Brevet FR2989612A1 — publié le 20131025

L'invention se situe dans le domaine des compositions et procédés de traitement de matériaux hydrophiles, notamment des traitements visant à protéger le bois ou les végétaux soumis aux intempéries. Ils s'appliquent notamment aux traitements ignifugeants des bois et végétaux de construction de tous types. 15 Le bois et plus généralement les matériaux végétaux utilisés en extérieur dans les constructions, donc soumis aux intempéries, nécessitent une protection contre l'eau et les UV. En effet, le bois est un matériau hydrophile qui absorbe l'eau de pluie, à des degrés divers selon les essences, et qui sèche 20 à la sécheresse. L'humidité elle-même et cette alternance d'humidité et de sécheresse a tendance à dégrader le bois. De plus, lorsque le bois rend l'eau qu'il avait absorbée, il relargue des produits protecteurs qui avaient pu lui être incorporés. C'est particulièrement le cas des produits ignifugeants incorporés au matériau. 25 Diverses compositions existent dans le but d'améliorer la tenue au feu et à la chaleur de matériaux bois et dérivés du bois, ou plus généralement de matériaux hydrophiles, qui entrent dans la composition des structures de bâtiments ou en revêtement extérieur. Ces compositions sont absorbées par le matériau et ont pour effet de retarder la propagation de la flamme dans le 30 matériau. La demande FR 2 946 053 déposée par la Demanderesse décrit par exemple une composition ignifugeante innovante. Ces compositions sont efficaces pour les bois intérieurs, par exemple la charpente, mais ont l'inconvénient de voir leur efficacité disparaître progressivement par lessivage lorsque le matériau se situe à l'extérieur du bâtiment et se trouve soumis aux intempéries. La peinture et le vernis procurent une certaine protection, mais d'une part, cette protection n'est pas durable dans le temps, d'autre part, la couche de peinture ou de vernis, composée essentiellement de résines, est inflammable. Il existe donc un besoin pour une composition qui protège le bois ou les matériaux végétaux exposés aux intempéries et qui procure également une 10 protection contre l'incendie et une maîtrise de la Masse Combustible Mobilisable (MCM). A cet effet, l'invention propose une composition protectrice des matériaux hydrophiles, pouvant comprendre au moins : - une solution hydrofuge, 15 - un retardant de feu. La solution hydrofuge rend le matériau hydrophobe mais une fois appliquée et sèche, elle peut être inflammable, notamment si elle comprend une résine. Le retardant de feu limite cette inflammabilité. Les matériaux hydrophiles visés par l'invention sont les matériaux 20 végétaux, bois et autres matériaux en fibres végétales, à l'exception des panneaux de particules (panneaux à copeaux orientés ou OSB, aggloméré, medium...) qui sont trop chargés en colle pour absorber la composition protectrice. Ces matériaux ont avantageusement fait l'objet, au préalable, d'une imprégnation ignifuge ayant une base à faible hygroscopicité vis-à-vis 25 des variations d'humidité. Avantageusement, la solution hydrofuge peut comprendre une résine synthétique. Les résines synthétiques sont dérivées des hydrocarbures, par exemple les résines acryliques, les résines cétoniques, les polyuréthanes, les 30 aminoplastes. Les résines acryliques présentent de nombreux avantages, notamment celui d'accepter l'eau comme solvant. Avantageusement, le retardant de feu peut être un retardant minéral. L'avantage d'un retardant de feu minéral est qu'il ne participera pas à la propagation du feu. Avantageusement, la composition protectrice peut comprendre en outre 5 un pigment. Une pigmentation permet d'atténuer les effets d'efflorescence ou de faïençage et, particulièrement à l'aide d'un pigment, brun, de protéger le matériau contre les agressions UV. 10 L'invention porte également sur un procédé de préparation d'une composition protectrice selon l'invention, pouvant comporter les étapes consistant à : - ajouter un retardant feu dans une composition hydrofuge, - mélanger, 15 le retardant de feu étant notamment au moins l'un des composés pris dans la liste suivante : - huntite, - hydromagnésite, - gibbsite. 20 Le retardant de feu pouvant se présenter sous la forme d'une poudre très fine, l'étape de mélange est délicate. Le temps de mélange est fonction de la quantité préparée en une fois. De façon générale, plus la quantité préparée est importante, plus le temps de mélange doit être élevé. Avantageusement, le procédé peut comporter l'étape consistant à : 25 - ajouter un pigment, - mélanger. Le pigment est avantageusement ajouté après le mélange du retardant de feu dans la composition hydrofuge, mais il peut être ajouté avant ou en même temps. Le pigment se présente lui aussi sous la forme d'une poudre très fine, 30 son mélange est également délicat. Avantageusement, lors des étapes de mélange, on utilise un mélangeur comportant au moins un premier et un second agitateurs tournant en sens contraire de façon à obtenir un mélange homogène. L'invention porte également sur un procédé de protection d'un matériau hydrophile pouvant comporter l'étape consistant à : - appliquer une composition protectrice selon l'invention. Le matériau aura avantageusement au préalable été imprégné d'une composition ignifugeante. Cependant, les compositions ignifugeantes peuvent contenir un mouillant, qui est incompatible avec la composition protectrice selon l'invention. Il convient dans ce cas d'attendre que le matériau soit stabilisé avant application de la composition protectrice, c'est à dire, dans le cas d'un matériau végétal, qu'il ait retrouvé son taux d'humidité relative normale pour sa structure et son essence. Description détaillée Dans une réalisation particulière de l'invention, la solution hydrofuge est 20 une composition connue sous le nom de Coating Aqua/H-WoodTM. Il s'agit d'une composition à base acrylique, comportant en outre des ions hydronium H30+, du chlorure d'ammonium et au plus 2 % de chlorure de benzyldiméthyle. La teneur en solvant eau est de 3 %. Le solvant étant aqueux, cette solution pénètre dans le matériau végétal. 25 Le pH de cette composition est sensiblement égal à 8 à la température de 20°C. Sa masse volumique est proche de 1 012 g/1 (méthode DIN 53217). Cette composition est prévue selon deux formulations : - dans une première formulation destinée au bois massifs (résineux, feuillus, exotiques, tropicaux) ou dérivés (contreplaqué, panneaux 3 ou 5 plis, 30 panneaux contrecollés...), la teneur en acrylonitrile polymérisé est d'environ 49,7 %, - dans une seconde formulation destinée aux végétaux, par exemple les toitures recouvertes de fibres végétales (roseaux ou chaume Alamus, feuilles de Pandanus, fibres de riz, palmes de cocotier...), la teneur en acrylonitrile polymérisé est d'environ 52 %. Cette composition peut être appliquée selon l'une des trois méthodes suivantes : - par trempage dans un bac, avec ou sans pression, - par pulvérisation, par exemple à l'aide d'un pistolet à peinture, - en ligne dans une cabine munie de plusieurs buses. Cette composition hydrofuge protège en elle-même le bois contre les agressions. Mais avantageusement, elle peut être additionnée d'un retardant de feu selon les proportions suivantes : - de façon générale, de 60 à 80 % en poids de la solution hydrofuge et de 20 à 40 % de retardant de feu, - dans une application aux bois et dérivés : de 73 à 78 % en poids de la solution hydrofuge et de 22 à 27 % en poids de retardant de feu, - dans une application aux végétaux : de 65 à 71 % en poids de la solution hydrofuge et de 29 à 35 % en poids de retardant de feu. La quantité de retardant de feu a un effet sur la densité des fumées : plus 20 la composition est chargée en retardant, moins les fumées sont denses. Le retardant de feu peut être un mélange de minéraux, par exemple : - huntite, de formule Mg3Ca(CO3)4, - hydromagnésite, de formule générale Mgx(CO3)y(OH)2, zH2O, dans 25 laquelle x = 4 ou 5, y = 3 ou 4 et z = 3 ou 4, - gibbsite, de formule générale Al(OH)3. Ces minéraux ont la propriété d'absorber une grande quantité de chaleur en se décomposant de façon endothermique sous l'effet de la chaleur, en dégageant de l'eau et du gaz carbonique, qui ne participent donc pas à 30 l'entretien du feu. Dans une réalisation particulière de l'invention, le retardant de feu peut être un mélange connu sous le nom d'Ultracarb LEI 15TM, dont la masse volumique est d'environ 260 kg/m3. La composition ainsi préparée est sensiblement incolore. Il est avantageux de la colorer. Le colorant est avantageusement un pigment brun, de préférence un pigment minéral, donc ne participant pas au feu. Ce pigment protège les matériaux contre les UV. La composition peut être proposée avec plusieurs dosages de ce pigment, 10 notamment entre 0,20 et 1,0 gramme de pigment par litre de composition. Du dosage de pigment dépendra bien sûr la couleur obtenue. L'invention porte également sur un procédé de préparation de la composition hydrofuge. Les étapes de mélange sont délicates car les produits 15 en poudre fine (retardant de feu, pigment) ne s'incorporent pas facilement à la solution hydrofuge. Les temps de mélange optimums sont sensiblement proportionnels à la quantité préparée ; à titre d'exemple, pour une préparation de 1 000 litres : - le temps de mélange du retardant de feu est d'une heure ± 15 minutes, 20 - le temps de mélange du pigment est de 45 minutes ± 15 minutes. La température au moment du mélange ne doit pas dépasser 19°C. Avantageusement, lors des étapes de mélange, on utilise un mélangeur pouvant comporter : - une turbine à ailettes à sa base, 25 - une turbine à hélices en partie supérieure, de diamètre supérieur à celui de la turbine à ailettes, - la vitesse de rotation de la turbine à ailettes étant supérieure à celles de la turbine à hélices. Il convient en effet de provoquer de fortes turbulences dans la solution 30 pour éviter les agglomérations ou « grumeaux » de matériau retardant de feu et de pigment dans la solution hydrofuge. Cette disposition des turbines, leur conformation et leurs vitesses de rotation permet d'obtenir un mélange optimum. La turbine à hélices peut comporter plusieurs étages. La vitesse de rotation de la turbine à ailettes est avantageusement comprise entre 1 500 et 1 800 tours/minute, et celle de la turbine à hélices 5 comprise entre 800 et 1 000 tours/minute. Après avoir appliqué la composition, il est avantageux d'égaliser ou lisser par exemple en passant un rouleau en mousse pour obtenir un aspect correct. Pour une application de cette solution sur machine en ligne, il est 10 recommandé, après la cabine de pulvérisation, d'utiliser un cylindre recouvert d'une matière de type élastomère ayant une dureté de 30 à 35 Shore A pour égaliser ou lisser. La pression exercée par ce cylindre ne doit pas être accentuée par une augmentation de tension à l'écrasement. 15 REVENDICATIONS1. Composition protectrice des matériaux hydrophiles, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins : - une solution hydrofuge, - un retardant de feu. 2. Composition protectrice selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend : - de 60 à 80 % en poids de la solution hydrofuge, - de 20 à 40 % en poids du retardant de feu, de préférence de 73 à 78 % en poids de la solution hydrofuge et de 22 à 27 % en poids du retardant de feu, ou de préférence de 65 à 71 %en poids de la solution hydrofuge et de 29 à 35 % en poids du retardant de feu. 3. Composition protectrice selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce ladite solution hydrofuge comprend une résine synthétique. 4. Composition protectrice selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ledit retardant de feu est un retardant minéral. 5. Composition protectrice selon l'une des revendications 1 à 4,-- 9 - caractérisée en ce que ledit retardant de feu comprend au moins l'un des minéraux suivants : - huntite, - hydromagnésite, - gibbsite. 6. Composition protectrice selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un pigment. 7. Composition protectrice selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit pigment est un pigment brun. 8. Composition protectrice selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce qu'elle comprend de 0,20 à 1,0 g/litre de pigment. 9. Procédé de préparation de la composition protectrice selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes consistant à : - ajouter un retardant feu dans une composition hydrofuge, 20 - mélanger, ledit retardant de feu étant notamment au moins l'un des composés pris dans la liste suivante : - huntite, - hydromagnésite,-10- - gibbsite. 10. Procédé de préparation selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape consistant à : 5 - ajouter un pigment, - mélanger. 11. Procédé de préparation selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que lors des étapes de mélange on utilise un mélangeur comportant 10 au moins un premier et un second agitateurs tournant en sens contraire. 12. Procédé de préparation selon la revendication 11, caractérisé en ce que : - ledit premier agitateur est une turbine à ailettes située à la base dudit mélangeur, 15 - ledit second agitateur est une turbine à hélices située en partie supérieure dudit mélangeur, de diamètre supérieur à celui de la turbine à ailettes, - la vitesse de rotation de la turbine à ailettes étant supérieure à celles de la turbine à hélices. 20 13. Procédé de préparation selon la revendication 12, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de la turbine à ailettes est comprise entre 1 500 et 1 800 tours/minute, et celle de la turbine à hélices comprise entre 800 et 1 000 tours/minute.. Procédé de protection d'un matériau hygroscopique comportant l'étape consistant à : - appliquer une composition protectrice selon l'une des revendications 1 à 5. 15. Procédé de protection selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape préalable consistant à : - imprégner le matériau d'une composition ignifugeante. 16. Procédé de protection selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce qu'il comporte l'étape ultérieure consistant à : - égaliser la composition protectrice après application.