Application d’adhésifs/mastic/collage de retardateurs de flamme
Domaine du bâtiment :Installation de portes coupe-feu, pare-feu, panneaux coupe-feu
Domaine électronique et électrique :Cartes de circuits imprimés, composants électroniques
Industrie automobile:Sièges, tableaux de bord, panneaux de portes
Domaine aérospatial :Instruments aéronautiques, structures d'engins spatiaux
Articles ménagers:Meubles, sols, papiers peints
Ruban de transfert adhésif ignifuge :Excellent pour les métaux, les mousses et les plastiques comme le polyéthylène
Fonctionnement des retardateurs de flamme
Les retardateurs de flamme inhibent ou retardent la propagation du feu en supprimant les réactions chimiques dans la flamme ou en formant une couche protectrice à la surface d'un matériau.
Ils peuvent être mélangés au matériau de base (ignifugeants additifs) ou liés chimiquement à celui-ci (ignifugeants réactifs).Les retardateurs de flamme minéraux sont généralement additifs tandis que les composés organiques peuvent être réactifs ou additifs.
Conception d'adhésifs ignifuges
Un incendie comporte en effet quatre étapes :
Initiation
Croissance
État stable, et
Pourriture
Comparaison des températures de dégradation d'un adhésif thermodurci typique
Avec les personnes atteintes aux différentes étapes d’un incendie
Chaque état a une température de dégradation correspondante, comme le montre la figure.Lors de la conception d'un adhésif ignifuge, les formulateurs doivent s'efforcer de fournir une résistance à la température au stade de feu approprié pour l'application :
● Dans la fabrication électronique, par exemple, un adhésif doit supprimer toute tendance du composant électronique à prendre feu - ou à s'allumer - en cas d'augmentation de température induite par un défaut.
● Pour le collage de carreaux ou de panneaux, les adhésifs doivent résister au détachement lors des phases de croissance et d'état stable, même en contact direct avec la flamme.
● Ils doivent également minimiser les gaz toxiques et les fumées émises.Les structures porteuses sont susceptibles de connaître les quatre phases de l’incendie.
Limiter le cycle de combustion
Pour limiter le cycle de combustion, un ou plusieurs des processus contribuant à l'incendie doivent être supprimés soit :
● Élimination du combustible volatil, par exemple par refroidissement
● Production d'une barrière thermique, par exemple par carbonisation, éliminant ainsi le combustible en réduisant les transferts de chaleur, ou
● Éteindre les réactions en chaîne dans la flamme, par exemple en ajoutant des piégeurs de radicaux appropriés
Les additifs ignifuges y parviennent en agissant chimiquement et/ou physiquement en phase condensée (solide) ou en phase gazeuse en assurant l'une des fonctions suivantes :
●Formeurs de charbon :Généralement des composés de phosphore, qui éliminent la source de combustible carboné et fournissent une couche isolante contre la chaleur du feu.Il existe deux mécanismes de formation de caractères :
Réorientation des réactions chimiques impliquées dans la décomposition vers des réactions produisant du carbone plutôt que du CO ou du CO2 et
Formation d'une couche superficielle de charbon protecteur
●Absorbeurs de chaleur :Généralement des hydrates de métaux, tels que le trihydrate d'aluminium ou l'hydroxyde de magnésium, qui éliminent la chaleur de la structure du retardateur de flamme par évaporation de l'eau.
●Extincteurs de flammes :Généralement des systèmes halogènes à base de brome ou de chlore qui interfèrent avec les réactions dans une flamme.
● Synergistes :Généralement des composés d'antimoine, qui améliorent les performances de l'extincteur de flamme.
Importance des retardateurs de flamme dans la protection incendie
Les produits ignifuges constituent un élément important de la protection incendie car ils réduisent non seulement le risque de départ d’incendie, mais également celui de sa propagation.Cela augmente le temps d’évasion et protège ainsi les humains, les biens et l’environnement.
Il existe de nombreuses façons d’établir un adhésif comme ignifuge.Comprenons en détail la classification des retardateurs de flamme.
Les besoins en adhésifs ignifuges augmentent et leur utilisation s'étend à un certain nombre de secteurs industriels différents, notamment l'aérospatiale, la construction, l'électronique et les transports publics (les trains en particulier).
1 : Ainsi, l’un des critères clés évidents est d’être ignifuge / non brûlant ou, mieux encore, d’inhiber les flammes – correctement ignifuge.
2 : L’adhésif ne doit pas dégager de fumée excessive ou toxique.
3 : L’adhésif doit conserver son intégrité structurelle à des températures élevées (avoir une résistance à la température aussi bonne que possible).
4 : Le matériau adhésif décomposé ne doit pas contenir de sous-produits toxiques.
Il semble difficile de trouver un adhésif capable de répondre à ces exigences – et à ce stade, la viscosité, la couleur, la vitesse de durcissement et la méthode de durcissement préférée, le remplissage des espaces, les performances de résistance, la conductivité thermique et l'emballage n'ont même pas été étudiés. considéré.Mais les chimistes du développement apprécient le défi, alors FAITES-LE !
Les réglementations environnementales ont tendance à être spécifiques à l’industrie et à la région.
Un grand groupe de retardateurs de flamme étudiés s’est avéré avoir un bon profil environnemental et sanitaire.Ceux-ci sont:
● Polyphosphate d'ammonium
● Diéthylphosphinate d'aluminium
● Hydroxyde d'aluminium
● Hydroxyde de magnésium
● Mélamine polyphosphate
● Dihydrooxaphosphaphénanthrène
● Stannate de zinc
● Hydroxstannate de zinc
Ignifuge
Les adhésifs peuvent être développés pour correspondre à une échelle mobile de résistance au feu – voici les détails des classifications des tests en laboratoire des assureurs.En tant que fabricants d'adhésifs, nous recevons des demandes principalement pour l'UL94 V-0 et occasionnellement pour le HB.
UL94
● HB : combustion lente sur éprouvette horizontale.Vitesse de combustion <76 mm/min pour une épaisseur <3 mm ou arrêt de la combustion avant 100 mm
● V-2 : la combustion (verticale) s'arrête en moins de 30 secondes et les éventuelles gouttes peuvent s'enflammer.
● V-1 : la combustion (verticale) s'arrête en <30 secondes et les gouttes sont autorisées (mais doiventpasbrûler)
● La combustion V-0 (verticale) s'arrête en <10 secondes et les gouttes sont autorisées (mais doiventpasbrûler)
● La combustion du 5VB (échantillon de plaque verticale) s'arrête en <60 secondes, sans gouttes ;le spécimen peut développer un trou.
● 5 VA comme ci-dessus mais ne permet pas de développer un trou.
Les deux dernières classifications concerneraient un panneau collé plutôt qu'un échantillon d'adhésif.
Les tests sont assez simples et ne nécessitent pas d'équipement sophistiqué, voici une configuration de test de base :
Il peut être assez délicat de réaliser ce test uniquement sur certains adhésifs.Particulièrement pour les adhésifs qui ne durcissent pas correctement en dehors d'un joint fermé.Dans ce cas, vous pouvez tester uniquement entre des substrats collés.Cependant, la colle époxy et les adhésifs UV peuvent être durcis sous forme d'éprouvette solide.Ensuite, insérez l’éprouvette dans les mâchoires du support de serrage.Gardez un seau de sable à proximité et nous vous recommandons fortement de le faire sous extraction ou sous sorbonne.Ne déclenchez aucun avertisseur de fumée !Surtout ceux liés directement aux services d’urgence.Attrapez le spécimen en feu et chronométrez le temps qu'il faut pour que la flamme s'éteigne.Vérifiez s'il y a des gouttes en dessous (j'espère que vous avez un plateau jetable sur place ; sinon, adieu le joli plan de travail).
Les chimistes spécialisés dans les adhésifs combinent un certain nombre d'additifs pour fabriquer des adhésifs ignifuges – et parfois même pour éteindre les flammes (bien que cette fonctionnalité soit plus difficile à réaliser de nos jours, de nombreux fabricants de produits exigeant désormais des formulations sans halogène).
Les additifs pour adhésifs résistants au feu comprennent
● Composés organiques carbonisants qui aident à réduire la chaleur et la fumée et à protéger le matériau situé en dessous d'une combustion ultérieure.
● Absorbeurs de chaleur, ce sont des hydrates métalliques normaux qui contribuent à conférer à l'adhésif d'excellentes propriétés thermiques (souvent, les adhésifs ignifuges sont sélectionnés pour les applications de collage de dissipateurs thermiques où une conductivité thermique maximale est requise).
Il s'agit d'un équilibre minutieux car ces additifs provoqueront des interférences avec d'autres propriétés adhésives telles que la résistance, la rhéologie, la vitesse de durcissement, la flexibilité, etc.
Y a-t-il une différence entre les adhésifs résistants au feu et les adhésifs ignifuges ?
Oui!Il y a.Les deux termes ont été évoqués dans l’article, mais il est probablement préférable de remettre les choses au clair.
Adhésifs résistants au feu
il s'agit souvent de produits tels que des ciments adhésifs inorganiques et des mastics.Ils ne brûlent pas et résistent à des températures extrêmes.Les applications pour ces types de produits incluent les hauts fourneaux, les fours, etc. Ils ne font rien pour arrêter la combustion d'un assemblage.Mais ils font un excellent travail en maintenant ensemble tous les éléments brûlants.
Adhésifs ignifuges
Ceux-ci contribuent à éteindre les flammes et à ralentir la propagation du feu.
De nombreuses industries recherchent ces types d'adhésifs
● Electronique– pour l'enrobage et l'encapsulation de composants électroniques, le collage de dissipateurs thermiques, de circuits imprimés, etc. Un court-circuit électronique peut facilement déclencher un incendie.Mais les PCB contiennent des composés ignifuges – il est souvent important que les adhésifs possèdent également ces propriétés.
● Construction– les bardages et revêtements de sol (en particulier dans les espaces publics) doivent souvent être incombustibles et collés avec une colle ignifuge.
● Transports publics– wagons de train, intérieurs de bus, tramways, etc. Les applications des adhésifs ignifuges comprennent le collage de panneaux composites, de revêtements de sol et d'autres appareils et accessoires.Non seulement les adhésifs aident à arrêter la propagation du feu.Mais ils fournissent un joint esthétique sans avoir besoin de fixations mécaniques disgracieuses (et bruyantes).
● Avion– comme mentionné précédemment, les matériaux intérieurs des cabines sont soumis à des réglementations strictes.Ils doivent être ignifuges et ne pas remplir la cabine de fumée noire lors d'un incendie.
Normes et méthodes d'essai pour les retardateurs de flamme
Les normes liées aux essais au feu visent à déterminer les performances d'un matériau en ce qui concerne la flamme, la fumée et la toxicité (FST).Plusieurs tests ont été largement utilisés pour déterminer la résistance des matériaux à ces conditions.
Tests sélectionnés pour les retardateurs de flamme
| Résistance à la brûlure | |
| ASTM D635 | « Taux de combustion des plastiques » |
| ASTM E162 | « Inflammabilité des matières plastiques » |
| UL94 | « Inflammabilité des matières plastiques » |
| OIN 5657 | « Inflammabilité des produits de construction » |
| BS 6853 | « Propagation de la flamme » |
| LOIN 25.853 | « Norme de navigabilité – Intérieurs des compartiments » |
| NF T 51-071 | "Indice d'oxygène" |
| NF C 20-455 | "Test du fil incandescent" |
| DIN 53438 | « Propagation de la flamme » |
| Résistance aux températures élevées | |
| BS 476, pièce n° 7 | « Propagation superficielle des flammes – Matériaux de construction » |
| DIN 4172 | « Comportements au feu des matériaux de construction » |
| ASTM E648 | « Revêtement de sol – Panneau radiant » |
| Toxicité | |
| SMP800C | « Tests de toxicité » |
| BS 6853 | "Émission de fumée" |
| NFX70-100 | « Tests de toxicité » |
| ATS1000.01 | « Densité de la fumée » |
| Génération de fumée | |
| BS 6401 | « Densité optique spécifique de la fumée » |
| BS 6853 | "Émission de fumée" |
| NES 711 | « Indice de fumée des produits de combustion » |
| ASTM D2843 | « Densité de la fumée provenant de la combustion des plastiques » |
| OIN CD5659 | « Densité optique spécifique – Génération de fumée » |
| ATS1000.01 | « Densité de la fumée » |
| DIN 54837 | « Génération de fumée » |
Test de résistance à la combustion
Dans la plupart des tests mesurant la résistance à la combustion, les adhésifs appropriés sont ceux qui ne continuent pas à brûler pendant une période significative après le retrait de la source d'inflammation.Dans ces tests, l'échantillon d'adhésif durci peut être soumis à une inflammation indépendamment de tout support adhérent (l'adhésif est testé sous forme de film libre).
Bien que cette approche ne simule pas la réalité pratique, elle fournit des données utiles sur la résistance relative de l’adhésif à la combustion.
Des échantillons de structures avec adhésif et adhérent peuvent également être testés.Ces résultats peuvent être plus représentatifs de la performance de l'adhésif lors d'un incendie réel puisque la contribution apportée par l'adhésif peut être soit positive, soit négative.
Test de combustion verticale UL-94
Il fournit une évaluation préliminaire de l'inflammabilité relative et de l'égouttement des polymères utilisés dans les équipements électriques, les appareils électroniques, les appareils électroménagers et d'autres applications.Elle aborde les caractéristiques d'utilisation finale que sont l'inflammation, la vitesse de combustion, la propagation de la flamme, la contribution au combustible, l'intensité de la combustion et les produits de combustion.
Travail et configuration - Dans ce test, un échantillon de film ou de substrat enduit est monté verticalement dans une enceinte sans courant d'air.Un brûleur est placé sous l'échantillon pendant 10 secondes et la durée du flambage est chronométrée.Toute goutte qui enflamme le coton chirurgical placé à 12 pouces sous l'échantillon est notée.
Le test comporte plusieurs classifications :
94 V-0 : Aucun spécimen ne présente une combustion flamboyante pendant plus de 10 secondes après l'allumage.Les échantillons ne brûlent pas jusqu'à la pince de maintien, ne coulent pas et n'enflamment pas le coton, et n'ont pas de combustion incandescente persistant pendant 30 secondes après le retrait de la flamme d'essai.
94 V-1 : Aucun spécimen ne doit avoir une combustion flamboyante pendant plus de 30 secondes après chaque allumage.Les échantillons ne brûlent pas jusqu'à la pince de maintien, ne coulent pas et n'enflamment pas le coton, et n'ont pas de rémanence de plus de 60 secondes.
94 V-2 : Cela implique les mêmes critères que V-1, sauf que les échantillons peuvent s'égoutter et enflammer le coton situé sous l'échantillon.
Autres stratégies pour mesurer la résistance à la combustion
Une autre méthode pour mesurer la résistance à la combustion d’un matériau consiste à mesurer l’indice limite d’oxygène (LOI).La LOI est la concentration minimale d'oxygène exprimée en pourcentage volumique du mélange d'oxygène et d'azote qui entretient simplement la combustion enflammée d'un matériau initialement à température ambiante.
La résistance d’un adhésif aux températures élevées en cas d’incendie nécessite une attention particulière en dehors des effets de flamme, de fumée et de toxicité.Souvent, le substrat protégera l'adhésif d'un incendie.Cependant, si l'adhésif se détache ou se dégrade en raison de la température du feu, le joint peut se briser, provoquant une séparation du substrat et de l'adhésif.Si cela se produit, l'adhésif lui-même est exposé avec le substrat secondaire.Ces surfaces fraîches peuvent alors contribuer davantage à l'incendie.
La chambre de densité de fumée NIST (ASTM D2843, BS 6401) est largement utilisée dans tous les secteurs industriels pour la détermination de la fumée générée par des matériaux solides et des assemblages montés en position verticale dans une chambre fermée.La densité de la fumée est mesurée optiquement.
Lorsqu'un adhésif est pris en sandwich entre deux substrats, la résistance au feu et la conductivité thermique des substrats contrôlent la décomposition et l'émission de fumée de l'adhésif.
Dans les tests de densité de fumée, les adhésifs peuvent être testés seuls en tant que revêtement libre pour imposer les conditions les plus défavorables.
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