Thin infrared-reflective coatings to enhance the fire performance of polymers
Résumé
Thin coatings are seen as effective fire resistant approaches to fire-proof combustible substrates, and have been attracting great attention since several decades. In fire science, it is acknowledged that infrared radiation contributes largely to heat transfer in medium to large scale fire. Therefore, systems which can effectively suppress radiative heat transfer are of great interest as passive fire protective solutions for materials. In this regard, metallic thin films have been developed. Indeed, metals like aluminum or copper are known for being near perfect reflectors in almost all of the visible and infrared range of the electromagnetic spectrum. As a consequence, they could successfully block radiative heat transfer to the material. This property has already been put to use in the spatial field and in smart windows for energy saving applications. Surprisingly, it has been scarcely studied in the field of fire protection. Some early studies demonstrated their interest, showing that infrared-reflective coatings can greatly increase the time to ignition of polymers in a cone calorimeter test, without modifying the burning behavior of the protected substrate. The aim is to go more in depth and to develop new infrared-reflective thin coatings to reach true fire protection of polymeric substrates.
Les revêtements fins sont vus comme des solutions efficaces pour protéger des matériaux combustibles contre le feu, et ils ont fait l'objet de beaucoup de recherche depuis plusieurs décades. En science du feu, il est généralement reconnu que la part du rayonnement infrarouge dans les transferts thermiques est majoritaire, pour des feux de taille moyenne ou à grande échelle. C'est pourquoi des systèmes pouvant de manière efficace supprimer le transfert thermique radiatif sont particulièrement intéressant comme solution de protection passive des matériaux contre le feu. Pour ça, des revêtements métalliques ont été développé. En effet, les métaux comme l'aluminium ou le cuivre sont des réflecteurs presques parfait dans le domaine du visible et des infrarouges. Par conséquent, ils pourraient empêcher le transfert thermique radiatif entre le matériau et la flamme. C'est une propriété qui a déjà été exploitée dans le domaine spatial ou dans les vitrages intelligents pour l'économie d'énergie. Par contre, cela a peu été étudié dans le domaine du feu. Quelques études pionnières ont démontré leur intérêt et ont montré que des revêtements réfléchissants les infrarouges pouvaient très fortement augmenter le temps d'ignition des polymères lors d'un test au cône calorimètre, sans modifier leur comportement face au feu. Le but de nos recherches est donc d'aller plus loin et de développer de nouveaux revêtements fins réfléchissants le rayonnement infrarouge pour atteindre un bon retard au feu des substrats polymères.