Bibliographie & annexes
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RÉSUMÉ
Les propriétés fonctionnelles des matériaux composites, telles que la légèreté, la résistance mécanique et chimique, la liberté des formes et l’excellente tenue au choc, leur ont ouvert des marchés importants, en particulier dans l’aéronautique et la marine. Pour autant, leur tenue au feu pose souci, ils brûlent, et en émettant en plus des fumées toxiques. Cet article expose les différentes pistes pouvant conduire à une amélioration du comportement au feu des composites. La contribution de la résine et l’influence de l’interface renfort/matrice sur le développement d’un incendie ne font aucun doute. Les additifs ignifuges, eux, semblent pouvoir résoudre en partie l’inflammabilité des composites.
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Auteur(s)
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Serge BOURBIGOT : Professeur à l’École nationale supérieure de chimie de Lille (ENSCL)
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René DELOBEL : Professeur à l’École nationale supérieure de chimie de Lille (ENSCL) Directeur du centre de recherche et d’étude sur les procédés d’ignifugation des matériaux (CREPIM)
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Sophie DUQUESNE : Maître de conférences à l’École nationale supérieure de chimie de Lille (ENSCL)
INTRODUCTION
Les matériaux composites sont largement utilisés comme pièces structurales. Ils apportent à leurs utilisateurs de nombreux avantages fonctionnels : légèreté, résistance mécanique et chimique, maintenance réduite, liberté des formes, excellente tenue au choc. Ces avantages leur ont ouvert des marchés importants, en particulier dans l’aéronautique et la marine.
Cependant, ces matériaux présentent souvent une vulnérabilité à l’égard des incendies ; ils brûlent facilement en émettant des fumées toxiques. Ce comportement est généralement lié à la nature organique de la matrice polymère qui les compose.
L’objectif de ce dossier est de présenter les différentes approches pouvant être suivies pour améliorer le comportement au feu des composites. Après un bref rappel sur les phénomènes de combustion, nous présenterons l’influence du type de résine sur le comportement au feu des composites. Nous nous intéresserons également à l’influence de l’interface renfort/matrice sur le développement d’un incendie. Nous montrerons ensuite comment les additifs ignifuges résolvent en partie le problème de l’inflammabilité des composites. Enfin, nous terminerons cet exposé par une présentation de l’aspect normalisation en fonction du domaine d’application visé.
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2. Amélioration du comportement au feu des composites
2.1 Propriétés des constituants
Un matériau composite peut être décrit comme un matériau hétérogène présentant deux composants ou plus qui consistent en une phase de renfort (par exemple, des fibres) qui apporte au matériau ses caractéristiques mécaniques et une matrice dont le rôle est de lier la phase de renfort. Nous nous intéresserons principalement dans ce dossier aux composites constitués de fibres et d’une matrice polymère, en particulier d’une résine thermodurcissable, sachant que les méthodes présentées peuvent également être appliquées aux composites à base de thermoplastiques.
HAUT DE PAGE2.1.1 Comportement au feu des résines thermodurcissables
Les résines sont, en général, le composant des matériaux composites qui contribue le plus au développement de l’incendie. Le tableau 2 présente quelques paramètres caractéristiques du comportement au feu de composites couramment utilisés. Les figures 2 et 3 montrent l’évolution des valeurs des paramètres temps d’ignition et débit calorifique mesurés dans les conditions du cône calorimètre en fonction de l’irradiance [2].
dans le domaine de l’ignifugation des matériaux, l’appellation « débit calorifique » pour parler du flux thermique dégagé par un échantillon au cours de sa combustion est courante. Il s’agit effectivement d’un flux mais, ce flux étant mesuré en fonction du temps, il s’agit alors d’une quantité de chaleur mesurée par unité de surface et de temps ; donc on parle, par abus de langage, de « débit ».
Une des approches pouvant être suivie pour améliorer le comportement au feu des composites consiste à choisir une matrice présentant un comportement au feu satisfaisant, en particulier les résines phénoliques [3]. En effet, ces dernières libèrent peu de fumée pendant la combustion, et le débit calorifique libéré est également faible, ce qui limite leur contribution à la propagation de l’incendie....
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Amélioration du comportement au feu des composites
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - VOVELLE (C.), DELFAU (J.-L.) - Combustion des plastiques . - Base documentaire « Plastiques et Composites » (1947).
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(2) - SAINRAT (A.), CHESNE (C.) - Essais normalisés de réaction au feu . - Base documentaire « Plastiques et Composites » (2005).
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(3) - CHEVALIER (M.) - Phénoplastes et phénols-formols PF AM 3 435. - Base documentaire « Plastiques et Composites » (1991).
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(4) - BERGERAT (A.), KRAWCZAK (P.) - Liaison renfort-matrice . - Base documentaire « Plastiques et Composites » (2006).
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(5) - BROSSAS (J.) - Retardateurs de flamme . - Base documentaire « Plastiques et Composites » (1999).
-
...
DABROWSKI (F.) - Optimisation et compréhension des procédés d’ignifugation des polymères techniques. - Université des Sciences et Technologies de Lille (2001).
ROSE (N.) - Étude de la dégradation thermique et du comportement au feu de résines époxydes utilisées dans l’aéronautique. - Université des Sciences et Technologies de Lille (1995).
ELKHATIB (W.) - Ignifugation des polyuréthanes par des phosphonates réactifs. - INSA Mont- Saint-Aignau (2002).
HAUT DE PAGE
CREPIM Centre de recherche et d’études sur les procédés d’ignifugation des matériaux http://www.crepim.fr
EBFRIP European brominated flame retardant industry panel http://www.ebfrip.org
CEFIC-EFRA European Chemical Industry Counal – European Flame Retardants Association http://www.cefic-efra.com
NIST-Fire National Institute of Standards and...
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