Brevet FR2692794A1 — publié le 19931231

La présente invention concerne un dispositif de protection antifeu, réalisé à partir d'un matériau souple à propriétés endothermiques. Par le document FR-A-2 632 866, on connaît déjà un matériau de protection antifeu incorporant une charge active endo- thermique, telle que le borax (tétraborate disodique décahydraté) Sous l'action de la chaleur, cette charge active se décompose en libérant de l'eau, qui se vaporise à la surface dudit matériau La vaporisation s'effectuant de10 façon endothermique, il en résulte un abaissement de la température superficielle dudit matériau De plus, les propriétés intumescentes du matériau renforcent les proprié- tés isolantes de celui-ci pendant les agressions thermiques. Lorsque, avec un tel matériau, on désire réaliser un dispo- sitif de protection antifeu (plaque, gaine, coque, etc), on est confronté à la difficulté provenant du fait que, sous l'action du feu, ledit matériau peut dans certains cas se casser, de sorte que des morceaux dudit dispositif se détachent du reste de celui- ci, en réduisant ainsi la20 protection des objets devant être protégés du feu par ledit dispositif de protection. Par ailleurs, pour certaines applications, il est nécessaire d'augmenter l'effet antifeu d'un tel matériau Pour ce faire, il apparaît avantageux de renforcer l'intumescence25 dudit matériau Cependant, si l'on incorpore un agent intumescent audit matériau, on augmente la fragilité de celui-ci du fait de l'augmentation de volume de l'agent intumescent sous l'action du feu Par ailleurs, si l'on recouvre la surface dudit matériau avec un agent intu-30 mescent, par exemple sous forme de peinture, l'adhérence dudit agent intumescent sur ledit matériau est très faible, de sorte que sous l'action du feu et/ou d'une déformation mécanique, la couche superficielle dudit agent intumescent se sépare au moins partiellement dudit dispositif de protec- tion, laissant le matériau de ce dernier au contact direct du feu avec les effets de dégradation décrits ci-dessus. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvé- nients et de permettre la réalisation d'un dispositif de protection antifeu présentant des propriétés endothermiques et intumescentes améliorées. A cette fin, selon l'invention, le dispositif de protection antifeu comportant* un corps souple de matériau à propriétés10 endothermiques comprenant une charge libérant de la vapeur sous l'action du feu, est remarquable en ce qu'il comporte, sur au moins la face dudit corps destinée à être dirigée vers le feu, au moins une couche d'un tissu constitué de fibres résistant au feu et imprégné d'un agent intumescent. Ainsi, ledit tissu sert d'armature pour l'accrochage dudit agent intumescent sur le matériau à propriétés endothermi- ques L'adhérence dudit agent intumescent sur ledit matériau est donc particulièrement bonne Par ailleurs, ledit tissu forme une armature mécanique empêchant ledit matériau à20 propriétés endothermiques de se détériorer, morceau par morceau L'expérience a montré que, sous l'action du feu, le tissu imprégné de l'agent intumescent forme une coque rigide et dilatée, qui maintient le matériau endothermique sous- jacent et dont la porosité est suffisante pour être traver-25 sée par la vapeur engendrée par ledit matériau à propriétés endothermiques. Le tissu sert donc, simultanément, à l'accrochage de l'agent intumescent sur le matériau endothermique et au maintien de l'intégrité de ce dernier, tout en permettant le dégagement30 de la vapeur engendrée par ledit matériau endothermique. De préférence, le tissu, utilisé dans la mise en oeuvre de la présente invention, est réalisé en fibres organiques préoxydées carbonisables, capables d'absorber fortement le flux thermique infrarouge d'un incendie Un tel tissu est de préférence du type à mailles pour présenter de grandes propriétés d'élasticité susceptibles de permettre le gonfle- ment de l'agent intumescent, et lesdites fibres organiques peuvent être à base de polyacrylonitrile D'autres fibres; telles que des fibres aramides, peuvent être prévues pour faciliter le tissage De tels tissus sont par exemple fabriqués et vendus, sous le nom commercial MONTSEGUR, par la Société Ariégioise de Bonneterie, 09300 Montferrier, France. Avantageusement, ledit agent intumescent se présente, avant imprégnation dudit tissu, sous la forme d'un liquide aqueux et, après imprégnation et séchage, sous la forme d'un revêtement souple Ainsi, ledit agent intumescent ne peut dégager de vapeurs toxiques sous l'action du feu. Un tel agencement intumescent peut être celui fabriqué et vendu, sous le nom commercial ORGOL FS, par la Société 3 M, 95006 Cergy-Pontoise Cedex, France. Pour réaliser le dispositif de protection antifeu conforme à la présente invention, on peut, séparément, fabriquer le corps du matériau souple à propriétés endothermiques et préparer le tissu imprégné par l'agent intumescent, puis solidariser celui-ci sur ledit corps Une telle solidarisa- tion est de préférence réalisée par une colle silicone, par exemple celle connue sous le nom commercial CAF 730, fabri- quée et vendue par la Société française RHONE-POULENC Une telle colle silicone est avantageuse, car elle polymérise en présence d'eau, et donc en présence de l'agent intumescent30 aqueux préféré. La colle silicone peut être appliquée entre le corps du matériau à propriétés endothermiques et le tissu imprégné de l'agent intumescent Elle peut également être mélangée audit agent intumescent avant imprégnation dudit tissu Dans ce dernier cas, l'imprégnation dudit tissu se fait avec un mélange d'agent intumescent et de colle silicone comportant au moins 15 % en poids de colle silicone. En variante, le dispositif de protection antifeu conforme à la présente invention pourrait être obtenu par moulage du corps en matériau souple à propriétés endothermiques sur ledit tissu imprégné par l'agent intumescent, de préférence mélangé à ladite colle silicone. Avantageusement, la charge, incorporée audit matériau à propriétés endothermiques et libérant de la vapeur d'eau sous l'action du feu, est du phosphate trisodique à 12 molécules d'eau. Pour que ledit corps puisse être facilement moulé à la forme désirée (plaque, coque, gaine, tube, etc), ledit maté- riau comporte de façon connue un liant de silicone De plus, une charge de renforcement réfractaire, compatible avec ledit liant de silicone, peut être prévue. Une composition préférée pour le matériau dudit corps souple est la suivante: liant élastomère de silicone, de préférence celui portant la référence RTV 141 de la Société RHONE POULENC charge de renforcement réfractaire, de préférence du Ti O 2 charge endothermique, à savoir du phosphate trisodique à 12 molécules d'eau catalyseur du liant élastomère de silicone parties en poids 7 parties en poids parties en poids parties en poids Pour montrer l'efficacité antifeu du dispositif de protec- tion conforme à la présente invention, on a fabriqué des gaines tubulaires Gi, G 2 et G 3 pour la protection de condui- tes, dont seule la gaine G 3 est conforme à la présente invention, et on a procédé à des essais comparatifs. Les figures annexées sont destinées à illustrer ces essais. Les figures 1, 2 et 3 sont des coupes des gaines antifeu Gi, G 2 et G 3, fabriquées en vue d'essais comparatifs d'isolation thermique. La figure 4 montre schématiquement un équipement permettant de réaliser les essais comparatifs d'isolation thermique sur les gaines des figures 1, 2 et 3. La figure 5 illustre les résultats des essais d'isolation thermique, menés avec l'équipement de la figure 4. Comme l'illustrent en section les figures 1, 2 et 3, à des fins d'essais comparatifs, on réalise trois gaines tubulai- res Gl, G 2 et G 3, destinées à protéger des conduites métal- liques contre l'incendie. La gaine Gl (voir la figure 1) est constituée uniquement d'un corps Al de matière endothermique souple, dont la composition est par exemple la suivante: élastomère de silicone RTV 141 100 parties en poids Ti O 2 7 parties en poids phosphate trisodique à 12 molécules d'eau 110 parties en poids catalyseur de l'élastomère de silicone 10 parties en poids Les gaines G 2 et G 3 (voir les figures 2 et 3) comportent des corps souples A 2 ou A 3, respectivement entourés superficiellement d'un enroulement de tissu à mailles E 2 ou E 3 en fibres préoxydées carbonisables Montségur. Les corps souples A 2 et A 3 sont réalisés dans la même matière endothermique que celle constituant la gaine Gl et dont la composition est donnée ci-dessus. L'enroulement de tissu E 2 de la gaine G 2 est imprégné de silicone, alors que l'enroulement de tissu E 3 de la gaine G 3 est imprégné d'un produit intumescent, par exemple celui commercialisé sous le nom commercial ORGOL FS par la Société américaine 3 M. Les corps souples Ai, A 2 et A 3 sont réalisés par tout moyen connu, tel que moulage et injection Les enroulements E 2 et E 3 sont collés sur les corps A 2 et A 3, par exemple à l'aide d'une colle silicone du type de celle commercialisée sous le nom commercial CAF 730 par la Société française RHONE- POULENC, ou bien solidarisés desdits corps A 2 et A 3 par injection à l'intérieur desdits enroulements préformés. Les gaines Gi, G 2 et G 3 comportent des fentes longitudinales Fi, F 2 ou F 3, destinées à permettre-la mise en place des- dites gaines sur une conduite, par déformation élastique. L'extrémité libre L 2 ou L 3 de l'enroulement E 2 ou E 3 recou- vre la fente F 2 ou F 3 et n'est pas solidarisée du reste dudit enroulement. Dans les exemples considérés, les diamètres extérieurs Dl, D 2 et D 3 des gaines Gi, G 2 et G 3 sont égaux à 30 mm, tandis que les diamètres intérieurs dl, d 2 et d 3 respectifs sont égaux à 10 mm Il en résulte que l'épaisseur el de la gaine Gi est égale à 10 mm En ce qui concerne les gaines G 2 et G 3, leurs corps A 2 et A 3 ont une épaisseur e 2 ou e 3 de 8 mm30 et leurs enroulements E 2 et E 3 une épaisseur e'2 ou e'3 de 2 mm. Pour tester les gaines Gi, G 2 et G 3, on dispose d'un appa- reil (voir la figure 4) comportant un tube Tu (de diamètre extérieur égal à 10 mm) obturé à ses extrémités par des bouchons B, percés d'évents v, et une sonde de température S5 logée à l'intérieur dudit tube Tu et reliée à un thermomètre Th, sur lequel est affichée la température mesurée par ladite sonde S. Sur le tube Tu, on peut mettre en place l'une ou l'autre des gaines Gi, G 2 et G 3, en introduisant ledit tube Tu dans la10 fente Fl, F 2 ou F 3 En ce qui concerne les gaines G 2 et G 3, les extrémités libres L 2 et L 3 sont solidarisées du reste de l'enroulement E 2 ou E 3 par collage à l'aide d'une colle au silicone, après mise en place sur le tube Tu, afin d'obturer les fentes F 2 ou F 3. L'appareil d'expérimentation comporte de plus un brûleur BR (symbolisé par un rectangle en trait mixte sur la figure 4) susceptible de diriger sur la gaine Gi, G 2 ou G 3, mise en place sur le tube Tu, et tout autour de celle-ci, des flammes à température contrôlée. Sur la figure 5 (dont l'axe des abscisses porte le temps t en minutes, et dont l'axe des ordonnés porte les températu- res en degrés centigrades), on a représenté par la courbe Fi un exemple de feu appliqué aux gaines Gi, G 2 et G 3 par le brûleur B Comme on peut le voir, la température T de cet25 exemple de feu Fi passe en une minute de la température ambiante à près de 9000 C, se maintient à cette température pendant environ six minutes, puis décroît. Les courbes Kl, K 2 et K 3 de la figure 5 indiquent l'évolu- tion de la température, mesurée par la sonde S à l'intérieur30 du tube Tu, respectivement lorsque les gaines Gi, G 2 et G 3 sont soumises à l'exemple de feu Fi Comme on peut le voir, avec les gaines Gi et G 2, la température à l'intérieur du tube Tu s'approche de 450 C et 3500 C, respectivement En revanche, avec la gaine G 3 conforme à l'invention, cette température reste inférieure à 120 'C. La courbe K'3 donne la variation de la température à l'inté- rieur du tube Tu pour une gaine, conforme à l'invention et5 pratiquement identique à la gaine G 3, dans laquelle l'agent intumescent imprégnant l'enroulement E 3 n'est pas pur, mais est mélangé à 15 % en poids d'une colle silicone, destinée à assurer la solidarisation de l'enroulement E 3 sur le corps souple A 3. On voit que l'incorporation de la colle silicone à l'agent intumescent imprégnant l'enroulement E 3 (courbe K'3) est moins avantageuse que l'imprégnation de l'enroulement E 3 avec l'agent intumescent pur, suivie du collage dudit enroulement sur le corps souple A 3 (courbe K 3) Toutefois,15 même dans ce cas moins avantageux, la température à l'intérieur du tube Tu ne dépasse pas 1500 C, ce qui est à comparer avec les températures maximales atteintes par les courbes Kl et K 2. REVENDICATIONS 1 Dispositif de protection antifeu (G 3), comportant un corps souple (A 3) de matériau à propriétés endothermiques comprenant une charge libérant de la vapeur sous l'action du feu, caractérisé en ce qu'il comporte, sur au moins la face dudit corps destinée à être dirigée vers le feu, au moins une couche (E 3) d'un tissu constitué de fibres résistant au feu et imprégné d'un agent intumescent. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tissu est réalisé en fibres organiques préoxydées carbonisables. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit tissu est du type à mailles. 4 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit agent intumescent se présente, avant imprégnation dudit tissu, sous la forme d'un liquide aqueux et, après imprégnation et séchage, sous la forme d'un revêtement souple. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit tissu est solidarisé du corps par collage à l'aide d'une colle silicone. 6 Dispositif selon les revendications 4 et 5, caractérisé en ce que ladite colle silicone polymérise en présence d'eau. 7 Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisée en ce que ladite colle silicone est mélangée audit agent intumescent, avant imprégnation dudit tissu. 8 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ladite charge libérant de la vapeur d'eau sous l'action du feu est du phosphate trisodique à 12 molécules d'eau. 9 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ledit corps souple comporte un liant à base de silicone. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que ledit corps souple comporte une charge réfractaire de renforcement. 11 Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la composition du matériau dudit corps souple est la suivante: liant élastomère de silicone 100 parties en poids Ti O 2 (charge réfractaire de renforcement) 7 parties en poids phosphate trisodique à 12 molécules d'eau 110 parties en poids catalyseur du liant élastomère 10 parties en poids.