Brevet FR2601624A1 — publié le 19880122

La présente invention concerne une étoffe ignifugée doublée de mousse et un procédé d'ignifugation d'étoffe. Plus particulièrement, l'invention concerne une étoffe ignifugée doublée de mousse de silicone. Les étoffes tissées et non tissées sont utilisées dans les domaines des sièges ou de la literie, des tapis, des tentures, des revêtements muraux, etc. Les étoffes modernes sont habituellement des matières polymères qui ont particulièrement tendance par combustion à produire 10 des quantités importantes de fumée, de chaleur et de sous-produits toxiques. On sait que même une étoffe naturelle faite de laine pure ou mélangée forme des sous-produits de combustion toxiques. Beaucoup d'efforts ont été consacrés à l'amélioration de la technologie de l'ignifu15 gation des étoffes. Cette- technologie utilise par exemple des additifs ignifuges tels que des composés halogénés pour éviter la propagation des flammes dans l'étoffe. On sait utiliser des couches d'arrêt en mousse de siliz_..e adjacentes aux couches d'étoffe pour éviter la 20 propagation des flammes dans les couches inférieures telles que des couches de polyuréthane. Une couche d'arrêt en mousse de silicone a été en pratique employée sous forme d'un manchon enveloppant une matière combustible sous une étoffe ou sous forme d'une couche simple qui est 25 collée à la surface des structures secondaires inflamma- bles sous l'étoffe. Un but de l'invention est de fournir une combinaison intégrée de mousse de silicone et d'étoffe. Un autre but de l'invention est de produire une 5 combinaison de mousse de silicone et d'étoffe qui peut être coupée, cousue et utilisée d'autre façon comme une étoffe simple. L'invention vise également à produire une étoffe ignifugée qui est autoextinguible et qui évite également 10 la propagation de la flamme dans des couches adjacentes éventuellement plus facilement combustibles. L'invention va être maintenant décrite de facon détaillée. Succinctement, l'invention fournit une étoffe 15 doublée de mousse de silicone qui comprend: (a) une couche d'étoffe à au moins une face de laquelle adhère (b) au moins une couche de mousse de silicone. Les étoffes appropriées à l'emploi dans l'inven20 tion comprennent les étoffes tissées et non tissées faites de matières naturelles ou synthétiques. Les étoffes tissées sont généralement produites par tissage, filage, tricotage ou nouage. Les étoffes tissées courantes sont faites de coton; de lin; de laine; de soie; de 25 rayonne; de triacétate Arnel; de nylon 6; de nylon 6,6 de polycarbonamide; de nylon 4; de nylon 11; de cyanure de polyvinyle et de ses copolymères avec l'acide acrylique, la vinylpyridine, l'acrylamide,...lorure de vinyle, etc.; de polymères de tétrafluoro=tnylène; de 30 copolymères de chlorure de vinyle et de vinylidène; de polyesters, y compris le poly(téréphtalate d'éthylène), le poly(téréphtalate de cyclohexanediméthanol), etc.; et de polypropylène. Les étoffes non tissées sont produites à partir de fibres filées-liées ou discontinues. Les 35 matières de base utilisées dans les étoffes non tissées 26d1624 sont un polyamide, y compris le nylon 6 et le nylon 6,6; un polyester, y compris le -poly(téréphtalate d'éthylène); un polypropylène isotactique; un polyéthylene et une rayonne-viscose. La constitution et la nature de 5 l'étoffe n'ont pas d'importance stricte dans l'invention, si ce n'est que l'étoffe est combustible. Les procédés de fabrication et les matières de choix pour la production des étoffes sont bien connus des spécialistes de l'art. Les étoffes appropriées sont 10 décrites de façon générale dans l'Encyclopedia of Chemical Technology, 3ème édition, Vol. 16, pages 72-124 et Vol. 22, pages 762-833. Les mousses de silicone utilisées ici sont actuellement fabriquées selon deux procédés principaux. 15 Chaque procédé utilise la formation in situd'hydrogène gazeux et la réticulation simultanée d'un élastomère de silicone. Les procédés moins préférés d'expansion d'un élastomère de silicone comportent l'emploi d'un agent d'expansion. Une composition pour mousse de silicone convenant à la présente utilisation comprend (a) 100 parties en poids d'un polymère vinylique de base de formule: R R1 R1 ' 1' R - SiO - SiO -- Si-R (I) R1 R1 R1 X dans laquelle R et R 1 sont choisis parmi les radicaux alkyles de 1 à 8 atomes de carbone, les radicaux aryles, les radicaux vinyles et les radicaux fluoroalkyles de 3 à 8 atomes de carbone afin que le polymère contienne 0,0002 à 3 % en poids de vinyle et x varie pour que la viscosité 35 du polymère soit comprise entre 100 et 1 000 000 centi- poises à 25'C; (b) de 0 à 200 parties en poids d'une charge; (c) de 100 parties par million à 1,5 partie en poids d'eau; (d) de 1 à 50 parties en poids d'un hydrure polymère de formule: R3 R3 O10 R2 tSiO S i R2 n'4 189 545. Une autre composition pour mousse de silicone 15 convenant à l'emploi dans l'invention comprend (a) un organohydrogénosiloxane ayant en moyenne au moins trois atomes d'hydrogène liés au silicium par molécule, en moyenne pas plus d'un atome d'hydrogène lié au silicium par atome de silicium et des radicaux organiques choisis 20 parmi les radicaux alkyles ayant 1 à 6 atomes de carbone par radical, phényle et 3,3,3- trifluoropropyle; (b) un organosiloxane hydroxylé ayant en moyenne plus de 1,0 à 2,5 radicaux hydroxyles liés au silicium par molécule et ayant en moyenne par atome de silicium au moins un radi25 cal organique choisi parmi les radicaux alkyles ayant 1 à 6 atomes de carbone par radical, phényle et 3,3,3-trifluoropropyle; et (c) un catalyseur au platine en une quantité de 5 à environ 200 parties en poids de platine pour 1 000 000 de parties en poids de composition totale. 30 L'organohydrogénosiloxane et l'organosiloxane hydroxylé doivent être présents en des quantités suffisantes pour assurer un rapport molaire des atomes d'hydrogène liés au silicium aux radicaux hydroxyles liés au silicium de 2,5 à 40. Cette composition de silicone est facilement 260 1624 expansée par simple mélange des ingrédients qu'on laisse réagir. La réaction principale produit de l'hydrogène gazeux provoquant l'expansion de la composition et réticule simultanément les polymères pour durcir la composition. Le mécanisme de la réaction principale est la réaction de l'atome d'hydrogène d'un groupe hydroxyle de l'organosilicone hydroxylée avec un atome d'hydrogène de l'organohydrogénosilane pour produire une molécule 10 d'hydrogène et une liaison Si-O-Si. Cette composition pour mousse de silicone est de plus décrite dans le brevet US n' 4 189 545. Les ingrédients de l'une ou l'autre des compositions pour mousse de silicone suggérées ci-dessus peuvent 15 être mélangés selon les pratiques habituelles. Par exemple l'hydrure polymère ou l'organohydrogénosiloxane peuvent être mélangés avec le catalyseur au platine puis mélangés avec le polymère vinylique de base et l'eau ou avec l'organosiloxane hydroxylé. Sinon, le catalyseur au 20 platine peut tout d'abord être mélangé avec le polymère de base vinylique et l'eau ou avec l'organosiloxane hydroxylé puis mélangé avec l'hydrure polymère ou l'organohydrogénosiloxane comme il convient. D'autres procédés de mélanges conviennent également, par exemple le poly25 mère vinylique et l'eau ou l'organosiloxane hydroxylé peuvent être divisés en deux portions, une portion étant mélangée avec le catalyseur au platine et la seconde portion étant mélangée avec l'hydrure polymère ou l'organohydrogénosiloxane puis les deux mélanges aont combinés 30 pour former une mousse. Divers ingrédients facultatifs tels qu'une charge de silice peuvent être mélangés avec un ou plusieurs des ingrédients requis comme il convient. Ces "compositions d'ingrédients" peuvent être constituées d'une combinaison quelconque des ingrédients tant qu'une 35 réaction prématurée ne se produit pas avant que tous les ingrédients soient présents dans le mélange. Pour le stockage, l'hydrure polymère ou l'organohydrogénosiloxane ne doivent pas être stockés sous forme d'une "composition" ou d'un mélange avec le catalyseur au platine, car un dégagement de gaz peut se produire. Pour la régulation des réactions d'expansion et de durcissement qui se produisent simultanément, on peut ajouter un inhibiteur de catalyseur au platine tel que des dérivés cycliques de polyméthylvinylsiloxane et des 10 alcools acétyléniques. Les inhibiteurs des catalyseurs au platine sont connus dans l'art et de nombreuses variétés sont disponibles. Cependant, ces inhibiteurs ne doivent pas gêner l'expansion ni le durcissement au point de détruire le produit expansé de l'invention. Le mélange 15 des ingrédients doit être disposé à l'endroit désiré pour l'utilisation dès que le mélange est effectué, car l'expansion commence immédiatement, sauf si on utilise un inhibiteur de catalyseur au platine pour accroître la vie en pot afin de pouvoir mélanger les ingrédients puis les 20 disposer à l'emplacement d'utilisation désiré. Les inhibiteurs sont présents en des quantités relativement faibles et, par exemple, jusqu'à 2 parties en poids de dérivé cyclique de polyméthylvinylsiloxane peuvent être utilisées pour la régulation de l'amorçage de l'expansion 25 et du durcissement. Les dérivés cycliques de polyméthylvinylsiloxane sont connus dans l'art et peuvent être préparés par exemple par hydrolyse de méthylvinyldichlorosi lane. La densité des mousses ci-dessus peut être 30 réduite lorsque cela est nécessaire ou souhaitable par incorporation des résines de polyorganosilixane MDQ. Ces résines comprennent des motifs R4SiOo,5 (M), R4SiO (D) et SiO2 (Q) dans lesquelles R4 est choisi parmi les radicaux hydrocarbonés monovalents substitués et non substitués. 35 Ces résines et leur utilisation aux fins ci-dessus sont 26O 1624 de plus décrites dans le brevet US n' 4 418 157. Pour produire les articles de l'invention, on applique la composition pour mousse de silicone à au moins une face d'une étoffe et on l'expanse. Pour que 5 l'on obtienne les meilleurs résultats, la composition pour mousse de silicone doit avoir une viscosité de 1 000 000 centipoises à 25'C et de préférence sa viscosité doit être comprise entre environ 500 et 100 000 centipoises à 25'C. Le but de l'ajustement de la 10 viscosité est l'obtention d'une pénétration ajustée dans l'étoffe avec une bonne formation des cellules dans la mousse. La pénétration dans l'étoffe peut être complète, ce qui produit de la mousse sur les deux faces, cependant, pour la plupart des utilisations, il est 15 souhaitable de conserver une face d'étoffe, si bien qu'on ne permet qu'une pénétration partielle, c'est-à-dire une pénétration suffisante pour assurer l'adhésion à une face de l'étoffe. De plus, la composition et les conditions d'expansion doivent être telles qu'on obtienne une mousse ayant une masse volumique d'environ 0,08 à 0,4 g/cm et de préférence d'environ 0,16 à 0,32 g/cm3. On applique la composition pour mousse de silicone à l'étoffe selon des procédés connus, par exemple au rouleau, avec des racles, etc. Généralement, 25 il faut appliquer suffisamment de composition pour mousse de silicone pour que l'épaisseur de la mousse sur une face de l'étoffe soit d'au moins environ 1,5 mm. Des épaisseurs moindres n'assurent pratiquement pas de protection contre le feu aux étoffes légère L'épaisseur 30 doit être accrue selon l'épaisseur de l'étoffe, le poids de l'étoffe et le degré de protection contre le feu désiré. Des épaisseurs courantes de mousse pour la plupart des utilisations des étoffes, par exemple pour le revêtement des sièges, sont comprises entre environ 6 mm 35 et environ 51 mm. De préférence on prépare la composition pour mousse de silicone par mélange des composants juste avant l'application à l'étoffe, mais le mélange peut être effectué- à la surface de l'étoffe, par exemple dans le 5 cas o on emploie des polymères de silicone de faible viscosité. Un procédé préféré d'application de la composition de mousse de silicone à l'étoffe consiste à faire passer deux feuilles d'une pellicule imperméable, 10 telle qu'une pellicule de polyoléfine, dans l'intervalle formé par deux rouleaux et à faire passer dans l'intervalle formé par les feuilles de polyoléfine en contact ou adjacentes une couche d'étoffe avec la composition pour mousse de silicone. Bien entendu la 15 mousse de silicone obtenue a une doublure de polyoléfine. L'emploi de la pellicule imperméable limite l'échappement de l'hydrogène gazeux et évite que la composition pour mousse de silicone adhère aux rouleaux. L'expansion de la composition peut être accélérée 20 par apport de chaleur. Une expansion trop énergique perturbe la formation des cellules et fournit une mousse irrégulière. Cependant la chaleur peut être utilisée pour accroître les taux de production ainsi que pour ajuster la pénétration de la composition pour mousse de silicone 25 dans l'étoffe. La chaleur peut être fournie par convection ou par rayonnement. La température dans la masse de mousse ne doit pas dépasser environ 65'C. CepenAant, la température du four ou la température de la surface de la mousse peuvent être bien plus élevées. On peut ajouter à la composition pour mousse de silicone les charges que l'on ajoute habituellement pour préparer de telles mousses. Ces charges comprennent la silice pyrogénée, la terre de diatomées, l'oxyde de zinc, le carbonate de calcium, le quartz broyé et similaires. 35 La quantité maximale de charge à ajouter dépend des propriétés désirées de la mousse. Généralement, on peut employer jusqu'à environ 60 % en poids de charge. Pour accroître la résistance à la combustion des mousses de silicone ci-dessus, on peut employer d'autres 5 additifs de résistance à la combustion. Par exemple pour 100 parties de la portion de résine de la composition pour mousse de silicone, on peut ajouter de 0,1 à 10 et de préférence de 0,5 à 2 parties en poids de noir de carbone pour accroître la résistance à la combustion de la 10 mousse. Lorsqu'on utilise le noir de carbone, l'autoextinction des mousses est plus rapide. Les exemples suivants sont présentés à titre purement illustratif et ne sont pas conçus pour limiter la présente invention qui est définie dans les 15 revendications. Exemples Exemple 1 On monte horizontalement dans une hotte à fort tirage un morceau (23 x 23 cm) d'étoffe pour siège en 20o nylon/laine utilisée pour l'aviation commerciale. On place un brûleur Méker sous le morceau à une distance de 5 cm et on l'y maintient pendant 2 minutes. Le brûleur forme rapidement un trou par brûlure de l'étoffe et une section importante de l'étoffe continue à se consumer 25 pendant la période de 2 minutes. Exemple 2 La composition A contient 100 parties en poids d'huile de polydiméthylsiloxane à terminaison vinylique de 80 000 centipoises, 25 parties en poids de résine 30 MDvinyl Q, 1 partie en poids d'eau, 20 ppm de catalyseur au platine capable de gélifier la mousse en 20 minutes et 50 parties en poids de charge de silice broyée. La composition B contient 20 parties en poids d'huile de polydiméthylsiloxane à terminaison vinylique de 80 000 centi35 poises et 80 parties en poids d'huile de méthylhydrogéno- 2 0 1 6 2 4 -11 siloxane à terminaison triméthylique de 30 centipoises. On combine 10 parties en poids de la composition A avec I partie en poids de la composition B pour obtenir une composition pour mousse de silicone de 25 000 à 40 000 cen5 tipoises. On applique régulièrement cette composition pour mousse de silicone sur une face de l'étoffe de l'exemple 1 en utilisant une racle et en exerçant une pression suffisante pour que la composition pénètre partiellement dans l'étoffe. On laisse l'étoffe revêtue 10 reposer à la température ordinaire jusqu'à ce que l'expansion et le durcissement soient achevés, c'est-à-dire pendant environ 5 minutes jusqu'à durcissement notable. L'épaisseur'de la doublure de mousse obtenue est de 0,16 à 0,32 cm. On soumet ensuite l'échantillon doublé de mousse au même essai de combustion que dans l'exemple 1. Le brûleur Méker, après une période plus longue, brûle le tissu en contact direct avec la flamme, mais la zone de combustion ne dépasse pas la zone au contact de la flamme. 20 Apres 2 minutes, la doublure de mousse n'est pas pénétrée et demeure souple. Exemple 3 On soumet à des essais de la même façon que dans l'exemple 1 un morceau d'étoffe pour siège (23 x 25 23 cm) en laine/polyester utilisée pour les sièges de métro. L'échantillon commence à brûler, fond, laisse échapper des gouttelettes et est essentiellement consommé par le feu. Exemple 4 On applique régulièrement la composition pour mousse de silicone de l'exemple 2 à l'étoffe de l'exemple 3 en utilisant une racle et en exerçant une pression suffisante pour que la composition pénètre partiellement dans l'étoffe. On laisse l'étoffe revêtue reposer à la 35 température ordinaire jusqu'à ce que l'expansion et le durcissement soient achevés, c'est-à-dire environ 5 minutes pour un durcissement notable. L'épaisseur de la doublure de mousse obtenue est de 0,95 à 1,27 cm. On soumet ensuite l'échantillon doublé de mousse 5 au même essai de combustion que dans l'exemple 1. Le brûleur Méker, après une période plus longue, brûle l'étoffe en contact direct avec la flamme sans que la zone de combustion s'étende au-delà de la zone en contact avec la flamme. Après 2 minutes, la doublure de mousse n'est pas 10 pénétrée et demeure souple. REVENDICATIONS 1. Etoffe doublée de mousse de silicone, caractérisée en ce qu'elle comprend: (a) une couche d'étoffe à au moins une face de laquelle adhère (b) au moins une couche de mousse de silicone. 2. Etoffe doublée de mousse de silicone de la revendication 1 dans laquelle ladite mousse de silicone pénètre dans ladite couche d'étoffe. 3. Etoffe doublée de mousse de silicone de la revendication 2, dans laquelle ladite mousse de silicone pénètre complètement dans ladite étoffe pour former une mousse sur les deux faces. 4. Etoffe doublée de mousse de silicone de la 15 revendication 2 dans laquelle ladite mousse de silicone pénètre partiellement dans ladite étoffe pour provoquer l'adhésion de la mousse à une face. 5. Etoffe doublée de mousse de silicone de la revendication 1 dans laquelle ladite mousse de silicone 20 est produite à partir d'une composition pour mousse de silicone ayant une viscosité inférieure à environ 1 000 000 centipoises à 25'C. 6. Etoffe doublée de mousse de silicone de la revendication 1, dans laquelle ladite mousse de silicone 25 est produite à partir d'une composition pour mousse de silicone ayant une viscosité entre environ 500 et 100 000 centipoises à 25'C. 7. Etoffe doublée de mousse de silicone de la revendication 1 dans laquelle ladite mousse de silicone a 30 une masse volumique d'environ 0,08 à 0,4 g/cm3. 8. Etoffe doublée de mousse de silicone de la revendication 7 dans laquelle ladite mousse de silicone a une masse volumique d'environ 0,16 à environ 0,32 g/cm3. 9. Etoffe doublée de mousse de silicone de la 35 revendication 1 dans laquelle ladite mousse de silicone a une épaisseur suffisante pour ignifuger l'étoffe. 10. Etoffe doublée de mousse de silicone de la revendication 9 dans laquelle ladite mousse de silicone a une épaisseur d'au moins environ 1,5 mm. 11. Etoffe doublée de mousse revendication 10 dans laquelle ladite a une épaisseur comprise entre environ mm. 12. Etoffe doublée de mousse 10 revendication i dans laquelle ladite comprend de plus des charges. 13. Etoffe doublée de mousse revendication 1 dans laquelle ladite comprend de plus du noir de carbone. 14. Procédé pour ignifuger une en ce qu'il comprend les stades de de silicone de la mousse de silicone 6 mm et environ 51 de silicone de la mousse de silicone de silicone de la mousse de silicone étoffe caractérisé (a) application d'une composition pour mousse de silicone à au moins une face d'une couche d'étoffe; et (b) expansion de ladite composition pour mousse 20 de silicone. 15. Procédé de la revendication 14 dans lequel ladite composition pour mousse de silicone est préparée par mélange de composants juste avant ledit stade d'application. 16. Procédé de la revendication 14, dans lequel ladite composition de mousse de silicone est mélangée à partir de composants sur la surface de l'étoffe. 17. Procédé de la revendication 14, dans lequel ledit stade d'expansion comprend l'application de 30 chaleur. 18. Procédé de la revendication 14 dans lequel la composition pour mousse de silicone pénètre partiellement dans ladite étoffe. 19. Procédé de la revendication 14 dans lequel 35 ledit stade d'application est effectué par passage d'une 2601624 15 couche d'étoffe dans l'intervalle de deux rouleaux et dépôt dans ledit intervalle de la composition pour mousse de silicone. 20. Procédé de la revendication 19 dans lequel 5 une feuille de pellicule imperméable passe dans ledit intervalle entre ladite composition de mousse de silicone et le rouleau qui lui est adjacent.