<Desc/Clms Page number 1>
AGENCEMENT DE BOITIER POUR INSTALLATIONS MENACEES D'INCENDIE
La présente invention concerne un agencement de boîtier pour des installations menacées d'incendie, qui consiste en un boîtier du commerce qui, à L'état monté, est recouvert par un boîtier de protection.
Dans Les instaLLations industrielles, en particulier Les installations chimiques, mais également dans de nombreuses autres installations industrielles, il est nécessaire, en cas d'incendie, de maintenir Les installations ou parties d'installations capables de fonctionner aussi Longtemps que possible car Le plus souvent ces installations ne peuvent pas être arrêtées brusquement mais seulement Lentement. Ces contraintes de protection contre L'incendie existent également pour de nombreux dispositifs dans Les immeubles, Les véhicules automobiles, Les avions et Les navires. IL est très souvent nécessaire de protéger par exemple des installations ou appareils de mesure, de commande et de régulation, Les postes électriques, en particulier les alimentations électriques de secours, les tachygraphes, les enregistreurs de vol, etc,.
Lorsqu'il est prévu ou recommandé, un second boîtier formant boîtier de protection n'offre pas une protection suffisante pour répondre aux conditions citées ci-dessus. Les boîtiers et boîtiers de protection du commerce sont fabriqués en matières thermoplastiques ou en matières thermodurcissables et sont testés en ce qui concerne L'ignifugation selon la norme DIN 4102, ou bien il s'agit de boîtiers métalliques. Lorsque la température croît, les matières thermoplastiques passent de L'état élastique à L'état plastique, pâteux ou même liquide.
Dans Le cas d'un chauffage répété, les matières thermodurcissables restent dures et habituel- lement leur résistance à la chaleur se situe dans un domaine de - 40 à +130oC et elle est supérieure à celle des matières thermoplastiques. Bien que les boîtiers métalliques résistent au feu, la température à L'intérieur de ces boîtiers atteint très vite la valeur de la température qui règne à L'extérieur de sorte que les pièces en matière plastique qui sont disposées à L'intérieur du
<Desc/Clms Page number 2>
boîtier, en particulier Les gaines des conduites et Les isoLations, carbonisent et mettent l'installation hors d'usage.
IL est donc nécessaire d'améliorer Les agencements de boîtier du type cité ci-dessus en ce qui concerne Leur durée de fonctionnement en cas d'incendie.
SeLon L'invention, cet objectif est atteint en ce que Le boîtier de protection consiste en une masse ignifuge qui se transforme en mousse en cas d'incendie.
Des essais ont montré de manière surprenante que Le fait que La masse ignifuge du boîtier de protection se transforme en mousse retarde fortement L'échauffement et La destruction du boîtier interne, de sorte que dans Le cas des pannes"normales" dues à un incendie, il reste suffisamment de temps pour arrêter Les instaLLations d'une manière conforme à Leur fonctionnement. La température à L'intérieur du boîtier interne reste relativement basse de sorte qu'il ne se produit aucune carbonisation des pièces de l'installation. Bien entendu, toutes Les fixations du boîtier interne doivent être situées à L'intérieur du boîtier de protec- tion. Le boîtier de protection peut être séparé du boîtier interne par une certaine distance ou reposer sur celui-ci.
Dans ce dernier cas, iL doit épouser La forme du boîtier interne ce qui n'est rentable que pour de grandes séries.
SeLon La durée de retard souhaitée, on choisira de pré- férence pour La paroi du boîtier de protection une épaisseur comprise entre 3 et 50 mm.
SeLon une forme de réalisation particulière, on prévoit également une plaque de fixation associée en masse ignifuge.
A cet effet, on choisit avantageusement La même masse ignifuge que pour Le boîtier de protection et on choisit
L'épaisseur de la plaque de fixation selon Les propriétés souhaitées.
De préférence, Les ouvertures prévues pour Les câbles et
Les tubes sont garnies d'une masse ignifuge susceptible de défor- mation plastique.
IL s'agit soit d'une masse plastique, soit de pièces intermédiaires en forme de plaques déformables élastiquement.
<Desc/Clms Page number 3>
Selon une variante, des pièces intermédiaires munies d'évidements pour Les câbles et Les tubes et constituées par une masse ignifuge sont disposées dans Les ouvertures.
Dans ce cas il peut s'agir de pièces intermédiaires rigides.
Pour la fabrication du boîtier de protection contre L'incendie on peut utiliser comme matière plastique par exemple Les résines phénoliques, Les résines d'urée, Les résines de mélamine ou en particulier Les résines époxy et Les résines de polyuréthanne, et Les systèmes constitués par ces matières plastiques forment en cas d'incendie une mousse de carbone ou, de préférence, se transforment en mousse puis forment une mousse de carbone qui constitue une isolation thermique et contre L'incendie.
Les documents DE-A 33 03 702 et 35 40 524 décrivent des systèmes époxy qui se transforment en mousse en cas d'incendie et à partir desquels il est possible de fabriquer Le boîtier de protection selon L'invention.
Les systèmes à base de polyuréthanne qu'on utilise de préférence et qui se transforment en mousse en cas d'incendie sont préparés à partir des constituants de départ suivants :
1. polyisocyanates aliphatiques, cycloaliphatiques, arylaliphatiques, aromatiques et hétérocycliques, tels que ceux qui sont décrits par exemple par W.
Siefken dans Le document Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, pages 75 à 136, par exemple ceux de formule :
EMI3.1
Q (NCO) n' dans laquelle n = 2 à 4, de préférence 2, et Q représente un reste hydrocarboné aliphatique de 2 à 18 atomes de carbone, de préférence de 6 à 10 atomes de carbone, un reste hydrocarboné cycloaliphatique de 4 à 15 atomes de carbone, de préférence de 6 à 10 atomes de carbone, un reste hydrocarboné aromatique de 6 à 15 atomes de carbone, de préférence de 6 à
<Desc/Clms Page number 4>
13 atomes de carbone ou un reste hydrocarboné arylaliphatique de
8 à 15 atomes de carbone, de préférence de 8 à 13 atomes de carbone, par exemple éthylènediisocyanate, 1, 4-tétraméthylènediisocyanate,
EMI4.1
1, 6-hexaméthylènediisocyanate, 1, 12-dodécanediisocyanate,
cyclobutane-1, 3-diisocyanate, cycLohexane-1, 3- et -1, 4-diisocyanate, ainsi que des mélanges quelconques de ces isomères, 1-isocyanato- 3,3, 5-triméthyl-5-isocyanatométhyl-cyclohexane (DE-B 1 202 785, US-A 3 401 190), 2, 4- et 2, 6-hexahydrotoluylènediisocyanate ainsi que des mélanges quelconques de ces isomères, hexahydro-1, 3- et/ou -1, 4-phényLènediisocyanate, perhydro-2, 4'- et/ou -4,4'-diphénylméthanediisocyanate, 1, 3- et 1, 4-phényLènediisocyanate, 2, 4- et
EMI4.2
2, 6-toLuyLènediisocyanate ainsi que des mélanges quelconques de ces isomères, diphényLméthane-2, 4'- et/ou 4, 4'-diisocyanate, naphtylène-1, 5-diisocyanate.
De plus, iL peut s'agir en outre selon L'invention des composés suivants : triphénylméthane-4,4',4"-triisocyanate, les polyphénylpolyméthylènepolyisocyanates obtenus par exemple par condensation d'aniline et de formaLdéhyde puis phosgénation et décrits par exemple dans Les brevets GB-A 874 430 et 848 671, les m- et p-isocyanatophénylsulfonylisocyanates selon le brevet US-A 3 454 606, les aryLpoLyisocyanates perchlorés, tels que ceux qui sont décrits par exemple dans Le brevet DE-B 1 157 601, (US-A 3 277 138), Les polyisocyanates présentant des groupes carbodiimides, tels que ceux qui sont décrits dans Le brevet DE-C 1 092 007 (US-A 3 152 162) et dans Les documents DE-A 2 504 400,2 537 685 et 2 552 350, les norbornanediisocyanates selon Le brevet US-A 3 492 330, Les polyisocyanates présentant des groupes allophanate,
tels que ceux qui sont décrits par exemple dans les documents GB-A 994 890, BE-A 761 626 et dans la demande de brevet NL-7 102 524, Les polyisocyanates présentant des groupes isocyanurate tels que ceux qui sont décrits par exemple dans Le brevet US-A 3 001 973, dans Les brevets DE-C 1 022 789,1 222 067 et 1 027 394 ainsi que dans Les documents DE-A 1 929 034 et 2 004 048, les polyisocyanates présentant des groupes uréthanne, tels que ceux qui sont décrits par exemple dans Le brevet
<Desc/Clms Page number 5>
BE-A 752 261 et dans les brevets US-A 3 394 164 et 3 644 457, les polyisoycanates présentant des groupes urée acylés selon Le brevet DE-C 1 230 778, les polyisocyanates présentant des groupes biuret tels que ceux qui sont décrits par exemple dans les brevets US-A 3 124 605 et 3 201 372 ainsi que dans Le brevet GB-A 889 050,
les polyisocyanates préparés par des réactions de télomérisation, tels que ceux qui sont décrits par exemple dans Le brevet US-A 3 654 106, les polyisocyanates présentant des groupes ester, tels que ceux qui sont décrits par exemple dans les brevets GB-A 965 474 et 1 072 956, dans Le brevet US-A 3 567 763 et dans Le brevet DE-C 1 231 688, Les produits de conversion des isocyanates cités ci-dessus avec des acétals selon Le brevet DE-C 1 072 385 et Les polyisocyanates contenant des esters d'acide gras polymères selon Le brevet US-A 3 455 883.
IL est possible également d'utiliser Les résidus de distillation présentant des groupes isocyanate, qui se forment lors de la préparation technique des isocyanates, ces résidus étant éventuellement dissous dans un ou plusieurs des polyisocyanates cités ci-dessus. IL est possible encore d'utiliser des mélanges quelconques des polyisocyanates cités ci-dessus.
En règLe générale, on préfère en particulier Les polyisocyanates qu'il est techniquement facile d'obtenir, par exemple Le 2, 4- et 2, 6-toLuyLènediisocyanate ainsi que des méLanges quelconques de ces isomères ("TDI"), en particulier Les poLyphényL- poLyméthyLènepoLyisocyanates préparés par exemple par condensation de L'aniline et du formaLdéhyde puis phosgénation ("MDI brut"), et également Les polyisocyanates présentant des groupes carbodiimide, uréthanne, aLLophanate, isocyanurate, urée ou biuret ("poLyisocya-
EMI5.1
nates modifiés"), en particulier tes polyisocyanates modifiés de ce type qui proviennent du 2, 4- et/ou 2, 6-toLuyLènediisocyanate ou du 4, 4'- et/ou 2, 4'-diphényLméthanediisocyanate.
2. Les produits de condensation contenant du phosphore et présentant au moins deux groupes hydroxyle, qu'il est possible d'obtenir, par exemple par condensation de mono et/ou polyamines primaires ou secondaires, aliphatiques, cycLoaLiphatiques, aromatiques, arylaliphatiques ou hétérocycliques, contenant éventueL-
<Desc/Clms Page number 6>
lement des groupes OH, de composés carbonylés et de dialkylphosphites, suivie éventuellement par une oxyalkylation. Les produits de condensation de ce type sont connus en soi, par exemple par les documents DE-C 1 143 022, US-A 3 076 010, DE-B 1 803 747 et DE-B 1 928 265.
Selon L'invention, on préfère comme produits de condensation contenant du phosphore et présentant au moins deux groupes hydroxyle ceux de formule (RO)-RO-CH--N= (CHX-CHX-OH)-, dans laquelle R = alkyle en C1-C8 ou hydroxyalkyle en C-Co, de préférence éthyLe ou hydroxyéthyle, et X = H ou méthyle, de préférence H.
3. Les polyéthers au moins trifonctionnels présentant un indice d'OH moyen de 150 à 500, qui ont été obtenus par addition d'oxydes d'alkylène consistant en oxyde d'éthylène à raison de 50 à 100 % en poids, sur des amorceurs de faible poids moLécuLaire à activité de Zerewitinoff. On préfère en particulier les polyéthers présentant des indices d'OH d'environ 200 à 400.
L'expression"au moins trifonctionnel"signifie ici que des polyéthers difonctionnels peuvent se trouver mélangés avec des polyéthers trifonctionnels ou à fonctionnalité plus élevée. On préfère une fonctionnalité de 2,5 à 4.
Bien que L'on préfère comme polyéthers les produits d'addition d'oxyde d'éthylène, il est en principe possible également de remplacer jusqu'à environ 50 % en poids de l'oxyde d'éthylène par de l'oxyde de propylène ou d'autres oxydes d'alkylène bien qu'il faille s'attendre alors à une dégradation des propriétés d'intumescence et du comportement au feu des masses intumescentes de sorte qu'il n'est pas particulièrement préférable d'utiliser en même temps des polyéthers pour la fabrication desquels il est possible d'utiliser, outre l'oxyde d'éthylène, d'autres oxydes d'alkylène, comme par exemple L'oxyde de propylène.
<Desc/Clms Page number 7>
La préparation des polyéthers se fait par des procédés connus de L'homme du métier qui sont habituels en chimie des poly- éthers.
Comme molécules d'amorceurs à faible poids moléculaire ont peut utiliser des composés connus en soi pour la préparation des polyéthers, par exemple l'eau, l'éthylèneglycol, Le propylèneglycol, Le butanediol, Le triméthylolpropane, Le glycérol, la triéthanolamine, Le pentaérythritol, l'éthylènediamine, la toluylènediamine, différents sucres ainsi que leurs produits
EMI7.1
d'hydrogénation, Les mélanges d'hexoses et La Formite (résine phénolique), l'aniline, Les polyalkylènepolyamines, La benzidine et ses produits d'hydrogénation, Les condensats d'aniline et de formaldéhyde et leurs produits d'hydrogénation.
Comme amorceurs, on peut utiliser aussi les polyacides carboxyliques aliphatiques et aromatiques de même que les acides aminés ou les aminoalcools comme l'éthanolamine.
4. La mélamine et/ou ses dérivés, c'est-à-dire également L'acide cyanurique ou les composés qui peuvent être considérés comme des dérivés de L'acide cyanurique ou de L'acide isocyanurique. Ce sont par exemple Le cyanamide, Le dicyanamide, Le dicyandiamide, la guanidine ou ses sels, la biguanide, Le cyanurate de mélamine, les sels de L'acide cyanurique et les esters et amides de L'acide cyanurique, en particulier la mélamine, que L'on préfère du fait qu'elle est très accessible.
Concernant la mélamine, il s'agit de préférence du corps de base 2, 4, 6-triamino-s-triazine, mais il peut s'agir également par exemple de ses produits de condensation obtenus par traitement thermique ou par réaction avec Le formaldéhyde.
Sont particulièrement intéressants comme dérivés de la mélamine ses sels avec des acides organiques et minéraux tels que L'acide oxalique, les acides halogénacétiques, HBr, L'acide sulfurique, L'acide molybdique, L'acide borique, et principalement avec les acides phosphoriques ou polyphopshoriques, c'est-à-dire les dérivés du type phosphate de mélamine.
Parmi ceux-ci, on préfère les produits de réaction d'une mole de mélamine et de 0, 01 à 2,5, de préférence de 0,5 à 1,0 mol
<Desc/Clms Page number 8>
d'acide orthophosphorique. Cependant, il peut s'agir également d'autres acides phosphoriques, tels que L'acide méta-, pyro ou polyphosphorique ou bien d'acides phosphoriques présentant d'autres degrés d'oxydation du phosphore. La préparation des phosphates a lieu par exemple par réaction de La mélamine avec H3P04 en suspension aqueuse entre 10 et 120oC, refroidissement, filtration et séchage. On peut utiliser à La place des phosphates de mélamine à faible teneur en acide phosphorique des mélanges de mélamine et de phosphates de mélamine à teneur élevée en acide phosphorique.
Cependant, sont désignés aussi sous Le terme"phosphates de type phosphates de mélanine" les phosphates qui sont solubles dans L'eau en une quantité inférieure à 5 % en poids, de préférence inférieure à 1 % en poids (sous forme de solution saturée à La température ambiante) et qui se forment éventuellement par addition d'acides phosphoriques sur des composés que L'on peut considérer comme des dérivés de L'acide cyanurique, par exemple Le cyanamide, Le dicyanamide, L'hydrazodicarbonamide, La dicyandiamine, La guanidine ou ses sels, La biguanide, L'urazoL, Le cyanurate
EMI8.1
d'urazol, Le cyanurate de mélamine, Les sels de L'acide cyanurique et Les esters et amides de L'acide cyanurique, en particulier la mélamine, que L'on préfère car elle est très accessible.
5. EventueLLement de L'eau
On a constaté que pour les propriétés ignifuges des systèmes à base de polyuréthanne utilisés pour les boîtiers de protection selon L'invention, Les proportions stochiométriques habitueLLes en chimie des polyuréthannes ne sont pas caractéristiques.
Au contraire, les constituants 2, 3,4 et éventuellement 5 sont mélangés sans tenir compte de la stochiométrie imposée par la chimie des isocyanates et Le méLange ainsi obtenu est mis à réagir, dans des essais préliminaires simples, avec différentes quantités de polyisocyanate qui sont situées dans une gamme de quantités donnée selon L'invention, pour déterminer de manière empirique L'efficacité optimale souhaitée.
Les quantités théoriques ainsi déterminées pour Les différents constituants 2,3, 4 et éventuellement 5 dans Le
<Desc/Clms Page number 9>
mélange réactionnel qui doit être mis à réagir avec Le polyisocyanate font un total de 100 % et sont Les suivantes : - pour Les produits de condensation (2) contenant du phosphore et présentant au moins deux groupes hydroxyle :
5 à 40, de préférence 5 à 30 % en poids, - pour Les polyéthers (3) :
5 à 60, de préférence 10 à 50 % en poids, - pour Les dérivés de melamine (4) :
5 à 40, de préférence 10 à 30 % en poids, - pour L'eau (5)
0 à 5, de préférence 0 à 1,5 % en poids.
En régle générale, 100 parties en poids de ce méLange réactionneL sont mises à réagir avec 35 à 90, de préférence 35 à 65 parties en poids de polyisocyanate.
IL est possible d'utiliser des quantités plus importantes d'isocyanate.
La masse volumique des systèmes à base de polyuréthanne utilisés pour Les revêtements ignifuges peut être comprise entre
EMI9.1
3 3 200 et 1 100 kg/m3, de préférence entre 300 et 800 kg/m3.
On peut combiner séparément Les différents constituants de réaction. Cependant, on prépare de manière appropriée un prémélange à partir des constituants 2,3, 4 et éventuellement 5 capables de réagir avec Les polyisocyanates (constituant 1) en on obtient ainsi, éventuellement après un chauffage de courte durée, un constituant réactionneL Liquide qui contient tous Les constituants nécessaires y compris Le polyisocyanate. On peut ainsi formuLer Les revêtements sous forme d'un mélange de constituants et les fabriquer à partir de celui-ci. A cet effet, on peut utiliser les installations habituelles en technologie des polyuréthannes.
Pour fixer L'eau du mélange réactionnel on peut utiliser comme charge des zéoLites anhydres en une quantité répondant aux besoins.
Les revêtements selon L'invention peuvent être renforcés par des fibres ou des fils ou encore par des tôles, des tissus, des barres ou des feutres en matières organiques ou minérales ou bien
<Desc/Clms Page number 10>
ils peuvent être fabriqués sous forme d'une structure multicouche ou en sandwich avec d'autres matières plastiques, comme par exemple Les résines phénoliques, Les résines d'urée, Les résines de mélamine ou Les résines époxy.
Comme charge on peut utiliser seul ou en combinaison L'oxyde d'aluminium hydraté, La craie, Le kaolin, La poudre de verre et des perles pleines ou creuses en matière à base de silicate, par exemple des microballons. Outre Les perles creuses, on préfère Les hydrates d'oxyde d'aluminium du fait de leurs propriétés déshydratantes.
On peut utiliser également comme autres charges en plus des fibres minérales, des fibres de verre, des fibres de carbone ou des fibres organiques, des charges qui sont sous forme de granulés, de poudre, de bâtonnets, de petites bandes, de petites feuilles, sous forme de cristallites Les plus différents, ou bien des charges qui sont sous forme de mousse, de billes ou de billes creuses.
Sont intéressantes également les charges qui peuvent être déshydratées ou qui Libèrent de L'ammoniac et qui consomment de la chaleur du fait de la réaction de décomposition ou de dégagement d'eau ou de vapeur à des températures comprises entre 100 et 700oC, de préférence 120 et 400oC.
Ces charges sont par exemple des silicates alcalins, des zéolites ou d'autres phosphates hydratés, silicates, borosilicates ou borates, des hydrates d'oxyde d'aluminium, des dérivés de L'acide cyanurique et analogues, tels que ceux qui sont cités par exemple dans Le document EP-A 116 846, des résines phénoliques, de mélamine ou urée-formaldéhyde, du graphite susceptible de gonflement et du mica, la vermiculite et la perlite, les minéraux contenant de L'eau de cristallisation tels que l'alumohydrocalcite, l'artinite, la dawsonite, l'ettringite, l'hydrocalumite,
L'hydroganate, L'hydromagnésite, l'hydrotalcite, la nesquehonite, la scarbroite, la thaumasite et la wermlandite.
Sont cependant particulièrement intéressants les hydroxydes d'aluminium et hydrates d'oxyde d'aluminium ou les alumines hydratées.
<Desc/Clms Page number 11>
Les dessins illustrent schématiquement et à titre d'exemple L'agencement de boîtier selon L'invention pour un poste de distribution électrique.
La figure 1 est une vue éclatée de l'agencement de boîtier, et
La figure 2 est une vue en perspective de L'agencement de boîtier à L'état monté.
Des câbles 2 et un tube 3 pénètrent dans un poste de distribution entouré par un boîtier 1 (interne) du commerce en matière plastique thermodurcissable. Le boîtier 1 est monté sur une plaque de fixation 4 constituée par une masse ignifuge à base de polyuréthanne et il est entouré par un boîtier de protection 5 constitué par La même masse ignifuge. L'épaisseur de La plaque de fixation 4 et L'épaisseur de la paroi du boîtier de protection 5 sont de 20 mm.
L'ouverture 6 prévue pour les câbles 2 et Le tube 3 est garnie de deux pièces intermédiaires 7,8 élastiques constituées par une masse ignifuge et qui s'adaptent aux contours de L'ouverture.
Exemple
Pour la fabrication de la masse ignifuge on utilise les constituants suivants : comme polyisocyanate (1) on utilise un mélange d'isomères de polyisocyanates technique du commerce obtenu par phosgénation de condensats d'aniline et de formaldéhyde qui présente une teneur d'environ 65 % en diisocyanates à deux noyaux et d'environ 35 % en polyisocyanates à noyaux multiples. comme produit de condensation (2) contenant du phosphore on utilise (C2H50) 2POCH2N (C2H40H) 2 de qualité technique, désigné ici P-dioL (2), comme polyéther (3) on utilise un produit d'addition de l'oxyde d'éthylène et du glycérol présentant un indice d'hydroxyle de 251 qui a été préparé par catalyse alcaline selon L'état de la technique ;
<Desc/Clms Page number 12>
EMI12.1
comme dérivé de La mélamine (4) on utilise un produit d'addition constitué par 0, 75 mol de H3P04 et 1 mol de mélamine, préparé par combinaison des constituants dans L'eau et séchage du mélange réactionnel à 130 C.
Dans un mélange de 500 parties en poids de polyéther (3) et de 300 parties en poids de P-dioL (2) on a ajouté successivement sous très forte agitation, 250 parties en poids de dérivé de mélamine (4), 75 parties en poids d'oxyde d'aluminium hydraté et 225 parties en poids de fibres de verre broyées. Au mélange obtenu on a ajouté en 30 s 743 parties en poids de polyisocyanate (1).
Pour obtenir Le boîtier de protection représenté sur Les dessins, on a immédiatement coulé Le mélange réactionnel dans un moule correspondant. Le moule ayant été fermé immédiatement, La mousse formée par Le mélange réactionnel a rempli La cavité du moule. Au bout de 15 min, on a pu ouvrir Le moule et retirer Le boîtier de protection.
L'épaisseur de la paroi du boîtier de protection était de
EMI12.2
3 20 mm, et La masse volumique du matériau était de 620 kg/m3.
Comme plaque de base ignifuge pour Les deux boîtiers, on a fabriqué une plaque de taille correspondante et épaisse de 20 mm présentant une masse volumique de 620 kg/m3 en suivant Le mode opératoire décrit pour Le boîtier de protection.
Essai au feu
Sur une paroi en béton léger épaissse de 10 cm on a fixé la plaque de base ignifuge et sur celle-ci Le boîtier électrique du commerce. A L'intérieur du boîtier on a raccordé différents câbles aux bornes électriques. Après avoir fermé ce boîtier interne on a appliqué Le boîtier de protection, on a fermé l'ouverture prévue pour les câbles et on a fixé Le boîtier de protection par des vis.
On a exposé pendant 30 min cet agencement de boîtier dans un four à un feu d'hydrocarbures selon la courbe d'hydrocarbures (hydrocarbon curve) de Mobil Oil, décrite par exemple dans la norme britannique BS 8202.
<Desc/Clms Page number 13>
Puis on a ouvert Le boîtier interne et on a constaté que Les bornes et les câbles étaient intacts et capables de fonctionner. IL en résulte que les boîtiers de protection de ce type conviennent à une utilisation de courte durée.
<Desc / Clms Page number 1>
HOUSING ARRANGEMENT FOR FIRE-THREATENED INSTALLATIONS
The present invention relates to a housing arrangement for installations threatened with fire, which consists of a commercial housing which, in the assembled state, is covered by a protective housing.
In industrial installations, in particular chemical installations, but also in many other industrial installations, it is necessary, in the event of a fire, to maintain installations or parts of installations capable of operating for as long as possible because most often these installations cannot be stopped suddenly but only Slowly. These fire protection constraints also exist for many devices in buildings, motor vehicles, airplanes and ships. It is very often necessary to protect, for example, measuring, command and regulation installations or apparatus. Electrical stations, in particular emergency power supplies, tachographs, flight recorders, etc.
When provided or recommended, a second housing forming a protective housing does not offer sufficient protection to meet the conditions mentioned above. The commercial protection boxes and cases are made of thermoplastic or thermosetting materials and are tested for fireproofing according to DIN 4102, or they are metal cases. When the temperature increases, the thermoplastic materials pass from the elastic state to the plastic, pasty or even liquid state.
In the case of repeated heating, the thermosetting materials remain hard and usually their heat resistance is in the range from -40 to + 130oC and it is higher than that of thermoplastics. Although the metal enclosures are fire resistant, the temperature inside these enclosures very quickly reaches the temperature prevailing outside so that the plastic parts which are arranged inside the
<Desc / Clms Page number 2>
housing, in particular the ducts and insulations, carbonize and put the installation out of use.
It is therefore necessary to improve the housing arrangements of the type mentioned above with regard to their operating time in the event of a fire.
According to the invention, this objective is achieved in that the protective housing consists of a flame retardant mass which turns into foam in the event of fire.
Tests have surprisingly shown that the fact that the flame retardant mass of the protective housing turns into foam greatly delays the heating and the destruction of the internal housing, so that in the case of "normal" breakdowns due to a fire, Sufficient time remains to shut down the facilities in a manner consistent with their operation. The temperature inside the internal housing remains relatively low so that no carbonization of the parts of the installation takes place. Of course, all the fastenings of the internal box must be located inside the protective box. The protective housing can be separated from the internal housing by a certain distance or rest on it.
In the latter case, iL must conform to the shape of the internal case, which is only profitable for large series.
DEPENDING ON THE DESIRED DELAY DURATION, PREFERABLY A THICKNESS BETWEEN THE PROTECTIVE HOUSING IS BETWEEN 3 AND 50 MM.
According to a particular embodiment, an associated fixing plate is also provided in fire-retardant mass.
For this purpose, the same flame retardant mass as for the protective housing is advantageously chosen and one chooses
The thickness of the fixing plate according to the desired properties.
Preferably, the openings provided for cables and
The tubes are lined with a flame retardant mass capable of plastic deformation.
It is either a plastic mass, or intermediate parts in the form of elastically deformable plates.
<Desc / Clms Page number 3>
According to a variant, intermediate parts provided with recesses for cables and tubes and constituted by a flame retardant mass are arranged in the openings.
In this case it may be rigid intermediate parts.
For the manufacture of the fire protection case, it is possible to use, as plastic material, for example phenolic resins, urea resins, melamine resins or in particular epoxy resins and polyurethane resins, and systems constituted by these plastics form carbon foam in the event of a fire or, preferably, transform into foam and then form a carbon foam which constitutes thermal and fire-resistant insulation.
Documents DE-A 33 03 702 and 35 40 524 describe epoxy systems which transform into foam in the event of fire and from which it is possible to manufacture the protective housing according to the invention.
The polyurethane systems which are preferably used and which transform into foam in the event of fire are prepared from the following starting constituents:
1. aliphatic, cycloaliphatic, arylaliphatic, aromatic and heterocyclic polyisocyanates, such as those described for example by W.
Siefken in The document Justus Liebigs Annalen der Chemie, 562, pages 75 to 136, for example those of formula:
EMI3.1
Q (NCO) n 'in which n = 2 to 4, preferably 2, and Q represents an aliphatic hydrocarbon residue of 2 to 18 carbon atoms, preferably of 6 to 10 carbon atoms, a cycloaliphatic hydrocarbon residue of 4 to 15 carbon atoms, preferably 6 to 10 carbon atoms, an aromatic hydrocarbon residue of 6 to 15 carbon atoms, preferably 6 to
<Desc / Clms Page number 4>
13 carbon atoms or an arylaliphatic hydrocarbon residue of
8 to 15 carbon atoms, preferably from 8 to 13 carbon atoms, for example ethylenediisocyanate, 1,4-tetramethylenediisocyanate,
EMI4.1
1,6-hexamethylenediisocyanate, 1,12-dodecanediisocyanate,
cyclobutane-1, 3-diisocyanate, cycLohexane-1, 3- and -1, 4-diisocyanate, as well as any mixtures of these isomers, 1-isocyanato-3,3, 5-trimethyl-5-isocyanatomethyl-cyclohexane (DE -B 1 202 785, US-A 3 401 190), 2, 4- and 2, 6-hexahydrotoluylènediisocyanate as well as any mixtures of these isomers, hexahydro-1, 3- and / or -1, 4-phenyLénediisocyanate, perhydro -2, 4'- and / or -4,4'-diphenylmethanediisocyanate, 1, 3- and 1, 4-phenyLénediisocyanate, 2, 4- and
EMI4.2
2, 6-toLuyLènediisocyanate as well as any mixtures of these isomers, diphenyLmethane-2, 4'- and / or 4, 4'-diisocyanate, naphthylene-1, 5-diisocyanate.
In addition, according to the invention, iL can also be the following compounds: triphenylmethane-4,4 ′, 4 "-triisocyanate, polyphenylpolymethylene polyisocyanates obtained for example by condensation of aniline and formaLdehyde then phosgenation and described for example in The patents GB-A 874,430 and 848,671, the m- and p-isocyanatophenylsulfonylisocyanates according to patent US-A 3,454,606, the perchlorinated aryLpoLyisocyanates, such as those which are described for example in DE-B patent 1,157,601, (US-A 3,277,138), Polyisocyanates having carbodiimide groups, such as those described in Patent DE-C 1,092,007 (US-A 3,152,162) and in Documents DE-A 2,504,400, 2,537,685 and 2,552,350, norbornanediisocyanates according to US Pat. No. 3,492,330, Polyisocyanates having allophanate groups,
such as those described for example in documents GB-A 994 890, BE-A 761 626 and in patent application NL-7 102 524, Polyisocyanates having isocyanurate groups such as those which are described for example in Le US-A patent 3,001,973, in DE-C patents 1,022,789.1 222,067 and 1,027,394 as well as in documents DE-A 1,929,034 and 2,004,048, polyisocyanates having urethane groups, such as those described for example in the patent
<Desc / Clms Page number 5>
BE-A 752 261 and in US Pat. Nos. 3,394,164 and 3,644,457, polyisoycanates having acylated urea groups according to DE-C 1,230,778, polyisocyanates having biuret groups such as those described by example in US-A patents 3,124,605 and 3,201,372 as well as in GB-A patent 889,050,
polyisocyanates prepared by telomerization reactions, such as those which are described for example in US Pat. No. 3,654,106, polyisocyanates having ester groups, such as those which are described for example in GB-A 965,474 and 1,072,956, in US-A patent 3,567,763 and in DE-C patent 1,231,688, The products of conversion of the isocyanates cited above with acetals according to DE-C patent 1,072,385 and Polyisocyanates containing polymeric fatty acid esters according to US Pat. No. 3,455,883.
It is also possible to use the distillation residues having isocyanate groups, which are formed during the technical preparation of the isocyanates, these residues possibly being dissolved in one or more of the polyisocyanates mentioned above. It is also possible to use any mixtures of the polyisocyanates mentioned above.
In general, polyisocyanates are particularly preferred, which are technically easy to obtain, for example 2, 4- and 2, 6-toLuyLènediisocyanate as well as any mixtures of these isomers ("TDI"), in particular Les poLyphényL- poLyméthyLènepoLyisocyanates prepared for example by condensation of Aniline and formaldehyde then phosgenation ("crude MDI"), and also Polyisocyanates having carbodiimide, urethane, a llophanate, isocyanurate, urea or biuret ("poLyisocya-
EMI5.1
modified nates "), in particular the modified polyisocyanates of this type which come from 2, 4- and / or 2, 6-toLuyLènediisocyanate or from 4, 4'- and / or 2, 4'-diphenyLmethanediisocyanate.
2. The condensation products containing phosphorus and having at least two hydroxyl groups, which it is possible to obtain, for example by condensation of mono and / or primary or secondary, aliphatic, cycLoLiphatic, aromatic, arylaliphatic or heterocyclic polyamines, containing possible
<Desc / Clms Page number 6>
OH groups, carbonyl compounds and dialkylphosphites, optionally followed by oxyalkylation. Condensation products of this type are known per se, for example from documents DE-C 1 143 022, US-A 3 076 010, DE-B 1 803 747 and DE-B 1 928 265.
According to the invention, condensation products containing phosphorus and having at least two hydroxyl groups are preferred those of formula (RO) -RO-CH - N = (CHX-CHX-OH) -, in which R = alkyl in C1-C8 or C-Co hydroxyalkyl, preferably ethyl or hydroxyethyl, and X = H or methyl, preferably H.
3. At least trifunctional polyethers having an average OH number of 150 to 500, which were obtained by adding alkylene oxides consisting of ethylene oxide in an amount of 50 to 100% by weight, on initiators low molecular weight with Zerewitinoff activity. Polyethers with OH numbers of about 200 to 400 are particularly preferred.
The expression "at least trifunctional" here means that difunctional polyethers may be mixed with trifunctional or higher functionality polyethers. We prefer a functionality of 2.5 to 4.
Although the ethylene oxide adducts are preferred as polyethers, it is in principle also possible to replace up to about 50% by weight of the ethylene oxide with propylene oxide or other alkylene oxides, although degradation of the intumescence properties and of the fire behavior of the intumescent masses should therefore be expected, so that it is not particularly preferable to use at the same time polyethers for the manufacture of which it is possible to use, in addition to ethylene oxide, other alkylene oxides, such as for example propylene oxide.
<Desc / Clms Page number 7>
The preparation of the polyethers is carried out by methods known to a person skilled in the art which are usual in polyether chemistry.
As low molecular weight initiator molecules, we can use compounds known per se for the preparation of polyethers, for example water, ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, trimethylolpropane, glycerol, triethanolamine, pentaerythritol. , ethylenediamine, toluylenediamine, various sugars and their products
EMI7.1
hydrogenation, Mixtures of hexoses and La Formite (phenolic resin), aniline, Polyalkylene polyamines, Benzidine and its hydrogenation products, Aniline and formaldehyde condensates and their hydrogenation products.
As initiators, aliphatic and aromatic polycarboxylic acids can also be used, as well as amino acids or amino alcohols such as ethanolamine.
4. Melamine and / or its derivatives, ie also cyanuric acid or the compounds which can be considered as derivatives of cyanuric acid or isocyanuric acid. These are for example cyanamide, dicyanamide, dicyandiamide, guanidine or its salts, biguanide, melamine cyanurate, salts of cyanuric acid and esters and amides of cyanuric acid, in particular melamine, that we prefer because it is very accessible.
As far as melamine is concerned, it is preferably the base substance 2, 4, 6-triamino-s-triazine, but it may also be, for example, its condensation products obtained by heat treatment or by reaction with formaldehyde. .
Particularly interesting as derivatives of melamine are its salts with organic and mineral acids such as oxalic acid, haloacetic acids, HBr, sulfuric acid, molybdic acid, boric acid, and mainly with phosphoric acids or polyphopshoric, that is to say derivatives of the melamine phosphate type.
Among these, the reaction products of one mole of melamine and from 0.01 to 2.5 are preferred, preferably from 0.5 to 1.0 mol.
<Desc / Clms Page number 8>
orthophosphoric acid. However, it may also be other phosphoric acids, such as meta-, pyro or polyphosphoric acid or else phosphoric acids having other degrees of phosphorus oxidation. The preparation of phosphates takes place for example by reaction of melamine with H3PO4 in aqueous suspension between 10 and 120oC, cooling, filtration and drying. Mixtures of melamine and melamine phosphates with a high phosphoric acid content may be used in place of melamine phosphates with a low phosphoric acid content.
However, also designated by the term "phosphates of the melanin phosphate type" are the phosphates which are soluble in water in an amount of less than 5% by weight, preferably less than 1% by weight (in the form of a saturated solution at Ambient temperature) and which are optionally formed by the addition of phosphoric acids on compounds which can be considered as derivatives of cyanuric acid, for example cyanamide, dicyanamide, hydrazodicarbonamide, dicyandiamine, guanidine or its salts, Biguanide, UrazoL, Cyanurate
EMI8.1
of urazol, Melamine cyanurate, The salts of cyanuric acid and The esters and amides of cyanuric acid, in particular melamine, which is preferred because it is very accessible.
5. Eventual water
It has been found that for the flame retardant properties of polyurethane-based systems used for protective cases according to the invention, the stochiometric proportions customary in polyurethane chemistry are not characteristic.
On the contrary, the constituents 2, 3, 4 and optionally 5 are mixed without taking account of the stochiometry imposed by the chemistry of the isocyanates and the mixture thus obtained is reacted, in simple preliminary tests, with different amounts of polyisocyanate which are situated in a range of quantities given according to the invention, in order to empirically determine the optimum efficiency desired.
The theoretical quantities thus determined for the various constituents 2, 3, 4 and possibly 5 in Le
<Desc / Clms Page number 9>
reaction mixture which must be reacted with the polyisocyanate make a total of 100% and are as follows: - for the condensation products (2) containing phosphorus and having at least two hydroxyl groups:
5 to 40, preferably 5 to 30% by weight, - for polyethers (3):
5 to 60, preferably 10 to 50% by weight, - for melamine derivatives (4):
5 to 40, preferably 10 to 30% by weight, - for Water (5)
0 to 5, preferably 0 to 1.5% by weight.
Generally, 100 parts by weight of this reaction mixture is reacted with 35 to 90, preferably 35 to 65 parts by weight of polyisocyanate.
It is possible to use larger amounts of isocyanate.
The density of polyurethane-based systems used for flame retardant coatings can be between
EMI9.1
3 3 200 and 1 100 kg / m3, preferably between 300 and 800 kg / m3.
The different reaction constituents can be combined separately. However, a premix is suitably prepared from the constituents 2, 3, 4 and optionally 5 capable of reacting with the polyisocyanates (component 1), thereby obtaining, optionally after short-term heating, a reactive liquid component which contains all the necessary constituents including polyisocyanate. The coatings can thus be formulated as a mixture of constituents and made from them. For this purpose, the usual installations in polyurethane technology can be used.
To fix the water of the reaction mixture, anhydrous zeolites can be used as the filler in an amount that meets the requirements.
The coatings according to the invention can be reinforced with fibers or threads or even with sheets, fabrics, bars or felts made of organic or mineral materials or else
<Desc / Clms Page number 10>
they can be manufactured in the form of a multilayer structure or in sandwich with other plastics, such as for example phenolic resins, urea resins, melamine resins or epoxy resins.
As filler, hydrated aluminum oxide, chalk, kaolin, glass powder and solid or hollow beads made of silicate-based material, for example microballoons, can be used alone or in combination. Besides hollow pearls, aluminum oxide hydrates are preferred because of their dehydrating properties.
Can also be used as other fillers in addition to mineral fibers, glass fibers, carbon fibers or organic fibers, fillers which are in the form of granules, powder, sticks, small strips, small sheets, in the form of crystallites The most different, or fillers which are in the form of foam, beads or hollow beads.
Also interesting are the fillers which can be dehydrated or which release ammonia and which consume heat due to the decomposition reaction or the release of water or vapor at temperatures between 100 and 700oC, preferably 120 and 400oC.
These fillers are, for example, alkali silicates, zeolites or other hydrated phosphates, silicates, borosilicates or borates, aluminum oxide hydrates, derivatives of cyanuric acid and the like, such as those mentioned by example in document EP-A 116 846, phenolic, melamine or urea-formaldehyde resins, graphite capable of swelling and mica, vermiculite and perlite, minerals containing water of crystallization such as alumohydrocalcite , artinite, dawsonite, ettringite, hydrocalumite,
Hydroganate, Hydromagnesite, hydrotalcite, nesquehonite, scarbroite, thaumasite and wermlandite.
Of particular interest, however, are aluminum hydroxides and aluminum oxide hydrates or hydrated aluminas.
<Desc / Clms Page number 11>
The drawings illustrate schematically and by way of example the housing arrangement according to the invention for an electrical distribution station.
FIG. 1 is an exploded view of the housing arrangement, and
Figure 2 is a perspective view of the housing arrangement in the assembled state.
Cables 2 and a tube 3 enter a distribution station surrounded by a commercially available box 1 (internal) made of thermosetting plastic. The housing 1 is mounted on a fixing plate 4 constituted by a flame retardant mass based on polyurethane and it is surrounded by a protective housing 5 constituted by the same flame retardant mass. The thickness of the fixing plate 4 and the thickness of the wall of the protective housing 5 are 20 mm.
The opening 6 provided for the cables 2 and The tube 3 is lined with two intermediate 7.8 elastic pieces constituted by a fire-retardant mass and which adapt to the contours of the opening.
Example
For the manufacture of the flame retardant mass, the following constituents are used: as polyisocyanate (1) a mixture of commercial technical polyisocyanate isomers obtained by phosgenation of aniline and formaldehyde condensates which has a content of approximately 65% is used in two-core diisocyanates and about 35% in multi-core polyisocyanates. as a condensation product (2) containing phosphorus, technical grade (C2H50) 2POCH2N (C2H40H) 2 is used, designated here P-dioL (2), as polyether (3), an adduct of the oxide of d is used. ethylene and glycerol having a hydroxyl number of 251 which was prepared by alkaline catalysis according to the state of the art;
<Desc / Clms Page number 12>
EMI12.1
as derivative of Melamine (4) an adduct consisting of 0.75 mol of H3PO4 and 1 mol of melamine is used, prepared by combining the constituents in water and drying the reaction mixture at 130 C.
To a mixture of 500 parts by weight of polyether (3) and 300 parts by weight of P-dioL (2) was added successively with very vigorous stirring, 250 parts by weight of melamine derivative (4), 75 parts by weight of hydrated aluminum oxide and 225 parts by weight of crushed glass fibers. 743 parts by weight of polyisocyanate (1) were added to the mixture obtained in 30 seconds.
To obtain the protective housing shown in the drawings, the reaction mixture was immediately poured into a corresponding mold. The mold having been closed immediately, the foam formed by the reaction mixture filled the mold cavity. After 15 min, the mold could be opened and the protective case removed.
The wall thickness of the protective housing was
EMI12.2
3 20 mm, and The density of the material was 620 kg / m3.
As a fire-retardant base plate for the two housings, a correspondingly thick 20 mm thick plate was produced with a density of 620 kg / m3 by following the procedure described for the protective housing.
Fire test
On a 10 cm thick light concrete wall, the fireproof base plate was fixed and on it The commercial electrical box. Inside the box, various cables were connected to the electrical terminals. After closing this internal box, the protective box was applied, the opening provided for the cables was closed and the protective box was fixed with screws.
This housing arrangement in an oven was exposed for 30 min to a hydrocarbon fire according to the hydrocarbon curve of Mobil Oil, described for example in British standard BS 8202.
<Desc / Clms Page number 13>
Then we opened the internal box and we found that the terminals and cables were intact and able to function. It follows that protective cases of this type are suitable for short-term use.