« Retardateur de flamme » : différence entre les versions

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Les retardateurs de flamme semblent suivre un cycle qui se répètent avec chaque nouvelle molécule et présentant les étapes suivantes : mise au point, enregistrement, commercialisation, dangers suspectés, augmentation de la production et de la consommation, dangers reconnus, réglementation et interdiction suivit d'un arrêt de la production<ref name=":0" />. La production de PBBs a été interdite aux États-Unis dès 1976 et en France à partir de 2000.
Les retardateurs de flamme semblent suivre un cycle qui se répètent avec chaque nouvelle molécule et présentant les étapes suivantes : mise au point, enregistrement, commercialisation, dangers suspectés, augmentation de la production et de la consommation, dangers reconnus, réglementation et interdiction suivit d'un arrêt de la production<ref name=":0" />. La production de PBBs a été interdite aux États-Unis dès 1976 et en France à partir de 2000.

== Contamination de l'environnement ==
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== Références ==
== Références ==

Version du 24 juillet 2017 à 11:50

Les retardateurs de flamme sont une classe d’additifs utilisés pour minimiser les risques d'incendie des produits polymériques[1].

Description

Les retardateurs de flamme sont utilisés depuis le début du 20e siècle pour prévenir les risques d'incendies des matières dérivés de la pétrochimie. La production mondiale toutes molécules confondues a atteint 2,5 millions de tonnes en 2016[2].

PCB

Article détaillé : Polychlorobiphényle.

PBB

Article détaillé : Polybromobiphényle.

PBDE

Article détaillé : Polybromodiphényléther.

HBCD

Article détaillé : hexabromocyclododécane.

TBBPA

(Voir Article détaillé Tétrabromobisphénol A (en)

Produits organophosphorés

Article détaillé : Composé organophosphoré.

Principe de fonctionnement

Les mécanismes basiques d'ignifugeage varient en fonction du retardateur de flamme et du substrat. Les produits chimiques ignifuges additifs et réactifs peuvent tous deux fonctionner en phase vapeur (gazeuse) ou condensée (solide). Les réactions de combustion sont des réactions d'oxydoréduction qui font intervenir des radicaux libres.

Dégradation endothermique

Certains composés se décomposent endothermiquement lorsqu'ils sont soumis à des températures élevées. Les hydroxydes de magnésium et d'aluminium en sont un exemple, de même que divers carbonates et hydrates tels que les mélanges de huntite et d'hydromagnésite[3][4][5]. La réaction élimine la chaleur du substrat, refroidissant ainsi le matériau. L'utilisation d'hydroxydes et d'hydrates est limitée par leur température de décomposition relativement faible, ce qui limite la température de traitement maximale des polymères (typiquement utilisés dans les polyoléfines pour les applications de fils et de câbles)..

Protection thermique (phase solide)

Un moyen d'empêcher l'étalement de la flamme sur le matériau lors de la pyrolyse est de créer une barrière d'isolation thermique entre les pièces en feu et non brûlées. Des additifs intumescents sont souvent utilisés. Leur rôle est de transformer la surface du polymère en couche non conductrice, qui sépare la flamme du matériau et ralentit le transfert de chaleur vers le carburant non brûlé et limite ainsi sa dégradation. Les agents ignifuges à base de phosphate inorganique et organique non halogénés agissent généralement à travers ce mécanisme en générant une couche polymère d'acide phosphorique carbonisé[6].

Dilution de phase gazeuse

Les gaz inertes (le plus souvent le dioxyde de carbone et l'eau) produits par la dégradation thermique de certains matériaux agissent comme diluants des gaz combustibles, abaissant leurs pressions partielles et la pression partielle de l'oxygène et ralentissent le taux de réaction[5][7].

Piégeage des radicaux libres en phase gazeuse

Les retardateurs de flamme piègent les radicaux libres des gaz formés. Les matières chlorées et bromées subissent une dégradation thermique et libèrent du chlorure d'hydrogène et du bromure d'hydrogène ou, si elles sont utilisées en présence d'un synergiste comme le trioxyde d'antimoine ou des halogénures d'antimoine. Ceux-ci réagissent avec les radicaux H· et OH· hautement réactifs dans la flamme, entraînant une molécule inactive et un radical Cl· ou Br·. Le radical halogène est beaucoup moins réactif par rapport à H· ou OH· et a donc un potentiel beaucoup plus faible pour propager les réactions d'oxydation radicalaire de la combustion.

Sécurité incendie

Les retardateurs de flamme sont généralement ajoutés aux produits manufacturés pour répondre aux normes d'inflammabilité pour les meubles, les textiles, l'électronique et les produits de construction comme l'isolation[8].

En 1975, la Californie a adopté le bulletin technique 117 (TB 117), qui exige que des matériaux tels que la mousse de polyuréthane utilisée pour remplir des meubles puissent résister à une petite flamme nue, équivalente à une bougie, pendant au moins 12 secondes[8][9]. Dans la mousse de polyuréthane, les fabricants de meubles ajoutent des additifs ignifugeants organiques halogènes. Bien qu'aucun autre État américain ne dispose d'une norme similaire, et en raison de l'importance du marché californien, de nombreux fabricants produisent des objets répondant au TB 117 qu'ils distribuent à travers les États-Unis. La prolifération des ignifugeants, et surtout des ignifugeants organiques halogènes, dans les meubles à travers les États-Unis et dans le monde, est fortement liée au TB 117.

En réponse aux préoccupations concernant les répercussions sur la santé des ignifugeants dans les meubles rembourrés, en février 2013, la Californie a proposé de modifier le TB 117. Les tissus recouvrant les meubles rembourrés devraient résister à un test de brûlure et non plus les mousses de rembourrage. Le gouverneur Jerry Brown a signé la version du TB117-2013 modifiée en novembre et il est entré en vigueur en 2014[10]. Le règlement modifié ne mentionne pas explicitement de réduction de l'utilisation des ignifugeants.

En Europe, les normes de sécurité incendie pour le mobilier varient d'un pays à l'autre. Elles sont les plus strictes au Royaume-Uni et en Irlande[11]. D'une manière générale, la comparaison des différents tests de résistance au feu dans le monde pour les meubles indiquerait que le test californien Cal TB117 - 2013 est un des moins exigeants. Le test britannique BS 5852 est plus restrictif suivi du test Cal TB133. L'un des tests d'inflammabilité les plus exigeants dans le monde entier est probablement le test de l'aviation fédérale des États-Unis pour les sièges d'avion qui implique l'utilisation d'un brûleur de kérosène. Une étude conduite par Greenstreet Berman en 2009 à la demande du gouvernement britannique, a montré que, entre 2002 et 2007, suite à l'adoption du règlement britannique sur la sécurité incendie et l'ameublement en 1988, il avait été enregistré une réduction moyenne de 54 décès, 780 d'accidents non mortels et 1065 incendies de moins chaque[12].

Efficacité

L'efficacité des produits chimiques ignifuges pour réduire l'inflammabilité des produits de consommation dans les incendies de maisons est contestée. Les avocats de l'industrie des retardateurs de flamme, tels que l'American Chemistry Council’s North American Flame Retardant Alliance, se basent sur une étude du Bureau national des normes indiquant qu'une pièce remplie de produits ignifugés (une chaise rembourrée en mousse de polyuréthane et plusieurs autres objets, y compris une armoires et de l'électronique) présentaient une fenêtre de temps 15 fois plus grande pour les occupants pour s'échapper de la pièce que dans une pièce similaire sans retardateurs de flamme[13][14]. Cependant, certaines critiques, y compris l'auteur principal de l'étude, estiment que les quantités d'additifs ignifuges utilisées dans l'étude de 1988 étaient beaucoup plus élevés que les niveaux requis par le TB 117, bien que ces niveaux soient parfois utilisés dans des produits commercialisés[15].

Une autre étude a conclu que les agents ignifugeants sont un outil efficace pour réduire les risques d'incendie sans créer d'émissions toxiques[16].

Plusieurs études réalisées dans les années 1980 ont testé les risques d'incendie dans une pièce entièrement meublée avec différents types de rembourrage et de remplissage, y compris avec des retardateurs de flamme. Les études se sont notamment intéressées au dégagement de chaleur maximum et au temps nécessaire avant ce dégagement de chaleur maximum, deux indicateurs clés du risque d'incendie. Ces études ont révélé que le type de revêtement de tissu avait une grande influence sur la facilité d'inflammation. Les études ont notamment conclu que les garnitures de coton étaient beaucoup moins inflammables que les garnitures de mousse de polyuréthane et qu'un revêtement intermédiaire permettait de réduire considérablement la facilité d'inflammation des meubles[17][18]. Ils ont également constaté que bien que certaines formulations ignifuges avaient diminué la facilité d'inflammation, les retardateurs les plus élémentaires conforme au TB 117 avaient eu très peu d'effets[18]. Dans une des études, les obturations de mousse conformes au TB 117 présentaient les mêmes temps d’inflammation que les mêmes garnitures en mousse sans additifs ignifuges[17]. Un rapport de la Proceedings of the Polyurethane Foam Association n'a pas non plus démontré les avantages des coussins en mousse traités avec des ignifugeants cnformes au TB 117 dans des essais de mis à feu avec flammes nues et cigarettes[19]. Cependant, d'autres scientifiques continuent de jugee ce test à flamme ouverte fiable[20].

Toxicité

Toxicité chez l'homme

Les principales voies de contaminations sont l'inhalation et l'ingestion de poussières et la consommations d'aliments contaminées[21].

Interdictions

Les retardateurs de flamme semblent suivre un cycle qui se répètent avec chaque nouvelle molécule et présentant les étapes suivantes : mise au point, enregistrement, commercialisation, dangers suspectés, augmentation de la production et de la consommation, dangers reconnus, réglementation et interdiction suivit d'un arrêt de la production[1]. La production de PBBs a été interdite aux États-Unis dès 1976 et en France à partir de 2000.

Contamination de l'environnement

La contamination de l'environnement est une contamination globale de la planète[22]. La dispersion des retardateurs de flamme dépend des propriétés physico-chimiques des molécules considérées. La plupart des retardateurs de flamme ne sont pas liés chimiquement aux matériaux qu'ils protègent à l'exception du TBBPA. Ils sont donc susceptibles d'être dispersés dans l'environnement. La contamination de l'environnement peut se faire par la décharge inappropriée des objets contaminés, notamment dans les pays en voie de développement[23]. Les retardateurs sont pour la plupart peu solubles et se retrouve majoritairement dans les sédiments ou liés à d'autres particules[22]. Les additifs ignifuges se retrouvent souvent concentrés dans les graisses des animaux notamment les poissons gras[24] et les mammifères marins[25].

Références

  1. ↑ a et b Pascal Gruffel, Nathalie Chèvre, « Retardateurs de flamme : Une histoire sans fin? », Aqua & Gas, vol. 6,‎ , p. 96-107
  2. ↑ Andrew McWilliams, « Flame Retardant Chemicals: Technologies and Global Markets: CHM014N | BCC Research », sur www.bccresearch.com (consulté le )
  3. ↑ (en) L.A. Hollingbery et T.R. Hull, « The thermal decomposition of huntite and hydromagnesite—A review », Thermochimica Acta, vol. 509, nos 1-2,‎ , p. 1–11 (DOI 10.1016/j.tca.2010.06.012, lire en ligne, consulté le )
  4. ↑ (en) L.A. Hollingbery et T.R. Hull, « The thermal decomposition of natural mixtures of huntite and hydromagnesite », Thermochimica Acta, vol. 528,‎ , p. 45–52 (DOI 10.1016/j.tca.2011.11.002, lire en ligne, consulté le )
  5. ↑ a et b (en) T. Richard Hull, Artur Witkowski et Luke Hollingbery, « Fire retardant action of mineral fillers », Polymer Degradation and Stability, vol. 96, no 8,‎ , p. 1462–1469 (DOI 10.1016/j.polymdegradstab.2011.05.006, lire en ligne, consulté le )
  6. ↑ (en) Ike van der Veen et Jacob de Boer, « Phosphorus flame retardants: Properties, production, environmental occurrence, toxicity and analysis », Chemosphere, vol. 88, no 10,‎ , p. 1119–1153 (DOI 10.1016/j.chemosphere.2012.03.067, lire en ligne, consulté le )
  7. ↑ (en) L.A. Hollingbery et T.R. Hull, « The fire retardant effects of huntite in natural mixtures with hydromagnesite », Polymer Degradation and Stability, vol. 97, no 4,‎ , p. 504–512 (DOI 10.1016/j.polymdegradstab.2012.01.024, lire en ligne, consulté le )
  8. ↑ a et b (en) Susan Shaw, « Halogenated Flame Retardants: Do the Fire Safety Benefits Justify the Risks? », Reviews on Environmental Health, vol. 25, no 4,‎ (ISSN 2191-0308, DOI 10.1515/reveh.2010.25.4.261, lire en ligne, consulté le )
  9. ↑ (en) « Technical Bulletin 117 - 201 : Requirements, Test Procedure and Apparatus for Testing the Flame Retardance of Resilient Filling Materials Used in Upholstered Furniture », State of California, Department of Consumer Affairs, Bureau of Electronic and Appliance Repair, Home furnishings and Thermal Insulation,‎ (lire en ligne)
  10. ↑ (en-US) « Calif. law change sparks debate over use of flame retardants in furniture », PBS NewsHour,‎ (lire en ligne, consulté le )
  11. ↑ (en) Guillame, E.; Chivas, C.; Sainrat, E., « Regulatory issues and flame retardant usage in upholstered furniture in Europe », Fire Behaviour Division,‎ , p. 38-48 (lire en ligne)
  12. ↑ (en) Greenstreet Berman Ltd., « A statistical report to investigate the effectiveness of the Furniture and Furnishings (Fire) (Safety) Regulations 1988 », UK Department of Business and Innovation skills (BIS),‎ (lire en ligne)
  13. ↑ « Do Flame Retardants Work? », sur flameretardants.americanchemistry.com (consulté le )
  14. ↑ (en) Babrauskas, V.; Harris, R.; Gann, R.; Levin, B.; Lee, B.; Peacock, R.; Paabo, M.; Twilley, W.; Yoklavich, M.; Clark, H., « NBS Special Publication 749: Fire hazard comparison of fire-retarded and non-fire-retarded products », sur fire.nist.gov (consulté le )
  15. ↑ (en) Susan Shaw, « Halogenated Flame Retardants: Do the Fire Safety Benefits Justify the Risks? », Reviews on Environmental Health, vol. 25, no 4,‎ (ISSN 2191-0308, DOI 10.1515/reveh.2010.25.4.261, lire en ligne, consulté le )
  16. ↑ (en) Matthew Blais et Karen Carpenter, « Flexible Polyurethane Foams: A Comparative Measurement of Toxic Vapors and Other Toxic Emissions in Controlled Combustion Environments of Foams With and Without Fire Retardants », Fire Technology, vol. 51, no 1,‎ , p. 3–18 (ISSN 0015-2684 et 1572-8099, DOI 10.1007/s10694-013-0354-5, lire en ligne, consulté le )
  17. ↑ a et b (en) Vytenis Babrauskas, « Upholstered Furniture Heat Release Rates: Measurements and Estimation », Journal of Fire Sciences, vol. 1, no 1,‎ , p. 9–32 (DOI 10.1177/073490418300100103, lire en ligne, consulté le )
  18. ↑ a et b (en) Matthew Blais et Karen Carpenter, « Flexible Polyurethane Foams: A Comparative Measurement of Toxic Vapors and Other Toxic Emissions in Controlled Combustion Environments of Foams With and Without Fire Retardants », Fire Technology, vol. 51, no 1,‎ , p. 3–18 (ISSN 0015-2684 et 1572-8099, DOI 10.1007/s10694-013-0354-5, lire en ligne, consulté le )
  19. ↑ (en) Vytenis Babrauskas, « Upholstered Furniture Heat Release Rates: Measurements and Estimation », Journal of Fire Sciences, vol. 1, no 1,‎ , p. 9–32 (DOI 10.1177/073490418300100103, lire en ligne, consulté le )
  20. ↑ « Key Facts: The Need for an Open Flame Test », sur flameretardants.americanchemistry.com (consulté le )
  21. ↑ Athanasios Besis et Constantini Samara, « Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) in the indoor and outdoor environments – A review on occurrence and human exposure », Environmental Pollution, interactions Between Indoor and Outdoor Air Pollution - Trends and Scientific ChallengesOzone, Climate Change and Forests, vol. 169,‎ , p. 217–229 (DOI 10.1016/j.envpol.2012.04.009, lire en ligne, consulté le )
  22. ↑ a et b Robin J. Law, Adrian Covaci, Stuart Harrad et Dorte Herzke, « Levels and trends of PBDEs and HBCDs in the global environment: Status at the end of 2012 », Environment International, vol. 65,‎ , p. 147–158 (DOI 10.1016/j.envint.2014.01.006, lire en ligne, consulté le )
  23. ↑ (en) Junxia Wang, Lili Liu, Jinfu Wang et Bishu Pan, « Distribution of metals and brominated flame retardants (BFRs) in sediments, soils and plants from an informal e-waste dismantling site, South China », Environmental Science and Pollution Research, vol. 22, no 2,‎ , p. 1020–1033 (ISSN 0944-1344 et 1614-7499, DOI 10.1007/s11356-014-3399-1, lire en ligne, consulté le )
  24. ↑ Katsura Sugiura, Naoyuki Ito, Naoki Matsumoto et Youzou Mihara, « Accumulation of polychlorinated biphenyls and polybrominated biphenyls in fish: Limitation of “Correlation between partition coefficients and accumulation factors” », Chemosphere, vol. 7, no 9,‎ , p. 731–736 (DOI 10.1016/0045-6535(78)90111-X, lire en ligne, consulté le )
  25. ↑ Duan Gui, Riqing Yu, Xuan He et Qin Tu, « Bioaccumulation and biomagnification of persistent organic pollutants in Indo-Pacific humpback dolphins (Sousa chinensis) from the Pearl River Estuary, China », Chemosphere, vol. 114,‎ , p. 106–113 (DOI 10.1016/j.chemosphere.2014.04.028, lire en ligne, consulté le )

Voir aussi


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