Brevet FR2668708A1 — publié le 19920507

La présente invention vise un matériau présentant un haut pouvoir de coupure thermique. L'un des buts de la présente invention est de réaliser un matériau qui, durant un laps de temps déterminé peut protéger, un local, un appareil, un dispositif, un produit contre une élévation de température anormalement importante. Le matériau, selon l'invention, est constitué de deux nappes d'un tissu tricoté formé à partir d'un fil formé d'un premier matériau synthétique ayant une grande résistance mécanique et un haut pouvoir réfléchissant dans l'infrarouge et d'un second matériau ininflammable, thermiquement stabilisé et ayant un pouvoir réfléchissant dans l'infrarouge important, ces matériaux étant craqués, filés et tricotés, lesdites deux nappes étant imprégnées d'une résine convenablement additionnée de son catalyseur, lesdites nappes étant fixées par leur bord afin de délimiter un volume étanche entre elles dans lequel sont insérées au moins deux feuilles métalliques présentant un facteur de réflexion élevé dans l'infrarouge, et une troisième nappe du tissu correspondant à celui des deux premières nappes, logée entre les deux feuilles métalliques, cette dite troisième nappe étant saturée d'une substance vaporisable. Un tel tissu tricoté est notamment décrit dans la demande de brevet fran çais n0 89 15 327 du 22 Novembre 1989 aux noms des demandeurs et utilise plus particulièrement des fibres d'aramide connus sous le nom de "KEVLAR" et des fibres préoxydés connus sous le nom de "Sigrafil O. Grâce à ce matériau, on peut protéger durant un certain laps de temps un local, un dispositif, un objet ou un produit contre une agression calorifique. En effet, si une face du matériau est soumis à une chaleur intense, les feuilles métalliques jouent le rôle d'écran réfléchissant, tandis que le produit de saturation de la troisième nappe se vaporise produisant ainsi une réaction endothermique. Bien entendu, au-delà d'un certain laps de temps, le matériau est détruit, mais d'après les nombreux essais effectués, sa résistance à des températures très élevées est de loin très supérieure à celle des matériaux connus. En fonction des résultats visés, on peut prévoir dans l'espace délimité par les deux premières nappes, un empilage plus ou moins important de feuilles métalliques et de trosièmes nappes saturées d'une substance vaporisable. De préférence, le matériau est agencé de manière à permettre l'évacuation de la vapeur lorsqu'une face, au moins, est soumise à l'action de la chaleur au-delà d'un seuil déterminé et au-delà d'un laps de temps déterminé. Ainsi, on évite les phénomènes de condensation qui réduiraient l'effficacité du matériau, selon l'invention. Suivant une forme d'exécution particulière, la résine imprégnant les deux nappes est choisie de manière que le matériau reste souple. Suivant une autre forme d'exécution, la résine imprégnant les deux nappes est choisie de manière que le matériau soit rigide. Ainsi, on peut réaliser avec le matériau, selon l'invention, des objets ayant des formes diverses, caisses, coffrets, etc.., ceux-ci pouvant être moulés suivant la technique connue. De préférence, la résine est une résine ininflammable telle que des élastomères silicones. Suivant encore une caractéristique, la résine est constituée de poudres de céramique additionnée d'un liant. De préférence, la troisième nappe est saturée d'eau. Suivant une caractéristique particulière, les fils constituant la troisième nappe reçoivent un ensimage pour faciliter le tricotage, ledit ensimage étant maintenu. Ainsi, on réalise un matériau présentant deux seuils de vaporisation de la troisième nappe. De préférence, les feuilles métalliques sont en aluminium poli. L'invention vise également des objets réalisés avec le matériau tel que ci-dessus défini. L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation particulier donnés à titre d'exemple seulement et représentés aux dessins annexés, dans lesquels Figure 1 est une vue en coupe à une échelle agrandie d'un matériau, selon l'invention. Figure 2 est une vue en coupe d'un matériau, selon l'invention, suivant une variante de réalisation. Figure 3 montre une application du matériau, selon l'invention. Figure 4 montre la courbe de température obtenue avec le matériau de la figure 3. Figure 5 montre en coupe un récipient réalisé avec le matériau, selon l'invention. Le matériau, selon l'invention, et représenté à la figure 1 comprend trois nappes 1, 2 et 3 d'un tissu tricoté réalisé à partir d'un fil formé, d'une part, d'un premier matériau synthétique qui présente une grande résistance mécanique et un haut pouvoir réfléchissant et, d'autre part, d'un second matériau ininflammable, thermiquement stabilisé et ayant un pouvoir réfléchissant important, le premier matériau étant un fil d'aramide et le second un fil préoxydé, ces fils ayant subi un processus de craquage de filage avant tricotage. La nappe 1 est enduite d'un élastomère silicone 4 ininflammable tel que des polymères du commerce polymérisant par introduction d'un catalyseur. La nappe 3 est également enduite d'un élastomère silicone 4. Les fils de la nappe 2 préalablement au tricotage reçoivent un ensimage facilitant celui-ci, dans cet exemple de réalisation cet ensimage est conservé et la nappe 2 est saturée d'eau. Entre la nappe 2 et la nappe 1 est insérée une mince feuille métallique 5, par exemple de l'aluminium poli dont les deux faces ont été traitées par oxydation, pour que ladite feuille présente un facteur de réflexion élevé dans l'infrarouge. Une feuille métallique 6 est insérée entre les nappes 2 et 3, celle-ci étant du même type que la feuille 5. Les extrémités des nappes 1 et 3 sont soudées collées afin que l'ensemble forme un matériau composite. Les différents éléments constituant le matériau sont libres entre eux afin de ménager des espaces dans lesquels une certaine quantité d'air est maintenue. On réalise ainsi un matériau souple qui permet de protéger, durant un laps de temps déterminé, un appareil, un produit ou autre contre une élévation anormale de la température. Les charges endothermiques, eau et ensimage, par exemple, contenues entre les fibres constituant la nappe 2 voient leur température s'élever lorsque l'une des nappes 1 ou 3 est chauffée. Si la sollicitation thermique se poursuit, les charges atteignent leur point d'ébullition. Thermodynamiquement, tout passage de la phase liquide à la phase vapeur absorbe une certaine quantité de chaleur. La transformation du liquide en gaz s'effectue en surface du liquide et il s'établit une pression d'équilibre liquide vapeur à une température considérée de sorte que la température à l'interface liquide vapeur est constante tant que la pression d'équilibre se maintient. Le matériau permet de créer des conditions optimales pour que la phase vapeur soit d'une durée maximale pour la nappe intercalaire 2. Si la température à laquelle est soumis le matériau dépasse un certain seuil, il se produit dans la nappe 1 ou 3 soumise à la chaleur des fissurations qui permettent à la vapeur de s'échapper et ainsi d'éviter une certaine condensation qui nuirait à l'efficacité du matériau. A la figure 1, on a représenté un mode de réalisation simplifié visant la fabrication d'un matériau sou ple, on peut pour augmenter les qualités du matériau augmenter le nombre de nappes 2 et le nombre de feuilles métalliques 5 et 6. La figure 2 montre un exemple de réalisation visant la fabrication d'un matériau rigide. Le matériau représenté à la figure 2 comprend une première nappe d'un tissu 10 du même type que le tissu 1 enduit d'une résine devenant rigide après polymérisation, par exemple, cette résine étant constituée de poudres de céramique additionnées d'un liant. Pour former la seconde face du matériau, on utilise une seconde nappe de tissu 11 qui est du même type que le tissu de la nappe 10 et qui est imprégné de la même résine. Les nappes 10 et 11 sont fixées le long de leur bord par collage, soudure ou autre de manière à délimiter entre elles un volume étanche, dans ce volume étant inséré une série de nappes 15 du tissu correspondant à celui des nappes 10 et 11, et entre chaque paire de nappes 15 voisines est insérée une feuille mince métallique 14, par exemple, de l'aluminium. Chaque nappe 15 est saturée d'eau et l'ensimage utilisé au moment du tricotage est conservé. Le matériau peut être moulé par tout procédé convenable pour présenter une forme désirée. A la figure 3, on a ainsi représenté le matériau de la figure 2 convenablement moulé pour présenter une forme de cuvette 17 avec un rebord 18, cette cuvette étant interposée entre deux volumes VI et V2. Le matériau comprend, dans cette réalisation dix nappes 15 et onze feuilles métalliques 14, le rebord 18 étant fixé d'une manière étanche sur un support 19 séparant les deux volumes VI et V2. Sur la face de la cuvette 17 tournée en regard du volume VI, on a appliqué une contrainte thermique dont la température# a été maintenue à 1050 0C. + 600C avec une puissance de 1300 Watts pendant environ trente minutes (voir courbe a de la figure 8). Comme on le voit sur la courbe f de la figure 4 durant un court laps de temps (phase I) la température de la face protégée de la paroi a atteint 1000C, puis celle-ci s'est stabilisée à cette température (phase 2) qui correspond à la vaporisation de l'eau contenue dans les nappes 15, puis la température s'est élevée à une température de l'ordre de l700C correspondant à la température de vaporisation du produit d'ensimage contenu dans les nappes 15. Les courbes de la figure 4 permettent ainsi de constater qu'on peut, durant un laps de temps d'environ trente minutes, protéger d'une manière très efficace un dispositif ou un produit disposé dans le volume V2, alors que le volume V1 est soumis à un chauffage intense. Durant les essais, on a constaté que la face de la cuvette 18 tournée vers le volume VI présentait des fissurations qui permmettent à la vapeur de s'échapper et ainsi, d'éviter toute phase de condensation qui réduirait consIdérablement l'efficacité du matériau. Si l'organe à protéger risque d'être soumis à des températures très élevées on peut, bien entendu, augmenter le nombre de nappes 15 et le nombre de feuilles 14. Si au contraire, la température ne risque pas d'atteindre de tels seuils, on peut imprégner les nappes 15 d'une substance dont la température de vaporisation est inférieure à celle de l'eau. A la figure 5, on a représenté un récipient 20 réalisé avec le matériau, selon l'invention et qui peut constituer un emballage pour des produits dangereux. On peut réaliser ainsi différents objets, par exemple, des coffrets pour installation électriques, des panneaux d'isolations pour le bâtiment etc... Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés. On pourra y apporter de nombreuses modifications de détail sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Matériau à haut pouvoir de coupure thermique caractérisé en ce qu'il est constitué de deux nappes (1 et 3), d'un tissu tricoté formé à partir d'un fil formé d'un premier matériau synthétique ayant une grande résistance mécanique et un haut pouvoir réfléchissant dans l'infrarouge et d'un second matériau ininflammable, thermiquement stabilisé et ayant un pouvoir réfléchissant dans l'infrarouge important, ces matériaux étant craqués, filés et tricotés, lesdites deux nappes (1 et 3) étant imprégnées d'une résine (4) convenablement additionnée de son catalyseur, lesdites nappes (1 et 3) étant fixées par leur bord afin de délimiter un volume étanche entre elles dans lequel sont insérées au moins deux feuilles métalliques (5) présentant un facteur de réflexion élevé dans l'infrarouge, une troisième nappe (2) du tissu correspondant à celui des deux premières nappes logée entre les deux feuilles métalliques (5), cette dite troisième nappe (2) étant saturée d'une substance vaporisable. 2 - Matériau à haut pouvoir de coupure thermique, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est agencé de manière à permettre l'évacuation de la vapeur lorsqu'une face, au moins, est soumise à l'action de la chaleur au-delà d'un seuil déterminé et au-delà d'un laps de temps déterminé. 30 Matériau à haut pouvoir de coupure thermique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine (4) imprégnant les deux nappes est choisie de manière que le matériau reste souple. 40 Matériau à haut pouvoir de coupure thermique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine imprégnant les deux nappes est choisie de manière que le matériau soit rigide. 5 - Matériau à haut pouvoir de coupure thermique, selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la résine est une résine silicone ininflammable telle que des élastomères silicones. 6 - Matériau à haut pouvoir de coupure thermique, selon les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que la résine est constituée de poudres de céramique additionnées d'un liant. 7 - Matériau à haut pouvoir de coupure thermique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la troisième nappe (2) est saturée d'eau. 80 Matériau à haut pouvoir de coupure thermique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils constituant la troisième nappe (2) reçoivent un ensimage pour faciliter le tricotage, ledit ensimage étant maintenu. 90 Matériau à haut pouvoir de coupure thermique, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les feuilles métalliques (5) sont en aluminium poli. 10 - Objets réalisés avec le matériau selon la revendication 1 et/ou l'une quelconque des revendications 2 à 8.