Brevet FR2935698A1 — publié le 20100312

I REVETEMENT MINERAL INTUMESCENT ANTI - INCENDIE La présente invention a pour objet un revêtement minéral, intumescent, antiincendie, isolant thermique et phonique, capable de retarder l'effet du feu sur l'effondrement des structures porteuses des bâtiments, en cas d'incendie. Ledit revêtement est basé sur l'emploi d'un liant hydraulique, notamment le plâtre. L'invention concerne également le procédé de mise en oeuvre de ce revêtement. Dans une grande partie du X0(° siècle, les revêtements à base de fibres d'amiante io ont été largement utilisés comme isolants thermiques et phoniques et pour protéger contre la chaleur et les flammes, en cas d'incendie, les structures porteuses des bâtiments. Le danger représenté par les fibres d'amiante micro divisées pour la santé humaine étant maintenant bien établi et reconnu, il est nécessaire d'une part, de procéder au désamiantage des bâtiments anciens, et de remplacer les revêtements 15 à base d'amiante par des produits équivalents mais sans danger, et d'autre part d'apporter l'indispensable protection anti-incendie dans les bâtiments neufs par d'autres technologies que celles à base d'amiante. Des produits de remplacement de l'amiante sont utilisés, comme les laines de verre, 20 de roche, les argiles comme le mica, la vermiculite, les laines métalliques, des produits fibreux organiques, des fibres naturelles minérales ou végétales, etc, agglomérées et collés avec des liants de diverses natures.... Mais ces produits présentent tous certains inconvénients, notamment au niveau de l'efficacité d'isolation et d'ignifugation, ainsi que des risques potentiels mal connus pour la santé 25 humaine. Par ailleurs des produits anti-feu sont également utilisés dans des compositions épaisses de revêtement minéraux ou organiques, soit pour étouffer les flammes en les privant d'oxygène, soit pour isoler thermiquement les structures à protéger par un effet de gonflement, dit d'intumescence, qui se produit lorsque le revêtement est 30 soumis aux flammes et/ou à la chaleur. D'autres produits, très riches en eau de structure comme les alumines hydratées, sont également mis en oeuvre pour refroidir les zones échauffées par évaporation et retarder ainsi les risques d'effondrement. Toutes ces solutions sont viables, mais présentent encore divers inconvénients, tels une faible résistance mécanique, ou la production à la chaleur de gaz toxiques, comme les composés anti-feu halogénés. L'objet de la présente invention est de décrire un revêtement applicable sous forme d'enduit aqueux, composé à plus de 95% d'élément minéraux insensibles ou peu sensibles à la chaleur, et capable de gonfler sous l'effet de la chaleur en créant une texture minérale ignifuge et thermiquement isolante. En outre ce revêtement, si il est soumis à une température élevée entre 600 et 1200°c, ne produira pas de gaz toxique néfaste à la santé humaine et pouvant attenter à la sécurité des pompiers intervenant sur l'incendie. Le revêtement isolant et de protection contre le feu selon l'invention est composé comme suit - Du sulfate de calcium di hydraté ou plâtre pour 40 à 80% - Du carbonate de calcium, sous forme naturel ou synthétique, pour 5 à 25 % 15 - De la silice finement divisée et absorbante, naturelle ou synthétique, pour 5à20%. - Un silicate alcalin, en solution aqueuse, pour 5 à 20 °Io - Un tensioactif amphotère miscible aux silicates alcalins sous forme de solution aqueuse présentant une concentration en matières actives de 1 à 20 60%, pour 0,5 à 3 %. - Un polymère organique hydrosoluble, miscible au silicate de sodium, sous forme de solution aqueuse présentant une concentration en matières actives de 1 à 60%, pour 0,5 à 3%. 25 Le revêtement est donc composé de 3 produits minéraux solides, pulvérulents, et de 3 liquides sous forme de solution aqueuse. La préparation du mélange se fait de la façon suivante : - On pré mélange en premier lieu les 3 liquides dans un mélangeur convenablement agité. 30 - Le liquide obtenu est ensuite ajouté et absorbé sur la silice, dans un mélangeur poudre / liquide, de façon et dans des proportions telles qu'on obtienne un produit pulvérulent après le mélangeage. - Puis, dans un mélangeur de poudres, on introduit le sulfate de calcium, le carbonate de calcium, et le mélange solide constitué par la silice et les trois 2 ingrédients liquides précités. Pour l'application de ce revêtement sur les surfaces destinées à être protégées du feu, on procédera à la préparation, par gâchage à l'eau, d'un enduit épais, projetable 5 ou mis en place par tout moyen connu de l'homme de l'art. Le taux de gâchage, défini par le rapport pondéral Masse de composition solide masse d'eau sera compris entre 1 et 3,5 et réglé de façon à obtenir une viscosité propice à l'application et à la prise sous forme d'enduit à base de plâtre. 10 Par sulfate de calcium selon l'invention, on entend toutes les formes de plâtre communément utilisées en tant que liant hydraulique dans l'industrie du bâtiment ou dans la formulation des enduits de plâtre, c'est à dire chimiquement toutes les formes physiques de sulfate de calcium semi-hydratée ou hemi-hydratée. 15 Par carbonate de calcium, il faut entendre les produits naturels broyés comme la craie, ou les produits de synthèse et de précipitation. Par silice finement divisée, et absorbante, naturelle ou synthétique, il faut entendre les produits naturels à haute surface spécifique et forte porosité, et choisie parmi des 20 produits comme les diatomées, mais préférentiellement les silices synthétiques obtenues par précipitation et les silices obtenues par voies thermiques, tels que les Tixosil � 38 et 33 commercialisés par la firme Rhodia, ou les Aérosils �, commercialisés par la firme DEGUSSA. En tout état de cause ou pourra choisir tout produits à base de silice capable d'absorber son poids de liquide en conservant un 25 état pulvérulent s'écoulant facilement. Par silicates alcalins en solution aqueuse, il faut entendre les produits définis par la formule générale n SiO2, M2O, dans laquelle n est compris entre les valeurs 1,4 et 3, 9, et de préférence entre 2 et 3,3, et M est un métal alcalin, sodium, potassium ou 30 lithium, ces produits étant en solution aqueuse à des concentrations comprises entre 20 et 50 %. 3 Par tensioactifs amphotères, miscibles aux silicates alcalins, sous forme de solution 10 aqueuse présentant une concentration en matières actives de 1 à 60%, il faut entendre les tensioactifs amphotères définis par la formule générale R-N+ (CH3)2-CH2-COO-, R étant une chaîne aliphatique contenant de 8 à 18 atomes de carbone, ou les tensioactifs amphotères difonctionnels définis par la formule générale suivante, dans laquelle R est une chaîne aliphatique contenant de 8 à 18 atomes de carbone : :;ûCH:,ûCC) Cl L L et plus précisément des produits commerciaux comme la Mirataine H2CHA�, ou la Mirataine JCHA� commercialisés par la firme Rhodia Par polymère organique hydrosoluble miscible au silicate de sodium, sous forme de 15 solution aqueuse présentant une concentration en matières actives de 1 à 60%, il faut entendre les polyacrylates de sodium ou les polyacrylates alcalins en général, les copolymères acryliques et maléiques et leurs sels solubles, présentant des masses moléculaires en poids comprises entre 300 et 15000, de préférence comprises entre 1000 et 5000. 20 Exemple Le produit selon l'invention sera plus aisément défini et décrit à l'aide de l'exemple suivant : 25 On pèse séparément dans des barquettes en plastique, les composants suivants : Plâtre semi hydrate 550 g Carbonate de calcium broyé (craie Socal Solvay) 150 g Silice précipitée Tixosil 38X� (Firme Rhodia) 150 g Silicate de sodium 2,6 SiO2, Na2O 45% extrait sec 134 g Mirataine H2CHA� (Rhodia) solution aqueuse 40% 8 g Acrysol � ( Rhom et Haas) solution aqueuse 25% 8 g 30 Mirataine : Tensioactif amphotère fabriqué par al firme Rhodia Acrysol : Polymère acrylate de sodium, masse moléculaire 4500 fabriqué par la firme Rhom et Haas Ces composants étant pesés séparément, on prépare préalablement le mélange liquide des 3 composants en solution aqueuse, silicate de sodium, tensioactif amphotère et polyacrylate de sodium, à l'aide d'un agitateur liquide / liquide à axe vertical. Le mélange étant homogène, on l'incorpore à la silice, à l'aide d'un mélangeur poudre / liquide de laboratoire de type Lodige M5G� de la société Lodige. Le produit obtenu après 5 mn d'agitation est une poudre homogène coulant librement. Cette poudre est ensuite mélangée, toujours à l'aide de l'appareil Lodige �, au plâtre et à la craie, pour obtenir un liant hydraulique en poudre. Le fait d'incorporer préalablement les phases hydratées sur la silice absorbante permet de façon inattendue d'éviter la prise en masse au stockage de I composition et permet de conserver une bonne fluidité d'écoulement à la composition. Ce mélange sec peut être gâché avec de l'eau de ville à raison de 500 g de mélange 20 pour 200 g d'eau, soit un rapport de gâchage de 2,5. Sous cette forme, il peut être enduit, déposé, taloché ou projeté sur une surface métallique ou sur une surface de bois, pour la protéger contre l'effet de la température ou des flammes. 25 On laisse la prise s'effectuer et le revêtement durcir pendant 48 heures. Le matériau obtenu est semblable à un enduit en plâtre classique et présente une bonne cohésion et une bonne résistance mécanique à la compression et à la flexion. Après ce délai de durcissement, on expose la surface revêtue pendant 15 mn à une flamme (par exemple à la flamme une lampe à souder fonctionnant au gaz simulant 30 un incendie). On constate une bonne tenue au feu, sans perte de cohésion, et après 5 mn d'exposition à la flamme, un gonflement significatif de la couche d'enduit permettant de retarder l'altération mécanique du support. REVENDICATIONS1) Revêtement isolant et de protection contre le feu, composé de : - Sulfate de calcium di hydraté ou plâtre pour 40 à 80% - Carbonate de calcium, sous forme naturel ou synthétique, pour 5 à 25 % - Silice finement divisée et absorbante, naturelle ou synthétique, pour 5 à 20%. - Silicate alcalin, en solution aqueuse, pour 5 à 20 % - Un tensioactif amphotère miscible aux silicates alcalins, sous forme de solution aqueuse présentant une concentration en matières actives de 1 à 60%, pour 0,5 à 3 %. - Un polymère organique hydrosoluble miscible au silicate de sodium, sous 15 forme de solution aqueuse présentant une concentration en matières actives de 1 à 60%, pour 0,5 à 3%. 2) Revêtement isolant et de protection contre le feu selon la revendication 1, caractérisé en ce que la silice finement divisée absorbante peut être naturelle 20 ou synthétique, et choisie parmi les produits naturels à haute surface spécifique et forte porosité comme les diatomées, mais essentiellement parmi les silices synthétiques obtenues par précipitation et les silices obtenues par voies thermiques. 25 3) Revêtement isolant et de protection contre le feu selon la revendication 1, caractérisé en ce que le silicate alcalin en solution aqueuse est défini par la formule générale n SiO2, M20, dans laquelle n est compris entre les valeurs 1,4 et 3, 9, et de préférence entre 2 et 3,3, et M est un métal alcalin, sodium, potassium ou lithium, ces produits étant en solution aqueuse à des 30 concentrations comprises entre 20 et 50 %. 4) Revêtement isolant et de protection contre le feu selon la revendication 1, caractérisé en ce que les tensioactifs amphotères miscibles aux silicates alcalins, sous forme de solution aqueuse présentant une concentration en matières actives de 1 à 60%, sont définis par la formule générale R-N+ (CH3)2-CH2-CO0-, R étant une chaîne aliphatique contenant de 8 à 18 atomes de carbone, ou sont des tensioactifs amphotères difonctionnels définis par la formule générale suivante, dans laquelle R est une chaîne aliphatique contenant de 8 à 18 atomes de carbone : C. :,---C H CiH z .,HF.,Or:tJ 5) Revêtement isolant et de protection contre le feu selon la revendication 1, caractérisé en ce que les polymères organiques hydrosolubles miscibles au silicate de sodium, sous forme de solution aqueuse présentant une concentration en matières actives de 1 à 60%, sont choisis parmi les polyacrylates de sodium ou les polyacrylates alcalins en général, les copolymères acryliques et maléiques et leurs sels solubles, présentant des masses moléculaires en poids comprises entre 300 et 15000, de préférence comprises entre 1000 et 5000. 6) Revêtement isolant et de protection contre le feu selon la revendication 1, caractérisé en ce que les composants liquides en solution aqueuse sont 20 mélangés entre eux, puis mélangés à et absorbés sur la silice . 7) Procédé de protection contre le feu dans lequel le revêtement selon les revendications 1 à 5 est gâché avec de l'eau pour obtenir un enduit projetable, le taux de gâchage, défini par le rapport pondéral Masse de 25 composition solide / masse d'eau étant compris entre 1 et 3,5 . 30