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Normes au feu des applications

électrotechniques et électroniques :

Conséquences sur les mécanismes d’ignifugation

retenus

•

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


Appareillage:

interrupteurs, prises, disjoncteurs…

Accessoires pour câbles:

tubes, goulottes

Exigences feu du marché électrique IEC

flamme

50 w et

1 kw

Fil

incandescent

GWFI


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


Essai: support de prise de courant

© EME Lab Grenoble

support

prise

de courant

Fil

Incandescent

850°C

Temps

extinction

< 30 secondes

extinction

immédiate

http://hotlinet.schneider-electric.com/download/picto-library/download/Video.zip


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, …)


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


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


●… 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


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


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


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


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.


Et dans le futur…

Pressions environnementales

Evolution des normes

disparition de solutions

Adaptation Nouvelles solutions Nouvelles normes

Nouvelles stratégies


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


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


Questions ?

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