EuroWire March 2016

Article technique

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 (2,08mm 2 ) ou en aluminium 12 AWG (3,31mm 2 ) 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.

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Mars 2016