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EuroWire – Mars 2008
3. Méthodes d’essai
3.1 Chambre à fumées NBS (ASTM E662)
La libération de fumées générées par la
combustion de matériaux plastiques peut
être déterminée en utilisant la méthode à
la chambre à fumée NBS (National Bureau
of Standards) standardisée aux Etats-Unis
comme norme ASTM E662. Cet essai a été
initialement développé pour déterminer
les caractéristiques de génération des
fumées des matériaux plastiques utilisés
dans la construction des aéronefs.
La chambre à fumées NBS mesure la
densité des fumées accumulées lorsqu’un
échantillon caractérisé par une forme
et une épaisseur spécifiques est exposé
à une source de chaleur rayonnante de
25kW/m
2
. La densité de fumée maximale
ou la densité de fumée à un temps donné
(généralement 4 minutes) peut être
spécifiée en fonction de l’application.
L’essai peut être effectué avec ou sans
l’application
d’une
flamme
pilote
(respectivement mode flambant et du feu
couvant). Dans cette étude les essais ont
été effectués avec le mode flambant.
3.2 Calorimètre à cône (ASTM E1354)
Le calorimètre à cône est un instrument de
laboratoire mesurant la combustibilité et la
génération de fumées des matériaux dans
une vaste gamme de conditions. Pour les
matériaux de construction devant passer
le test coûteux du Tunnel Steiner E-84,
souvent l’on utilise le calorimètre à cône
comme essai préliminaire. Alors qu’aucun
essai d’irradiation fixe peut prévoir les
performances dans l’essai du tunnel à
grande échelle, l’essai avec le calorimètre à
cône est amplement reconnu comme étant
un instrument utile de développement.
Dans l’essai avec le calorimètre à cône,
décrit par la norme ASTM E1354, un
échantillon carré de 100mm x 100mm (4 x
4 pouces) est exposé à un flux énergétique
d’un radiateur électrique. Le radiateur
présente la forme d’un cône tronqué (d’où
le nom de l’instrument) et peut générer
des flux thermiques allant de 10 à 110kW/
m
2
, mais plus généralement allant de 50 à
75kW/m
2
, c’est-à-dire de deux à trois fois
le flux thermique utilisé dans la chambre
à fumée NBS. Le calorimètre à cône
permet de mesurer les caractéristiques du
comportement au feu de matériaux clés
utilisés dans la modélisation des incendies.
La génération de fumées est constamment
mesurée en utilisant un rayon laser dans le
conduit d’échappement.
L’enregistrement de l’intensité est utilisé
pour calculer un coefficient d’extinction
étant un paramètre de mesure des fumées
dans le courant d’air. L’intégration du
coefficient d’extinction par rapport au
temps est combinée avec le volume total
des produits de combustion pour obtenir
le paramètre des fumées total. Les unités
sur la fumée totale, normalisées pour la
surface de l’échantillon, sont exprimées en
m²/m².
Pour le présent travail, l’essai avec le
calorimètre à cône a été effectué auprès
de Polymer Diagnostics, Avon Lake, Ohio,
États-Unis, et dans le College of William
and Mary, sous la direction du Professeur
William Starnes.
4. Résultats
4.1 Chambre à fumée NBS
Deux formules différentes de PVC flexible
ont été sélectionnées pour effectuer la
comparaison entre le prototype Kemgard
STA et l’AOM commercial. Dans une
formule, le trihydrate d’aluminium a été
ajouté à un niveau de 30phr. Dans l’autre
formule, la concentration de ATH était de
60phr. Les formules de base sont illustrées
au
Tableau 4
.
Les comparaisons des produits ont été
effectuées à 5, 10 et 15phr d’AOM total.
Les niveaux de talc ont été ajustés pour
maintenir un niveau global stable de la
substance de remplissage.
Figure 3
:
Densité de fumée NBS à 90 secondes
pour le KG-STA et le AOM commercial
▲
Figure 4
:
Densité de fumée NBS à 4 minutes
pour le KG-STA et le AOM commercial
▲
Figure 5
:
Densité de fumée max pour le KG-STA et le
AOM commercial
▲
Figure 6
:
Densité de fumée NBS à 90 secondes pour
le KG-STA et le AOM commercial
▲
Figure 7
:
Densité de fumée NBS à 4 minutes pour le
KG-STA et le AOM commercial
▲
Figure 8
:
Densité de fumée max pour le KG-STA
et le AOM commercial
▲
densité de
fumée moyenne
PVC Flexible w/30phr ATH: D90
Comparaison entre l’AOMet l’ATHà 60phr: D90
Comparaison entre l’AOMet l’ATHà 60phr: D4
Comparaison entre l’AOM
et l’ATHà 60phr: Dmax
Les
Figures 3-5
représentent la densité de
fumée comme fonction de la concentration
des différents composés utilisés. D90
correspond au niveau de fumée à 90
secondes.
D4 correspond à la densité de fumée à
4 minutes et Dmax représente la densité
de fumée maximale atteinte durant l’essai.
Les données montrent clairement qu’à
toutes les concentrations et à tous les
intervalles de temps, le KG-STA dépasse
considérablement les performances de WA
011GA Climax. En outre, les performances
de KG-STA sont supérieures à celles du
meilleur échantillon commercial, A2017I
Climax, encore à toutes les concentrations
et à tous les intervalles de temps.
En termes de densité de fumée maximale,
le
KG-STA
montre
les
meilleures
performances avec les concentrations les
plus réduites. En effet, les performances
du KG-STA à 5phr sont comparables
aux performances du meilleur AOM
commercial à 10phr. Il s’agit-là d’un résultat
important et il suggère une utilisation
encore plus efficace de la chimie du AOM.
Les
Figures 6-8
présentent les résultats de
la chambre à fumée NBS obtenus avec la
formule contenant la quantité de ATH la
plus élevée (60phr).
densité de
fumée moyenne
densité de
fumée moyenne
densité de
fumée moyenne
densité de
fumée moyenne
densité de
fumée moyenne
PVC Flexible w/30phr ATH: D4
PVC Flexible w/30phr ATH: Dmax