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Comment résoudre les risques d'incendie dans les transports publics?

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Le secteur ferroviaire et l'industrie du transport en général ont toujours tenu compte de la sécurité et du confort des usagers. En conséquence, les matières plastiques ont remplacé dans de nombreux cas les métaux, en amortissant le poids des véhicules et en réduisant les bruits produits par la vibration. Les résines en polyester sont celles qui ont le plus été développées et, avec leur utilisation, les nouvelles techniques d'obtention de formes complexes ont également été rapidement diffusées. Cependant, les incendies qui ont eu lieu ces dernières années ont rendu les normes et les mesures au feu de plus en plus strictes. Dans le cas du polyester, par exemple, il faut ajouter les halogénés pour surmonter les conditions imposées par les nouvelles normes. De cette façon, il augmenterait la toxicité et l'opacité de la fumée qui serait produite en cas d'incendie. Par conséquent, on peut affirmer et affirmer qu'un matériau qui a un bon comportement au feu ne peut pas être produit en utilisant du polyester. La conclusion est simple : pour surmonter de nouvelles demandes, il est impératif de rechercher de nouveaux matériaux. Et GAIKER, conscient du nouveau défi et dans le but d'implanter des composites de phénol au niveau industriel, étudie le traitement de ces résines. Nous allons le voir.

Comme mentionné précédemment, les produits en plastique ont connu un développement important ces dernières années. De nouvelles résines apparaissent chaque année, mais le comportement des résines phénoliques face au feu, c'est-à-dire la faible toxicité et opacité de la fumée, a contribué à stimuler l'intérêt et à augmenter les recherches (Forsdyke et Hemming, 1989; Gupta, 1986; Dayley, 1989; Ellis, 1988; McQuarrie et Lake, 1986; Savey, 1989). Parmi les plastiques renforcés de fibre de verre se trouvent ceux en polyester, époxy et phénol.

Le mauvais comportement au feu des résines en polyester et époxy, ainsi que les normes de sécurité dans les transports, ont été les résines phénol qui ont le plus prédominé ces derniers temps. La récupération et la recherche de ces résines font de grands efforts. Actuellement, les résines phénol sont utilisées dans l'aviation et le secteur naval (pour la fabrication de pièces intérieures), le transport (pour la réalisation de sièges), la machine-outil (pour la fabrication de disques de friction et de coupe) et la menuiserie (pour la fabrication de plaques et agglomérés). Dans cet article, nous nous limiterons aux applications de transport.

Aviation

Les exigences requises pour les matériaux utilisés dans ce domaine sont : faible poids spécifique, bonnes propriétés mécaniques, rigidité (ailes et ailerons) et bonne résistance à la fatigue pour maintenir les processus de flexion et de vibration des pales d'ailes, ailerons et hélicoptères.

Les avantages des composites par rapport aux matériaux traditionnels, notamment l'aluminium et les alliages spéciaux, sont leur moindre coût, leur moindre poids spécifique, leur facilité pour obtenir des formes complexes et leur stabilité dimensionnelle.

Du point de vue historique, on peut dire que les matériaux composites ont commencé à être utilisés pendant la Seconde Guerre mondiale. En 1943, on commence à utiliser les premiers fuselages en polyester renforcé de verre. En 1955, des composites de phénol renforcés d'amiante et d'aramide ont été testés. En 1960, des composites époxy renforcés de fibre de verre ont été utilisés dans l’avion «Windecker». En 1972, compte tenu des avantages par rapport au feu des résines phénoliques, il a été décidé de les utiliser en pièces intérieures des avions « Concorde ». En 1973, les premières pièces structurelles de l’avion «Concorde» ont été réalisées avec de la résine époxy renforcée au carbone.

Par ailleurs, la société Bakelite a présenté au salon Verbundwerk’93 de nouveaux matériaux qui pourraient être utilisés dans l’aviation, notamment des composites hybrides époxy/phénol. Dans ces matériaux, les matériaux époxy agissent comme additifs et les phénoliques améliorent leurs propriétés face au feu.

La société Ciba-Geigy fabrique les panneaux utilisés à l'intérieur de l'avion avec différents matériaux. Selon leurs caractéristiques mécaniques, la surface de ces matériaux est en résine phénolique et le centre est fabriqué avec des mousses rigides en aluminium ou en matière synthétique, ou du même matériau et en forme de rayon.

Espaces ouverts

Les matériaux utilisés dans les espaces sont des fibres de carbone, de bore et/ou d'aramide, des résines thermostables (époxy et phénol) et des matériaux céramiques en particulier dans les pièces soumises à des températures élevées. L'avantage offert par les composites plastiques par rapport aux autres matériaux est leur faible densité.

Les applications les plus importantes des composites dans ce secteur sont résumées dans le tableau 1.

UTILISATION	PIÈCE	MATÉRIEL
Espace “Columbia”.	Panneaux. Pièces qui doivent être soumis à une augmentation de température dans leur entrée dans l'atmosphère.	Époxy/carbone préludé. Matériau désolé de résines spéciales de carbone et de phénol.
Satellites des télécommunications.	Tuyau central. Pièces soumises à des changements de température.	Époxy/composite carbone. Résine phénol renforcée avec fibre réfractaire.
Balistique projectile.	Les pièces doivent subir des changements de température. Les pièces doivent subir des changements de température.	Résine phénol renforcée avec fibre de granit.

Construction navale navale

Dans les années 1950, il commence à être utilisé dans l'industrie navale composites de polyester renforcé de verre. Actuellement, les renforts en carbone et en aramide et en résine époxy sont utilisés dans des applications très spéciales.

Les caractéristiques exigées des matériaux dans ce domaine sont regroupées dans les lignes suivantes : être résistantes et résistantes au milieu marin, faciles à entretenir et à réparer, résistantes aux chocs, avec de bonnes propriétés anti-magnétisme et diélectrique, résistantes au fossé, avec la possibilité de rediriger le renfort et bien sûr moins cher que les matériaux concurrents.

Le tableau 2 résume les applications de ces matériaux dans l'industrie navale et les matériaux utilisés pour ces applications.

Chemin de fer ferroviaire

Bien que déjà commenté, il est bon de rappeler que l'utilisation de composites de polyester et de phénol est importante dans le secteur du transport. L'utilisation du polyester améliore l'aspect de la surface, mais nous ne pouvons pas oublier son mauvais comportement face au feu. L'utilisation de composés halogènes est obligatoire pour son amélioration. Il améliore, mais augmente également la toxicité et l'opacité de la fumée. Par conséquent, si vous voulez réduire le risque des utilisateurs en cas d'incendie, il est recommandé d'utiliser des composites phénol.

Par exemple, pour faire face aux problèmes techniques que généraient les trains de l'État espagnol, on a utilisé des polyesters ignifugés renforcés de verre (au lieu de résines de phénol), ce qui a augmenté le risque de passagers en cas d'incendie.

Les principaux composites utilisés dans les trains de l'État espagnol sont:

• RENFE. E 444-5 avant cabine dans les trois séries de trains électriques long voyage.
• Métro de Madrid. Plusieurs éléments de carrosserie en polyester renforcé de verre ont été fabriqués sur les trains électriques de la série 2000. Ils sont classés comme M1 au feu.
• F.C. Barcelone Métropolitaine. Certains trains de la série 2000 intègrent des éléments en polyester ignifugé. Ils sont classés comme M1 au feu.
• RENFE. Dans les trois séries de trains électriques U-446 et UT-447, l'intérieur de la cabine et ses sièges ont été réalisés en polyester renforcé de verre. Ils sont classés comme M1 au feu.
• Métro de Madrid. Dans les trains électriques de la série 2000, l'intérieur de la cabine et ses sièges sont en polyester ignifugé. Ils ont le classement M1.

En Europe et dans le monde, la résine phénol a été utilisée, par exemple: Dans le métro de Paris, la carrosserie; dans le métro de Caracas, les sièges et l'approvisionnement intérieur; dans le métro de San Francisco, l'approvisionnement intérieur; dans le métro de Londres, l'approvisionnement de la station; dans le métro Aramis de Matra, le métro, les sièges et les pièces intérieures; dans le métro Railway d'Angleterre, la console du métro

UTILISATION	MATÉRIEL
Structures de bateaux sportifs.	Polyester renforcé de fibre de verre.
Fuselages de projectiles utilisés dans l'exploration sous-marine.	Revêtement en polyester renforcé de fibre de verre.
Navires de collecte d'eau et de carburant.	Polyester renforcé de fibre de verre.

Méthodes d'exécution

Selon la méthode choisie, la transformation de composites nécessite trois étapes simultanées ou simultanées : incorporation de renforts, moulage de matériaux composites et durcissement du matériau et extraction de la pièce du moule.

GAIKER a analysé les différentes méthodes de traitement et a effectué la caractérisation des pièces obtenues.

Moulage manuel

C'était la première méthode utilisée pour la fabrication de stratifiés plastiques. Aujourd'hui, il reste le plus utilisé.

Disposer de la méthode la plus économique pour les pièces de série courte et grande surface et ne pas avoir besoin de personnel spécialisé sont ses principaux avantages. Au contraire, la production lente, le besoin de beaucoup de main-d'œuvre, le bon aspect seulement d'une partie de la pièce et les moins propriétés physiques et chimiques par rapport à d'autres méthodes.

Cette méthode, dans le cas de la résine phénol, est utilisée pour la fabrication de la gourmanterie du train, en utilisant des acides comme catalyseur pour la réalisation de la grille.

RTM

L'appareil RTM fonctionne sous forme de seringue. D'abord, il suce le mélange de résine et de catalyseur, puis injecte le moule avec des fibres.

En raison des basses pressions et températures utilisées dans ce procédé, les moules peuvent être chauffants ou non chauffés, la finition de la pièce étant liée à l'aspect de la surface du moule et au catalyseur utilisé.

En fonction de la température du moule, des démouleurs externes ou internes peuvent être utilisés dans le traitement, tandis que pour modifier les propriétés du matériau et réduire les coûts de traitement, on peut utiliser de la résine chargée.

Voici les entreprises et produits qui fabriquent des composites phénoliques avec la méthode suivante: WES Plastics, éléments militaires; Flexadux Plastics Ltd., carrosseries de trains; Move-Vigo Ltd., pièces de grande taille (3 m x 3 m x 22 mm) et Plasteck Thermoset Tectronic, composants pour avions.

En analysant la tendance actuelle, on estime que la technologie RTM atteindra dans les années à venir des niveaux adéquats d'automatisation et de technologie, ce qui permet de prédire son utilisation dans la fabrication de composants pour l'aviation. Plasteck Thermoset Tectronics est la société qui mène les recherches les plus importantes dans ce domaine.

Pressage à froid

Cette méthode est utilisée pour produire entre 1.000 et 10.000 pièces par an. En raison de la faible pression sur le pressage, vous pouvez utiliser des moules composites. La viscosité de la résine utilisée est moyenne et pour réduire le prix de la formulation et augmenter la rigidité de la pièce on ajoute des charges.

Le moule doit avoir de bonnes propriétés mécaniques et une stabilité dimensionnelle à température pour supporter correctement la tension et la fatigue provoquées par le pressage. Ex-press Plastics Ltd., le siège du train Docklands et la société Scandura Seal Tex utilisent cette méthode pour fabriquer des pièces automobiles.

SMC/BMC précédents

Le processus de fabrication des préludes SMC/BMC phénol se compose de trois étapes:

• Fabrication de précontaminants. Dans la machine SMC, on mélange les pâtes avec de la résine, du chargement, du catalyseur et différents additifs avec le renfort, en obtenant un semi-produit en forme de bobine.
• Séchage des précurseurs. Le processus est effectué dans la chambre qui contrôle l'humidité et la température.
• Pressage. Il se fait à 160 ºC et à une pression de 30 à 90 kg/cm ^2.

En ce qui concerne le SMC phénol, les applications actuellement réalisées sont:

• Panneaux et revêtements de bâtiments.
• Éléments de transport (sièges de train, cadres de fenêtres, appuie-tête, intérieur du capot de voitures, panneaux intérieurs d’avions, composants de fournitures, etc. ). D'autre part, la société Bakelite-Isole utilise également cette technologie pour la fabrication de pièces complexes et impossibles d'avions.
• Pièces électriques (machines, pièces électriques, boîtiers, etc.) ).

DSM UK Resins Dynochen UK, Norsolor, division occidentale de la Chemical Corporation, Scandura Sealtex, Fers Resins S.A. et Bakelite-Isole sont les entreprises qui ont développé la technologie pour la fabrication de SMC.

Précédents précédents

Dans le cas de la résine phénol, c'est la méthode la plus répandue dans l'aviation et le traitement se fait en deux phases: dans la première la résine diluante appropriée est dissoute et ensuite le diluant est éliminé à la température. Niveaux de viscosité et faible teneur en eau obtenus (60 10 ⁶ cps.) est généralement approprié. Il existe deux voies d'extraction de pièces de ces pressés : pressage (avec une pression de 90 kg/cm ² et une température de 160 ºC) et moulage (on utilise pour la première fois le vide pour l'évacuation des volatiles et ensuite on réalise la grille avec une température de 110-130 ^ºC et une pression de 2-5 kg/cm 2).

Les principaux inconvénients que présente ce processus en ce moment sont le temps qu'il faut pour traiter et, dans le cas de pièces complexes, leur grande merme. En outre, dans les applications nécessitant de bonnes propriétés mécaniques, on utilise souvent des tissus en carbone ou en aramide.

Normes de transport

Outre les essais habituellement utilisés en laboratoire pour mesurer le comportement au feu des matières plastiques et la toxicité et l'opacité de la fumée, des normes spéciales ont été établies dans les secteurs du transport, de l'avion, de la construction et de la construction navale. Parmi ces normes, citons:

• BS 6853, 1987 “British Standard Code of ractice for Fire Précaution in the Disign and of Railway Paspaspasenger Rolconstructsling”, une norme anglaise qui tient compte des essais spécifiques développés par London Underground Ltd. Ces essais sont basés sur des mesures précises des indices correspondant à la température de fumée et d'inflammabilité.
• Royal Navy a développé des normes spécifiques pour la classification des matériaux utilisés dans l'industrie navale: NES 705 “Selection of Material on the Basis of Their Fire Characteristics (mai 1983)”. Ils classifient les matériaux selon les paramètres obtenus en rapportant l'opacité de la fumée, la toxicité des gaz et l'oxygène.
• En ce qui concerne l'aviation, les normes qui doivent respecter les matériaux phénoliques sont l'ASTM 1000.001 correspondant au transport aérien et à l'essai de l'Université de l'Ohio (USO).
• Les normes que doivent respecter les matériaux de construction dans l'État espagnol sont les UNE 23-102 et UNE23-721 à UNE-23-730. Sa fonction est de classer les matériaux utilisés dans la construction en fonction de leur comportement face au feu. Par ailleurs, à l'heure actuelle, il n'existe pas de norme spécifique pour mesurer l'opacité et la toxicité des fumées. Dans ce domaine, les normes françaises de transport sont utilisées.
• Norme NF X 10-702. Il mesure la densité optique des gaz de combustion et pyrolyse des matériaux.
• Norme NF X 70-100. Méthode du four tubulaire. Il se concentre sur l'analyse des gaz provenant de la combustion et de la pyrolyse des matériaux.
• Norme NF F 16-101. Régule le comportement face au feu. Il est utilisé dans la sélection des matériaux.

Conclusions

Ces dernières années, l'utilisation de matières plastiques dans le secteur du transport a connu une augmentation notable, réduisant le poids des pièces, réduisant la consommation d'énergie et réduisant la pollution générée. Cependant, face aux graves conséquences des incendies, l'utilisation de matériaux de bon comportement au feu pour améliorer la sécurité des utilisateurs est devenue un objectif prioritaire. Actuellement, les résines qui ont montré de meilleures propriétés face au feu et des coûts réduits sont celles du phénol.

Mais puisque les conditions pour la transformation de ces matériaux ne sont pas adaptées, les entreprises basques et espagnoles ne maîtrisent pas la transformation des résines phénoliques. Chez GAIKER, nous améliorons les conditions de transformation des résines phénoliques et la forme et les propriétés de la surface des pièces obtenues. Parmi les mesures prises à cet égard, et compte tenu des normes existantes et qui apparaîtront par rapport au feu, l'utilisation du composite phénolique dans la construction et le transport a été focalisée.

En outre, la technologie de remplacement des composites de polyester et époxy par phénol a été développée sur des pièces qui doivent respecter les normes de feu. Les résultats de cet effort peuvent déjà être vus dans les étapes données dans la fabrication et la transformation des préludes de phénol et leur application dans l'aviation dans l'industrie de la Communauté Autonome du Pays Basque, aboutissant à l'adaptation des processus de fabrication de composants pour la construction et le transport par moulage manuel, RTM ou pressage par injection et froid.