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Dans le secteur manufacturier, où la sécurité et l’innovation sont primordiales, les matériaux ignifugés sont devenus de plus en plus importants. Ces matériaux ont été intégrés dans des processus de fabrication tels que l’usinage CNC, l’impression 3D et le moulage par injection, améliorant ainsi la résilience des matériaux et les normes de sécurité dans des secteurs tels que la construction, le transport et l’électronique. Les pièces produites avec de tels matériaux se sont révélées efficaces pour réduire les risques d’inflammation, limiter la propagation des flammes et réduire les émissions toxiques.
Que sont les matériaux ignifugés ?
Les matériaux ignifugés sont conçus pour être thermiquement stables, réduisant ainsi la probabilité d’inflammation et ralentissant la propagation du feu. Ils jouent donc un rôle essentiel dans l’atténuation des risques lors d’incidents tels que des courts-circuits ou des flammes accidentelles. Pour qu’un plastique soit désigné comme ignifugé, il doit passer un test de combustion (le plus courant étant la certification UL 94, voir ci-dessous), qui implique que la flamme soit éteinte dans un délai spécifié ou avant qu’une quantité admissible du matériau ait brûlé.
Qu’est-ce que l’ignifugation ?
L’ignifugation des plastiques tels que l’ABS ou le PA (nylon) est réalisée en les imprégnant avec des produits chimiques ignifugeants. Ce procédé implique des réactions endothermiques qui absorbent la chaleur, réduisant la température du matériau, ce qui retarde l’inflammation et la propagation de la flamme. De plus, il favorise la formation de charbon qui agit comme une barrière protectrice contre une combustion ultérieure.
Ignifugé, résistant à la flamme, et ignifugeant ne désignent pas la même chose
Comprendre les propriétés distinctes des matériaux ignifugés, résistants à la flamme et ignifugeants est crucial car ces termes ne sont pas synonymes. Le tableau ci-dessous met en évidence les différences entre eux.
| Terminologie | Matériaux résistants à la flamme | Matériaux ignifugés | Matériaux ignifugeants |
| Définition | Fabriqué à partir de fibres et de matériaux qui ont naturellement une grande résistance au feu et à la combustion. | Traité ou développé pour inhiber l’initiation du feu et ralentir la propagation de la flamme. | Matériaux ou traitements appliqués aux matériaux qui empêchent ou ralentissent la propagation du feu en formant une barrière protectrice. |
| Comportement au feu | Résistent à l’inflammation et empêchent la propagation des flammes même sous une exposition directe et prolongée. | Peuvent résister à l’inflammation pendant un certain temps ; une fois allumés, ils brûlent lentement ou s’éteignent d’eux-mêmes une fois la source de flamme retirée. | Ces matériaux peuvent initialement résister à l’inflammation et, lors de la combustion, produire une réaction chimique qui réduit l’intensité du feu. |
| Application | Généralement utilisé dans des environnements où l’exposition au feu est possible mais où l’intégrité matérielle doit être maintenue. | Utilisé là où un temps d’ignition retardé et une propagation des flammes limitée sont essentiels pour permettre l’évacuation et l’intervention. | Employé dans une variété de contextes, du textile à la construction, lorsque la réduction du risque d’incendie est une priorité. |
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Exemple de matériaux
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FR-ABS, FR-PVC
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PA 2210 FR, ULTEM 9085
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Réglementations et normes relatives aux retardateurs de Flamme
Dans le domaine de la fabrication et de la science des matériaux, la classification UL 94 constitue une référence pour évaluer le comportement des matériaux plastiques utilisés dans les appareils et les dispositifs lorsqu’ils sont exposés à une petite source d’inflammation. UL 94 est une norme mondialement reconnue pour tester l’inflammabilité des matières plastiques, adoptée par les fabricants aux États-Unis, en Europe, au Royaume-Uni et en Turquie, souvent en parallèle avec d’autres normes telles que FAR 25.853 aux États-Unis et ISO EN 11925-2 en Europe, afin de garantir la conformité aux exigences régionales de sécurité et de qualité.
Le système de classification UL 94 classe les matériaux en différentes catégories d’inflammabilité en fonction de leurs performances lors de tests standardisés.
Les classifications sont les suivantes :
| Indice UL 94 | Définition |
| HB | Combustion lente sur une pièce horizontale |
| V-2 | L’échantillon vertical cesse de brûler dans un délai de 30 secondes, mais des gouttes enflammées sont autorisées |
| V-1 | L’échantillon vertical cesse de brûler dans un délai de 30 secondes sans égouttement enflammé |
| V-0 | L’échantillon vertical cesse de brûler dans un délai de 10 secondes sans égouttement enflammé |
| 5VB | L’échantillon vertical cesse de brûler en moins de 60 secondes sans égouttement enflammé Les échantillons peuvent présenter un trou de brûlure (un trou peut être présent). |
| 5VA | L’échantillon vertical cesse de brûler en moins de 60 secondes sans égouttement enflammé L’échantillon ne doit pas présenter de trou de brûlure (pas de trou). |
La taille des pièces ou des éléments peut avoir un impact sur l’indice d’inflammabilité
Les classifications UL 94 sont influencées par l’épaisseur du matériau, qui affecte la classification d’un composant. Par exemple, les éléments ou les pièces d’une épaisseur supérieure à 3,0 mm sont plus susceptibles d’atteindre une classification UL 94 V-0, la norme la plus élevée en matière de sécurité incendie pour les plastiques. À l’inverse, les pièces plus fines, généralement celles de moins de 0,75 mm, peuvent avoir du mal à satisfaire à cette classification.
Voici un exemple de la façon dont la taille des éléments peut avoir un impact sur la classification UL 94 dans des projets de moulage par injection avec la résine CX7240 :
| Indice UL 94 | Épaisseur de la pièce |
| Classe UL 94 reconnue, indice d’inflammabilité 95-5VA | ≥ 3 mm |
| Classe UL reconnue, indice d’inflammabilité 95-5VB | ≥ 1.5 mm |
| Classe UL 94 reconnue, indice d’inflammabilité 95-5V-0 | ≥ 0.75 mm |
| Classe UL 94 reconnue, indice d’inflammabilité 95-5V-1 | ≥ 0.6 mm |
| Classe UL 94 reconnue, indice d’inflammabilité 95-5V-2 | ≥ 0.4 mm |
Plus la pièce est épaisse, plus elle est résistante aux flammes. Avec une épaisseur supérieure à 3,00 mm, la pièce peut atteindre la classe UL 94 la plus élevée (5VA). Voir la fiche technique du matériau ici
Il est crucial de sélectionner le matériau et l’épaisseur appropriés conformément aux exigences spécifiques de sécurité incendie pour chaque application, en veillant à la conformité avec les normes UL 94 souhaitées.
Quelle est la différence entre les indices d’inflammabilité HB et V0 ?
Lorsqu’on aborde les classifications de résistance au feu UL 94, les indices HB et V-0 sont couramment utilisés. La principale distinction entre ces deux indices réside dans l’orientation du test (horizontale vs.
verticale) et la résistance à la flamme requise pour chacun. La classification HB surveille les taux de combustion pour répondre à des critères spécifiques, mais elle ne garantit pas l’auto-extinction après le retrait de la flamme.
La plupart des plastiques, à des épaisseurs standard, peuvent atteindre la classification HB sans additifs supplémentaires. À l’inverse, les plastiques classés V-0 démontrent une résistance supérieure à la flamme, s’éteignant après le retrait de la flamme, nécessitant souvent des additifs spéciaux.
Par exemple, le PA 12 (Nylon) pour SLS dans son état normal est classé HB. Mais son option ignifugée, PA 2210 FR, est classée V-0.
Le tableau suivant compare les attributs des indices UL 94 V-0 et HB :
| Critères | Attributs V-0 UL 94 | Attributs HB UL 94 |
| Procédé d’ignifugation | Utilise des additifs hautement efficaces pour une extinction rapide des flammes et un blindage pour empêcher la propagation du feu. | N’emploie pas d’additifs avancés, ce qui entraîne un temps d’extinction des flammes prolongé et la possible formation de gouttes ou de débris enflammés. |
| Conformité aux normes de sécurité | Conforme aux normes de sécurité incendie les plus exigeantes, adapté aux environnements à haut risque. | Répond à un niveau de base de résistance au feu, mais peut ne pas répondre à des exigences strictes en matière de sécurité incendie. |
| Effet sur les propriétés physiques | Peut entraîner des modifications mineures de certains attributs mécaniques par rapport à la norme HB. | Peut entraîner une altération des propriétés mécaniques, généralement en réduisant sa résistance et sa durabilité en raison de la dégradation thermique. |
Matériaux ignifugés dans l’usinage CNC
Voici quelques-uns des plastiques ignifugés les plus populaires utilisés dans l’usinage CNC :
| Matériau | Indice UL 94 | Devis instantané des pièces avec ce matériau chez Xometry |
| Nylon 6 Ignifugé / PA 6 FR | UL 94 V-0 | Non, mais peut être chiffré manuellement |
| PEEK | UL 94 V-0 | Oui |
| PTFE | UL 94 V-0 | Oui |
| PPS | UL 94 V-0 | Non, mais peut être chiffré manuellement |
| PVDF | UL 94 V-0 | Oui |
Les plastiques classés UL 94 V-0 cessent de brûler en 10 secondes sans égouttement enflammé (test de combustion verticale).
Hormis les matériaux mentionnés ci-dessus, il existe également des modifications moins répandues de l’ABS et du PVC, telles que le FR-ABS et le FR-PVC, qui sont spécialement conçues pour répondre à la norme UL 94 V-0, offrant une sécurité incendie accrue pour ces matériaux.
Matériaux ignifugés dans l’impression 3D
Le tableau ci-dessous présente une sélection de matériaux ignifugés couramment utilisés avec l’impression 3D. Lors du choix d’un matériau, tenez compte des exigences d’ignifugation de votre application finale, car il n’est pas toujours nécessaire d’utiliser le matériau le mieux classé pour les projets où le risque d’incendie est moindre.
| Nom du matériau | Procédé d’impression | Classification | Devis instantané des pièces avec ce matériau chez Xometry |
| ABS-M30 | FDM | UL 94 HB | Oui |
| ABS-ESD7 | FDM | UL 94 HB | Oui |
| ASA | FDM | UL 94 HB | Oui |
| Nylon 12 | FDM | UL 94 HB | Oui |
| PC-ABS | FDM | UL 94 HB | Oui |
| PC | FDM | UL 94 HB | Oui |
| PC-ISO | FDM | UL 94 HB | Oui |
| ULTEM 9085 | FDM | UL 94 V-0 (couleur beige uniquement)* | Oui |
| ULTEM 1010 | FDM | UL 94 V-0 | Oui |
| RPU 70 | Carbon DLS | UL 94 HB | Oui |
| EPX 82 | Carbon DLS | UL 94 HB | Oui |
| Nylon 12 | SLS | UL 94 HB | Oui |
| Nylon 12 chargé de verre (GF) | SLS | UL 94 HB | Oui |
| Nylon 12 ignifugé / PA 12 FR | SLS | UL 94 V-0 | Non, mais peut être chiffré manuellement |
| Nylon 12 ignifugé / PA 12 FR | SLS | FAR 25.853 | Oui |
*ULTEM 9085 est disponible en deux couleurs : noir et beige. Cependant, seule la variante beige est ignifugée.
L’ajustement des paramètres d’impression tels que la hauteur de couche et la densité de remplissage peut avoir un impact sur les propriétés finales de la pièce imprimée. Des densités de remplissage plus élevées et des hauteurs de couche plus faibles peuvent contribuer à améliorer la résistance au feu du matériau en réduisant la probabilité de poches d’air et en améliorant l’adhérence entre les couches.
Cette vidéo n’est pas spécifiquement un test de résistance au feu, mais différentes pièces imprimées en 3D sont exposées à une bille métallique chauffée pour tester leur résistance à la chaleur.
Matériaux ignifugés pour le moulage par injection
Voici quelques matériaux ignifugés couramment utilisés, classés V-0, disponibles chez Xometry pour un chiffrage manuel :
Un post-traitement est-il nécessaire pour l’ignifugation des plastiques ?
Le comportement au feu, contrairement à des propriétés telles que la résistance à la corrosion ou le lissé de la surface, est spécifique au matériau utilisé dans la fabrication. Pour les plastiques, cette capacité d’auto-extinction est soit inhérente au matériau, soit introduite par des additifs, et ne nécessite généralement pas de post-traitement pour être activée.
Applications industrielles des matériaux ignifugés
- Industrie automobile : Des matériaux ignifugés sont largement utilisés dans les applications automobiles pour répondre aux exigences de la réglementation en matière de sécurité incendie. Par exemple, les plastiques ignifugeants, tels que l’ABS ignifugeant, sont utilisés dans les composants intérieurs, comme les tableaux de bord, les garnitures et les faisceaux de câbles, afin de réduire les risques d’incendie en cas de collision ou de dysfonctionnement électrique.
- Fabrication de composants aérospatiaux : Dans l’industrie aérospatiale, des matériaux ignifugés sont utilisés dans les intérieurs des avions, l’ameublement des cabines et les composants électriques. De nombreux fabricants ont tendance à utiliser l’ULTEM 9085 pour l’usinage CNC des composants de la cabine, car ce matériau est réputé pour son rapport résistance/poids élevé et son comportement au feu, répondant aux normes d’inflammabilité UL 04. L’utilisation d’ULTEM 9085 a considérablement réduit les risques d’incendie en vol et a contribué à la sécurité globale des avions.
- Industrie électronique : Les matériaux ignifugés sont essentiels dans l’industrie électronique pour protéger les composants électroniques et les appareils électriques sensibles, et s’assurer que les produits répondent aux normes de sécurité incendie. Les plastiques ignifugés sont utilisés dans les matériaux de boîtier, les cartes de circuits imprimés et les connecteurs pour réduire le risque de pannes et de dysfonctionnements liés au feu.
- Produits de consommation : Les matériaux ignifugeants sont couramment utilisés dans les biens de consommation tels que les meubles, les appareils électroménagers et les appareils électroniques pour améliorer la sécurité incendie. Par exemple, des tissus ignifugés sont utilisés dans les meubles rembourrés et la literie pour réduire le risque d’inflammation et ralentir la propagation du feu.
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Chez Xometry, nous avons la capacité de produire des pièces ignifugées de haute qualité adaptées aux contraintes spécifiques de votre industrie. Que vous ayez besoin de composants fabriqués par usinage CNC, impression 3D ou moulage par injection, notre plateforme propose un chiffrage instantané ou manuel pour une sélection de matériau ignifugés certifiés conformes au normes UL 94.
Avez-vous des doutes sur le procédé ou sur le matériau ? Consultez notre bibliothèque de matériaux et notre outil de décision en matière de matériaux d’impression 3D. Ensuite, il vous suffit de télécharger votre fichier CAO sur notre moteur de devis instantané et de recevoir un devis en quelques clics.
