Brevet FR2460204A1 — publié le 19810123

I La présente invention vise à donner des propriétés de résistance au feu à des matières inflam- mables et elle concerne plus particulièrement la stra- tification de couches de matière sur des supports in- flammables de manière à protéger les supports contre la combustion quand ils sont exposés à une flamme. La protection contre l'inflammabilité dans les matériaux de construction est nécessaire pour que les occupants de bâtiments, de véhicules au- tomobiles, d'avions, etc.., ne soient pas exposés à un danger injustifié résultant de l'inflammabilité des matériaux qui les entourent. Des progrès importants ont été effectués au cours des dernières années dans le domaine de la protection contre l'inflammabilité, dus en partie à des règles de construction plus sévè- res et à des critères améliorés pour les essais. Tou- tefois, l'obtention de la protection contre l'inflam- mabilité n'est souvent possible qu'en sacrifiant d'au- tres propriétés avantageuses. Par exemple, des structures incombusti- bles formées de plaques de métal présentent les incon- vénients d'être lourdes, de manquer de résistance à la corrosion et d'être difficiles à fabriquer. Des compo- sitions fibreuses résistant à la flamme n'ont pas une grande durabilité et sont difficiles à décorer. De mê- me, des panneaux fibreux, de ciment et de gypse man- quent de durabilité et sont très lourds quand on leur donne une épaisseur suffisante pour qu'ils aient une rigidité structurale et une résistance mécanique im- por4antes. Il existe des peintures résistant à la flamme pour protéger des supports inflammables, mais elles comprennent souvent des constituants toxiques ou indésirables pour une autre raison. Les peintures sans ces constituants indésirables ont tendance à manquer de durabilité. La présente invention a pour but de re- médier à ces inconvénients en conférant un retard à l'inflammation à des matériaux de construction in- flammables, comme du bois ou de la mousse de matière plastique, sans augmenter de manière excessive le poids du support et en fournissant au support une sur- face durable. Elle a aussi pour but de fournir un tel retard à l'inflammation en utilisant des matières facilement disponibles. Une particularité de la présente inven- tion concerne la stratification sur le support d'une feuille métallique et d'une nappe fibreuse saturée de résine, la feuille étant entre le support et la nappe fibreuse. D'autres buts, particularités et avanta- ges de l'invention résulteront encore de la descrip- tion ci-après, dans laquelle on se réfère au dessin annexé. Le dessin est une vue, partiellement en pers- pective et partiellement en coupe transversale, d'un stratifié à inflammation retardée selon la présente invention. Sur la figure, le support 10 peut être un matériau de construction d'un type quelconque dont il peut être avantageux de le rendre résistant au feu. Sur une face du support 10, est collée une couche de feuille métallique 11. Sur la face de la feuille 11 op- posée à la face collée au support 10, se trouve une nappe fibreuse 12 saturée de résine. Le support peut être une matière telle que du bois de construction, du contre-plaqué, un pan- neau pressé, un panneau de particules ou un panneau dur, ayant de la rigidité et de la résistance structu- rale. Le support pourrait être une matière isolante, comme de la mousse de polystyrène, de la mousse d'uré- thane ou d'autres mousses de matières plastiques. La feuille 11 peut être formée d'un mé- tal quelconque ayant un point de fusion assez élevé pour qu'il reste intact quand il est exposé à la cha- leur d'une flamme nue. Toutefois, dans la pratique, la feuille n'est pas exposée directement à une flam- me, car elle est protégée contre la flamme par le support 10, d'un côté, et par la nappe 12 de l'autre. La feuille 11 a une épaisseur comprise entre quelques microns et quelques dizaines de microns, et elle est formée d'un métal, comme l'aluminium, assez malléable pour être mise sous la forme d'une feuille d'une tel- le épaisseur. N'importe quel adhésif approprié capa- ble de coller la feuille de métal au support peut être utilisé à cet effet. La nappe fibreuse 12, qui est saturée d'une résine, a pour double rôle d'isoler la feuille de manière à la protéger quand le stratifié est expo- sé à une flamme, et de fournir au stratifié une sur- face durable et décorative. La nappe peut être une matière tissée ou non-tissée, et est formée principa- lement de fibres résistant au feu, comme de verre, de matière céramique, de résine phénolique, de carbone et de minéraux, par exemple d'amiante. Des nappes mon- tissées peuvent être formées par dépôt des fibres par voie humide, comme dans un procédé de fabrication de papier, ou par dépôt des fibres à l'air dans un procé- dé à sec. De préférence, la nappe est formée de fibres de verre ayant des diamètres compris entre 1 et 15 mi- crons. La résine utilisée pour saturer la nappe 12 peut être une matière appropriée quelconque et est choisie de manière à satisfaire aux exigences pour des applications particulières. Par exemple, on peut choi- sir une résine qui fournira de la résistance à l'ultra- violet quand on envisage une exposition à l'extérieur, ou qui fournira de la résistance à l'abrasion quand cette qualité est nécessaire. La résine peut aussi être choisie pour ses qualités décoratives ou décora- bles. Bien que la résine ne soit pas nécessairement in- combustible, on peut tenir compte de l'inflammabilité et de la résistance à la chaleur dans le choix de la résine utilisée. Les résines utilisables pour les buts de la présente invention comprennent des composés vi- nyliques (par exemple chlorure de vinyle, acétate de vinyle et fluorure de vinyle), des résines acryliques, des polyesters, des polyamides, des polyimides, des mélamines, des résines phénoliques, des résines urée- formaldéhyde, des résines époxy et des résines cellu- losiques modifiées. La résine peut être appliquée sur la nap- pe fibreuse sans dilution dans un véhicule quelconque, à partir d'une solution, d'une dispersion de type la- tex, ou de matières telles que des plastisols ou des organosols. Un adhésif approprié quelconque peut être utilisé pour coller la nappe fibreuse saturée de ré-- sine sèche 12 à la feuille 11. En variante, la nappe, tandis qu'elle est humide, peut être appliquée sur la feuille de manière que la résine, après séchage, serve à lier ensemble la nappe et la feuille. De préférence, la nappe saturée humide, la feuille et le support sont disposés en contact face-à-face et on applique ensuite de la chaleur et une pression au sratifié pendant un temps suffisant pour durcir la résine. Si on le désire, des pigments peuvent être ajoutés à la résine dans des buts décoratifs. De plus, des charges retardant l'inflammation, comme de l'oxyde d'antimoine et de l'alumine hydratée, peuvent être ajoutées à la résine pour augmenter son retard à l'inflammation. Bien que l'on pense que l'invention soit claire d'après la description ci-dessus, elle sera encore illustrée par les exemples suivants. - EXEMPLE I - Un support constitué de panneau dur, vendu dans le commerce sous la marque "Masonite", est revêtu sur une face d'un mélange de résine époxy à base d'épichlorhydrine-bisphénol à et de résine polya- mide à une épaisseur d'environ 54 g/m, la résine épo- xy et le polyamide étant présents dans un rapport en poids de 3:1. On place sur la face revêtue du support une feuille d'aluminium ayant une épaisseur de 0,02 mm environ. La face exposée de la feuille est couverte d'une couche de la résine époxy/polyamide décrite ci- dessus à une épaisseur d'environ 215 g/m. Une nappe composée de 90% de fibres de verre et de 10% de fi- bres de bois, ayant été formée par un procédé par voie humide et pesant 60 2 est placée sur la couche de résine. On laisse la résine imbiber la nappe fibreuse et la saturer complètement et ensuite la face exposée de la nappe est couverte d'une feuille anti-adhésive revêtue de fluorocarbure. On place le stratifié dans une presse chauffée et on le soumet à une pression d'environ 48 800 kg/m à 1600C pendant une période de sept minutes, la résine étant alors durcie. On enlève le stratifié de la presse et on arrache la feuille anti-adhésive du stratifié. - EXEMPLE II - On prépare un stratifié de la manière dé- 3O crite dans l'Exemple I, à ceci près que la nappe fi- breuse a un poids par unité de surface de 30 g/m et que l'épaisseur de la couche de résine époxy/polyamide appliquée sur la face exposée de la feuille correspond à environ 108 g/m2. - EXEMPLE III - On prépare un stratifié de la manière décri- te dans l'Exemple I, & ceci près qu'on utilise une ré- sine époxy bromée à la place de la résine époxy/polya- mide et qu'on presse le stratifié pendant 20 minutes à 180 0 pour durcir la résine. - EXEMPLE IV - On prépare un stratifié de la manière décri- te dans l'Exemple I, à ceci près qu'on utilise une ré- sine phénolique à la place de la résine époxy/polyami- de. -EXEMPLEV- On prépare un stratifié de la manière décri- te dans l'Exemple 1, à ceci près qu'on utilise un ami- noplaste intumescent à la place de la résine époxy/po- lyamide. Les stratifiés des Exemples I à V sont pré- parés selon la présente invention. A des fins de compa- raison, on prépare des stratifiés comme décrit dans les quatre exemples suivants. - EXEMPLE VI - On prépare un stratifié de la manière décri- te dans l'Exemple I, à ceci près qu'on n'utilise pas de feuille. Au lieu de cela, la couche de résine de 215 g/m2 est appliquée directement sur le support de Masonite et la nappe fibreuse est placée sur cette couche. Le stratifié est chauffé et pressé comme décrit dans l'Exemple I pour durcir la résine. - EXEMPLE VII - On prépare un stratifié de la manière dé- crite dans l'Exemple I, à ceci près qu'on n'utilise pas de nappe fibreuse saturée de résine. Au lieu de cela, après avoir revêtu le support de Masonite de résine et placé la couche de feuille sur la face revê- tue, le stratifié est chauffé et pressé comme décrit dans l'Exemple I pour durcir la résine. - EXEMPLE VIII - On prépare un stratifié de la manière dé- crite dans l'Exemple I, & ceci près qu'on inverse les positions de la feuille et de la nappe fibreuse. Le support de Masonite est revêtu de la résine époxy/po- lyamide à raison de 215 g/m2 et on place la nappe fi- breuse sur la couche de résine. Après que la résine a imbibé la nappe, on place la couche de feuille sur la nappe. Le stratifié est chauffé et pressé comme dé- crit dans l'Exemple I pour durcir la résine. - EXEMPLE IX - On prépare un stratifié de la manière dé- crite dans l'Exemple I, à ceci près qu'une nappe cel- lulosique, c'est-à-dire une nappe formée entièrement de fibres de cellulose combustibles, ayant un poids par unité de surface de 34 g/m2, est utilisée à la place de la nappe verre/bois. Pour déterminer la résistance relative à la combustion des stratifiés préparés comme décrit dans les exemples précédents, on utilise un mode opératoire tel que décrit par H.L. Vandersall dans "Journal of Paint Technology"l, Volume 39, N 511, page 494 (1967).Selon ce mode opératoire, on utilise un tunnel ayant une longueur de 61 cm et une largeur d'environ cm. Le tunnel est incliné à 280 par rapport à l'horizontale et les échantillons de stratifié sont placés un à la fois dans le tunnel. Comme source d'in- flammation, un brûleur Meeker est placé à 28,6 mm du bas de chaque échantillon et on règle le courant de gaz à une valeur constante de 21,15 litres par cm. Chaque essai est conduit pendant une période de quatre minutes et on note la propagation maximale de la flam- me vers le bas du tunnel. Comme matériaux de référence, on attribue un indice de 0 à un panneau d'amiante-ciment et un indice de 100 à des lames de parquet en chême rouge. L'indice de "propagation de la flamme" pour chaque échantillon est déterminé par la relation suivante: Indice de propagation de la flamme = Lo - La x 100 O Ls = distance maximale parcourue par la flamme pour les échantillons La = distance maximale parcourue par la flamme pour le panneau d'amiante-ciment Lo = distance maximale parcourue par la flamme pour les planches de chêne rouge. Résultats des essais d'inflammabilité Description des échantillons Indice de propagation de la flam- me I Nappe 60 g/m2, époxy/polyamide,feuille II Nappe 30 g/m2, III Nappe 60 g/m2, IV Nappe 60 g/m2, V Nappe 60 g/m2, VI Pas de feuille époxy/polyamide,feuille résine époxy bromée,feuille79 résine phénolique, feuille 95 aminoplaste, feuille 48 + VII Pas de nappe fibreuse VIII Nappe à l'extérieur de la feuille Le panneau brûle com- plètement Le panneau brûle com- plètement IX Nappe cellulosique, époxy/polyamide,Le panneau feuille brûle com- plètement. On comprendra d'après ces résultats que seu- lement les stratifiés ayant toutes les particularités essentielles de la présente invention, comme ceux des Exemples I à V, présentent des propriétés supérieures de résistance au feu. Ces particularités comprennent l'utilisation simultanée d'une nappe fibreuse saturée de résine et d'une couche de feuille métallique, le fait de placer la couche de feuille entre le support et la nappe fibreuse et l'utilisation d'une nappe fibreuse constituée principalement de fibres résistant au feu. 3o Quand on n'utilise pas de feuille (Exemple VI) ou quand on n'utilise pas de nappe fibreuse (Exemple VII) ou quand Exemple N la nappe fibreuse se trouve entre la feuille et le support (Exemple VIII) ou quand on utilise une feuille fibreuse combustible (Exemple IX), la résistance au feu est sévèrement réduite. Si on compare les résultats des essais con- cernant les stratifiés des Exemples I et II, on notera que le stratifié de l'Exemple II a un indice de propa- gation de la flamme plus avantageux que celui de l'Exem- ple I, bien que le stratifié de l'Exemple I comprenne une nappe fibreuse plus épaisse. La raison semble en être que le stratifié de l'Exemple I comprend une plus grande quantité de résine saturant la nappe, et c'est la combustion de la résine qui a une influence sur les indices de propagation de la flamme. En conséquence, on prépare un autre échantillon comme décrit dans l'Exem- ple suivant. - EXEMPLE X - On prépare un stratifié de la manière décrite dans l'Exemple I, à ceci près que la nappe fibreuse est saturée d'une résine polyester chloré catalysée par du peroxyde de méthyléthylcétone, une résine ignifugean- te, au lieu de la résine époxy/polyamide. De plus on presse le stratifié à une pression de 48 800 kg/m2 pendant 5 minutes à une température de 130 C. Quand on le soumet à un essai à la flamme comme décrit ci-dessus, le stratifié a un indice de propagation de la flamme de 22. On verra donc que bien que l'invention four- nisse une résistance au feu importante quelle que soit la résine utilisée, l'utilisation d'une résine à inflam- mation retardée améliore la résistance au feu du stra- tifié. Il est évident que l'invention n'est pas limi- tée aux modes de réalisation décrits et qu'on peut y ap- porter toutes variantes entrant dans le cadre de l'inven- tion. il REVENDICATIONS 1) Un stratifié à inflammation retardée, caractérisé en ce qu'il comprend: a) - un support inflammable, b) - une feuille métallique collée à une face du support et c) - une nappe fibreuse saturée de résine collée à la face de la feuille opposée à la face de cette dernière qui est collée au support, de manière que la feuille se trouve entre la nappe et le support, la nappe étant contituée principalement de fibres ré- sistant au feu. 2) Un stratifié à inflammation retardée tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille métallique a une épaisseur comprise en- tre quelques microns et quelques dizaines de microns. 3) Un stratifié à inflammation retardée tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que la feuille métallique est une feuille d'aluminium. 4) Un stratifié à inflammation retardée tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe est le produit d'un procédé de fabrication de papier par voie humide. ) Un stratifié à inflammation retardée tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe est formée principalement de fibres choi- sies parmi des fibres de verre, de matière céramique, de résine phénolique, de carbone et d'amiante. 6) Un stratifié à inflammation retardée tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que la nappe est formée principalement de fibres de verre ayant un diamètre compris entre 1 et 15 microns. 7) Un stratifié à inflammation retardée tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que la résine saturant la nappe est choisie parmi les composés vinyliques, les résines acryliques, les poly- esters, les polyamides, les polyimides, les résines de mélamine, les résines phénoliques, les résines urée- formaldéhyde, les résines époxy et les résines cellu- losiques modifiées. 8) Un stratifié à inflammation retardée tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que la résine saturant la nappe est une résine igni- fugeante. 9) Un stratifié à inflammation retardée tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des charges ignifugeantes dispersées dans la résine qui sature la nappe. ) Un stratifié à inflammation retardée tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un adhésif résineux collant la feuil- le au support. 11) Un stratifié à inflammation retardée tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que la résine qui sature la nappe colle aussi la nappe à la feuille. 12) Un stratifié à inflammation retardée tel que défini dans la revendication 1, caractérisé en ce que la résine qui sature la nappe a été durcie par application de chaleur et de pression. 13) Un procédé pour former un strztifié à inflammation retardée, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à a) appliquer une feuille métallique sur une face du support et b) appliquer sur la face de la feuille op- posée à celle faisant face au support une nappe fibreu- se saturée de résine, la nappe étant constituée prin- cipalement de fibres résistant au feu. 14) Un procédé tel que défini dans la re- vendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend l'éta- pe consistant à lier de manière adhésive la feuille au support et à lier la nappe fibreuse à la feuille au moyen de la résine qui sature la nappe. 15) Un procédé tel que défini dans la re- vendication 13, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant à inclure un adhésif résineux entre la feuille et le support et à soumettre l'ensemble du support, de la feuille et de la nappe saturée de rési- ne à la chaleur et à une pression dans une direction perpendiculaire au plan de la combinaison jusqu'à ce que la résine soit durcie.