Brevet FR2602257A1 — publié le 19880205

La présente invention a pour objet un élement de construction coupe-feu perfectionné. Les éléments de construction éléments de cloison, de plancher, de plafond > et particulier les éléments de fermeture (portes battantes à un ou deux vantaux ou portes coulissantes ainsi que clapets de monte-charge et similaires, destines a la protection contre le feu font l'objet d'essais et de procès verbaux établis par des organismes officiels, suivant des normes destinées a déterminer le degré de résistance au feu des eléments de construction en question. Dans l'état actuel de la législation, la durée de tenue au feu est determinee grossièrement de la façon suivante L'élément a tester, tel qu'il est fabrique et destine a la commercialisation, est placé et fixé devant un four monté graduellement en température , dont il ferme l'orifice. Sur la face non exposée au feu de l'élément, des thermocouples sont installés a différents endroits et les montées en température de ces thermocouples sont enregistrees. Des que l'un des thermocouples atteint 180'C, ou que la moyenne de l'ensemble des thermocouples atteint 140 C, l'essai est arrête et détermine le temps de tenue au feu, qui décide du classement officiel, exprime en heures ou heures et demie, par exemple classement coupe-feu I h ou 1 h 1/2 ou 2 h. Les elements de constructi-on coupe-feu sont géneralement constitues de deux panneaux en matériau inerte au feu, donc incombustible, entre lesquels est placé un matériau de remplissage thermiquement isolant en laine de roche ou similaire, l'ensemble présentant une isolation thermique, qui est calculee pour satisfaire aux essais ainsi qu'aux résultats a obtenir. Le but de l'invention est d'ameliorer la tenue au feu de l'élément ou, pour une même tenue au feu, d'en réduire le prix de revient. A cet effet, elle a pour objet un elément de construction coupe-feu, comprenant, maintenus dans un cadre metallique, deux panneaux espacés en matériau incombustible, constituant les deux parements de l'élément, et un matériau de remplissage spongieux, incombustible et thermiquement isolant placé dans l'espace entre les deux panneaux, cet élémentWde construction étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre, placés dans ledit espace, des ballonnets en une matière étanche et incombustible, remplis d'un liquide réfrigérant ininflammable ayant un point d'ébullition compris entre environ LOT C et environ 150'C, ces ballonnets étant répartis dans le matériau de remplissage et étant susceptibles de s'ouvrir par fusion ou éclatement, a.une température au plus égale a la température d'ébullition du liquide réfrigérant, en libérant leur contenu. En cas d'incendie, la température de l'élément de construction s'élèvera, les ballonnets se ramolliront et fondront, ou bien éclateront, et le liquide échauffé qu'ils enferment se répandra dans le matériau de remplissage spongieux, tout d'abord aux endroits exposés a la plus haute temperature, puis a tous les endroits qui atteindront une temperature suffisante. Les calories alors absorbées par le liquide pour s'échauffer, s'evaporer et finalement se vaporiser à l'ébullition retarderont l'échauffement de l'élément de construction, dans lequel la température ne dépassera pas celle de l'ébullition du liquide a la pression atmosphérique, tant que le liquide ne sera pas entièrement vaporisé et tant que la pression dans l'élément ne dépassera pas la pression atmosphérique.On allonge ainsi considérablement le temps pendant lequel l'élément en contact avec les flammes s'échauffe relativement peu. La fusion ou l'éclatement les uns après les autres des ballonnets contenant le liquide, au fur et à mesure de l'élévation de la température entre les panneaux, permet d'obtenir sur la face non exposée de l'élément ou se trouvent les thermocouples, une température uniformément répartie et ne dépassant pas 140'C pendant une très longue duree pouvant excéder 2 ou 3 heures, ce qui ralentit l'échauffement de l'atmosphère du côté de la face non exposée au feu de l'élément, alors que la température des flammes de l'autre coté est de l'ordre de 900 à 1200'C.Si l'on se contente du classement coupe-feu habituel d'une ou deux heures, l'invention permet alors de réaliser une économie substantielle sur le prix de revient de l'élément par diminution de l'épaisseur des panneaux. On prévoit avantageusement sur le pourtour du cadre métallique de l'élément au moins un évent d'évacuation de la vapeur du liquide et des gaz, pour éviter une surpression interne dans l'élément, susceptible de provoquer son explosion et élevant la température d'ébullition du liquide Le liquide doit etre retenu dans l'élément de construction jusqu'a ce qu'un échauffement accidentel de celui-ci se produise et c'est la raison pour laquelle il doit être initialement enferme dans des ballonnets étanches et non pas simplement versé a l'intérieur. de l'élément, car ce dernier n'est jamais parfaitement étanche, même s'il est revêtu de métal Le liquide réfrigérant ininflammable le plus simple et le plus économique est l'eau (point d'ébullition LOTO C à la pression atmosphérique). Les ballonets peuvent être des ampoules en verre mince explosant facilement quand le liquide interne s'échauffe, mais ils sont avantageusement réalisés en une matière thermoplastique non poreuse, ayant un point de ramollissement et un point de fusion adaptés au point d'ébullition du liquide. Avec l'eau, on pourrait employer entre autres des polymères éthyléniques tels que le polyéthylène, le le polypropylène, le polystyrène, mais le chlorure de polyvinyle est préféré, parce qu'il est mieux étanche aux liquides et peu onéreux; il se -ramollit vers 70'C et fond vers lO0-C, ce qui est parfaitement adapté à l'eau. En outre, il est facilement thermosoudable. Or, suivant une particularité de l'invention, les ballonnets sont des compartiments successifs d'un tube en matière thermoplastique soudé a une extrémité, rempli du liquide réfrigérant, puis thermosoudé en des points équidistants sur sa longueur et à son autre extrémité, cette longueur étant inférieure ou égale a l'une des dimensions des panneaux de l'élément.Plusieurs tubes compartimentes ainsi formes sont disposés entre les deux panneaux, horizontalement ou verticalement, en alternance avec des couches du matériau de remplissage spongieux. Le tube compartimenté est préférable à un tube simple, pour que le liquide ne s'écoule qu'aux endroits atteignant une trop forte température, qui fait fondre le tube seulement en ces points-là. Le chlorure de polyvinyle permet de fabriquer par coextrusion des tubes à deux parois de compositions différentes en ce qui concerne les charges, les accélerateurs, les antioxydants etc..., de telle sorte que la paroi interne soit inerte à l'égard du liquide enfermé dans le tube et que la paroi externe soit étanche aux liquides ainsi qu'aux gaz et vapeurs. Le couple eau-chlorure de polyvinyle est donc preferé. Toutefois d'autres liquides ou melanges de liquides ininflammables et bouillant entre l00'C et 150'C sont possibles (par exemple des mélanges d'eau et d'un ou plusieurs dérivés du glycol). On pourrait employer un liquide ou mélange approprie de liquides bouillant a 120'C et une matière thermofusible incombustible fondant à une température inférieure ou égale a 120-C. Les panneaux incombustibles peuvent être en platre ou en agglomérés de fibres et de liants minéraux, tels que les panneaux poreux incombustibles classés MO, qui sont vendus sous les marques suivantes - "Supalux S", aggloméré de fibres de synthèse et de silicate de calcium, fabriqué par la Société britannique Cape Booard - "Promafeu", aggloméré de fibres de synthèse et de liants minéraux - "Promabest Y",aggloméré de fibres de synthèse et de liants minéraux - "Promabest L", aggloméré de composition inorganique (fibres de verre et silicates); les trois derniers produits sont fabriques par la Société française Promat. Le matériau de remplissage faisant office d'isolant thermique et de surcroit phonique peut être une laine minérale incombustible (laine de roche, laine de laitier) telle que l'une des laines de roche fabriquées par la Société hollandaise Rockwool Isolation; la laine de verre est utilisable, mais elle résiste moins bien à la chaleur que la laine de roche. Une forme particulière d'exécution de l'élément de construction suivant l'invention va être décrite ci-apres à titre d'exemple purement indicatif et nullement limitatif en référence au dessin annexé sur lequel La figure 1 est une vue schématique en coupe verticale longitudinale de l'élément. La figure 2 est une vue schématique à échelle agrandie et en coupe verticale transversale de cet élément. L'elément comprend deux panneaux 1 espacés, en matériau inerte au feu, formant les faces externes de l'élément et entre lesquels l'isolation thermique est obtenue par des rangées, par exemple horizontales, de tubes 2 en une matière thermoplastique, étanche et incombustible, alternant avec des couches 3 d'un matériau spongieux, incombustible et thermiquement isolant. Les panneaux peuvent comporter un revêtement externe en tôle métallique non représenté. Les tubes 2 ont été scindés par thermosoudage en 4 en compartiments de forme sensiblement ovoïde. Chaque tube est ainsi une succession de ballonnets 5 raccordés les uns aux autres. Ces ballonnets sont remplis d'un liquide réfrigérant 6. Les deux panneaux et les moyens intercalés d'isolation thermique sont maintenus assemblés dans un cadre métallique 7 a section transversale en U. La fixation des panneaux au cadre se fait par tous moyens appropriés tels que des vis autotaraudeuses. Au moins un évent 8 d'évacuation des gaz et vapeurs est percé dans la partie haute du cadre par exemple. Selon un mode de réalisation préféré, les panneaux sont en "Supalux S", les tubes compartimentés sont a double paroi en chlorure de polyvinyle coextrudé, le liquide réfrigérant est de l'eau, le matériau de remplissage spongieux est de la laine de roche, et le cadre métallique est en tôle d'acier électrozinguée. A titre d'exemples purement indicatifs des dimensions, cette tôle a une épaisseur de 6/10 mm, les panneaux ont une epaisseur de 9 à 12 mm, l'espace entre eux est. de 30 å 40 mm, la paroi des tubes ou des ballonnets a une épaisseur de 0,5 mm. L'élément lui-même a des dimensions appropriées à son usage et, pour l'essai de tenue au feu, appropriées aux dimensions de la porte du four d'essai, par exemple environ 2,5m x 2,5 m. Comme susindiqué, le classement coupe-feu d'un tel panneau pourra excéder 2 ou 3 heures, alors qu'en l'absence des ballonnets remplis de liquide, il est habituellement de 1 à 2 heures. Des modifications de détail du domaine des équivalents techniques peuvent être apportées à l'élément de construction decrit ci-dessus, sans que l'on sorte pour cela du domaine de l'invention. C'est ainsi que, pour faciliter la circulation des vapeurs du liquide a l'intérieur de l'élément, chaque couche de matériau de remplissage spongieux peut être remplacée par des blocs espacés de ce matériau, ces blocs étant décalés de part et d'autre de chaque rangée de ballonnets de telle sorte que des canaux de forme sensiblement sinusoïdale (non representés au dessin) soient ménagés entre les panneaux. REVENDICATIONS 1.- Elément de construction coupe-feu, comprenant, maintenus dans un cadre métallique (7), deux panneaux (1) espacés en matériau incombustible, constituant les deux parements de l'élément, et un matériau de remplissage (3) spongieux, incombustible et thermiquement isolant placé dans l'espace entre les deux panneaux, cet élément de construction étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre, placés dans ledit espace, des ballonnets (5) en une matiere étanche et incombustible, remplis d'un liquide réfrigerant 2.- Elément de construction suivant la revendivation 1, caractérisé en ce qu'il présente, sur le pourtour du cadre métallique (7) de l'élément, au moins un évent 3.- Elément de construction suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les deux panneaux (l) sont pourvus d'un revêtement externe en tole métallique. 4.- Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les panneaux (12 sont en un matériau poreux. 5.- Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le liquide réfrigérant (6) est l'eau. 6.- Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 1 å 4, caractérisé en ce que le liquide réfrigérant (6) est un mélange de liquides. 7.- Elément de construction suivant la revendication 6, caractérisé en ce que le liquide réfrigérant (6) est un mélange d'eau et d'au moins un dérive du glycol. 8.- Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les ballonnets (5) sont des ampoules en verre mince, explosant quand le liquide interne s'échauffe. 9.- Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les ballonnets (5) sont en une matière thermoplastique non poreuse, ayant un point de ramollissement et un point de fusion adaptés au point d'ébullition du liquide. 10.- Elément de construction suivant la revendication 9, caractérisé en ce que ladite matière thermoplastique est un chlorure de polyvinyle. 11.- Elément de construction suivant la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les ballonnets (5) sont des compartiments successifs d'un tube (2) en matière thermoplastique soudé à une extrémité, rempli du liquide réfrigérant (6), puis thermosoudé en des points équidistants (4) sur sa longueur et à son autre extrémité, cette longueur étant inférieure ou égale a l'une des dimensions des panneaux (1) de l'élément, plusieurs tubes compartimentés ainsi formés étant disposés entre les deux panneaux 12.- Elément de construction suivant la revendication 11, caractérise en ce que le tube (2) est a deux parois de compositions différentes en chlorure de polyvinyle coextrudé, ces compositions étant telles que la paroi interne soit inerte à l'égard du liquide enfermé dans le tube et que la- paroi externe soit étanche aux liquides ainsi qu'aux gaz et vapeurs. 13.- Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les panneaux incombustibles (1) sont en platre. 14.- Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les panneaux incombustibles (1) sont en agglomérés de fibres et de liants minéraux. 15.- Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 1 a 14, caractérisé en ce que le matériau de remplissage (3) thermiquement isolant est une laine minérale incombustible. 16.- Elément de construction suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les panneaux (1) sont en aggloméré de fibres de synthèse et de silicate de calcium, les ballonnets (5) sont constitués par les compartiments de tubes compartimentés à double paroi en chlorure de polyvinyle coextrudé, le liquide réfrigérant (6) est de l'eau, le matériau de remplissage (3) spongieux est de la laine de roche, et le cadre métallique (7) est en tôle d'acier électrozinguée. 17.- Elément de construction suivant l'une quelconque des revendications 11 a 16, caractérisé en ce que chaque couche de matériau de remplissage (3) spongieux est remplacée par des blocs espacés de ce matériau, ces blocs étant décalés de part et d'autre de chaque rangée de ballonnets (5) de telle sorte que des canaux de forme sensiblement sinusoïdale soient ménagés entre les panneaux (1).