FR2668708A1 - Material with a high capacity for thermal cutting - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention vise un matériau présentant un haut pouvoir de coupure thermique. The present invention relates to a material having a high thermal breaking power.
L'un des buts de la présente invention est de réaliser un matériau qui, durant un laps de temps déterminé peut protéger, un local, un appareil, un dispositif, un produit contre une élévation de température anormalement importante. One of the aims of the present invention is to produce a material which, during a determined period of time, can protect a room, an apparatus, a device, a product against an abnormally large temperature rise.
Le matériau, selon l'invention, est constitué de deux nappes d'un tissu tricoté formé à partir d'un fil formé d'un premier matériau synthétique ayant une grande résistance mécanique et un haut pouvoir réfléchissant dans l'infrarouge et d'un second matériau ininflammable, thermiquement stabilisé et ayant un pouvoir réfléchissant dans l'infrarouge important, ces matériaux étant craqués, filés et tricotés, lesdites deux nappes étant imprégnées d'une résine convenablement additionnée de son catalyseur, lesdites nappes étant fixées par leur bord afin de délimiter un volume étanche entre elles dans lequel sont insérées au moins deux feuilles métalliques présentant un facteur de réflexion élevé dans l'infrarouge, et une troisième nappe du tissu correspondant à celui des deux premières nappes, logée entre les deux feuilles métalliques, cette dite troisième nappe étant saturée d'une substance vaporisable. Un tel tissu tricoté est notamment décrit dans la demande de brevet fran çais n0 89 15 327 du 22 Novembre 1989 aux noms des demandeurs et utilise plus particulièrement des fibres d'aramide connus sous le nom de "KEVLAR" et des fibres préoxydés connus sous le nom de "Sigrafil O. The material according to the invention consists of two plies of knitted fabric formed from a yarn formed from a first synthetic material having high mechanical strength and a high reflectivity in the infrared and of a second non-flammable material, thermally stabilized and having a significant infrared reflecting power, these materials being cracked, spun and knitted, said two plies being impregnated with a resin suitably added with its catalyst, said plies being fixed by their edge in order to delimit a sealed volume between them in which are inserted at least two metal sheets having a high reflection factor in the infrared, and a third layer of fabric corresponding to that of the first two layers, housed between the two metal sheets, this so-called third tablecloth being saturated with a vaporizable substance. Such a knitted fabric is described in particular in French patent application No. 89 15 327 of November 22, 1989 in the names of the applicants and uses more particularly aramid fibers known under the name "KEVLAR" and preoxidized fibers known under the name of "Sigrafil O.
Grâce à ce matériau, on peut protéger durant un certain laps de temps un local, un dispositif, un objet ou un produit contre une agression calorifique. En effet, si une face du matériau est soumis à une chaleur intense, les feuilles métalliques jouent le rôle d'écran réfléchissant, tandis que le produit de saturation de la troisième nappe se vaporise produisant ainsi une réaction endothermique. Thanks to this material, it is possible to protect for a certain period of time a room, a device, an object or a product against a heat attack. In fact, if one side of the material is subjected to intense heat, the metal sheets act as a reflecting screen, while the saturation product of the third layer vaporizes, thus producing an endothermic reaction.
Bien entendu, au-delà d'un certain laps de temps, le matériau est détruit, mais d'après les nombreux essais effectués, sa résistance à des températures très élevées est de loin très supérieure à celle des matériaux connus.Of course, beyond a certain period of time, the material is destroyed, but according to the numerous tests carried out, its resistance to very high temperatures is far much higher than that of known materials.
En fonction des résultats visés, on peut prévoir dans l'espace délimité par les deux premières nappes, un empilage plus ou moins important de feuilles métalliques et de trosièmes nappes saturées d'une substance vaporisable. Depending on the targeted results, it is possible to provide, in the space delimited by the first two layers, a more or less significant stacking of metal sheets and of three third layers saturated with a vaporizable substance.
De préférence, le matériau est agencé de manière à permettre l'évacuation de la vapeur lorsqu'une face, au moins, est soumise à l'action de la chaleur au-delà d'un seuil déterminé et au-delà d'un laps de temps déterminé. Preferably, the material is arranged so as to allow the evacuation of the vapor when at least one face is subjected to the action of heat above a determined threshold and beyond a lapse of time. of determined time.
Ainsi, on évite les phénomènes de condensation qui réduiraient l'effficacité du matériau, selon l'invention.Thus, condensation phenomena are avoided which would reduce the efficiency of the material according to the invention.
Suivant une forme d'exécution particulière, la résine imprégnant les deux nappes est choisie de manière que le matériau reste souple. According to a particular embodiment, the resin impregnating the two plies is chosen so that the material remains flexible.
Suivant une autre forme d'exécution, la résine imprégnant les deux nappes est choisie de manière que le matériau soit rigide. Ainsi, on peut réaliser avec le matériau, selon l'invention, des objets ayant des formes diverses, caisses, coffrets, etc.., ceux-ci pouvant être moulés suivant la technique connue. According to another embodiment, the resin impregnating the two plies is chosen so that the material is rigid. Thus, it is possible to produce with the material according to the invention, objects having various shapes, cases, boxes, etc., these being able to be molded according to the known technique.
De préférence, la résine est une résine ininflammable telle que des élastomères silicones. Preferably, the resin is a non-flammable resin such as silicone elastomers.
Suivant encore une caractéristique, la résine est constituée de poudres de céramique additionnée d'un liant. According to yet another characteristic, the resin consists of ceramic powders added with a binder.
De préférence, la troisième nappe est saturée d'eau. Preferably, the third layer is saturated with water.
Suivant une caractéristique particulière, les fils constituant la troisième nappe reçoivent un ensimage pour faciliter le tricotage, ledit ensimage étant maintenu. According to a particular characteristic, the threads constituting the third ply receive a size to facilitate knitting, said size being maintained.
Ainsi, on réalise un matériau présentant deux seuils de vaporisation de la troisième nappe. Thus, a material is produced having two vaporization thresholds for the third layer.
De préférence, les feuilles métalliques sont en aluminium poli. Preferably, the metal sheets are made of polished aluminum.
L'invention vise également des objets réalisés avec le matériau tel que ci-dessus défini. The invention also relates to objects made with the material as defined above.
L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à des modes de réalisation particulier donnés à titre d'exemple seulement et représentés aux dessins annexés, dans lesquels
Figure 1 est une vue en coupe à une échelle agrandie d'un matériau, selon l'invention.The invention will now be described in more detail with reference to particular embodiments given by way of example only and shown in the accompanying drawings, in which
Figure 1 is a sectional view on an enlarged scale of a material according to the invention.
Figure 2 est une vue en coupe d'un matériau, selon l'invention, suivant une variante de réalisation. Figure 2 is a sectional view of a material according to the invention, according to an alternative embodiment.
Figure 3 montre une application du matériau, selon l'invention. Figure 3 shows an application of the material according to the invention.
Figure 4 montre la courbe de température obtenue avec le matériau de la figure 3. Figure 4 shows the temperature curve obtained with the material of Figure 3.
Figure 5 montre en coupe un récipient réalisé avec le matériau, selon l'invention. Figure 5 shows in section a container made with the material according to the invention.
Le matériau, selon l'invention, et représenté à la figure 1 comprend trois nappes 1, 2 et 3 d'un tissu tricoté réalisé à partir d'un fil formé, d'une part, d'un premier matériau synthétique qui présente une grande résistance mécanique et un haut pouvoir réfléchissant et, d'autre part, d'un second matériau ininflammable, thermiquement stabilisé et ayant un pouvoir réfléchissant important, le premier matériau étant un fil d'aramide et le second un fil préoxydé, ces fils ayant subi un processus de craquage de filage avant tricotage. The material according to the invention, and shown in Figure 1 comprises three plies 1, 2 and 3 of a knitted fabric made from a yarn formed, on the one hand, of a first synthetic material which has a high mechanical resistance and high reflecting power and, on the other hand, a second non-flammable material, thermally stabilized and having a high reflecting power, the first material being an aramid yarn and the second a preoxidized yarn, these yarns having underwent a spinning cracking process before knitting.
La nappe 1 est enduite d'un élastomère silicone 4 ininflammable tel que des polymères du commerce polymérisant par introduction d'un catalyseur. The sheet 1 is coated with a non-flammable silicone elastomer 4 such as commercial polymers which polymerize by the introduction of a catalyst.
La nappe 3 est également enduite d'un élastomère silicone 4. The sheet 3 is also coated with a silicone elastomer 4.
Les fils de la nappe 2 préalablement au tricotage reçoivent un ensimage facilitant celui-ci, dans cet exemple de réalisation cet ensimage est conservé et la nappe 2 est saturée d'eau. The threads of the ply 2 prior to knitting receive a size which makes it easier, in this embodiment this size is kept and the ply 2 is saturated with water.
Entre la nappe 2 et la nappe 1 est insérée une mince feuille métallique 5, par exemple de l'aluminium poli dont les deux faces ont été traitées par oxydation, pour que ladite feuille présente un facteur de réflexion élevé dans l'infrarouge. Between the sheet 2 and the sheet 1 is inserted a thin metal sheet 5, for example polished aluminum, the two faces of which have been treated by oxidation, so that said sheet has a high reflection factor in the infrared.
Une feuille métallique 6 est insérée entre les nappes 2 et 3, celle-ci étant du même type que la feuille 5. A metal sheet 6 is inserted between the sheets 2 and 3, the latter being of the same type as the sheet 5.
Les extrémités des nappes 1 et 3 sont soudées collées afin que l'ensemble forme un matériau composite. The ends of the plies 1 and 3 are welded glued so that the assembly forms a composite material.
Les différents éléments constituant le matériau sont libres entre eux afin de ménager des espaces dans lesquels une certaine quantité d'air est maintenue. The various elements constituting the material are free from each other in order to provide spaces in which a certain amount of air is maintained.
On réalise ainsi un matériau souple qui permet de protéger, durant un laps de temps déterminé, un appareil, un produit ou autre contre une élévation anormale de la température. A flexible material is thus produced which makes it possible to protect, during a determined period of time, an apparatus, a product or the like against an abnormal rise in temperature.
Les charges endothermiques, eau et ensimage, par exemple, contenues entre les fibres constituant la nappe 2 voient leur température s'élever lorsque l'une des nappes 1 ou 3 est chauffée. The endothermic loads, water and size, for example, contained between the fibers constituting the sheet 2 see their temperature rise when one of the sheets 1 or 3 is heated.
Si la sollicitation thermique se poursuit, les charges atteignent leur point d'ébullition. Thermodynamiquement, tout passage de la phase liquide à la phase vapeur absorbe une certaine quantité de chaleur. La transformation du liquide en gaz s'effectue en surface du liquide et il s'établit une pression d'équilibre liquide vapeur à une température considérée de sorte que la température à l'interface liquide vapeur est constante tant que la pression d'équilibre se maintient. Le matériau permet de créer des conditions optimales pour que la phase vapeur soit d'une durée maximale pour la nappe intercalaire 2. Si la température à laquelle est soumis le matériau dépasse un certain seuil, il se produit dans la nappe 1 ou 3 soumise à la chaleur des fissurations qui permettent à la vapeur de s'échapper et ainsi d'éviter une certaine condensation qui nuirait à l'efficacité du matériau. If the thermal stress continues, the charges reach their boiling point. Thermodynamically, any transition from the liquid phase to the vapor phase absorbs a certain amount of heat. The transformation of the liquid into gas takes place at the surface of the liquid and a liquid vapor equilibrium pressure is established at a temperature considered so that the temperature at the liquid vapor interface is constant as long as the equilibrium pressure maintains. The material makes it possible to create optimal conditions so that the vapor phase is of a maximum duration for the intermediate sheet 2. If the temperature to which the material is subjected exceeds a certain threshold, it occurs in the sheet 1 or 3 subjected to the heat of the cracks which allow the vapor to escape and thus avoid a certain condensation which would affect the effectiveness of the material.
A la figure 1, on a représenté un mode de réalisation simplifié visant la fabrication d'un matériau sou ple, on peut pour augmenter les qualités du matériau augmenter le nombre de nappes 2 et le nombre de feuilles métalliques 5 et 6. In FIG. 1, there is shown a simplified embodiment aiming at the manufacture of a flexible material, it is possible to increase the qualities of the material to increase the number of sheets 2 and the number of metal sheets 5 and 6.
La figure 2 montre un exemple de réalisation visant la fabrication d'un matériau rigide. Le matériau représenté à la figure 2 comprend une première nappe d'un tissu 10 du même type que le tissu 1 enduit d'une résine devenant rigide après polymérisation, par exemple, cette résine étant constituée de poudres de céramique additionnées d'un liant. Figure 2 shows an exemplary embodiment for the manufacture of a rigid material. The material shown in Figure 2 comprises a first sheet of a fabric 10 of the same type as the fabric 1 coated with a resin becoming rigid after polymerization, for example, this resin consisting of ceramic powders added with a binder.
Pour former la seconde face du matériau, on utilise une seconde nappe de tissu 11 qui est du même type que le tissu de la nappe 10 et qui est imprégné de la même résine. To form the second face of the material, a second sheet of fabric 11 is used which is of the same type as the fabric of the sheet 10 and which is impregnated with the same resin.
Les nappes 10 et 11 sont fixées le long de leur bord par collage, soudure ou autre de manière à délimiter entre elles un volume étanche, dans ce volume étant inséré une série de nappes 15 du tissu correspondant à celui des nappes 10 et 11, et entre chaque paire de nappes 15 voisines est insérée une feuille mince métallique 14, par exemple, de l'aluminium. The sheets 10 and 11 are fixed along their edge by gluing, welding or the like so as to delimit between them a sealed volume, in this volume being inserted a series of sheets 15 of the fabric corresponding to that of the sheets 10 and 11, and between each pair of neighboring plies 15 is inserted a thin metal sheet 14, for example, of aluminum.
Chaque nappe 15 est saturée d'eau et l'ensimage utilisé au moment du tricotage est conservé. Each layer 15 is saturated with water and the size used at the time of knitting is preserved.
Le matériau peut être moulé par tout procédé convenable pour présenter une forme désirée. The material can be molded by any suitable method to present a desired shape.
A la figure 3, on a ainsi représenté le matériau de la figure 2 convenablement moulé pour présenter une forme de cuvette 17 avec un rebord 18, cette cuvette étant interposée entre deux volumes VI et V2. In Figure 3, there is thus shown the material of Figure 2 suitably molded to have a bowl shape 17 with a rim 18, this bowl being interposed between two volumes VI and V2.
Le matériau comprend, dans cette réalisation dix nappes 15 et onze feuilles métalliques 14, le rebord 18 étant fixé d'une manière étanche sur un support 19 séparant les deux volumes VI et V2. Sur la face de la cuvette 17 tournée en regard du volume VI, on a appliqué une contrainte thermique dont la température# a été maintenue à 1050 0C. + 600C avec une puissance de 1300 Watts pendant environ trente minutes (voir courbe a de la figure 8). The material comprises, in this embodiment ten plies 15 and eleven metal sheets 14, the rim 18 being fixed in a sealed manner on a support 19 separating the two volumes VI and V2. On the face of the bowl 17 facing the volume VI, a thermal stress was applied whose temperature # was maintained at 1050 0C. + 600C with a power of 1300 Watts for about thirty minutes (see curve a in figure 8).
Comme on le voit sur la courbe f de la figure 4 durant un court laps de temps (phase I) la température de la face protégée de la paroi a atteint 1000C, puis celle-ci s'est stabilisée à cette température (phase 2) qui correspond à la vaporisation de l'eau contenue dans les nappes 15, puis la température s'est élevée à une température de l'ordre de l700C correspondant à la température de vaporisation du produit d'ensimage contenu dans les nappes 15.As can be seen on curve f in Figure 4 for a short time (phase I) the temperature of the protected face of the wall reached 1000C, then it stabilized at this temperature (phase 2) which corresponds to the vaporization of the water contained in the layers 15, then the temperature has risen to a temperature of the order of 1700C corresponding to the vaporization temperature of the sizing product contained in the layers 15.
Les courbes de la figure 4 permettent ainsi de constater qu'on peut, durant un laps de temps d'environ trente minutes, protéger d'une manière très efficace un dispositif ou un produit disposé dans le volume V2, alors que le volume V1 est soumis à un chauffage intense. The curves of FIG. 4 thus make it possible to note that it is possible, during a period of time of approximately thirty minutes, to protect in a very effective way a device or a product disposed in the volume V2, while the volume V1 is subjected to intense heating.
Durant les essais, on a constaté que la face de la cuvette 18 tournée vers le volume VI présentait des fissurations qui permmettent à la vapeur de s'échapper et ainsi, d'éviter toute phase de condensation qui réduirait consIdérablement l'efficacité du matériau. During the tests, it was found that the face of the bowl 18 facing the volume VI had cracks which allow the steam to escape and thus avoid any phase of condensation which would considerably reduce the efficiency of the material.
Si l'organe à protéger risque d'être soumis à des températures très élevées on peut, bien entendu, augmenter le nombre de nappes 15 et le nombre de feuilles 14. If the organ to be protected risks being subjected to very high temperatures, it is of course possible to increase the number of sheets 15 and the number of sheets 14.
Si au contraire, la température ne risque pas d'atteindre de tels seuils, on peut imprégner les nappes 15 d'une substance dont la température de vaporisation est inférieure à celle de l'eau.If on the contrary, the temperature is not likely to reach such thresholds, the sheets 15 can be impregnated with a substance whose vaporization temperature is lower than that of water.
A la figure 5, on a représenté un récipient 20 réalisé avec le matériau, selon l'invention et qui peut constituer un emballage pour des produits dangereux. On peut réaliser ainsi différents objets, par exemple, des coffrets pour installation électriques, des panneaux d'isolations pour le bâtiment etc... In Figure 5, there is shown a container 20 made with the material according to the invention and which can constitute a packaging for dangerous products. It is thus possible to produce various objects, for example, boxes for electrical installation, insulation panels for the building, etc.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits et représentés. On pourra y apporter de nombreuses modifications de détail sans sortir pour cela du cadre de l'invention. Of course, the invention is not limited to the embodiments which have just been described and shown. Many detailed modifications can be made without departing from the scope of the invention.
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| BE1013327A3 (en) * | 1999-07-07 | 2001-12-04 | Dupriez Thierry | Fire-protection mattress |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2668708B1 (en) | 1993-01-08 |
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