Brevet FR3087243A1 — publié le 20200417

Description Titre de l'invention : Joint d'étanchéité intumescent [0001] La présente invention se rapporte au domaine des joints d'étanchéité et plus particulièrement au domaine des joints d'étanchéité résistant à la chaleur et notamment à des températures supérieures à 200°C géiéralement rencontrée dans le cadre d'incendie. [0002] Actuellement, il est courant d'équiper des portions de jonction entre deux pièces par une structure adaptée pour obtenir une étanchéité au niveau de cette jonction. Cette structure d'étanchéité est plus complexe à réaliser lorsqu'une première pièce est montée mobile par rapport à une seconde pièce. L'étanchéité se doit alors d'être obtenue principalement lorsque la première pièce et la seconde pièce sont disposées entre elles selon un arrangement particulier. De plus, pour une jonction étanche entre une pièce mobile et une pièce fixe, il est indispensable que la structure d'étanchéité puisse être automatiquement positionnée de façon optimale afin d'être fonctionnelle sans pour autant altérer la mobilité d'une pièce par rapport à l'autre. [0003] Dans le cadre d'une étanchéité aux fortes chaleurs et notamment au feu, il est connu d'utiliser une structure d'étanchéité formée par une bande intumescente à base graphite, phosphate ou silicate de sodium fixée au niveau d'une des pièces concernées par la jonction étanche. Sous l'effet d'une forte chaleur, la bande à base graphite s'expanse et comble l'espace vide qui se trouve disposé entre les deux pièces dont la jonction est destinée à être étanchéifiée. En opérant la jonction des deux pièces, l'expansion de la bande à base de graphite participe alors à l'étanchéisation pour bloquer tout passage de part et d'autre du cloisonnement réalisé par la pièce mobile rapprochée de la pièce fixe. [0004] Toutefois, ce type de construction présente comme défauts d'avoir, d'une part, une expansion anarchique du graphite et, d'autre part, une structure expansée friable, voire volatile sous l'effet du feu, dont la qualité d'étanchéisation est susceptible d'être rapidement dégradée. Lorsque le joint intumescent est positionné pour obtenir une étanchéité entre deux espaces entre lesquels la différence de pression est importante, par exemple dans un système d'aspiration, 2 la structure expansée friable du graphite est alors susceptible de se déliter beaucoup plus rapidement. [0005] La présente invention a pour but de pallier ces inconvénients en proposant un joint d'étanchéité dont l'expansion sous l'effet de la chaleur puisse être contrôlée tout en conservant la cohésion de la structure d'étanchéité. [0006] L'invention a ainsi pour objet un joint d'étanchéité comportant une surface de fixation destinée à interagir avec la surface d'une structure support, caractérisé en ce que le joint comprend également une longueur de matériau intumescent enveloppé au moins partiellement dans une gaine déformable. [0007] L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels [0008] [Fig. 1] la figure 1 est une représentation schématique d'un premier exemple de construction d'un joint d'étanchéité selon l'invention avant expansion, [0009] [Fig. 2] la figure 2 est une représentation schématique d'un second exemple de construction d'un joint d'étanchéité selon l'invention avant expansion, [0010] [Fig. 3] la figure 3 est une représentation schématique d'un troisième exemple de construction d'un joint d'étanchéité selon l'invention avant expansion et dans lequel un élément élastomère réalise une jonction d'étanchéité à froid, [0011] [Fig. 4] la figure 4 est une représentation schématique du premier exemple de construction d'un joint d'étanchéité selon l'invention après expansion, [0012] [Fig. 5] la figure 5 est une représentation schématique d'un exemple de construction d'un joint d'étanchéité selon l'invention avant expansion dans lequel une partie déformée de la gaine en tissus réalise une jonction d'étanchéité à froid, [0013] [Fig. 6] la figure 6 est une représentation schématique d'un exemple de positionnement d'un joint d'étanchéité selon l'invention entre le battant et le dormant d'une ouverture selon une première variante de construction, et 3 [0014] [Fig. 7] la figure 7 est une représentation schématique d'un exemple de positionnement d'un joint d'étanchéité selon l'invention entre le battant et le dormant d'une ouverture selon une seconde variante de construction. [0015] L'invention concerne un joint d'étanchéité 1 comportant une surface de fixation 2 destinée à interagir avec la surface d'une structure support 3, caractérisé en ce que le joint 1 comprend également une longueur de matériau intumescent 4 enveloppé au moins partiellement dans une gaine 5 déformable. [0016] La gaine 5 qui entoure au moins partiellement le matériau intumescent 4 permet d'orienter l'expansion du matériau 4 en privilégiant l'augmentation de son volume selon un certain volume. De plus, en étant structurellement déformable, cette gaine 5 n'interdit pas l'expansion du matériau intumescent 4 tout en opérant un maintien de la compacité au matériau en expansion à l'intérieur de la gaine 5. La gaine 5 exerce ainsi une retenue du matériau intumescent 4 en expansion et limite, voire empêche, son expansion anarchique. [0017] Selon un exemple de construction qui n'est pas limitatif de l'invention, le matériau intumescent 4 comprend une surface 4a destinée à être contact, direct ou indirect, avec une pièce 7a qui réalise la surface d'une structure support 3 et au niveau de laquelle un espace qui forme une jonction avec une seconde pièce 7b doit être comblé, au moins partiellement, pour en étanchéifier la jonction. Selon une particularité non-limitative, cette surface 4a du matériau intumescent 4 est associée à une surface de fixation 2 du joint 1 susceptible d'être réalisée avec un adhésif 2 qui participe à la fixation du joint 1 de l'invention sur une structure support. Selon cet exemple de réalisation, l'adhésif 2 est disposé au niveau d'une surface de la gaine déformable 5 qui enveloppe le matériau intumescent 4. De façon alternative ou complémentaire, l'adhésif 2 qui participe à la fixation du joint 1 est susceptible d'être substitué par un moyen de collage ou également par tout moyen de fixation mécanique. [0018] Selon une caractéristique particulière qui concerne une variante de construction du joint d'étanchéité 1 de l'invention, la gaine 5 déformable n'entoure que partiellement le matériau intumescent 4 de façon à laisser libre une portion de longueur du matériau intumescent 4. Cette construction particulière permet d'imposer une orientation à l'expansion du matériau intumescent 4 tout 4 en conservant, au niveau d'au moins une partie du matériau 4, un maintien de la cohésion du matériau intumescent 4 en expansion. [0019] Selon une première spécificité non-limitative propre à cette variante de construction précédemment énoncée, la portion de longueur du matériau intumescent 4 qui n'est pas entourée par la gaine 5 est destinée à être positionnée en vis-à-vis de la pièce 7b qui ne porte pas le joint d'étanchéité 1, c'est-à-dire en vis-à-vis du volume d'espace destiné à être comblé par le joint d'étanchéité 1 en expansion. La gaine 5 est alors positionnée de façon à border le matériau intumescent 4 de sorte que cette gaine 5 dirige et oriente l'expansion du matériau 4 en direction du volume d'espace à combler et de la pièce 7b qui ne porte pas le joint d'étanchéité 1 mais délimite le volume d'espace à étanchéifier. [0020] Par ailleurs, selon une seconde spécificité non-limitative propre à cette variante de construction précédemment énoncée, la portion de longueur du matériau intumescent 4 qui n'est pas entourée par la gaine 5 est destinée à être positionnée contre une surface qui limite, voire empêche, son expansion. Ainsi, selon un exemple d'arrangement préféré de cette spécificité, la partie du matériau intumescent 4 qui n'est pas entourée par la gaine 5 et laissée libre, correspond à la partie du matériau intumescent 4 destinée à être positionnée en contact avec la surface de la structure support 3 sur laquelle le joint 1 doit être positionné. Selon une variante de construction, cette partie du matériau intumescent 4 qui n'est pas en contact avec la gaine 5 correspond alors, au moins en partie, à une surface du matériau intumescent 4 associée à un adhésif 2 qui réalise la surface de fixation 2 du joint d'étanchéité 1 de l'invention. A titre d'exemple, cet adhésif 2 est disposé sous forme d'une bande positionnée le long d'une longueur du matériau intumescent 4. La gaine 5 déformable est alors disposée contre le matériau intumescent 4 de façon à réaliser la jonction entre chacun des côtés de la bande adhésif 2. La gaine 5 déformable comprend ainsi un premier bord 5a positionné le long d'un premier côté 2a de la bande adhésif 2 et un second bord 5b positionné le long d'un second côté 2b de la bande adhésif 2. Aussi, selon cet exemple, le matériau intumescent 4 est enveloppé par l'association formée par la gaine 5 déformable et la bande d'adhésif 2. [0021] Selon une particularité de réalisation susceptible d'être combinée avec les autres particularités de l'invention, la gaine 5 déformable du joint d'étanchéité 1 est réalisée par au moins une structure textile. Selon un exemple, la structure textile est réalisée par un élément tissé à partir de fibres de verre enduite de polyuréthane classée MO, c'est-à-dire résistant au feu (Poids 455 +/- 25 g/m2 ; fournisseur DICKSON). Une telle structure présente comme avantages de permettre à la gaine 5 d'être déformable tout en assurant une résistance suffisante au feu et à la traction. Il s'agit notamment d'une résistance de la gaine 5 à une déchirure sous l'effet de l'augmentation de volume du matériau intumescent. Il convient de noter que, d'une part, le choix du type de tissage et, d'autre part, les sélections du diamètre des fibres et de leur matière permet d'anticiper le comportement de l'ensemble qui forme le joint d'étanchéité 1 de l'invention lors de l'expansion du matériau intumescent 4. [0022] Selon une spécificité de cette particularité, la gaine 5 déformable réalisée par une structure textile, tissée ou tricotée, comporte une mémoire élastique de forme qui tend à s'opposer aux pliures conditionnées par l'enveloppement du matériau intumescent 4. Aussi, le joint d'étanchéité 1 de l'invention est susceptible de présenter un arrangement bombé autour du matériau intumescent. Selon une construction adaptée, cet arrangement du joint d'étanchéité 1 qui comporte une forme bombée est susceptible de réaliser une jonction d'étanchéité à froid, c'est-à-dire dans des conditions environnementales quotidiennes hors situation de chauffe ou d'incendie. La structure bombée élastique du joint d'étanchéité 1 de l'invention se trouve ainsi positionné entre, d'une part, la pièce 7a qui forme la structure de support 3 et, d'autre part, la pièce 7b en vis-à-vis de laquelle le joint 1 est disposé. De façon alternative, seule une partie élastiquement déformée de la gaine 5 est arrangée pour être en contact avec la pièce 7b en vis-à-vis de laquelle le joint 1 est disposé pour opérer une jonction étanche à froid, comme illustré sur la figure 5. [0023] Selon une alternative à la particularité de réalisation énoncée précédemment, la gaine 5 déformable est réalisée par au moins une structure métallique. Selon une construction préférée de cette structure métallique, la gaine 5 déformable est réalisée sous la forme d'un maillage qui permet d'apporter une souplesse et une 6 déformabilité à la gaine 5 tout en profitant des propriétés de résistance à la chaleur et notamment aux températures importantes propres au métal. La réalisation d'une gaine 5 déformable à partir d'une structure métallique présente comme avantages, outre une résistance mécanique améliorée, une optimisation de la résistance de la gaine 5 face au feu. A l'inverse d'un tissu non-traité, une structure métallique ne se dégrade pas ou alors plus difficilement sous l'effet du feu. De plus, une gaine 5 intégrant une structure métallique présente comme avantage supplémentaire de permettre une conductivité électrique au travers de sa structure. Par ailleurs, une telle structure métallique présente également comme avantage de conserver une mémoire de forme limitée. En effet, à l'inverse d'une gaine 5 réalisée en tissus qui est susceptible de déformer le joint d'étanchéité 1 lors de son stockage en raison d'une mémoire de forme, une gaine 5 réalisée par une structure métallique conserve un arrangement sans déformation au cours de son stockage. La tenue d'une structure métallique permet de réaliser un maintien optimisé de la gaine 5 autour du matériau intumescent 4 de façon à contrôler, voire à calibrer, l'expansion du joint d'étanchéité 1 sous l'effet de la chaleur. Le choix du maillage, obtenu par tissage ou tricotage, et du diamètre des fils qui participent à cette structure métallique permet également d'anticiper le comportement de la gaine 5 sous l'action de l'expansion du matériau intumescent 4. [0024] Selon une spécificité non-limitative propre à cet exemple de construction précédemment énoncé, la gaine 5 métallique déformable est réalisée par une toile métallique comprenant un maillage suffisamment restreint pour maintenir une cohésion au matériau intumescent 4 en expansion. Selon un exemple de construction, le maillage est réalisé par des fils de 160 pm de diamètre et comporte un espacement de l'ordre de 630 pm. Un tel espacement permet d'apporter une souplesse suffisamment importante à la structure métallique de la gaine 5 pour faciliter sa déformation, tout en évitant que cet espacement n'autorise au matériau intumescent 4 de traverser la gaine 5 métallique et aboutisse à une expansion anarchique. [0025] Selon une caractéristique particulière de construction, la gaine 5 déformable est réalisée dans un matériau électriquement conducteur. Comme indiqué 7 précédemment, une gaine 5 réalisée avec une structure métallique réalise une structure avec un matériau électriquement conducteur. Par ailleurs, l'utilisation du graphite comme matériau intumescent 4 permet également de profiter des propriétés de conduction électrique du graphite dans la construction du joint d'étanchéité 1. Une telle construction d'une gaine 5 à partir d'un matériau électriquement conducteur apporte comme avantage de pouvoir intégrer la gaine 5 à l'intérieur d'un circuit électrique. Cette construction permet également d'utiliser la gaine 5 comme une résistance chauffante susceptible d'activer les propriétés expansives du matériau intumescent 4. Aussi, selon cet exemple de construction, la gaine 5 du joint 1 de l'invention est connectée à un circuit électrique de sorte que, sous l'effet d'un actionnement des propriétés de résistance chauffante de la gaine 5, la chaleur de la gaine 5 active l'expansion du matériau intumescent 4 qu'elle enveloppe. L'expansion du joint d'étanchéité 1 de l'invention peut ainsi être contrôlée et commandée, par exemple par un dispositif de commande associé au circuit électrique. A titre complémentaire, une telle gaine 5 électriquement conductrice présente comme avantage d'autoriser des applications dans le cadre de blindage électromagnétique, de protection contre la foudre, de protection contre des champs rayonnés à haute intensité ou encore dans le cadre de réductions de signatures radar. [0026] Selon une particularité de construction, le joint d'étanchéité 1 selon l'invention est caractérisé en ce que le matériau intumescent 4 comprend une composition à base de graphite et/ou de phosphate et/ou de silicate de sodium. Ces différentes compositions présentent des propriétés respectives permettant la réalisation de joints d'étanchéité 1 aux caractéristiques diversifiées. Les paramètres préférentiellement considérés pour sélectionner le matériau intumescent 4 le mieux adapté au type d'application d'un joint d'étanchéité 1 selon l'invention sont : la température d'activation de l'expansion, l'amplitude de l'expansion du matériau intumescent 4, le type d'expansion susceptible d'être simplement bidimensionnelle ou alternativement tridimensionnelle, la densité du produit expansé ou encore la pression d'expansion. La sélection du matériau intumescent 4 optimise l'adaptabilité du joint d'étanchéité 1 de l'invention aux différentes contraintes imposées par la structure support 3 du joint 1 telles que le type de structure de support 3 : acier, bois ou aluminium qui ne réagissent pas 8 d'une façon similaire à la chaleur et ne présentent une tenue au feu identique. Une utilisation de graphite comme matériau intumescent 4 permet d'amorcer une expansion dès 160°C avec une multiplication 20 à 50 du volume initial du matériau. L'utilisation de phosphate comme matériau intumescent 4 permet un début de réaction à partir de 200°C avec une multiiiication du volume de l'ordre de 70 fois. Le graphite et le phosphate présentent tous deux des expansions tridimensionnelles. A l'inverse, une utilisation de silicate de sodium présente une expansion en deux dimensions qui s'amorce dès 100°C avec une multiplication du volume de l'ordre de 3 ou 4 fois. [0027] Selon une autre particularité de construction complémentaire aux particularités précédemment évoquées, le joint d'étanchéité 1 est caractérisé en ce qu'il présente un arrangement sous la forme d'une bande ou d'un cordon. Cette particularité de construction présente comme avantage d'obtenir un joint d'étanchéité 1 susceptible d'être positionnable le long de portions d'interstice à étanchéifier qui présentent des architectures de différents types. [0028] Selon une particularité de construction alternative à la particularité de construction précédente, le joint d'étanchéité 1 est caractérisé en ce qu'il comprend une structure moulée ou extrudée ou découpée. De façon préférée, le joint d'étanchéité 1 de l'invention adopte un arrangement conditionné, au moins en partie, par la forme du matériau intumescent 4, ce matériau 4 présentant classiquement une forme de section rectangulaire ou tubulaire. Cependant, la réalisation d'un joint 1 de l'invention selon une forme adaptée à une structure de support 3 de construction particulière est susceptible d'être réalisée à partir d'un matériau intumescent 4 moulé ou extrudé selon une forme spécifique aux particularités de l'arrangement de la structure de support 3. [0029] Selon une particularité de construction le joint d'étanchéité 1 selon l'invention comprend un profil élastomère 6 enveloppé au moins partiellement par la gaine 5 déformable avec le matériau intumescent 4. Le profil élastomère 6 intégré au joint de l'invention est préférentiellement positionné au niveau de la portion du joint 1 qui fait face au volume d'espace destiné à être comblé par le joint 1 de l'invention. Le profil élastomère 6 présente alors une surface et un contour adapté à la surface de la pièce 7b en vis-à-vis de laquelle le joint 1 est positionné 9 et qui participe, avec la pièce 7a qui forme la structure de support 3 du joint 1 d'étanchéité, à la délimitation du volume d'espace à combler, c'est-à-dire la pièce 7b en direction de laquelle le matériau intumescent 4 est destiné à s'expanser et contre laquelle le profil élastomère 1 est destiné à appuyer sous l'effet de l'expansion du matériau intumescent 4 pour optimiser le cloisonnement du volume d'espace. Selon un exemple de construction, le profil élastomère 6 comprend une lèvre destinée à être en contact avec la pièce 7b en direction de laquelle le matériau intumescent 4 est destiné à s'expanser. Un tel profil élastomère 6 permet ainsi d'opérer une étanchéité à froid, c'est-à-dire dans des conditions environnementales quotidiennes. L'élastomère 6 positionné entre, d'une part, la pièce 7a qui forme la structure de support 3 et, d'autre part, la pièce 7b en vis-à-vis de laquelle le joint 1 est disposé réalise une étanchéité quotidienne entre deux pièces. L'intégration de cet élastomère 6 au joint d'étanchéité 1 de l'invention permet ainsi de coupler une étanchéité optimisée du joint 1 en environnement froid avec une étanchéité efficace en environnement chaud, c'est-à-dire en cas d'incendie. [0030] L'invention porte également sur un dispositif comportant au moins un passage destiné à être étanchéifié, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un joint d'étanchéité 1 selon l'invention disposé le long d'au moins une portion du bord intérieur du passage. Le positionnement du joint d'étanchéité 1 au niveau du bord intérieur du passage permet ainsi une orientation de l'expansion du matériau intumescent 4 vers l'intérieur du passage pour combler celui-ci sous l'effet d'une activation du matériau intumescent 4 par la chaleur. [0031] Selon une particularité de construction du dispositif de l'invention selon laquelle celui-ci comporte une partie fixe 7a coopérant avec une partie mobile 7b, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un joint d'étanchéité 1 selon l'invention disposé sur au moins une partie de la jonction entre les parties fixe 7a et mobile 7b. Selon un exemple de construction non-limitatif de l'invention, le joint 1 d'étanchéité est positionné au niveau de la jonction située entre le battant et le dormant d'une ouverture. Alternativement, le joint d'étanchéité est positionné entre les volets, qui présentent par exemple la forme de clapets, positionnés à l'intérieur ou en extrémité d'un conduit pour en cloisonner le passage. Il convient de noter que le joint 1 d'étanchéité de l'invention est susceptible d'être positionné aussi bien sur la partie fixe 7a du dispositif que sur la partie mobile 7b. [0032] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. 11