EuroWire March 2016

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Article technique
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Effet de la structure du
câble sur la résistance à la
flamme dans les composés
hygrodurcissants
Par Peter C Dreux, Abhijit Ghosh-Dastidar, Kurt A Bolz, The Dow Chemical Company
Résumé
Les matériaux de remplissage ignifuges
sont utilisés dans les isolements et dans
les gaines pour la production de câbles
de construction et industriels pouvant
satisfaire aux normes et aux codes
critiques en matière de sécurité contre
les incendies. Ces additifs retardeurs
de flamme atténuent les propriétés de
combustion intrinsèques des résines de
base utilisées pour fournir l’isolement
électrique au conducteur sous-jacent, en
ralentissant ainsi la propagation du feu et
en offrant un temps de fuite décisif en cas
d’incendie. VW-1 (UL 44 et UL 2.556) est
une spécification industrielle illustrant la
résistance à la flamme d’un fil revêtu de
polymère et la probabilité de propager un
incendie après l’élimination de la source de
chaleur initiale.
Avec le développement des formulations
réticulées hygrodurcissantes dans les
systèmes de fils et de câbles, et l’utilisation
d’une chambre de combustion sans
courants d’air, les fabricants de composés
et les producteurs de câbles ont trouvé
de plus en plus stimulant de passer l’essai
de la spécification VW-1. Au-delà du
paramètre critique de la formulation du
composé polymérique, une meilleure
compréhension de la structure du câble, y
compris l’épaisseur de la paroi d’isolement
et le noyau du conducteur (solide par
rapport à toronné) est indispensable dans
la conception de systèmes qui répondent
à ce niveau de performance ignifuge.
Cette étude analyse les effets de la
structure du fil, y compris l’épaisseur
d’isolation et le type de conducteur
sur la performance au feu de diverses
formulations ignifuges. Les isolements
de fils durcis à l’humidité, à basse
tension sont fabriqués en mélangeant
le copolymère éthylène vinyl-silane, un
mélange maître de catalyseur de dilaurate
de dibutylétain et de différents niveaux de
mélanges maîtres retardateurs de flamme
et l’extrusion des fils. Les performances
ignifuges sont décrites par le temps
de combustion et par la longueur de
la couche carbonisée des câbles qui
passent l’essai VW-1 dans une chambre de
combustion certifiée UL.
1 Introduction
Underwriters Laboratories Inc (UL®)
a établi la spécification UL-44 (fils
et câbles isolés avec des matériaux
thermodurcissables) pour les fils isolés
du type XHH, XHHW, XHHW-2 RHH,
RHW, RHW-2, RH et SIS. En plus de
dicter des tensions de fonctionnement
maximales, les propriétés conductrices
(dimensions, type de métal, solide par
rapport à toronné, etc.) et les épaisseurs de
l’isolement, UL-44 spécifie les exigences de
performance pour les matériaux isolants.
Ces critères de performance sont définis
en termes de propriétés physiques et
électriques, de résistance aux fluides et
de performances thermomécaniques. En
outre, des appellations de résistance à la
flamme sont définies avec l’essai FV-2/
VW-1 (échantillon vertical) caractérisé
par l’un des critères de conformité de
combustion les plus rigoureux.
Pour obtenir un marquage VW-1, un fil
fini, soit un conducteur en cuivre 14 AWG
(2,08mm2) ou en aluminium 12 AWG
(3,31mm2) avec une couche d’isolement de
30mil (0,76mm) ne doit pas être capable
de transmettre la flamme sur sa longueur
ou à sa proximité, conformément à
l’essai[1]. Bien que la description ne soit pas
explicite sur l’utilisation du conducteur
solide par rapport au conducteur toronné,
en général les formulateurs des isolements
essayent les échantillons en utilisant des
conducteurs solides.
Ceci est en grande partie dû au fait que
d’autres essais physiques et électriques
au-delà des performances ignifuges
exigent l’utilisation de conducteurs
solides. Toutefois, en raison de leur
flexibilité et de leur relative facilité dans
la manipulation lors de l’installation,
en général les fabricants de câbles ne
produisent que des conducteurs toronnés,
même avec des dimensions inférieures.
Par conséquent les échantillons soumis
aux essais VW-1 par les producteurs
de câbles, soit pour le lancement
de nouveaux produits ou pour la
conformité d’un produit existant déjà,
sont généralement fabriqués avec les
conducteurs toronnés.
Il est donc impératif que les fabricants
de composés comprennent et soient
en mesure de prévoir les performances
ignifuges de leurs composés retardeurs de
flamme sur un type de conducteur donné.
On sait que les dimensions du conducteur
sont un paramètre clé dans la performance
ignifuge des structures des fils et des
câbles, et que les conducteurs plus
grands fournissent une dissipation de la
chaleur majeure avec pour résultat l’arrêt
du «triangle de feu» (chaleur/oxygène/
combustible)[2]. Jusqu’à ce moment aucun
effort n’a été fait dans l’industrie ni dans
la littérature afin de déterminer si le type
de conducteur affecte les performances
ignifuges de façon significative.
Le but de cet article est d’étudier l’effet du
type de conducteur en cuivre (conducteur
solide par rapport au conducteur
toronné) sur les performances ignifuges
de l’essai VW-1 pour quatre composés
hygrodurcissants de différents degrés de
résistance à la flamme. En plus du type
de conducteur, l’épaisseur d’isolation, qui
a démontré d’affecter négativement les
performances ignifuges dans les systèmes
sans halogène[3], sera également étudié.