Ultra-thin metallic coating for fire protection

Abstract

Il est connu que le rayonnement infrarouge durant un incendie contribue majoritairement aux transferts de chaleur. C'est pourquoi des revêtements pouvant réfléchir les rayons infrarouge sont prometteur pour la protection passive contre le feu des matériaux, puisqu'ils seraient théoriquement capable d'empêcher complètement le transfert de chaleur radiatif au substrat. Cette approche pourrait être utilisée pour retarder la dégradation et l'embrasement des polymères en limitant les transferts de chaleur avec l'environnement. Les métaux sont des candidats pertinents puisqu'ils sont des réflecteurs presque parfait dans la gamme des longueurs d'onde infrarouge du spectre électromagnétique. Cependant, ils se corrodent et perdent leurs propriétés optiques s'ils sont soumis à des hautes températures. De plus, déposer une couche métallique sur un substrat sensible thermiquement et isolant n'est pas simple. La pulvérisation cathodique magnétron pulsée de cibles métalliques pures permets de déposer des métaux sur des substrats tout en maintenant leur température relativement basse. Elle permet aussi de déposer une couche de diélectrique qui pourrait protéger le métal sans impacter ses propriétés de réflexion des infrarouges. Cette technique a été utilisée pour revêtir des plaques de polypropylene (PP) et de polyamide 6 (PA6) avec une fine couche de Aluminium/alumina. La performance de ces systèmes a été évaluée par un cône calorimètre à perte de masse (flux de chaleur externe de 50 kW/m²) avec un thermocouple pour mesurer l'évolution de la température au dos de l'échantillon. Avec des épaisseur inférieure à 1µm, es résultats impressionnants ont été obtenus. Le temps d'ignition a été considérablement amélioré, et la montée en température en face arrière de l'échantillon a été quantitativement ralentie. Par exmple, dans le cas du PA6, l'ignition a été retardée de plus d'une heure (80s pour le polymère seul), et la température au dos de l'échantillon a été maintenue en dessous de 320°C pour le même temps (5min pour le polymère seul). De plus, un effet de synergie a été visé en combinant les revêtements infrarouge avec des mécanismes de retard au feu en masse.