résultats de plus près. La figure 3a montre la perte de masse, b) le taux de dégagement de chaleur et c) la transmission en fonction du temps pour les trois échantillons différents. On constate que l'échantillon de PA6 contenant 20 % en poids de retardateur de flamme à base de graphite (courbe rouge) présente la perte de masse, le dégagement de chaleur et le dégagement de fumée (réduction la plus faible de la transmission) les plus faibles de tous les échantillons. En comparaison, l'échantillon contenant 20 % en poids de retardateur de flamme non halogéné (courbe verte) se comporte de manière très similaire au matériau PA6 pur (courbe bleue). En ce qui concerne le dégagement de chaleur, il présente des valeurs légèrement inférieures et le dégagement de chaleur se termine plus tôt. En ce qui concerne la transmission, cependant, l'émission de fumée est beaucoup plus élevée que pour le PA6 pur.
Résumé
Ces recherches montrent que dans le cas de ce PA6 particulier ainsi que des charges FR étudiées, le retardateur de flamme à base de graphite est beaucoup plus performant et réduit de manière significative les effets néfastes qu'un incendie peut avoir sur son environnement. Dans le cas de l'ignifugeant non halogéné, il faudrait étudier d'autres charges pour identifier une composition plus performante.