Les retardateurs de flamme minéraux dans leurs applications
Les retardateurs de flamme minéraux à base d'hydroxyde d'aluminium (ATH) ou d'hydroxyde de magnésium (MDH) sont généralement ajoutés en proportions élevées à une formulation. La quantité maximale tolérée par une application dépend de son procédé de mise en œuvre, par exemple lors de l'extrusion d'une gaine de câble sans halogène à base d'EVA. Un revêtement de surface hydrophobe à base d’ATH ou de MDH peut influencer la viscosité de la masse chargée, et ce de différentes manières selon le secteur d’activité.
Pourquoi ajoute-t-on de l'ATH ou du MDH aux plastiques ?
Les retardateurs de flamme minéraux ralentissent l'apparition et la propagation du feu
De nombreux plastiques sont constitués d'une structure de base à base d'hydrocarbures et sont donc facilement inflammables. L'ATH et le MDH y sont ajoutés afin de retarder l'apparition d'un incendie et d'en ralentir la propagation. Un produit ainsi traité favorise moins la propagation d’un incendie, et la quantité de chaleur dégagée ainsi que la densité des fumées peuvent diminuer. Les issues de secours et les voies d’évacuation peuvent ainsi rester praticables plus longtemps.
Cet effet provient de l’eau liée dans le cristal des deux hydroxydes et qui représente environ un tiers de leur masse. Au-delà d’environ 200 °C, l’ATH libère cette eau, tandis que le MDH le fait au-delà d’environ 300 °C. La décomposition étant endothermique, elle prive l’incendie de chaleur, ce qui ralentit la décomposition thermique du plastique. La vapeur d’eau dilue les gaz inflammables et repousse l’oxygène hors de la zone d’incendie. Il reste alors des oxydes métalliques qui, formant une couche protectrice, empêchent l’apport de chaleur et l’accès de l’oxygène.
Les retardateurs de flamme minéraux de la société Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG sont tous sans halogène. En cas d’incendie, l’ATH et le MDH ne dégagent eux-mêmes ni gaz toxiques ni gaz corrosifs. Pour le produit fini, ce sont l’ensemble des composants de la formulation qui déterminent s’il est considéré comme globalement sans halogène.
À cela s’ajoute le fait que l’ATH et le MDH sont neutres pour l’environnement. Même les résidus d’oxydes métalliques qui subsistent dans le produit après un incendie sont inoffensifs.
Cet effet provient de l’eau liée dans le cristal des deux hydroxydes et qui représente environ un tiers de leur masse. Au-delà d’environ 200 °C, l’ATH libère cette eau, tandis que le MDH le fait au-delà d’environ 300 °C. La décomposition étant endothermique, elle prive l’incendie de chaleur, ce qui ralentit la décomposition thermique du plastique. La vapeur d’eau dilue les gaz inflammables et repousse l’oxygène hors de la zone d’incendie. Il reste alors des oxydes métalliques qui, formant une couche protectrice, empêchent l’apport de chaleur et l’accès de l’oxygène.
Les retardateurs de flamme minéraux de la société Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG sont tous sans halogène. En cas d’incendie, l’ATH et le MDH ne dégagent eux-mêmes ni gaz toxiques ni gaz corrosifs. Pour le produit fini, ce sont l’ensemble des composants de la formulation qui déterminent s’il est considéré comme globalement sans halogène.
À cela s’ajoute le fait que l’ATH et le MDH sont neutres pour l’environnement. Même les résidus d’oxydes métalliques qui subsistent dans le produit après un incendie sont inoffensifs.
Domaines d'application
Les domaines d'application de l'ATH et du MDH vont des câbles aux boîtiers électroniques
Applications typiques classées par domaine d'utilisation
| Domaine d'application | Applications typiques |
|---|---|
| Câbles et fils | Câbles d'alimentation et d'installation, câbles de données, câbles automobiles |
| produits de construction | Profilés, panneaux de construction, goulottes de câbles |
| Composés techniques | Boîtiers électroniques, applications automobiles, articles en élastomère |
Lors de l'extrusion d'une gaine de câble sans halogène à base d'EVA, le taux de charge et le revêtement de surface du minéral, entre autres, influencent la maniabilité de la masse fondue chargée. Plusieurs types fins d’ALFRIMAL® et d’ALFRIMAL® MG sont prévus pour les mélanges de charge et de gaine des câbles ; leur classification est indiquée dans l’aperçu des types de la section « Gammes de produits ».
Dans les produits de construction tels que les profilés, les panneaux de construction et les goulottes de câbles, ainsi que dans les produits techniques tels que les boîtiers électroniques et les articles en élastomère, l’ATH et le MDH remplissent la même fonction de protection contre l’incendie. L’impact d’un revêtement sur la mise en œuvre dépend, entre autres, du procédé et de l’application.
Dans les produits de construction tels que les profilés, les panneaux de construction et les goulottes de câbles, ainsi que dans les produits techniques tels que les boîtiers électroniques et les articles en élastomère, l’ATH et le MDH remplissent la même fonction de protection contre l’incendie. L’impact d’un revêtement sur la mise en œuvre dépend, entre autres, du procédé et de l’application.
Modification de surface
Un revêtement hydrophobe peut modifier les propriétés rhéologiques des masses à forte teneur en charge
Modification de la surface de l'ATH et du MDH et son impact sur la mise en œuvre
L'ATH et le MDH sont à la fois des charges et des retardateurs de flamme: ils permettent d'augmenter le volume de la formulation, d'influencer la rigidité et la surface, tout en assurant une fonction de protection contre l'incendie. Leur effet dépendant de la quantité utilisée, des taux de charge élevés sont la norme. Lorsque le taux de charge augmente, la viscosité et la densité s'accroissent ; la résistance de la masse lors du processus de transformation augmente également. Les types plus fins augmentent la surface spécifique et accentuent la hausse de la viscosité, tandis que les fractions plus grossières s'agglomèrent plus étroitement et facilitent la mise en œuvre, mais réduisent la qualité de la surface. Les types plus fins, à surface modifiée, peuvent améliorer le mouillage par le polymère et permettre des charges plus élevées tout en conservant la même aptitude à la mise en œuvre. La société Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG se fera un plaisir de vous conseiller lors des essais sur les formulations. Ensemble, nous déterminerons si, pour votre application, un type enrobé ou non enrobé est approprié, ainsi que le degré de finesse à retenir.
L’ATH et le MDH non traités possèdent une surface hydrophile qui mouille généralement moins bien les plastiques non polaires. Un revêtement hydrophobe peut améliorer le mouillage et la dispersibilité dans la matière plastique, ce qui permet d’augmenter la teneur de la formulation. L’impact de ce phénomène sur la viscosité dépend, entre autres, de l’application.
L’ATH et le MDH non traités possèdent une surface hydrophile qui mouille généralement moins bien les plastiques non polaires. Un revêtement hydrophobe peut améliorer le mouillage et la dispersibilité dans la matière plastique, ce qui permet d’augmenter la teneur de la formulation. L’impact de ce phénomène sur la viscosité dépend, entre autres, de l’application.
| Paramètre rhéologique | ATH ou MDH non traité(e) | ATH ou MDH hydrofugé |
|---|---|---|
| Interaction entre les particules | forte attraction entre les particules par le biais de liaisons hydrogène | encombrement stérique, faible agglomération |
| Viscosité à haut taux de remplissage | très élevée, viscosité structurée à pâteuse | écoulement modéré et contrôlable, allant d'un écoulement quasi newtonien à un écoulement légèrement visqueux structurel |
| limite d'élasticité | prononcé ; des forces de cisaillement élevées sont nécessaires pour le faire s'écouler | faible à inexistant |
| Niveau de remplissage maximal | faible, la concentration volumique critique en pigments est rapidement atteinte | plus élevé |
Le tableau présente des tendances. Leur ampleur dépend, entre autres, de votre application et de votre formulation.
Dans l'extrusion de l'EVA, du PE et du PP
Dans les thermoplastiques tels que l'EVA, le PE et le PP, le revêtement peut réduire la viscosité de la masse fondue. Lors de l'extrusion d'une gaine de câble sans halogène à base d'EVA, cela peut réduire la pression à la filière et empêcher la rupture de la masse fondue, qui se manifeste par un effet « peau de requin » à la surface de la gaine. Parallèlement, cela permet d'atteindre des débits plus élevés à des températures de transformation plus basses.
Dans le domaine des peintures et des vernis
Dans le domaine des peintures et des vernis, ce revêtement peut empêcher la formation de structures fortement thixotropes. L'ATH ou le MDH hydrophobisés permettent de mettre au point des systèmes à haute teneur en solides qui, malgré leur forte teneur en charges, restent applicables au pistolet, au rouleau et au pinceau. La stabilité à la sédimentation dans le récipient peut également s'en trouver améliorée.
Dans les matériaux isolants en mousse de polyuréthane
Pour les mousses de polyuréthane, la charge est mise en suspension dans des composants réactifs liquides tels que les polyols, où elle doit être répartie de manière homogène. Si la viscosité de la suspension reste faible, celle-ci peut être dosée de manière finement répartie dans la tête de mélange. Cela peut contribuer à une structure cellulaire homogène et à des propriétés isolantes constantes de la mousse finie.
Dans les mastics pâteux
Les mastics pâteux peuvent présenter une viscosité de base contrôlable grâce à la fonctionnalisation de la surface minérale. Les additifs rhéologiques peuvent alors être dosés avec plus de précision, ce qui permet d'ajuster la stabilité dans les joints du bâtiment ou de l'automobile indépendamment du retardateur de flamme.
Dans les adhésifs structuraux et thermofusibles
Dans les adhésifs structuraux et thermofusibles, le revêtement peut empêcher un collage prématuré lors de l'assemblage. Si le comportement viscoélastique est préservé, il est possible d'obtenir des interstices d'adhésion fins et exempts d'agglomérats, ainsi que des forces d'adhérence élevées.
Demander une recommandation technique sur le produit
Faites-nous part de votre application : nous identifierons la qualité et la gamme de produits adaptées parmi notre portefeuille et vous accompagnerons lors de la première échantillonnage.
Sélection
Le produit dans le système cible indique quel type convient à votre application
Résumé des critères de sélection pour les modèles revêtus et non revêtus
Le choix entre l'ATH et le MDH comme base appropriée dépend notamment de la fenêtre de processus, du taux de remplissage atteignable et des exigences optiques et mécaniques du produit. Vous trouverez la comparaison des deux substances ainsi que les critères de choix de la matrice active sur la page consacrée à la différence entre l’ATH et le MDH. Le retardateur de flamme fournit le principe actif, mais le comportement au feu ne se manifeste qu’en interaction avec la matrice, le taux de remplissage et la géométrie du produit. L’évaluation s’effectue donc sur le produit dans le système cible. Dans le cas d’une gaine de câble à base d’EVA, seul un essai avec votre mélange permettra de déterminer si un type enduit facilite l’extrusion et satisfait aux exigences de l’essai de résistance au feu.
Gammes de produits
Les modèles revêtus sont disponibles dans les deux gammes ALFRIMAL®
Correspondance entre la base active et le traitement de surface
ALFRIMAL® est notre gamme à base d'hydroxyde d'aluminium. Au sein de cette gamme, le traitement de surface, entre autres, varie. Parmi les types revêtus figure l'ALFRIMAL® 549 XS HS, doté d'un revêtement hydrophobe spécial. Cet ATH d'un blanc éclatant et sans halogène permet de réduire la viscosité et est destiné aux surfaces en matériaux minéraux résistantes aux fluides.
ALFRIMAL® MG est à base d’hydroxyde de magnésium et est disponible avec ou sans revêtement de surface hydrophobe. Cette gamme est adaptée aux températures de mise en œuvre auxquelles l’ATH libérerait déjà de l’eau. Les types et granulométries sont indiqués sur la page produit consacrée à ALFRIMAL® MG, avec ou sans revêtement.
ALFRIMAL® MG est à base d’hydroxyde de magnésium et est disponible avec ou sans revêtement de surface hydrophobe. Cette gamme est adaptée aux températures de mise en œuvre auxquelles l’ATH libérerait déjà de l’eau. Les types et granulométries sont indiqués sur la page produit consacrée à ALFRIMAL® MG, avec ou sans revêtement.
Aperçu des modèles ALFRIMAL®
| Groupe de types | Types | Granulométrie moyenne d₅₀ | Indice de blancheur Ry | Domaines d'application prévus |
|---|---|---|---|---|
| ALFRIMAL® Finest | 104, 105, 106 | 4 µm, 3 µm, 2 µm | 97, 97, 98 | Mélanges de charge et de revêtement pour câbles, articles en caoutchouc, mousses élastomères, « Solid Surface », en association avec d'autres types d'ATH |
| ALFRIMAL® 104 HS, 106 HS | 104 HS, 106 HS | 4 µm, 2 µm | blanc, sans indication de type de seigle | Mélanges de charge et mélanges spéciaux pour gaines de câbles, articles en caoutchouc, mousses d'élastomères et thermodurcissables |
| ALFRIMAL® 506 P, 509 P | 506 P, 509 P | 1,4 µm, 1,3 µm | 98, 97 | Mélanges de charge et de revêtement pour câbles, articles en caoutchouc, mousses élastomères |
| ALFRIMAL® 440 S à 449 S | 440 S, 443, 444 S, 446, 447 S, 448, 449, 449 S | de 6 à 18 µm | de 94 à 97 | Plastiques, caoutchouc, résines pour mousses, isolants, produits d'étanchéité et revêtements, peintures et vernis, marquages au sol et routiers, résines UP |
| ALFRIMAL® XS | 547 XS, 549 XS, 549 XS HS | 15 µm, 20 µm, 20 µm | 97, 96, 96 | Solid Surface pour les revêtements muraux, les étagères, les plans de travail, les habillages de radiateurs et les appuis de fenêtre |
| ALFRIMAL® MG | MG 2, MG-H 2, MG 4, MG-H 4, MG 8 | 2 µm, 2 µm, 4 µm, 4 µm, 8 µm | 94, 94, 93, 93, 95 | Mélanges pour gaines de câbles, élastomères et TPE, matières plastiques isolantes pour produits blancs, membranes d'étanchéité |
Les valeurs d₅₀ et de blancheur sont des moyennes sans caractère contraignant ; les domaines d'application ne sont pas exhaustifs.
Vous trouverez d'autres types d'ATH, tels que l'ALFRIMAL® 501 X, 802 et 849 S, sur la page produit « Retardateurs de flamme à base d'hydroxyde d'aluminium », et les types MDH sur la page produit « Retardateurs de flamme à base d'hydroxyde de magnésium ». Le tableau ne permet pas à lui seul de déterminer quel type convient à votre formulation, car chaque formulation est différente.
Conseil technique
Nous vous accompagnons dans les essais d'ATH et de MDH dans votre formulation
Conseils techniques et échantillons pour vos essais
Lors de la consultation technique, décrivez-nous dans les grandes lignes la matrice, les procédés de mise en œuvre et les exigences visées. Ensemble, nous délimiterons ensuite les types envisageables et mettrons à votre disposition des échantillons pour vos propres essais. Pour une gaine de câble à base d’EVA, ces informations comprennent notamment la charge utilisée jusqu’à présent, les températures dans l’extrudeuse et l’essai de résistance au feu requis. Outre nos types de produits, des solutions sur mesure peuvent également être envisagées. Les essais avec votre formulation sont réalisés dans votre laboratoire, en coordination avec le nôtre, où nous testons nous-mêmes les types de matériaux.
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