Brevet FR2590263A1 — publié le 19870522

Mousse de colyuréthanne résistante au feu son procédé de prépara- tion et ses applications. La présente invention concerne une mousse de polyuréthanne résistante au feu, son procédé de préparation et ses applications. Il est connu que le polyuréthanne sous forme d'une mousse à cellules ouvertes est un matériau très isolant sur le plan thermique. Cependant, ce matériau étant de nature organique, il ne résiste pas, sauf si ses composants ont été spécialement choisis pour être plus ou moins ignifuges (composants chlorés par exemple), à une forte température et encore moins à l'action directe d'une flamme. Pourtant, un matériau de ce type, qui bénéficierait par ailleurs des autres propriétés (moulabilité par exemple, isolement thermique) des mousses de polyuréthanne, serait très intéressant dans de nombreux domaines techniques. Un tel matériau est l'objet de la présente invention. La présente invention concerne donc tout d'abord une mousse de polyuréthanne à cellules ouvertes, caractérisée en ce qu'elle comporte environ de 0,5 à 2 parties en poids d'une poudre d'un matériau minéral réfractaire pour une partie en poids de polyuréthanne. Par polyuréthanne selon la présente invention, on entend les matériaux connus obtenus par réaction d'un polyol sur un polyisocyanate. Cependant, on se limitera aux polyuréthannes qui peuvent être moussés (c'est-à-dire transformés en mousse) par utilisation d'un agent porogène extérieur et plus particuliere- ment par utilisation de Fréon (ou équivalents) comme agents porogènes. De tels polyuréthannessont, par exemple et de préférence, ceux obtenus par réaction de 1 partie en poids d'un polyéther avec 0,2 à 1 partie en poids d'un polyisocyanate prépolymère de type MDI. Par matériau minéral réfractaire, on entend tout matériau inerte au feu comme par exemple des roches volcaniques parmi lesquelles on mentionnera plus particulièrement la pierre ponce. Ce matériau minéral réfractaire doit posséder non seulement les propriétés réfractaires dont on décrira ultérieurement le rôle, mais encore une compatibilité physique certaine avec les constituants du polyuréthanne de manière qu'il soit parfaitement intégré et réparti dans la mousse. Il semble que le Fréon utilisé à L'heure actuelle comme matériau porogène joue un rôle bénéfique sur l'intégration de la poudre de pierre ponce dans la mousse de polyuréthanne, comme du reste d'autres matériaux porogènes, comme notamment le CO2. Le matériau minéral réfractaire doit être sous forme d'une poudre ; par le mot poudre, on entend, dans la présente demande, un matériau ayant une granulométrie très fine, c'est-à- dire inférieure à environ 0,2 mm. Dans le cas de la pierre ponce, on utilisera de préférence un matériau dont la granulométrie moyenne est de l'ordre de 0,1 mm. Les quantités de matériau minéral réfractaire à utiliser sont comprises entre environ 0,5 et 2 parties pour 1 partie de polyuréthanne. Si l'on utilise une quantité insuffisante dudit matériau, les propriétés de résistance au feu du produit final sont insuffisantes alors que l'expérience a prouve qu'il était difficile d'incorporer dans la mousse de polyuréthanne (ou plus exactement dans les produit de base qui constituent ladite mousse) une quantité de matériau réfractaire supérieure à environ 3 parties en poids (pour 1 partie de polyuréthanne). Le produit final obtenu peut, lorsqu'il est utilisé en projection, avoir une structure générale sensiblement homogène dans son volume ; mais, le plus souvent, et c'est un aspect important de la présente invention, on préfère employer le produit sous forme de pièces moulées ayant à leur surface une peau d'épaisseur comprise entre environ0,2et 2 mm. Les mousses de polyuréthanne présentant en surface une peau de ce type sont connues et les spécialistes connaissent les conditions de moulage (notamment les températures de moule) à utiliser pour obtenir une telle peau.Sous cette forme de pièces présentant une peau superficielle, le produit selon l'invention, lorsqu'il est soumis à une température élevée, brûle superficiellement, mais le polyuréthanne en se décomposant fait apparaître un matériau carboné et une couche relativement dense de matériau réfractaire, l'ensemble en fusion formant écran à la propagation de la flamme, tout en se régénérant et en conservant les caractéristiques de résistance mécanique. Les mousses de polyuréthanne selon la présente invention ont une densité nettement supérieure à celle des mousses correspondantes ne contenant pas de matériau minéral réfractaire. Il est difficile de fournir une fourchette précise concernant cette densité apparente car elle peut varier dans un large domaine compte tenu notamment de la structure hétérogène des produits (effet de peau) ; on peut admettre que les produits selon l'invention ont une densité moyenne apparente de l'ordre de 0,30 à 0,90, alors que les mousses de polyuréthanne de base auraient une densité apparente de 0,2 à 0,3. La présente invention concerne également un procédé pour la préparation des mousses de polyuréthanne chargées décrites ci-dessus. Ce procédé est essentiellement caractérisé en ce que l'on utilise, pour le moussage, des quantités d'agent porogène (Fréon de préférence) généralement nettement supérieures aux quantités habituellement utilisées, cet agent porogène,employé sous forme liquide, ayant pour rôle non seulement de former le gaz nécessaire au moussage mais encore d'abaisser La viscosité du mélange réactif et d'améliorer la compatibilité de la charge (matériau minéral réfractaire) avec le polyuréthanne. Le procédé selon l'invention consiste donc en ce que l'on réalise successivement les opérations suivantes - mélange de 1 partie en poids de polyol avec la quantité souhaitable (de 1 à 3 parties en poids par rapport au polyol) du matériau minéral réfractaire utilisé, - adjonction audit mélange de 0,2 à 0,75 partie en poids (pour 1 partie en poids de polyol) de polyisocyanate, - adjonction avec mélange de 0,1 à 2 parties en poids (pour 1 partie en poids de polyol) d'agent pyrogène et de préférence de Fréon, - et utilisation immédiate du produit, notamment introduction immédiate du mélange dans un moule en vue de la préparation d'une pièce en forme. En outre, on notera que le mélange peut s'opérer par mouvement mécanique, rotation par exemple, et ce avec des variations contrôlées de la vitesse. D'autre part , les quantités de polyisocyanate utilisables peuvent varier dans des limites assez larges ; une augmentation de la proportion de polyisocyanate, par rapport au polyol, engendrera, toutes choses égales par ailleurs, une augmentation de la dureté du produit final. De même, l'utilisation d'une proportion plus importante de Fréon provoquera une diminution de la souplesse et de la densité du produit final. La présente invention concerne également les applications des nouvelles mousses de polyuréthanne selon l'invention. Comme indiqué précédemment, ces applications peuvent être très nombreuses et se situer dans des domaines différents allant de revêtements de surfaces obtenus par ?rojection du mélange et coulage in situ jusqu'à la préparation de pièces moulées en coulée ou par transfert dont on peut contrôler les propriétés en jouant sur les proportions du mélange. On mentionnera en particulier la réalisation, par moulage, de panneaux et formes pouvant résister de façon remarquable à l'action de la température et même de la flamme et à la préparation de panneaux, formes ou enveloppes destinés à l'emballage ou à la protection de produits très sensibles à toute élévation de températures. En outre, Les caractéristiques de ce produit permettront le remplissage par coulage d'enveloppes de toutes natures pour tous usages comme notamment protection ou décoration. On notera que l'une des propriétés intéressantes des plaques et produits moulés est de présenter des duretés superficielles que l'on peut adapter à l'usage envisagé ; ainsi par exemple, toutes choses égales par ailleurs, la dureté superficielle d'une mousse (avec peau) non chargée étant de l'ordre de 50 à 60 shores, cette dureté superficielle peut être amenée de 95 à 98 shores par utilisation dtune charge minérale réfractaire selon la présente invention. On a également mis en évidence qu'il était possible d'éviter une transmission de flamme superficielle par combustion de la peau en recouvrant ladite peau d'un revêtement d'ignifugation intumescent retardant à la fois la propagation superficielle du feu et l'élévation en température du matériau. Lorsque la surface du matériau est revêtue de ce produit il s'opère une décomposition lente du polyuréthanne et la formation d'un matériau superficiel constitué de carbone et de charge réfractaire sans apparition de flammes. La présente invention concerne donc également en tant que produits finis, les produits obtenus par revêtement au moyen d'une peinture ou d'un gel-coat ignifugeant des pièces formées (ou comportant en tant que revêtements superficiels) d'un matériau selon l'invention. L'exemple non Limitatif suivant illustre l'invention. On introduit dans un mélangeur 0,9 kg d'une pierre ponce réduite à l'état de farine (granulométrie moyenne environ 0,1 mm) et 0,450 kg d'un polyétherpolyol (ROUTANOL SP 1043 X) et on mélange ces deux produits. On ajoute ensuite rapidement et successivemént, avec mélange, 0,250 kg d'un polyisocyanate de type MDI (ROUTANATE IC 531) et 0,4 kg de Fréon 11 ; l'adjonction de Fréon permet de mélanger efficacement les divers constituants en diminuant notablement la viscosité du mélange. Le méLange obtenu est immédiatement versé dans un moule fermé comportant un certain nombre d'évents adaptés en pression ; la température du moule (15 à 30"C) doit être régulée comme par exemple pour une circulation d'eau, en condition de température dans le moule ce qui permet d'obtenir des conditions de moulage optimales et des épaisseurs de peau désirées. On obtient ainsi un matériau d'épaisseur d'environ 2 cm et présentant une peau d'épaisseur d'environ 1 mm, la densité du matériau obtenu est de 0,98 et sa dureté superficielle en shore A est de 98. Cette plaque peut être peinte à l'aide d'une peinture ignifugeante. REVENDICATIONS 1. Mousse de polyuréthane à cellules ouvertes, caractérisée en ce qu'elle comporte environ de 0,5 à 2 parties en poids d'une poudre d'un matériau minéral réfractaire pour 1 partie en poids de polyuréthane. 2. Mousse selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit matériau minéral réfractaire est une roche volcanique, notamment de la pierre ponce. 3. Procédé de fabrication d'une mousse de polyuréthane chargée selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'on réalise successivement les opérations suivantes : - mélange de 1 partie en poids d'un polyol avec la quantité souhai table (de 1 à 2 parties en poids par rapport au polyol) du matériau minéral réfractaire en poudre, - adjonction audit mélange de 0,2 à 0,75 partie en poids (pour 1 partie en poids de polyol) de polyisocyanate, - adjonction avec mélange de 0,1 à 1 partie en poids (pour 1 partie en poids de polyol) d'agent porogène, de préférence de Fréon, - et utilisation immédiate du mélange obtenu. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mélange obtenu est introduit dans un moule en vue d'obtenir un produit fini présentant une peau de 1 à 4 mm. 5. Pièces moulées, présentant une peau de 1 à 4 mm,formées d'une mousse selon l'une des revendications 1 et 2 ou obtenues selon le procédé de l'une des revendications 3 et 4, caractérisées en ce qu'elles ont été en outre revêtues d'une peinture ignifugeante ou d'un gel-coat ignifugeant.