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Normes au feu des applications
électrotechniques et électroniques :
Conséquences sur les mécanismes d’ignifugation
retenus
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Innov’Days : Les plastiques ignifugés
7 Novembre 2013, Lyon
Jean-Marie MALDJIAN
Technology & Strategy
Innovation Efficiency
2 Schneider Electric Jean-Marie MALDJIAN Innov’Days Lyon, 7 Novembre 2013
sommaire ● Introduction : marché électrique
●Normes en présence
● IEC en priorité
● L’essai au fil incandescent GWFI
●Evolution et conséquences
● Plus de sévérité sur les temps d’extinction
● Développer des compounds adaptés au nouvelles exigences possibles
●Une solution d’ignifugation doit être adaptée à l’essai concerné
●2 stratégies pour le fil incandescent:
● Protection: on fabrique une structure barrière thermique et oxydative
● Fuite: on fait un trou = la lame d’air isole
●Besoin de solutions adaptées
● Différentes des besoins du cône calorimètre
● Structure barrière, mais isolante
●La futur…
●Conclusion
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Appareillage:
interrupteurs, prises, disjoncteurs…
Accessoires pour câbles:
tubes, goulottes
Exigences feu du marché électrique IEC
flamme
50 w et
1 kw
Fil
incandescent
GWFI
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Le fil incandescent : utilité et origine
●Risque feu majeur auto-échauffement venant des connections:
● Mauvais serrage, ou desserrage au cours de la vie du produit
● Mauvais montage (diamètre fil non adapté, ou mal positionné)
● Mauvaise résistance de contact
●Le fil incandescent est censé reproduire ces causes
● La température du fil peut varier de 550 à 960°C
● On mesure l’aptitude du produit à ne pas bruler complètement après
application du fil
●Essai sans application de flamme
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Essai: support de prise de courant
© EME Lab Grenoble
support
prise
de courant
Fil
Incandescent
850°C
Temps
extinction
< 30 secondes
extinction
immédiate
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La normalisation internationale IEC evolution
●L’IEC rédige et maintient les normes d’essai
● 3 concernent le fil incandescent ( IEC 60695-2-10, 11, 13)
● Un comité technique TC 89 en a la charge
●L’IEC, sous la pression des compagnies d’assurance, incite le TC 89 à
● Monter les exigences feu sur les sous ensembles (contacteurs, relais…)
● Afin de réduire les risques d’incendie dans les produits complexes (Machines à laver, à café, …)
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La normalisation internationale IEC conséquences
« Petit » produit enflammé
(contacteur)
Risque inflammation
d’une pièce proche
plus importante et
non ignifugée
Propagation flamme
et incendie
Contacteur machine à
laver enflammé suite
à mauvais montage
Inflammation cuve en PP
non ignifugé
(loin des parties actives)
Propagation flamme
et incendie
Pression pour mettre des exigences FEU très sévères sur le contacteur
exemple
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La normalisation internationale IEC conséquences
●Proposition IEC en cours de
discussion:
● Temps d’extinction < 5 s, même
pendant application du fil
● Difficile, voire impossible avec les
technologies d’ignifugation actuelles
●La position de Schneider Electric est
de conserver la norme dans l’état
actuel
● Temps d’extinction < 30 s
● Optimiser l’architecture du produit final
pour éviter l’inflammation globale
●Écran entre contacteur et cuve par
exemple
Ecran
protection
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●… sont basés sur 3 tests principaux
● test d ’inflammation UL94
● fil incandescent IEC 60695-2-10
● résistance au cheminement (CTI) IEC 60112
●Relation très forte entre:
● Les besoins normatifs
● La solution d ’ignifugation retenue
●Une solution FR retenue pour un type de test peut ne pas
être adaptée à un test différent.
●Comprendre les tests pour adapter la stratégie.
●Différentes stratégies d ’ignifugation
Les besoins Normatifs inflammation et diélectrique post dégradation
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UL94 exemple d’adaptation
Test vertical d’inflammation
● 2 stratégies pour le cas du Polyamide
protection du matériau
-intumescence
-Charges hydratées
évacuation de l’énergie de combustion
-cyanurate de mélamine
1er cas: PA + CM
-fusion/dégradation/inflammation
-goutte enflammée
-extinction de la goutte durant sa chute
2nd cas: PA + CM + 2% MMT
-fusion/dégradation/inflammation
-goutte enflammée
-extinction de la goutte
La zone de dégradation
reste sur l’éprouvette
Propriété clé: viscosité de la zone dégradée
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Le fil incandescent
IEC 695-2-1
●2 stratégies
protection du matériau
-Intumescence
éloignement de la source de chaleur
-HBCDD dans le HIPS
Conditions:
T° du fil: 650, 750, 850 ou
960°C
Contact avec l’échantillon: 30s
(1N)
Critère de réussite:
combustion < 30s
Matériau barrière thermique Propriétés thermiques & mécaniques
Lame d’air barrière thermique Viscosité de la zone dégradée=f(T)
Inflammabilité des gaz…
Réglages subtils
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Le CTI Comportement diélectrique sous arc
● Critère de réussite:
● Intensité < 0,5A (2s) et pas d ’inflammation
●Stratégie
● Éviter la formation d’une structure
conductrice lors de la dégradation des
matériaux .
V
50 + Diélectrique post-coupure
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Cône calorimètre Un très bon moyen de caractérisation scientifique pour
comprendre, mais…
… ne prend pas en compte tous les aspects relatifs aux
tests normatifs
-Viscosité de la zone dégradée
-Comportement mécanique de la zone dégradée sous contrainte
-Les aspects dynamiques des tests…
Ne pas oublier ces aspects dans le développement de nouvelles solutions…
…l’approche chimique est essentielle mais pas suffisante.
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Et dans le futur…
Pressions environnementales
Evolution des normes
disparition de solutions
Adaptation Nouvelles solutions Nouvelles normes
Nouvelles stratégies
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Du « 100 % halogen free « aux bio
sourcés: Rève ou réalité ?
●Les exigences environnementales actuelles concernent avant tout les
halogènes (Cl, Br,)
●Certains polymères sont quasi impossibles à ignifuger sans halogènes
(HIPS)
●Nous ne disposons pas à l’heure actuelle d’ignifugeants bio sourcés
permettant d’atteindre le niveau de nos normes IEC
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Conclusion
Nos besoins…
Matériaux respectueux de l’homme / environnement
Nouvelles stratégies adaptées
-protection thermique non conductrice électrique après dégradation
-protection en surface
-…
Compréhension
Vision long terme & stabilité
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Questions ?