DEF STAN 02-713 Détermination de l'indice de toxicité des produits de combustion à partir de petits échantillons de matériaux

La norme « DEF STAN 02-713 Détermination de l'indice de toxicité des produits de combustion à partir de petits échantillons de matériaux », publiée par les autorités britanniques de défense, décrit les exigences d'une méthode d'essai parmi une série de méthodes permettant de déterminer les caractéristiques d'incendie des matériaux référencés dans la norme DEF STAN 07-247. Cet essai examine la toxicité des produits de combustion par rapport à un nombre limité de petites espèces moléculaires produites lors de la combustion complète d'un petit échantillon de matériau dans des conditions spécifiées.

Cet essai est destiné à être intégré au processus de présélection des matériaux et ne doit pas être interprété comme une évaluation des risques de toxicité en conditions réelles d'incendie. La méthode d'essai est destinée à l'analyse d'un groupe spécifique d'espèces gazeuses fréquemment présentes dans les produits de combustion des matériaux utilisés dans les applications militaires et qui peuvent être mortelles en cas d'incendie. La présente norme ne traite pas des effets de retard mental aigu, de la toxicité différée ou à long terme, ni de la toxicité associée aux produits de combustion particulaires. L'ensemble des espèces gazeuses analysées n'est pas exhaustif et l'essai ne détermine pas la toxicité totale de tous les composants des produits de combustion.

De plus, ce test ne tente pas de prendre en compte l’effet de la vitesse de combustion d’un matériau sur sa contribution au risque de toxicité.

En principe, les données analytiques des types spécifiques de petits gaz moléculaires libérés lorsque le matériau est complètement brûlé dans des conditions spécifiées sont calculées mathématiquement en fonction du niveau d'exposition (en ppm) de chaque gaz qui entraînera des conséquences mortelles dans les 30 minutes, et un indice de toxicité combiné est obtenu.

Aux fins de la présente norme, les termes et définitions suivants s'appliquent :

• 1 m³Concentration pour 100 g (ppm) : La concentration de gaz (ppm) produite dans les conditions d'essai est adaptée à 100 g de matériau et les produits de combustion sont exprimés en 1 m³On le recalcule comme s'il était réparti sur un volume de .
• Facteur critique : La concentration (ppm) d’un gaz considéré comme mortel pour les humains pendant une période d’exposition de 30 minutes.
• Concentration mesurée : concentration de gaz mesurée dans la chambre d'essai, en ppm.
• Indice de toxicité : Somme des facteurs de toxicité de gaz sélectionnés produits par la combustion d'un matériau dans les conditions spécifiées dans l'essai.
• Lot de production : Quantité de matière produite dans la même campagne à partir des mêmes matières premières, dans les mêmes conditions de procédé et avec le même équipement.
• Matériau de production : Matériau ayant la même composition, produit à partir des mêmes matières premières, dans les mêmes conditions de procédé, avec le même équipement et au même endroit, que le matériau à fournir pour l'utilisation finale dans le cadre du contrat/commande dans lequel cette norme est spécifiée.

De petits échantillons d'une masse prédéterminée (généralement environ 1 gramme) sont entièrement brûlés dans une chambre fermée d'un volume de 0,7 à 1,0 m³ à l'aide d'un brûleur Bunsen alimenté en air et en gaz, à une température de 1150 degrés plus/moins 25 degrés^.

L'atmosphère de la chambre résultante est analysée quantitativement pour un groupe spécifique de gaz. Des corrections de fond sont soustraites pour les quantités de monoxyde de carbone, de dioxyde de carbone et d'oxydes d'azote produites par le brûleur.

Pour chaque gaz, la concentration mesurée est ramenée à 100 g de matière et recalculée comme si les produits de combustion étaient répartis dans un volume de 1 m³ ^. La concentration résultante est exprimée sous forme de rapport de facteur critique, qui correspond à la concentration du gaz considérée comme létale pour l'homme après 30 minutes d'exposition.

L'indice de toxicité du matériau est obtenu en additionnant les taux de tous les gaz détectés.

Publiée par le ministère britannique de la Défense, cette norme établit une méthode d'essai pour évaluer la toxicité potentielle des fumées et des gaz dégagés lors de la combustion de matériaux, à l'aide d'échantillons à petite échelle. Cette norme est essentielle pour garantir la sécurité des matériaux utilisés dans les applications militaires, où les risques d'incendie dans des espaces clos, tels que les sous-marins, les avions ou les véhicules, peuvent présenter de graves risques pour le personnel. La mesure de la toxicité permet de sélectionner des matériaux à faible risque qui minimisent les effets sur la santé en cas d'incendie.

La norme DEF STAN 02-713 est née de la nécessité de prendre en compte la sécurité incendie dans les environnements à haut risque. Depuis sa publication, elle a été révisée afin d'intégrer les avancées en matière d'analyse des gaz toxiques et d'harmonisation internationale. Cette mise à jour tient compte des retours d'expérience des essais militaires et de l'évolution des réglementations de sécurité, améliorant les protocoles d'essai pour une mesure plus précise des niveaux d'exposition sublétaux et mortels.

Cette norme établit des parallèles avec la norme civile « ISO 13344 Estimation du potentiel toxique létal des débris d’incendie », mais est spécifiquement conçue pour les matériaux de qualité militaire et met l’accent sur les tests rapides de petits échantillons pour soutenir un dépistage rapide des matériaux.

En résumé, la norme DEF STAN 02-713 spécifie un essai de combustion à petite échelle permettant d'obtenir l'indice de toxicité , une valeur numérique indiquant le potentiel de danger toxique du matériau . Cet indice est calculé à partir de la concentration des principaux gaz toxiques (par exemple, le monoxyde de carbone, l'acide cyanhydrique et l'acide chlorhydrique) qui provoquent une incapacité ou la mort après des durées d'exposition spécifiques.

Les éléments clés de cette norme sont :

• Préparation des échantillons : De petits échantillons de matériaux (généralement 15 à 50 grammes) sont conditionnés pour simuler une utilisation dans le monde réel, comme les composites, les textiles ou les polymères.
• Appareil d'essai : Un four contrôlé ou un panneau radiant expose l'échantillon à des flux de chaleur simulant des conditions d'incendie (par exemple 25 à 50 kW/m²). Les produits de combustion sont collectés dans une chambre et analysés par chromatographie en phase gazeuse ou spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR).
• Simulation d'exposition : Le test modélise deux scénarios pour capturer divers comportements de feu : feu sans flamme (couvant) et feu en décomposition. L'exposition des rongeurs (historiquement utilisée) ou des modèles informatiques prédisent la réaction humaine.
• Mesures de toxicité : La réponse à la toxicité est déduite du temps d'apparition (par exemple, via un modèle de dose efficace fractionnaire). Des valeurs inférieures à 1,0 indiquent une faible toxicité, tandis que des scores plus élevés indiquent des substances à haut risque.
• Rapports : Les résultats incluent les rendements gazeux détaillés, la densité optique de la fumée et les seuils de conformité. Les critères de réussite/d'échec dépendent de l'utilisation finale (plus stricts pour les espaces clos, par exemple).

Cette procédure est conçue pour un débit important, prenant 1 à 2 heures par test, ce qui la rend adaptée au contrôle qualité en production.

Dans le secteur de la défense, la norme DEF STAN 02-713 est essentielle pour réduire les risques de toxicité des fumées, responsables jusqu'à 50 % des décès liés aux incendies en milieu militaire confiné. Elle minimise la libération de substances irritantes par les matériaux utilisés dans l'isolation des câbles, les revêtements de sol ou les composites structurels, augmentant ainsi la capacité de survie en situation d'urgence. Par exemple, la norme DEF STAN 02-345 est référencée pour les assemblages de tuyaux en caoutchouc et fournit un support de certification pour les systèmes navals, aéroportés et terrestres.

Cette norme est essentielle pour plusieurs raisons, notamment dans le contexte des applications militaires où la sécurité, la fiabilité et l’efficacité opérationnelle sont primordiales.

Cette norme a également un impact sur les fournisseurs mondiaux de défense, car les alliés de l'OTAN la respectent généralement pour des raisons d'interopérabilité. Des laboratoires d'essais avancés proposent des services accrédités selon cette norme, aidant ainsi les fabricants à se conformer à cette norme et à réduire leur responsabilité.

Notre organisation, forte de nombreuses années d'expérience et suivant attentivement les avancées scientifiques et technologiques mondiales, réalise des tests, des mesures et des analyses dans un large éventail de domaines pour des entreprises de tous secteurs, grâce à une équipe qualifiée et une infrastructure complète. Dans ce contexte, nous proposons également des services de tests conformes à la norme DEF STAN 02-713 « Détermination de l'indice de toxicité des produits de combustion à partir de petits échantillons de matériaux ».