Retardateurs de flamme à base d'ATH et de MDH
Les retardateurs de flamme à base d'hydroxyde d'aluminium (ATH) et d'hydroxyde de magnésium (MDH) libèrent, sous l'effet de la chaleur, l'eau liée dans leur structure cristalline, et la température à laquelle ce phénomène commence distingue ces deux substances. C'est pourquoi la première question à se poser avant tout choix est de savoir quelle température atteint votre processus de transformation. Si, comme pour le PP, le processus atteint des températures auxquelles l'ATH commencerait déjà à libérer de l'eau, le MDH peut être envisagé.
Classification
Classer l'ATH ou le MDH comme retardateurs de flamme
L'hydroxyde d'aluminium et l'hydroxyde de magnésium dans la gamme de produits d'Alpha Calcit
Les retardateurs de flamme d'Alpha Calcit sont à base de deux hydroxydes minéraux : l'hydroxyde d'aluminium, de formule Al(OH)₃, et l'hydroxyde de magnésium, de formule Mg(OH)₂. Les abréviations ATH et MDH proviennent respectivement des noms « trihydroxyde d'aluminium » et « dihydroxyde de magnésium ». Sous la marque ALFRIMAL®, nous commercialisons l'ATH, et sous ALFRIMAL® MG, le MDH. Ces deux agents actifs agissent par un mécanisme physique : ils libèrent de l'eau dès que le matériau dépasse une certaine température.
L’hydroxyde d’aluminium et l’hydroxyde de magnésium de la société Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG ne contiennent pas d’halogène. Outre leur fonction de protection contre l’incendie, l’ATH et le MDH peuvent, en tant que charges, apporter du volume à la formulation et influencer la rigidité et la surface. Nous proposons ces deux gammes en plusieurs granulométries et finitions de surface.
L’hydroxyde d’aluminium et l’hydroxyde de magnésium de la société Alpha CALCIT Füllstoff GmbH & Co. KG ne contiennent pas d’halogène. Outre leur fonction de protection contre l’incendie, l’ATH et le MDH peuvent, en tant que charges, apporter du volume à la formulation et influencer la rigidité et la surface. Nous proposons ces deux gammes en plusieurs granulométries et finitions de surface.
Principe d'action
À quelle température l'ATH et le MDH libèrent-ils de l'eau en cas d'incendie ?
Les trois phases de la combustion à deux températures de décomposition différentes
Ces deux hydroxydes contiennent de l'eau dans leur réseau cristallin, représentant chacun environ un tiers de leur masse. L'hydroxyde d'aluminium commence à libérer cette eau à partir d'environ 200 °C ; l'hydroxyde de magnésium la conserve jusqu'à environ 300 °C et ne la libère qu'à partir de cette température. C'est la plage de températures dans laquelle se trouve le matériau qui détermine à quel moment l'eau liée au réseau cristallin est libérée. ALFRIMAL® et ALFRIMAL® MG présentent un intervalle de décomposition étroit ; ils libèrent donc leur eau dans une plage de températures restreinte.
Le déroulement d'un incendie peut être divisé en trois phases. Les phénomènes physiques qui s'y produisent sont indépendants de l'application dans laquelle l'ATH ou le MDH est utilisé.
Chauffage jusqu'à la température de décomposition
Tant que la température à l'intérieur du matériau reste inférieure à la température de décomposition de l'hydroxyde concerné, l'eau reste liée au cristal. Ce même seuil s'applique dès la phase de fabrication de votre produit. Dans la transformation du PP, par exemple, l'ATH perdrait déjà de l'eau avant même que le produit ne soit terminé ; pour le MDH, ce seuil est plus élevé.
Décomposition avec dégagement d'eau
Si la température du feu dépasse la température de décomposition, l'hydroxyde libère son eau. Cette décomposition consomme de l'énergie, ce qui prive le feu de chaleur et ralentit la décomposition thermique. La vapeur d'eau ainsi produite réduit la concentration en gaz inflammables et chasse l'oxygène de la zone d'incendie.
Résidu d'oxyde servant de barrière
Une fois l'eau évaporée, il reste des oxydes métalliques. Ceux-ci forment à la surface une couche qui empêche la chaleur de pénétrer dans le matériau sous-jacent et l'oxygène d'y accéder.
Comparaison des tissus
Ce qui distingue l'hydroxyde d'aluminium de l'hydroxyde de magnésium
Caractéristiques avérées des deux bases actives, ligne par ligne
| Propriété | Hydroxyde d'aluminium (ATH) | Hydroxyde de magnésium (MDH) |
|---|---|---|
| Formule chimique | Al(OH)₃ | Mg(OH)₂ |
| Marque chez Alpha Calcit | ALFRIMAL® | ALFRIMAL® MG |
| Début de la distribution d'eau | à partir d'environ 200 °C | à partir d'environ 300 °C |
| Eau liée | environ un tiers de la masse | environ un tiers de la masse |
| Stabilité thermique | jusqu'à environ 200 °C | supérieur à celui de l'ATH |
| Caractère de la surface | amphotère | basique |
| Viscosité et comportement à l'écoulement | en fonction de la composition et de l'utilisation | en fonction de la composition et de l'utilisation |
| Gaz d'incendie et fumée | sans halogène, ne dégage aucun gaz toxique | sans halogène, ne dégage aucun gaz toxique |
| Granulométrie moyenne d₅₀ | De 1,3 à 20 µm, selon le type | de 2 à 8 µm, selon le type |
| Indice de blancheur Ry | De 94 à 98, selon le modèle | De 93 à 95, selon le modèle |
| Modèles | Des types présentant différentes granulométries et traitements de surface, dont deux types précipités | avec ou sans revêtement de surface hydrophobe et différentes granulométries |
La valeur d₅₀ et le degré de blancheur sont des valeurs moyennes sans caractère contraignant.
Pour choisir entre ces deux substances, on se base généralement sur la ligne relative à la libération d’eau, car elle indique si le retardateur de flamme résiste aux températures de votre processus de transformation. Dans le cas d’une transformation du PP, par exemple, cela plaide en faveur du MDH. Ensuite, les propriétés de surface peuvent également influencer l’action des additifs dans votre formulation ainsi que la viscosité et le comportement à l’écoulement ; cela ne se vérifie qu’au cours d’essais réalisés avec vos matières premières.
Comparaison entre les types ALFRIMAL® sciés, enduits et non enduits
| Réalisation | Types | Granulométrie moyenne d₅₀ | Indice de blancheur Ry | Caractéristiques |
|---|---|---|---|---|
| plaît | ALFRIMAL® 506 P, 509 P | 1,4 µm et 1,3 µm respectivement | 98 et 97 respectivement | Très finement divisé ; ignifuge et réduisant la fumée, sans altérer la couleur, la surface ou le toucher du produit |
| non enduit, très fin | ALFRIMAL® 104, 105, 106 | 4 µm, 3 µm, 2 µm | 97, 97, 98 | Alternative à l'ATH finement broyé ; large gamme d'applications |
| traitement de surface hydrophobe | ALFRIMAL® 104 HS, 106 HS | 4 µm ou 2 µm | blanc, sans indication de type de seigle | Surface hydrofuge ; pour les formulations nécessitant des interactions hydrophobes avec la matrice |
Ces trois versions sont destinées aux mélanges de câbles, aux articles en caoutchouc et aux mousses d'élastomères. Parmi celles-ci, les types précipités présentent la granulométrie moyenne la plus faible. Les types traités en surface peuvent être indiqués lorsque le minéral doit être mieux mouillé dans une formulation plutôt non polaire. Dans le domaine des surfaces solides (Solid Surface), les types non enrobés très fins peuvent en outre être utilisés en association avec d’autres types d’ATH. Un essai conjoint avec des échantillons permettra de déterminer quelle version convient le mieux à votre mélange.
Utilisation
Quand envisager une protection ignifuge sans halogène à base d'ATH ou de MDH ?
L'utilisation et la classe de résistance au feu visée comme point de départ
La nécessité d'utiliser un retardateur de flamme minéral sans halogène ou si une charge minérale suffit dépend, entre autres, de l'application et de la classe de résistance au feu que vous souhaitez atteindre. Les différentes applications se comportent différemment en cas d'incendie et peuvent également être soumises à des classes de résistance au feu différentes ; un plastique, par exemple, brûle plus facilement qu'un enduit. Pour atteindre des classes de résistance au feu plus élevées, il convient d'incorporer des retardateurs de flamme tels que l'ATH ou le MDH dans la formulation.
Une consultation technique permettra de déterminer si une solution sur mesure convient également à votre application.
Avantages de l'ATH et du MDH en matière de protection contre l'incendie
L'un des avantages de l'ATH et du MDH réside dans leur composition sans halogène. En cas d'incendie, aucun hydrogénure d'halogène n'est libéré par l'agent ignifuge lui-même. Aucun gaz toxique ou corrosif ne se dégage en cas d'incendie.
Ces deux substances peuvent en outre réduire considérablement la formation de fumée. L'ATH et le MDH sont neutres pour l'environnement, et la couche d'oxyde qui subsiste après un incendie est également inoffensive.
Ce que le taux de remplissage signifie pour votre recette
L'effet de ces deux hydroxydes dépend de la quantité utilisée ; des taux de charge élevés sont donc la règle. Le taux de charge requis dans votre formulation dépend notamment de l'application, du résultat attendu lors des essais de résistance au feu, de la facilité de mise en œuvre souhaitée et de l'aspect de surface que doit présenter votre produit fini. Nous n’indiquons pas de fourchette générale de taux de charge, car celui-ci dépend de votre formulation. À mesure que le taux de charge augmente, la viscosité et la densité s’accroissent, et la masse devient plus visqueuse lors de la mise en œuvre. Seuls des essais sur échantillons, que nous coordonnerons avec vous, permettront donc de déterminer l’impact d’une proportion plus élevée sur votre processus.
Situations dans lesquelles l'ATH semble être la solution la plus appropriée
Si votre processus de transformation se situe en dessous de la plage de températures dans laquelle l'hydroxyde d'aluminium libère son eau, l'ATH peut être utilisé comme principe actif. Il est principalement utilisé dans l'industrie des câbles, du caoutchouc et des thermoplastiques. L'ATH peut avoir un effet ignifuge sans altérer la couleur, la surface ou le toucher du produit. Au sein de la gamme ALFRIMAL®, les types très fins sont principalement destinés aux mélanges pour câbles, tandis que les types plus grossiers sont notamment utilisés pour les résines, les peintures, les revêtements et les matériaux minéraux. Les types ALFRIMAL® agissent indépendamment du pH. Nous déterminerons avec vous, lors d’essais, comment l’ATH interagit avec les additifs de votre formulation.
Situations dans lesquelles le MDH semble être la solution la plus évidente
La transformation du PP est un exemple typique d'application MDH, car l'ATH y libérerait déjà de l'eau, tandis que l'ALFRIMAL® MG ne libère son eau qu'à partir d'environ 300 °C. L'ALFRIMAL® MG est notamment destiné aux mélanges de gaines de câbles, aux élastomères et aux TPE, aux plastiques isolants pour les produits blancs et aux membranes d'étanchéité. Nous déterminons, en fonction de votre application, si une version avec ou sans revêtement hydrophobe est la plus adaptée.
Sélection
Critères permettant de choisir entre l'ATH et le MDH
Paramètres permettant d'affiner votre présélection
Un retardateur de flamme dont la décomposition en eau commence en dessous de la température de transformation perd son efficacité avant que le produit ne soit terminé. Cela peut également entraîner des rebuts ou une surface défectueuse au cours du processus de transformation. Vérifiez donc d'abord quelle température atteint votre processus dans le mélangeur ou l'extrudeuse ; pour la transformation du PP, par exemple, ce contrôle aboutit à la valeur MDH. Les autres lignes du tableau permettent de déterminer quel type, parmi ceux proposés dans la base d'actifs sélectionnée, pourrait convenir à votre formulation.
| Parameter | Importance technique | Conséquence pour la sélection |
|---|---|---|
| Température de mise en œuvre du procédé | Au-dessus de la température de décomposition, la déshydratation commence dès le mélangeur ou l'extrudeuse | Détermine la présélection entre ATH et MDH |
| Composants actifs | Détermine à partir de quelle température l'eau est libérée | ATH à partir d'environ 200 °C, MDH à partir d'environ 300 °C |
| Caractère de la surface | ATH amphotère, MDH basique ; influence l'interaction avec les additifs | Intégrer les additifs de la formulation dans la présélection |
| distribution granulométrique | Influence notamment la dispersion, la qualité de surface et le degré de remplissage pouvant être atteint | Des types plus fins pour des surfaces plus homogènes en cas d'augmentation plus importante de la viscosité, des types plus grossiers pour une charge plus élevée |
| Traitement de surface | Les surfaces non traitées sont hydrophiles, tandis que les surfaces revêtues sont hydrophobes. | Un revêtement hydrophobe peut améliorer la dispersibilité et permettre une charge plus élevée ; cet effet dépend de l'application |
| niveau de remplissage | L'effet minéral dépend de la quantité utilisée et du taux de charge de la formulation ou de l'application concernée. | L'épaisseur dépend notamment de l'application, des résultats des essais, de la facilité de mise en œuvre et de l'aspect de la surface. |
| Liants et autres ingrédients de la formulation | Influencer le moment et la manière dont le retardateur de flamme agit dans le produit fini | Évaluation de la collaboration entre votre laboratoire et celui d'Alpha Calcit |
Cette liste n'est pas exhaustive ; d'autres facteurs peuvent entrer en ligne de compte en fonction de votre formulation et de votre utilisation.
Revêtement hydrophobe : l'exemple du Solid Surface
Le « Solid Surface », c'est-à-dire les matériaux minéraux utilisés pour les plans de travail, les revêtements muraux, les étagères ou les appuis de fenêtre, illustre les avantages d'un revêtement hydrophobe de l'ATH. Un revêtement spécial peut y réduire la viscosité de la masse de résine chargée et contribuer à obtenir des surfaces résistantes aux agents chimiques et anti-salissures. Comme il peut également améliorer la dispersibilité, la masse peut, dans certaines circonstances, être chargée davantage. Il n’est pas possible de donner une réponse générale quant au type et à la finesse à utiliser, car chaque formulation est différente.
Conseil technique
Le choix entre ATH et MDH dans le domaine du conseil technique
Les informations dont nous avons besoin pour la présélection
Pour vous fournir un conseil technique, nous avons notamment besoin de connaître votre application, le procédé de mise en œuvre approximatif présentant la température la plus élevée, la charge utilisée jusqu'à présent, le test de résistance au feu requis, ainsi que vos exigences en matière de couleur, de surface et de densité. À partir de ces informations, nous déterminons avec vous la base active et établissons une sélection personnalisée des types d’ALFRIMAL® envisageables, ou nous vérifions s’il est judicieux de proposer une solution sur mesure adaptée à votre application. À cette fin, nous vous envoyons des échantillons que vous pourrez tester dans votre propre formulation. Si cela s’avère pertinent pour votre application, nous composerons les échantillons de manière à ce que vous puissiez comparer côte à côte une version enduite et une version non enduite.
Contact : Service commercial · Téléphone +49 2236 8914-0 · E-mail sales@alpha-calcit.de
Gammes de produits
ALFRIMAL® pour l'ATH, ALFRIMAL® MG pour le MDH
Quelle gamme correspond à quelle base active ?
ALFRIMAL® regroupe nos retardateurs de flamme à base d'hydroxyde d'aluminium. Les différents types se distinguent notamment par leur granulométrie et leur traitement de surface. Parmi les types à granulométrie plus grossière, on trouve ceux présentant une distribution granulométrique optimisée, qui peuvent permettre d'atteindre des taux de charge élevés et d'améliorer l'aptitude au mise en œuvre des systèmes fortement chargés. Vous trouverez un aperçu dans la rubrique « Types d'ALFRIMAL® à base d'hydroxyde d'aluminium ».
ALFRIMAL® MG est la gamme à base d'hydroxyde de magnésium, avec ou sans revêtement de surface hydrophobe. Elle est indiquée lorsque votre procédé de transformation, comme c'est le cas par exemple avec le PP, dépasse la plage de températures de l'ATH. Les versions et les types sont présentés sous la rubrique ALFRIMAL® MG sur la page produit consacrée à l'hydroxyde de magnésium. Nous fabriquons ces deux gammes à partir de matières premières issues de sources contrôlées.
Conseils prodigués par des spécialistes
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Foire aux questions
Questions fréquemment posées par les développeurs de formules au sujet de l'ATH et du MDH
Pour en savoir plus
Pages complémentaires sur l'ATH et la MDH
- Types ALFRIMAL® à base d'hydroxyde d'aluminium · Aperçu des types de la gamme ALFRIMAL®
- ALFRIMAL® MG sur la page produit « Hydroxyde de magnésium » · Types et versions de la gamme ALFRIMAL® MG
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