Brevet FR2080837A1 — publié le 19711126

La présente invention concerne des éléments conposites isolants, étanches aux fluides -notamment à l'eau et à la vapeur d'eau-et susceptibles d'offrir une protection efficace contre les foyers dtincendie et les sources d'inflanra tion de toute nature. Certains natériaux alvéolaires} tels que les mousses rigides à base de polyuréthane expansé à l'aide dthydrocar- bures aliphatiques chloro-fluorés comme le trichlorofluoro néthane, constituent d'excellents isolants thermiques. Ils ont toutefois pour inconvénient de ne présenter qu'une tenue au feu nédiocre, ce qui linite leurs possibilités d'utilisation. On a déjà proposé d'anéliorer la tenue à la flamme de ces matériaux par addition d'adjuvants, par exenple de phosphates trichloréthylique ou tribronopropylique, nais ce genre d'addition ne donne pas de résultats pleinenent satisfaisants et, en outre, il a généralenent pour conséquence le dégagement de vapeurs toxiques en cas d'incendie. Cette addition affecte égalenent les caractéristiques finales des natériaux qui se défornent aux tenpératures élevées. Une autre technique connue consiste à recouvrir la matière cellulaire à l'aide de parements résistant au feu tels que des plaques nétalliques. De tels parements transnettent rapidenent à la matière cellulaire les calories qu'ils reçoivent, ce qui provoque rapidenent soit une destruction du produit qui a servi au collage sur la mousse, soit none, à partir d'une certaine température, une déformation suivie d'une fusion localisée du produit, acconpagnée de vapeurs et de gaz inflannables. La présente invention a pour but de créer des élénents conposites ne présentant pas les inconvénients précités et qui soient notannent : -utilisables sans risque de dégradation dans une ganne de tenpératures conprise entre -1800C et +7O00C; -utilisables en tant qu'élénents porteurs -étanches aux fluides, notannent à l'eau et à la vapeur d'eau -susceptibles d'assurer une protection efficace contre les foyers d'incendie et les sources d'inflammation de toute nature. A cet effet, selon l'invention, un élément composite conprend essentiellenent une âme en matière alvéolaire rigide conprise entre deux parenents, en carton d'amiante, eux-ntnes recouverts d'une nince couche de métal. On peut utiliser divers types de matériaux alvéolaires rigides tels que des nousses pbénoliques ou des nousses de polychlorure de vinyle. On obtient toutefois les meilleurs résultats avec les mousses rigides de polyuréthane autoextn- guibles expansées au moyen de trichlorofluoronéthane ou d'un hydrocarbure chiorofluoré, analogue.- De telles nousses dont le coefficient de conductibilité est voisin de 0,018 kilo calorie par entre carré/heure/ C et mètre d'épaisseur pernettent la réalisation d'éléments à haute valeur d'isolation thermique. On les utilise avec des densités comprises entre 25 et 80 ki logrammes au mètre cube environ,la densité étant d'au moins 40 kg/n3 si l'élément doit être porteur. En ce qui concerne les parements, il senble préférable d'utiliser du carton d'aniante blanche ondulé imprégné de latex, de préférence de latex de néoprène.Ce carton constitue avant tout un écran antichaleur efficace retardant au maxi mum l'élévation de la température de l'e de l'éléuent. L'imprégnation du carton d'amiante au moyen de latex a pour effet d'améliorer d'une façon sensible sa tenue nécanique. Elle n'affecte en rien la tenue à la chaleur du carton si l'on utilise le néoprène, car ce produit, de par sa conposition chinique, est difficilenent inflammable Le fait d'utiliser un carton ondulé dont l'épaisseur totale peut atteindre et même dépasser 5 millimètres, donne à l'élément une grande rigidité mécanique.La denanderesse a en outre constaté au cours d'essais que la présence des ondulationC dans le carton d'amiante contribuait d'une façon efficace à retarder tout échauffenent intenpestif de la mousse rigide constituant l' & e de l'élément. Il a été noté égalenent que la présence de 14 % environ d'eau de cristallisation dans l'amiante blanche utilisée pour la fabrication du carton ondulé contribuait à améliorer la tenue & feu de l'élément en rendant les gaz dégagés au cours de la conbustion plus difficilenent inflammables. La face extérieure des parements est recouverte d'une mince couche de étal qui peut être constituée par une feuille d'aluminium dont l'épaisseur est égale ou supérieure à 25 n liènes de millimètre , de préférence. Ce revêtenent assure à ltélénent me excellente étanchéité à l'eau et à la vapeur d'eau, condition essentielle pour qu'en service le coefficient d'isolation et la résistance nécanique de l'ensemble ne soient pas affectés. Il a égalenent pour effet de réfléchir les rayons calorifiques et de répartir tout excès de chaleur localisée. Les éléments objet de l'invention peuvent être fabriqués par tout procédé convenable. Toutefois, le procédé que l'on va décrire leur confère des caractéristiques physiques et isolantes remarquables. A cet effet; on fabrique les éléments par moulage direct dans des noules, nétalliques de préférence, susceptibles de supporter des pressions internes de l'ordre de 400 à 600 grannes par centimètre carré. Les moules sont ouvrants. Leur fond et leur couvercle présentent des dinensions correspondantes à celles de l'élément qu'ils servent à fabriquer. On place directement l'un des parements sur le fond du moule et on coule sur le parement une quantité dosée de nélange réactionnel suffisante pour former, après expansion, l'âne de l'élément. L'autre parement est logé dans le couvercle du noule et appliqué avec celui-ci sur le nélange coulé. On choisit en général la quantité de né lange réactionnel de telle sorte que la densité noyenne de la natière cellulaire soit voisine de 40 à 50 kilogrammes par mètre cube, ladite densité pouvant être supérieure si l'on veut atteindre des résistances mécaniques plus élevées. Il est préférable que la quantité de mélange soit telle qu'en fin d'expansion il règne à l'intérieur du noule une pression d'au moins 400 grannes par centimètre carré. Grâce à cette pression de moulage, on assure une bonne pénétration du nélange réactionnel dans le carton d'aniante servant de base au parement, carton qui peut etre à deux faces ou à une face, la face étant alors tournée vers l'extérieur. Le llélange réactionnel constituant un excellent adhésif, on obtient directenent le collage de l'âne aux parenents sans l'apport ni d'adhésifs ni de solvants qui constitue, on le sait, le point faible des produits stratifiés classiques. On évite en outre toute dégradation du produit cellulaire par d'éventuels solvants et on améliore la tenue au feu de l'ensemble. Du fait du moussage direct sous pression de l'Ane, il se forme à l'interface parement : mousse une zone de .aensi- fication de la mousse sur une épaisseur qui peut varier de 1 à 3 millimètres environ selon le dosage des ingrédients du mélange. Il existe donc dans l'élément une sorte de peau en polyuréthane solidement liée au parement et qui a pour effet de renforcer considérablement la résistance à la compression, au poinçonnement et au flambage de l'élément tout en constituant un écran thermique complémentaire qui retarde l'élévation de température à l'intérieur de l'âme isolante. La technique de moulage qu'on vient de décrire permet de réaliser des éléments de toutes formes, par exemple des panneaux plans, anguleux ou galbés, des coquilles, des douelles, des récipients divers etc... En ce qui concerne la fabrication de panneaux parallèlépipédiques, on peut utiliser les machines à stratifiés classiques, en opérant de préférence dans les conditions de pression indiquées ci-dessus. Les exemples qui vont suivre exposent les résultats d'essais auxquels ont été soumis des éléments fabriqués selon l'invention : EXE;LPIE 1. On a réalisé un ensemble de panneaux moulés de format 1000 X 500 X 92 mm comportant une me intérieure en mousse rigide de polyuréthane de densité moyenne de 50kg/m3, autoextinguible, expansée au trichlorofluorométhane et d'une épaisseur de 80 mm. Suivant la technique de moulage décrite ci-dessus, cette plaque de mousse rigide a été formée entre des parements constitués d'un carton ondulé d'amiante blanche d'une épaisseur totale de 6m/m imprégné de latex de néoprène et recouvert sur sa face extérieure par une feuille d'aluminium de 25/1000 de millimètre. A partir de ces panneaux dont la résistance à la compression était de l'ordre de 4.500 g/cm , des essais pratiques de tenue au feu ont été réalisés en extérieur de la façon suivante Un panneau étant placé horizontalement sur J o sol, on le réunit à deux autres panneaux disposés verticalemenL de façon à former un trièdre trirectangle avec le premier. Sur le panneau au sol et dans le trièdre ainsi formé, on dispose un bûcher de bois sec arrosé d'alcool, le volume de ce bûcher étant suffisant pour assurer une combustion vive de 20 minutes, la température du foyer dépassant 600 C. Après extinction du foyer et brossage superficiel des panneaux on constate ce qui suit La plaque horizontale ayant servi de support au foyer est légèrement fissurée en surface, mais la mousse rigide sous-jacente n'est nullement affectée. La température atteinte par le foyer a provoqué localement la fusion de la feuille d'aluminium, et l'aluminium fondu s'est incrusté profondément dans le carton d'amiante formant écran. Ce carton d'amiante bien que déformé a conservé sa tenue, isolant de la chaleur la mousse sous-jacente.L'efficacité du parement peut titre jugée par le fait que sa surface extérieure a été portée pendant 20 minutes à une température supérieure à 6009C provoquant la Sl- sion de 1'Aluminium, alors que sa face intérieure n'a pas atteint 26O0C, température de décomposition de la matière cellulaire. Sur les panneaux verticaux, on ne constate aucun point d'ignition, A la partie supérieure de ces panneaux il a été d plusieurs reprises procédé au cours de l'essai à des tentatives d'inflammation des gaz pouvant provenir d'un début de combustion du panneau, mais ces tentatives se sont révélées négatives. Aucune déformation appréciable des divers panneaux bst à noter. Une émanation de fumée, canalisée par les ondulations du revatement a été constatée uniquement à la partie supérieure des panneaux verticaux. FsEiPLE 2. Sur un panneau identique aux précédents, un essai de percement au chalumeau à 9000C a été réalisé. On constate tout d'abord une fusion localisée de la feuille d'aluminium qui pénètre dans le carton d'amiante sousjacent. L'essai étant réalisé sur un panneau vertical, on constate après 3 minutes que la mousse rigide n'est pas détruite, qu'il n'y a pas d'inflammation des gaz dégagés, ni propagation de la flamme le long de la paroi. L'émission de fumées au cours de l'essai est faible et canalisée par les ondulations du carton d'amiante. il convient de noter également que le panneau ntest pas percé alors que dans les mêmes conditions d'essais une plaque de mousse rigide non protégée se trouve perforée en moins de 10 secondes. EXELSIE 3. En reprenant le même type de panneau, il a été procédé à un essai à l'aide d'un radiateur, Le panneau étant placé verticalement à 3 cm d'un radiateur permettant d'atteindre en surface du panneau une température de 6000C, on poursuit l'essai pendant 20 minutes dès que cette température est atteinte. Après extinction de l'appareil de chauffage, on note que le revêtement faisant face eu radiateur est légèrement fissuré mais subsiste, et que la mousse de polyuréthane est carbonisée en surface sur une épaisseur de 4 à 5 m/m sans avoir subi de déformation appréciable. La face opposée du panneau après essai demeure absolument intacte. L'invention peut s'appliquer à des éléments composites de toutes formes et destinés à tous usages. Elle présente un intérêt tout particulier en ce qui concerne le bâtiment, la marine et l'industrie par ekemple pour la construction de paros pare-feu, de soutes à vivres, de chambres froides, cales frigorifiques etc... il va de soi que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Elément composite isolant et étanche caractérisé en ce qu'il comprend une âme en matière alvéolaire rigide comprise entre deux parements en carton d'amiante eux-mêmes recouverts d'une mince couche de métal. 2. Elément composite selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme est en mousse rigide de polyuréthane expansée au moyen d'hydrocarbure chlorofluoré. 3. Elément composite selon l'une quelconque des revendications 7 et 2, caractérisé en ce que le carton d'amiante est imprégné de latex. 4. Elément composite selon la revendication 3, caractérisé en ce que le latex est du latex de néoprène. 5. Elément composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le carton d'amiante est ondulé. 6. Elément composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'amiante est de l'amiante blanche contenant environ 14 % d'eau de cristallisation. 7. Elément composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le métal est de l'aluminium. 8. Elément composite selon la revendication 7, caractérisé en ce que la couche d'aluminium présente une épaisseur d'au moins 25 millièmes de millimètre 9. Procédé de fabrication d'un élément selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'on forme l'âme en matière alvéolaire entre les parements sous une pression suffisante pour qu'en fin de confection il se forme à l'interface âme-parement une zone de densification de la matière cellulaire. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que, pour de la mousse de polyuréthane expansée au moyen d'hydrocarbure chlorofluoré, la pression est au moins égale à 400 grammes par centimètre carré, le mélange réactionnel qui donne naissance à la mousse servant d'adhésif entre l'âme et les parements.