Influence de la concentration de l’oxygène sur la combustion du PMMA au cône calorimètre à atmosphère contrôlée.

Rita Nohra1,⋆^{1,\star}, Damien Marquis2^{2}, Benjamin Batiot3^{3}, Thomas Rogaume3^{3}
⋆^{\star} : rita.nohra@lne.fr
1^{1} LNE et Institut Pprime (UPR 3346 CNRS), université de Poitiers, Isae-Ensma
2^{2} LNE
3^{3} Institut Pprime (UPR 3346 CNRS), université de Poitiers, Isae-Ensma
Mots clés : atmosphère contrôlée, PMMA, réaction au feu, température
Résumé :

Le déclenchement et la propagation d’un incendie dépendent fortement de l’environnement ambiant dans lequel il se produit, notamment la concentration du milieu en dioxygène. Dans les milieux faiblement ventilés où la quantité de dioxygène est limitée, le feu passe rapidement à un état sous oxygéné. La littérature montre que les études expérimentales qui ont été menées pour comprendre le comportement au feu des matériaux polymères en atmosphère viciée ne sont pas suffisantes. Cela conduit à des imprécisions dans la prédiction de l’évolution du feu et des risques qu’il entraîne. Pour pouvoir modéliser la réaction au feu d’un matériau polymère en atmosphère sous-oxygénée, il faut appréhender et quantifier les réactions thermochimiques qui le régissent, les échanges thermiques sur les surfaces solide-gaz, la dynamique des gaz, etc... Dans ce contexte, l’objectif de la présente étude est de caractériser le comportement thermique en condition de feu du poly méthacrylate de méthyle acrylique (PMMA) transparent dans des atmosphères à différentes concentrations de dioxygène, allant de 10% à 21% en volume. L’étude de la décomposition thermique et de la combustion du PMMA est réalisée à l’aide d’un cône calorimètre à atmosphère contrôlée (CACC). Ce dispositif expérimentale permet de solliciter un matériau de petites dimensions en faisant varier l’éclairement énergétique mais également les conditions de ventilation et d’oxygénation. L’atmosphère au sein du caisson est régulée à l’aide de deux débitmètres massiques permettant de contrôler le débit du mélange oxygène/azote ainsi que sa concentration. Le CACC est également équipé d’une balance permettant de suivre la perte de masse de l’échantillon au cours du temps. La mesure en continue des concentrations de dioxyde de carbone, monoxyde de carbone et dioxygène permettant le calcul du taux de dégagement de chaleur par la méthode de déplétion d’oxygène. Au cours des essais, des thermocouples ont été positionnés dans la zone gazeuse de combustion. Ils permettent l’observation de l’évolution du champ de température en phase gazeuse durant les différents régimes de combustion. En diminuant la concentration de l’oxygène dans le caisson, la réponse thermique du matériau évolue. L’influence de la variation d’oxygène sur la température en phase gazeuse est ensuite corrélée aux résultats du taux de dégagement de chaleur et de perte de masse. Les résultats expérimentaux obtenus au cours de cette campagne seront présentés et discutés.

doi : https://doi.org/10.25855/SFT2023-113

PDF : download