Brevet FR2780999A1 — publié le 20000114

-1 PANNEAU COUPE-FEU ET PARE-FLAMME MINERALO-ORGANIQUE La présente invention concerne un panneau coupe-feu et pare-flamme, par exemple destiné à des vantaux de portes, des cloisons, des gaines de ventilation, des clapets, des caissons de protection, etc. D'une manière générale pour tous éléments d'isolement ou de canalisation devant le plus possible résister mécaniquement ou électriquement sous l'action du feu de manière à empêcher au mieux la propagation de la chaleur ou des flammes afin d'assurer la préservation maximale des organes qu'ils contiennent ou qu'ils sont destinés à protéger. Il existe à ce jour de nombreux types de panneaux résistant au feu mais qui présentent pour beaucoup un certain nombre d'inconvénients qui en limitent parfois l'usage. A ce titre, il convient de citer les déformations engendrées par les panneaux contenant des structures métalliques qui sous l'action de la chaleur se voilent et laissent ainsi passer le feu. De même, le poids souvent excessif et la corrosion dans le temps de telles structures sont aussi bien connus en particulier souvent par accumulation d'humidité à l'intérieur. Ce phénomène est encore aggravé lorsqu'il s'agit d'ambiance marine. Enfin, toute modification ou réparation locale est souvent rédhibitoire à la préservation des qualités originelles du panneau en question. En effet, leur structure comporte fréquemment de nombreux composants qui nécessitent en général un travail de spécialiste. Il existe aussi des panneaux en matériau composite, soit moulés d'une seule pièce, soit constitués de plaques de différents matériaux qui sont ultérieurement intimement assemblées. Par exemple, certains panneaux sont constitués de plaques de contreplaqué de bois ou de particules de bois agglomérées, liées entre elles par une résine minérale ou organique comme décrit dans le brevet FR 91 12760. Bien que les avantages d'une telle formule soient nombreux, I'expérience montre toutefois que la distillation du bois à partir d'une certaine température pose néanmoins quelques difficultés au niveau des fumées qui sont généralement inflammables et/ou plus ou moins incommodantes. De même, leur volume peut dans certains cas présenter une opacité susceptible de gêner les secours ou autres ou simplement les déplacements des personnes. D'autres fabrications ont remplacé les panneaux à base de bois par des panneaux de particules minérales agglomérées, panneaux intimement assemblés entre eux par un polymère également minéral réticulé à froid ou à chaud, cet ensemble ne présentant pas les inconvénients ci-dessus. C'est par exemple le cas du brevet FR 93 07348. Comme indiqué, dans cette technologie, la liaison intime entre ces plaques de type minéral étant réalisée par une résine également minérale de manière à conserver une totale inertie au feu, il s'ensuit une fragilité d'ensemble, en particulier au choc et à l'humidité. De tels panneaux ainsi constitués présentent aussi une certaine porosité naturelle qui les rend sensibles à l'eau et d'une manière générale aux produits chimiques. A terme et dans certaines conditions, ces plaques peuvent ainsi présenter des dégradations non négligeables. Les propriétés mécaniques sont également limitées puisque les résines minérales présentent un très haut module d'élasticité (Young) et par conséquent un allongement en traction quasi nul ce qui induit des propriétés tant en traction qu'en flexion assez faibles. Enfin, I'utilisation de fibres de verre et de résines minérales pour l'adhérence des panneaux entre eux et/ou le renforcement des surfaces n'est pas toujours sans risque car il est bien connu que certains polymères de ce type corrodent à terme la fibre de verre, en particulier les polymères minéraux de type alcalin. Il est alors avantageux de substituer à la fibre de verre, des fibres de céramique mais le gain est là aussi apparent puisque certaines sont déjà d'usage interdit par la législation européenne et des doutes quant à leur innocuité physiologique chez l'être humain, subsistent pour d'autres produits analogues. L'objectif de la présente invention consiste à s'affranchir de ces inconvénients en particulier présentés par les deux inventions ci-dessus, soit d'une part l'utilisation de panneaux à base de bois et d'autre part, I'utilisation de panneaux à base minérale avec des polymères également minéraux employés pour le collage des dits panneaux. Pour cela, le panneau est constitué par des plaques d'un matériau incombustible comme par exemple, des plaques de particules minérales agglomérées ou moulées, dont le classement feu suivant NF P 92-507 est MO. Ces plaques sont intimement liées entre elles par une résine organique de type époxyde, polyester insaturé, phénolique, polyuréthanne ou autres, par la suite réticulée à froid ou à chaud. De manière à augmenter considérablement les propriétés mécaniques d'ensemble, il est judicieux de disposer entre les plaques et sur toute leur surface, une ou plusieurs nappes d'un renforts tissé ou non, constitué par des fils d'un matériau à hautes résistances mécanique et thermique comme la fibre de verre, voire certaines fibres de céramique. Liées par la résine organique réticulée, ces nappes constituent un matériau composite à hautes performances générales qui de plus maintient intimement assemblées les plaques entre elles. Il est tout aussi judicieux lors de la fabrication ou même si besoin après, de traiter les surfaces extérieures par le même procédé, y compris les chants. Ainsi seront-elles résistantes aux chocs, étanches aux liquides et aux gaz et de bon aspect de surface. Le risque de réaction chimique entre les fibres de verre, si celles-ci sont utilisées pour constituer les nappes de renforts, et les plaques à base minéral est écarté puisque la résine organique réticulée qui lie intimement cet ensemble relevant d'une composition de type sandwiche, est chimiquement inerte pour chaque constituant qu'elle isole l'un de l'autre. Néanmoins, il est naturellement bien connu que les résines organiques essentiellement de type époxyde ou polyester insaturé par exemple, sont à l'état naturel combustibles, c'est-à-dire classées M4 suivant NF P 92-507. Une charge inerte au feu, de type alumine hydratée ou oxyde d'aluminium par exemple, intimement mélangée à la résine organique thermodurcissable, diminuera la part combustible et procurera lors de la montée en température, une brillance propice à la réflectorisation des calories et à la bonne tenue mécanique des nappes de renforts tissés ou non. Enfin, toujours lors de l'élévation de température, la conduction thermique permettra bien entendu et dans une certaine mesure, la propagation de la chaleur au sein du panneau ainsi constitué. Or, les résines organiques de type époxyde, polyester insaturé ou autres présentant une température de transition vitreuse limitée (80 à 250 C en moyenne suivant le produit) leur ramollissement, voire leur pyrolyse à partir d'une certaine température provoquera le décollement possible de la première, voire de la seconde liaison entre plaques exposées côté le feu. De manière à s'affranchir de cet inconvénient, des inserts incombustibles sous forme de vis ou autres, assureront la continuité mécanique entre plaques. Ces inserts seront naturellement disposés dans toute l'épaisseur du panneau, qu'ils soient traversants ou non 4- Ainsi, cette composition particulière d'un panneau résistant au feu, permet-elle de bénéficier à la fois des propriétés mécaniques élevées d'un matériau composite à base de résines organiques et de renforts tels que la fibre de verre ou la fibre de céramique et des propriétés thermiques propres à celles des plaques minérales assemblées sans pour autant présenter les inconvénients de chacun des constituants. Il convient de noter que dans certains cas, il est aussi envisageable de remplacer les renforts de type minéral comme la fibre de verre ou la fibre de céramique, par des fibres organiques à haute ténacité comme le para-aramide connu sous le 1 0 nom commercial de Kelvar ou d'autres fibres comme le polyamide, le polypropylène, le polyéthylène ou le polyester. Quelle que soit la solution retenue, la présente invention constitue par conséquent un panneau sandwiche coupe-feu et pare-flamme de type minéralo-organique qui allie les propriétés remarquables de chacun des produits entrant dans sa composition. En effet: - Les surfaces extérieures sont résistantes aux chocs, inertes à la plupart des produits chimiques, de bon aspect et lisses. - Ces mêmes surfaces peuvent être pigmentée et apporter un rôle esthétique. - La part combustible du matériau composite est faible puisqu'il convient d'ôter le renfort et les charges inertes. - Les propriétés mécaniques générales sont très élevées, en particulier en flexion. - Le coefficient de transmission calorifique du panneau est nettement plus faible qu'avec l'utilisation de résines minérales de liaison entre plaques et en surface. - Il est possible d'adjoindre comme explicité ci-après, un agent intumescent comme le carbone ou le graphite intumescent, ce qui diminue encore le coefficient de conduction thermique. - Le gain de poids est aussi substantiel puisque les résines organiques présentent une densité d'environ 1.20 alors que les résines minérales affichent environ 2.40 à 2.50. - Même dans le cas o la résine viendrait à perdre tout ou partie de ses propriétés mécaniques, les inserts incombustibles liant les plaques entre elles dans toute leur épaisseur continuent à assurer une cohésion minimale de l'ensemble. A titre d'exemple et pour faciliter la compréhension, la description suivante permet une approche de détail. Le panneau représenté par la figure 1 est constitué comme suit: La résine époxyde retenue présente une température de transition vitreuses (Tg ou Tv) d'environ 800C. La charge inerte incluse dans la résine est constituée par de l'hydrate d'alumine de granulométrie adaptée. Chaque plaque de 12 mm d'épaisseur -1- est constituée par des particules minérales agglomérées par un liant également de nature minérale. Entre chaque plaque, un tissu de verre d'armure toile (taffetas) et de masse surfacique 300 g/rr2 -2- également lié par la même résine époxyde ainsi préparée, est déposé sur toute la surface. Au moins quatre inserts par m2 ont été disposés -4-. Ils lient mécaniquement toutes les plaques entre elles suivant toute leur épaisseur. Deux tissus de verre d'armure toile et de masse surfacique 300 g/m2 sont alors disposés en surfaces extérieures puis soigneusement imprégnés de résine suivant ci-dessus, de même que les plaques -3-. L'ensemble est alors pressé et chauffé vers 50 C durant tout le cycle de polymérisation de la résine époxyde. A l'issue de celui-ci, le panneau est alors détouré à la scie diamant et prêt à l'emploi. Son épaisseur est voisine de 51 mm pour un poids au m2 d'environ 55 kg, soit une densité de 1.10. Un tel panneau, éprouvé au brûleur à gaz propane durant deux heures à une température moyenne de 980 C, présente une élévation de température face non exposée au feu d'environ 90 C, ce qui est remarquable. Aucun effet mécanique notable pouvant entraîner à terme sa destruction n'est à remarquer. Enfin, deux dispositions particulières permises par ce type de panneau tel que décrit ci-dessus, présentent dans certains cas un intérêt non négligeable. D'une part, il est parfaitement possible de mélanger intimement à la résine organique, un agent intumescent comme le carbone ou le graphite intumescent. Lors de l'élévation de température, cet agent s'expanse fortement et produit une sorte de mousse, volumineuse et très légère, incombustible et qui protège la structure sous-jacente, c'est-à-dire le panneau. Ce phénomène induit un très faible coefficient de conduction thermique qui entraîne par voie de conséquence directe, une plus faible élévation de température face non exposée à la chaleur ou au feu. D'autre part, entre les plaques, il est aussi parfaitement possible d'insérer des fils, des nappes ou des plaques conducteurs de l'électricité qui en cas de rupture accidentelle ou provoquée, vont rompre la continuité électrique et générer ainsi, par exemple, une alarme ou un autre signal. REVENDICATIONS 1) Panneau coupe-feu et pare-flamme, caractérisé en ce que des plaques consituées de particules minérales agglomérérées ou d'un produit minéral moulé, entre lesquelles plaques sont intercalées en sandwiche et intimement liées des nappes d'un matériau de renfort en fibres à hautes résistances thermiques et mécanique, ce matériau de renfort étant imprégné d'une résine thermodurcissable organique réticulée et recouvrant au moins les faces extérieures du panneau, l'ensemble étant également mécaniquement lié par des inserts incombustibles disposés dans toute l'épaisseur du panneau. 2) Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les nappes extérieures dudit matériau de renfort, imprégnées d'une résine thermodurcissable organique, recouvrent également les chants du panneau. 3) Panneau selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le dit matériau de renfort des nappes est constitué de fibres tissées ou non. 4) Panneau selon l'une quelconque des revendications ci-dessus, caractérisé en ce que les fibres dudit matériau de renfort sont les fibres de verre, de céramique ou de carbone. ) Panneau selon l'une quelconque des revendications ci-dessus, caractérisé en ce que les fibres dudit matériau de renfort sont des fibres organiques de type polyamide, para-aramide, polypropylène, polyéthylène ou polyester. 6) Panneau selon l'une quelconque des revendications ci-dessus, caractérisé en ce que la dite résine imprégnant les nappes du matériau de renfort est une résine organique de type polyester insaturé, époxyde, phénolique ou polyuréthanne. 7) Panneau selon l'une quelconque des revendications ci-dessus, caractérisé en ce que la dite résine imprégnant les nappes du matériau de renfort est une résine organique de type polyester insaturé, époxyde, phénolique, polyuréthanne, à laquelle ont été additionnées et intimement mélangées des charges inertes et incombustibles comme les oxydes d'aluminium, l'hydrate d'alumine. 8) Panneau selon l'une quelconque des revendications ci-dessus, caractérisé en ce que la dite résine imprégnant les nappes du matériau de renfort est une résine organique de type polyester insaturé, époxyde, phénolique, polyuréthanne, à laquelle a été additionné un agent intumescent comme le graphite intumescent. 9) Panneau selon l'une quelconque des revendications ci-dessus, caractérisé en ce qu'entre les plaques constituant le panneau, sont insérés des fils, ou des nappes ou des plaques conducteurs de l'électricité.