Matériaux ignifugeants

Protéger efficacement contre le feu

d'Lëtzebuerger Land du 24.10.2014

L’actualité des faits divers nous le rappelle à intervalles réguliers : les incendies meurtriers restent encore très fréquents. D’après un document publié en collaboration avec l’Association européenne des retardateurs de flammes (Efra) en 2010, près de 3 000 personnes périssent dans des incendies domestiques chaque année en Europe. Rien d’étonnant à cela : les matériaux plastiques ont remplacé depuis bien longtemps les matériaux naturels et sont devenus présents dans pratiquement tous les objets de notre vie quotidienne. Malheureusement, ils présentent également l’inconvénient majeur d’être hautement inflammables.

Un incendie peut se déclarer lorsque sont réunis dans des quantités suffisantes trois ingrédients : le combustible (matériau), le comburant (air) et une source de chaleur (étincelle,...). Ces trois éléments réunis vont former un cycle de combustion qui pourra, dans le but d’améliorer ses propriétés au feu, être perturbé. La perturbation de ce cycle peut se faire à l’aide de retardateurs de flammes qui, de par leur action (physique ou chimique), vont permettre d’améliorer la tenue au feu du matériau. Parmi les retardateurs, les dérivés halogénés ont été largement utilisés ces dernières années. Ces éléments chimiques sont certes efficaces contre le feu mais peuvent également s’avérer dangereux pour la santé, notamment en raison du fort dégagement de fumées toxiques lorsqu’un incendie se déclare.

Le 18 décembre 2006, le Parlement européen et le Conseil de l’Union européenne ont changé la donne en matière de produits ignifugeants : ils ont adopté le règlement Reach (Registration Evaluation, Autorisation and restriction of Chemicals) et mis en place un système intégré unique d’enregistrement, d’évaluation et d’autorisation des substances chimiques dans l’UE. L’objectif de cette directive est d’améliorer la protection de la santé humaine et de l’environnement. Dorénavant, les industriels doivent déclarer les substances qu’ils fabriquent ou importent et établir quelles sont celles sans danger et à ne plus les utiliser en cas de risque non maîtrisé. Exit les produits à base halogénique !

Comment dés lors trouver des alternatives tout aussi efficaces, mais moins nocives et plus écologiques ? Le département Advanced Materials & Structures (AMS) du Centre de recherche public Henri Tudor s’est penché sur la question et a lancé il y a sept ans un axe de recherche et de développement sur le comportement au feu des matières polymères. Sous la férule d’Abdelghani Laachachi, une petite équipe de chercheurs a ainsi mis au point une solution particulièrement innovante.

« À l’heure actuelle, il existe deux méthodes pour ignifuger un matériau », explique Kadir Apaydin, un des membres de l’équipe de recherche. « La première est l’ajout d’additif au cœur même du matériau (protection en masse) et la deuxième est de recouvrir le matériau par un revêtement ignifuge (protection en surface). Les nombreux inconvénients que présente la première méthode nous ont conduit à choisir le traitement en surface qui permet une protection efficace sans même modifier les propriétés intrinsèques du matériau. Différents revêtements anti-feu ont ainsi été développés par l’utilisation de deux approches innovantes et originales: la méthode dite couche par couche (LbL ou Layer by Layer) et la technologie plasma. Ces deux techniques de surface permettent de traiter différents polymères plastiques extrêmement fins (de 0,5 à un millimètre). Avec ce nouveau procédé, nous avons pu considérablement améliorer le comportement au feu de divers matériaux plastiques tels que le polyamide 6 ou le polycarbonate. Cette stratégie nous place avec l’équipe du professeur Grunlan, basée aux États Unis, au premier rang en ce qui concerne l’ignifugation des matériaux fins à l’aide de techniques de surfaces simples et versatiles. »

Même si elle n’est pas encore applicable telle quelle au monde industriel, la technique, qui va prochainement faire l’objet d’un brevet, suscite déjà un certain engouement. L’équipe d’Abdelghani Laachachia été récompensée en 2013 par le prix Secolux (Association pour le contrôle de la sécurité et de la construction) et ses travaux ont été cités à plusieurs reprises dans des revues scientifiques internationales.

« Notre technique fonctionne très bien en laboratoire mais ce n’est pas toujours le cas sur le terrain où entrent en jeu les conditions opératoires et de nombreux paramètres physico-chimiques comme l’humidité, la température ou le pression atmosphérique », explique David Ruch, directeur du département AMS. « Si vous prenez en compte l’échelle TRL (Technology Readiness Level ou Niveau de maturité technologique), un système de mesure employé par de nombreuses agences gouvernementales dans le monde, nous sommes au niveau 4 (l’échelle TRL comporte neuf niveaux au total), c’est à dire que nous avons pu prouver que notre procédé fonctionne très bien en laboratoire et qu’il présente des propriétés suffisantes qui pourraient intéresser les industriels. En tant qu’organisme RTO (Research and Technological Organisation), nous devons à présent dépasser les niveaux 5 à 7 qui correspondent à la standardisation de notre approche et le développement de protocoles avant de pouvoir passer le relais aux industriels (niveaux 8 et 9). »

Les résultats peuvent également être optimisés par le développement de nouveaux revêtements anti-feu à base de constituants toujours plus en ligne avec la directive Reach. Citons notamment les produits biobasés, issus de la valorisation de la biomasse.

Le champ des possibles reste donc encore très vaste mais le domaine est très prometteur et continuera à être exploré dans les années à venir. Déjà reconnus internationalement, les travaux de l’équipe d’Abdelghani Laachachi trouveront naturellement leur place parmi les thématiques retenues au sein du nouveau département Matériaux du futur Luxembourg Institute of Science and Technology (List) après le regroupement des Centres de recherche publics Henri Tudor et Gabriel Lippmann. La visibilité du Luxembourg dans le domaine de la RDI (Recherche, Développement et Innovation) n’en sera que d’autant plus grande…

Stéphane Etienne
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