07.06.2021 by Dr. Natalie Rudolph, Milena Riedl

Comment éviter les incendies et les fumées toxiques dans les composants électroniques ?

Les matières plastiques sont en général d'excellents isolants. L'ajout de retardateurs de flamme (RF) est l'une des mesures visant à garantir la sécurité incendie. Découvrez les effets des différents retardateurs de flamme sur le comportement du feu.

Les matériaux plastiques en général sont d'excellents isolants. Combinées à leur résistance mécanique élevée et à 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 cette application appartient à la famille des polyamides.

Toutefois, ces matériaux peuvent s'enflammer lorsqu'ils sont suffisamment proches d'une source d'inflammation telle qu'une étincelle électrique. L'ajout de retardateurs de flamme (RF) constitue une mesure de sécurité contre l'incendie.

En général, une faible quantité de retardateur de flamme est souhaitée pour 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 suffit d'une étincelle électrique pour qu'un feu naissant produise de la fumée. La toxicité et la corrosivité des fumées souvent observées proviennent des polymères halogénés ou des 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 éliminer ces problèmes.

Figure 1 : Calorimètre à cône TCC 918

Le calorimètre à cône TCC 918 sauve des vies !

Les réglementations relatives aux essais d'incendie sont essentielles pour maintenir l'inflammabilité et la propagation du feu à un niveau raisonnable. Le "test de réaction au feu", conformément à la norme internationale ISO 5660-1 et à la norme ASTM E1354, utilise un calorimètre à cône pour évaluer le taux de dégagement de chaleur et la production dynamique de fumée d'un échantillon de matériau. Le calorimètre à cône est également essentiel pour déterminer la sécurité incendie des matériaux nouvellement développés.

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Comment les différents retardateurs de flamme influencent le comportement au feu

Pour étudier l'effet de différents retardateurs de flamme non halogénés sur le comportement au feu du PA 6, 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.

Pour le PA 6 pur, le PA 6 avec un retardateur de flamme à base de graphite et le PA 6 avec un retardateur de flamme non halogéné, la perte de masse, le taux de dégagement de chaleur et la transmission en fonction du temps ont été étudiés (Figure 2).

Figure 2 : a) perte de masse, b) taux de dégagement de chaleur et c) transmission d'un PA 6 pur (bleu), d'un PA 6 avec un retardateur de flamme à base de graphite (rouge) et d'un PA 6 avec un retardateur de flamme non halogéné (vert) (Source : BPI)
Figure 2 : a) perte de masse, b) taux de dégagement de chaleur et c) transmission d'un PA 6 pur (bleu), d'un PA 6 avec un retardateur de flamme à base de graphite (rouge) et d'un PA 6 avec un retardateur de flamme non halogéné (vert) (Source : BPI)
Figure 2 : a) perte de masse, b) taux de dégagement de chaleur et c) transmission d'un PA 6 pur (bleu), d'un PA 6 avec un retardateur de flamme à base de graphite (rouge) et d'un PA 6 avec un retardateur de flamme non halogéné (vert) (Source : BPI)

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 PA 6 pur (courbe bleue). Dans le cas du dégagement de chaleur, il présente des valeurs légèrement inférieures et le dégagement de chaleur se termine plus tôt. Dans le cas de la transmission, cependant, l'émission de fumée est beaucoup plus élevée que pour le PA 6 pur.

Cela montre que dans le cas de ce PA6 particulier et des charges FR étudiées, le retardateur de flamme à base de graphite est beaucoup plus performant et réduit de manière significative les effets néfastes d'un incendie sur son environnement.

De plus amples informations sur la préparation de l'échantillon et la configuration du test seront bientôt disponibles dans une nouvelle note d'application ! Restez informé et abonnez-vous à notre lettre d'information !