Brevet FR2650610A1 — publié le 19910208

La présente invention a pour objet un procédé de fabrication dlun élément coupe-feu en matériau composite, formé d'une. résine chargée de microsphères et de fibres coupées pour constituer ainsi une mousse syntact.i.que ou un béton de résine, complété sur ses deux faces de parements armés de tissus et/ou de mats de fibres Un tel élément coupe-feu est destiné à être utiles par exemple comme : - mur, cloison et porte coupe-feu dans les bâtiments et dans les véhicules, - paroi et porte de fours, - comptoir anti-feu dans les hanques et les aéroports, - gaines de ventJlatlon ant.i-feu et leurs clapets, tuyauteries, etc. Conformément au procédé selon l'invention, la fabrication de cet élément coupe-feu s'effectue de la manière suivante : a) on réalise chaque parement par dépôt, sur deux panneaux consti.tuan.t deux grandet faces d'un moule r mats et/ou de tissus qui sont imprégnés de résne puis d'une couche terminale de tissu bouclés dont on relève les boucles, h) on ferme le moule en disposant. sur un fond en vis- à-vis en position verticale les deux panneaux revus intérieurement de leurs parements et en obturant les ext.rémités du moule ainsi réalisé, t.out en laissant ouverte sa face supérieure, c) on dépose le moule sur une table vibrante, et. an y coule un mélange préalablement préparé sous ayrtation continulle et convenablement dosé, par passes succes- sives jusqu'à remplissage du moule, d) on procède a un étuvage du mélange coulé dans le moule pendant' une durée et, à une température appro priées, et, on démoule l'élément coüpe-feu-obtenu. Suivant une caractérstique de l'i.nvention, la préparation du mélange, avant coulée dans le moule, .steffectue dans l'ordre suivante : a) 100% de la quantité totale de résine necessaire et 50 Ó environ de la quantité totale nécessaire de microsphères, b) 50% environ de la quantité totale nécessaire d'un catalyseur et 30% environ de la quantité totale nécessaire de microsphères, c) 50% environ de la quantité totale nécessaire de catalyseur et 20% environ de la quantité totale néces saire de microsphères, ces pourcentageF pouvant Varier approximativement de ~ 10%. Suivant d'autres particularités de vention : - on incorpore progressivement au mélange des fibres coupées tout en assurant un brassage lent du mélange. - avant préparation du mélange, on étuve les m.i.crosphères pour abaisser leur, degré d'humidité, on stocke la résine et, le catalyseur à température ambiante, et on nettoie des inserts et pièces de renforcement destinés à-etre introduits et fixés dans l'élément coupe-feu par des per$ages prévus dans le moule D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés qui en illustrent une forme de réalisation à titre d'exemple non limitatif. La figure 1.est une vue en coupe schématIque d'un élément coupe-feu dont le procédé de fabrication tail. l'objet de l'invention. La figure 2 est. une vue en coupe suivant 2l2 de la Fig.3 d'un moule pouvant être utilisé dans le cadre.du procédé de fabrication de l'élément coupe-feu de la Fig.1. La figure 3 est. une vue en perspective sché matique du moule de la Fig.2. L'élément coupe-feu représenté à la Fig.1 es1 réalisé en un matériau composite formé d'une résine charge de microsphères et de fibres coupées pour constituer ainsi une mousse syntactique 1 ou un béton de résine, complété sur ses deux faces de pare monts 2. Chacun de ceux-ci comporte : a) un revêtement extérleur 2a formant une première couche de résine choisie pour donner à l'élément coupe-feu final un aspect extérieur lisse et esthétique, b) une couche 2b de tissus imprégnés de résine, c) et une couche intérieure 2c de tissu bouclé. Les parements 2 sont convenablement armés de mats et/ou de tissus de fibres. On décrira maintenant en référence plus par ticulièrement aux Fig.2 et 3 un exemple de mise en oeuvre du procédé de fabrication de l'élement, coupefeu visé par l'invention. A. Préparation des Droduit.s constitutifs : On procède à une étuvage des microsphères afin de baisser leur degré d'humidité, par exemple pendant 4 heures à 60-C pour la qualité actuellement retenue. , On stocke la résine å tempraure ambiante, ainsi que des renforts et un catalyseur dans l'atelier de fabricatlon, au minimum 24 heures avant la production des pièces, et, de afin de disposer de produits à température convenable. On nettoie et on dégraisse des inserts et des pièces de renforcements. 2. PréParat.ion des moules : Chaque moule 4 est constitue de deux grandes faces longitudinales verticales 3, de deux faces verticales d'extrém.té S et d'un fond 6, l'ensemble reposant sur une table vibrante 7 équipée d'un moteur d'excltatlon, R. L'une au moins des faces 3 peut être avantageusement munie d'un pot vibrant 9. Ces disposi- tifs sont connus en soi, r de sorte que leur description détaillée n'est pas nécessaire. Les moules tels que 4 sont soit en matériau plastique (polypropylene par exemple), soit en acier inoxydable, en fonction des séries de pièces à pro dure. Ils peuvent s'intégrer sans difficulté dans une chais de production en continue. Leur conception est. classique et-par conséquent, leur préparation pour le, moulage ne demande pas de soin particulier par rapport aux méthodes habituellement pratiquées. Toutefois, chaque moule. doit. etre suffisamment résistant pour pouvoir supporter les vibrations produites par le moteur R et par le(s) pat(s) vibrant(s) 9, et, éven- tuellement une centrifugation. 3. Stratification des parements ou peaux 3.1. Fabri,catian de séries moyennes. a) On effectue une stratification de tissus 2b de grammage unitaire , par exemple de 500g/m2 at d'un tissu bouclé 2c de 9SCig/m2, afin de constituer avec les couches 2a et 2a' un.parement 2. Cette stratification s'effectue sur les deux grandes faces 3 du moule 4. b) Après ébullage de la dernière couche (tissu bouclé 2c), on relève au pinceau toutes les boucles du tissu 2c, afin qu'elles permettent ultérieurement l'ancrage des parements 2 à l'âme 1 du panneau coupe-feu. c) Une -attente à température ambiante est nécessaire pour obtenir une bonne rigidité des boucles du tissu 2c, par exemple 3 heures. Cette attente conduit à l'obtention d'un gel avancé. Il ne faut pas que les boucles se couchent lors de la coulée de l'âme int.é- rieure 1. 3.2. Fahr.cat.ion de séries importantes. Une mécanisation du procédé de fabrication est parfaitement envlsageahle; compte tenu des maté-' riaux retenus. La réalisation de chaque parement 2 s'effectue par empilage successif de tissus préimprégnés de résine qui sont déposés sur chaque grande face 3 du moule 4 à l'aide par exemple de rouleaux mécanisés, de façon connue. Les parties sont ensuite pressées dans une enceinte thermostatée (étuve; autoclave) ou disposées entre des plateaux chauffants de presse. 3.3. Les grammages des tissus précisés cidessus ne sont fournis qu'à titre indicatif non limitatif. En effet, le nombre de tissus, leur poids (200g/m2 à 1000g/m2 environ) et leur qualité (croisés, équilibrés, sergés, unidirectionnels, mats, etc...) sont adaptés à la tenue mécanique et à la résistance au feu recherchées. Tes procédés décrits ci-dessus permettent de respecter le souci d'esthétique demandé pour certaines applications, sans augmenter les prix de revient. 4. Mise en Dlace de divers inserts. de rai disseurs internes et de Paumelles Ce sont les faces 3 du moule qui servent de faces de référence. Les inserts et raidisseurs (non représentés), sont positionnés grâce a des perçages ménagés dans le moule 4. Leur fixation s'effectue avant dépôt du revêtement extérieur 2a afin de garantir leur bon positionnement en conformité avec les prévisions. Selon les besoins, certains inserts et raidisseurs doivent affleurer la face extérieure de la pièce. Pour les paumelle's, on utilise un gabarit de positionnement et de maintien. Ce gabarit est soit récupérable après chaque démoulage de pièce-, soit perdu car noyé dans l'âme intérieure 1. 5. Fermeture du moule 4. Elle s'effectue à laide de moyens mécaniques robustes, connus en soi et' non représentés. 6. Le moule 4 est ensuite posé à chant sur la table vibrante 7. Ses grandes faces 3 sont disposées verticalement. En fonction des formes extérieures du panneau ou élément coupe-feu et de la position des inserts ou renforts, il peut être utile de fixer sur les grandes faces 3'du moule 4 et en des endroits bien précis (déterminés après mise au point de la fabrica tison) des pots vibrants tels que 9. Ces pots vibrants permettent un bon remplissage et un dégazage satisfaisant des matériaux qui seront versés dans le. moule 4, et par conséquent une bonne homogénéité des produits. Seul le chant, horizontal supérieur 3a reste ouvert, afin de rendre possible le remplissage du moule par son ouverture supérieure 10. Les moyens de vibration tels que 9, connus en soi, offrent de grandes possibilités de réglage pour les fréquences et les amplitudes, de façon distincte ou simultanée, afin de permettre l'obtention de toute forme de spectre de vibration. 7. Préparation du mélange de remplissace (mousse svntatisui. 7.1. Cas d'une production de moyennes séries. Le mélange est préparé sous agitation continuelle. Cette agitation est assurée par un mélangeur, du type connu par exemple sous la marque commerciale "Rayneri", dont les caractéristiques sont adaptées aux matériaux. Les dosages-des constituants se réalisent par pesée. Afin d'obtenir une bonne homogénéité du mélange, on prépare celui-ci dans l'ordre suivant = a) 100% de la quantité totale de résine nécessaire et 50% environ de la quantité totale nécessaire de microsphères; b) 50 environ de la quantité totale nécessaire d'un catalyseur (par exemple H2S04)- et 30% environ de la quantité totale nécessaire de microsphères; c) 50% environ de la quantité totale nécessaire de catalyseur et 20% environ de la quantité totale nécessaire de microsphères; ces pourcentages sont donnés de façon approximative et peuvent varier assez largement, par exemple de +10 Ó en fonction des composants retenus. L'incorporation des fibres coupées doit s'effectuer très progressivement, tout en assurant un brassage lent du'mélange précédent, afin.d'éviter des inclusions d'air. On coule le mélange obtenu dans le moule p (flèche C). 7.2. Cas d'une production de grandes séries. Le produit mis au point est parfaitement compatible avec la technique de l'extrusion (malaxage par vis). A l'entrée d'une extrudeuse, il est prévu un ensemble de dispositifs d'alimentation automatique (un par constituant), par exemple à vis ou à air comprimé qui déversent les const.ituants dans la trémie de l'extrudeuse et assurent les dosages voulus. Grâce à cette machine, on esttassuré d',ob- tenir un mélange homogène qui est directement déposé dans le moule 4. 8. ise en vibration de la table 7 et des nots vibrants 9. Le réglage de ces, dispositifs dépend du mélange et des formes de pièces à obtenir. il doit permettre l'évacuation des , les d'air et doit éviter la décantation et la ségrégation des éléments constituant le mélange. 9 Coulée du mélange ou dépôt à l'aide d'une extrudeuse : En g&num;néral, on procède par passes successives de 40 à 50 cm de hauteur. Après chacune d'elles, il faut attendre par exemple 20 à 30 minutes,. le temps d'évacuer les bulles d'air. La hauteur . de coulée est toujours plus importante que ce qui est nécessaire, afin de pouvoir effectuer par la suite, un arasage à la bonne cote, et dans un matériau-exempt de bulles. Dans le but d'accélérer le cycle de fabrication, il peut etre utile d'avoir une installation qui réalise une dépression à l'intérieur du moule (un vide par exemple de quelques centaines de grammes). Une variante de la mise en place du mélange est son injcfion avec ou sans l'aide du vide, comme indiqué ci-avant. 10. étuvage de la pièce maintenue dans son moule 4. En fin de coulée, un étuvage est nécessaire pour évacuer l'eau contenue dans la mousse 1. Cet étuvage peut se faire par exemple à 65 e C pendant au minimum 4 heures , la montée en température de l'étuve devant -etre progressive (au minimum de O,2C par minute). Durant cette phase, il peut etre intéressant de faire le vide dans le moule 4, pour permettre une meilleure évacuation des vapeurs de rejet et un meilleur contact intime fbres-résin. 11. On procède ensuite de manière classique au démoulage de la pièce coupe-feu obtenue, puis à son ébavurage, puis on bouche les microbulles de surface à l'aide d'un mastic réalisé à partir des constituants du mélange. On met en place un voile de surface sur la partie arasée, on procède à un étuvage final dont les caractéristiques sont adatées au type de résine retenu et conformément aux instructions du fournisseur, par exemple à 60C pendant 8 heures. Enfin on monte les serrureries prévues. Diverses variantes. du procédé décrit cidessus peuvent étire mises en ouvre. ar production de panneaux en très grande série. Le produit mis au point peut parfaitement s'adapter à ce type de fabrication, qui nécessite une ligne de production en continu : realisation-des parements 2 soit par imprégnation de renforts, soit par utlllsa- tion de préimprégnés, qui se déroulent sur deux tapis continus (un par parement); étuvage de ces éléments par déplacement dans un four-tunnel; sur le parement inférieur, dépôt d'une ame extrudée (mousse en continu), 'à l'aide d'une extrudeuse comportant une filière plate aux dimensions du panneau à obtenir (épaisseur x largeur); dépôt toujours en continu sur cette âme, du parement avec passage sous çresse (avec ou sans mise en dépression), pour chasser l'air et ainsi empêcher les cloques susceptibles de se former par gonflage d'air; étuvage final dans un four-tunnel; découpe aux dimensions b) Fabrication de produits de révolution (gaines ou tuyauteries par exemple, notamment pour immeubles de -grandes hauteurs). Le mélange est compatible avec les procédés de centrifugation et/ou d'enroulement. filamentaire Dans le premier cas, -le moule est à l'extérieur et l'on dépose à l'intérieur les parements 2 et le mélange 1. Dans le second -cas, le moule est à l'intérieur et reçoit la meme structure (parements.2 plus mélange 1). REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un élément coupe-feu en matériau composite formé d'une résine chargée de microsphères et de fibres coupées pour constituer ainsi une mousse syntactique (1) ou un béton de résine, complété sur ses deux faces de parements (2) armés de tissus et/ou de mats de fibres, caractérisé en ce que al on réalise chaque parement (2) par dépôt, sur deux panneaux (3) constituant deux grandes faces d'un moule (4),de mats et/ou de tissus (2b) qui sont imprégnés de résine puis d'une couche terminale (2c) de tissu bouclé, dont on'releve les boucles, b) on ferme le moule (4) en disposant sur-un fond (6) en vis-à-vis en position verticale les deux. panneaux (3) revêtus intérieurement de leurs parements (2) et en obturant les extrémités du moule ainsi réalisé, tout en laissant ouverte sa face supérieure (10), c) on dépose le moule (4) sur une table vibrante (7), et on y coule un mélange préalablement préparé sous agitation continuelle et convenablement dosé, par passes successives jusqu'à remplissage du moule, d) on procède à un étuvage du mélange coulé dans le moule (4) pendant une durée et à une température appropriées, et on démoule l'élément coupe-feu obtenu. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la préparation du mélange, avant coulée dans le moule, s'effectue dans l'ordre suivant: a) 100% de la quantité totale de résine-nécessaire et 0% environ de la quantité totale nécessaire de microsphères, b) 50 environ de la quantité totale néessaire d'un catalyseur et 30 environ de la quantité totale nécessaire de microsphères, c) 50% environ de la quantité totale nécessaire de catalyseur ' et 20% environ de la quantité totale nécessaire de microsphères, ces pourcentages pouvant varier approximativement de + 10%. 3. Procédé,selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on incorpore progressivement au mélange des fibres coupées, tout en assurant un brassage lent du mélange. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, avant préparation du mélange, on étuve les microsphères pour abaisser leur degré d'humidité, on stocke la résine et catalyseur à température ambiante, et on nettoie des inserts et pièces de renforcement destinés à etre introduits et fixés dans l'élément coupe-feu par des perçages prévus dans le moule. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les constituants du mélange sont dosés et introduits au moyen a d'une extrudeuse alimentée par un dispositif automatique, par exemple à vis ou à air comprimé, et on procède à la coulée par passes successives entre lesquelles on évacue les bulles d'air. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on réalise une dépression à l'in.té, rieur du moule (4). 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que durant la phase d'étuvage, on fait le vide dans le moule (4) pour permettre une meilleure évacuation des vapeurs de rejet. 8. Elément de coupe-feu obtenu par la mise en oeuvre du procédé conf'orme à.l'une quelconque des revendications 1 å 7.