FR2830268A1 - Substrat textile a resistance au feu amelioree - Google Patents
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Abstract
Le substrat textile à résistance à la chaleur et au feu amélioré comporte une enduction ignifugeante, laquelle comporte un liant polymère et une composition intumescente. Il est formé de fils ou de fibres synthétiques d'une matière donnée. Ladite matière et ledit liant polymère sont tels que, sous l'action d'une source de chaleur :a) le liant polymère se dégrade en formant, à lui seul, la couche carbonée d'un système intumescent et,b) les fils ou fibres synthétiques se dégradent principalement pendant la formation de ladite couche carbonée, laquelle permet de ralentir la dégradation des fils ou fibres synthétiques. Par exemple, le liant polymère est un polymère acrylique, et les fils ou fibres en polypropylène ou en polyester. De préférence la composition intumescente contient au moins un polyphosphate d'ammonium.
Description
sous forme de vapeur, à calculer chaque niveau d'eau résiduel.
SUBSTRAT TEXrILE A RESISTANCE AU FEU AMELIOREE La présente invention concerne un substrat textile, formé à partir de fils ou de fibres synthétiques et comportant une enduction ignifugeante comprenant des agents développant une structure intumescente, destinée à apporter audit substrat des performances améliorées quant à sa
résistance à la chaleur et au feu.
L'utilisation d'agents développant une structure intumescente mélangés avec d'autres composants à un liant polymère pour constituer un système retardateur de flammes du support sur lequel est appliqué ledit liant est déjà bien connue. En particulier le document WO 98/22555 concerne une composition ignifugeante applicable à un substrat, notamment une structure textile. Cette composition ignifugeante, sans halogène, comprend un liant polymère et un agent intumescent qui est constitué au moins par un agent source d'acide et par un agent source de carbone (composé polyhydrique carboné,. Pour être efficace, I'acide doit être capable de déshydrater le polyol. Cette déshydratation ne doit avoir lieu qu'à partir d'une certaine température ou en présence d'une flamme, c'est pourquoi les sels d'acide sont préférentiellement employés. La 2 o libération d'acide devra se faire en-dessous de la température de décomposition du matériau polyhydrique. L'efficacité relative des différents acides va dépendre de la force du caractère acide. Les sels d'acide utilisés sont le plus souvent des composés qui possèdent un cation volatil, de manière à ce que l'acide puisse être libéré dans des domaines de température proche de la température d'inflammation du matériau. Le composé polyhydrique carboné est généralement un composé choisi dans les différentes classes de carbohydrates et qui présente une quantité relativement élevée de carbone et beaucoup de sites hydroxiles. Le composé polyhydrique carboné a pour fonction de développer, en combinaison avec le composé acide fort thermodégradable, une couche carbonée alvéolaire, apte à former, lorsque le substrat est soumis à une source de chaleur, un bouclier permettant de protéger ledit substrat. C'est
le principe de l'ignifugation indirecte.
Selon le document WO 98/22555, le composé acide fort thermodégradable est choisi de préférence parmi le groupe consistant dans les acides phosphoriques, les acides boriques, ou un sel de ces derniers présentant un cation volatil et en particulier le polyphosphate d'ammonium. Quant au composé polyhydrique carboné, il s'agit selon ce méme document d'un amidon ou d'un alcool polyhydrique et plus préférentiellement le pentaérythritol. La quantité relativement élevée de carbone et de sites hydroxiles contenus par les dits agents favorise la formation d'une couche carbonée alvéolaire ou expansée importante. Ce sont les gaz libérés par la résction du composé acide fort thermodégradable avec le composé polyhydrique carboné qui permettent
l'expansion de la couche carbonée.
S'agissant du liant polymère, selon le document WO 98/22555, son chox n'est pas limité à un polymère en particulier, pour autant qu'il remplisse la fonction de liant de la composition ignifugeante. Toutefois, lorsque le liant polymère est un polyuréthanne ou un polymère acrylique, il faut nécessairement introduire en complément un adjuvant d'ignifugation,
notamment un composé phosphoré inorganique.
Ainsi, dans un mode d'exécution préféré, la composition ignifugeante du document précité est constituée en poids de 35 à 45% d'un polymère acrylique, de 15 à 35% de polyphosphate d'ammonium, de à 15% de pentaérythritol et de 10 à 30% d'un adjuvant d'ignifugation qui peut être un hydroxyde d'alumine ou un composé organophosphoré, cet adjuvant étant toujours différent et distinct des composés constituant l' agent intu mescent et notam ment du composé acide fort thermodégradable. Le but visé dans le document précité était d'obtenir une composition ignifugeante, comprenant une fraction liante avec un liant polymère et une composition intumescente, permettant de garder ou d'améliorer les propriétés de l'agent intumescent sans altérer pour autant les propriétés de base de la fraction liante, par exemple sa thermosolvabilité etiou sa résistance à la reprise d'humidité de manière à pouvoir l'appliquer à des substrats tels que des structures textiies notamment des tissus techniques et obtenir une résistance au feu améliorée de ces substrats. En l'occurrence de tels substrats peuvent être soit des fils en matière minérale ou organique, d'origine naturelle ou synthétique ou encore des structures textiles, tissées, non-tissées ou tricotées, du type tissus techniques servant par exemple à fabriquer des
stores, des rideaux et similaires.
Ainsi, il apparat clairement de l'enseignement du document W098/225555 que la composition ignifugeante qui y est décrite est à même de s'appliquer, dans les mêmes conditions, quelle que soit la
composition du substrat textile.
Le but que se sont fixés les demandeurs est de proposer un substrat textile ayant des performances améliorées quant à la résistance à la chaleur et au feu grâce à un système intumescent moins complexe que
celui proposé dans le document WO 98/22555.
Ce but est parfaitement atteint par le substrat textile de l'invention qui, de manière connue comporte une enduction ignifugeante, laquelle
comporte un liant polymère et une composition intumescente.
De manière caractéristique, selon l'invention, le substrat textile étant formé de fils ou de fibres synthétiques d'une matière donnée, ladite matière et le liant polymère sont tels que, sous l'action d'une source de 2 5 chaleur: a) le liant polymère se dégrade en formant, à lui seul, la couche carbonée d'un système intumescent et, b) les fils et les fibres synthétiques se dégradent au même moment que la formation de ladite couche carbonée, laquelle permet de limiter les transferts thermiques et de
ralentir la dégradation du substrat textile.
Les effets chimiques de la dégradation permettent d'aboutir à la structure carbonse, qui elle-même conduit à des effets physiques, notamment en
limitant les transferts de chaleur.
Ainsi, la particularité de l' invention est de réal iser une véritable combinaison entre le choix du liant polymère et le choix de la matière constituant les fils ou fibres synthétiques du substrat textile. Le substrat
textile est inerte. Le substrat textile n'est pas un agent source de carbone.
Il ne développe pas de structure intumescente d'o l'association avec le liant polymère qui joue le rôle d'agent source de carbone. Le rôle du substrat textile n'est pas clairement identifié au cours de la formation de la couche carbonée issue de la dégradation du liant polymère traité par la
composition intumescente.
On comprend que partant des caractéristiques précitées, il est possible de déterminer un certain nombre de combinaison de substrats
textiles et de liants polymères, permettant d'obtenir le résultat escompté.
- De préférence, le liant polymère étant un polymère acrylique, le substrat textile est formé à partir de fils ou de fibres en polypropylène ou en polyester. Il est en particulier à noter que la mise en _uvre, comme matière synthétique, du polyamide n'est pas du tout adéquate avec
2 0 I'utilisation d'un polymère acrylique comme liant polymère.
De préférence, dans le cas précité, la composition intumescente
comprend un polyphosphate d'ammonium comme sel d'acide.
La proportion préférée de polyphosphate d'ammonium par rapport au liant polymère est comprise entre 10 et 20%, le pourcentage de 15% étant
un compromis optimum en termes de résultat et de coût.
Quant à la proportion en poids de l'enduction ignifugeante par rapport à l'ensemble du substrat textile, elle peut être comprise entre 20 et
%, une proportion de l'ordre de 40% étant préférce.
Il est encore possible d'améliorer les performances du substrat textile, en termes de résistance à la chaleur et au feu, en ajoutant au liant polymère une faible quantité d'un agent de synergie, choisi généralement parmi l'hydroxyde d'aluminium, I'hydroxyde de magnésium, le borate de zinc, zéolites, verre à bas point de fusion, nanoparticules d'argile, produit
borosilicaté, nanocomposites du polyamide, polypropylène et polyester.
Les effets chimiques de la dégradation permettent d'aboutir à la structure carbonée, qui elle-même conduit à des effets physiques, notamment en
limitant les transferts de chaleur.
Certes, I' hydroxyde d' al um in ium et l'hydroxyde de magn ésium sont couramment employés comme retardateurs de flammes. De tels additifs, soumis à une source de chaleur, se dégradent suivant une réaction endothermique en dégageant de l'eau. Cette dégradation conduit grâce à la dilution des gaz, à une augmentation du temps minimal d'allumage et à une diminution du débit calorifique. Toutefois, pour obtenir un effet significatif, le matériau à protéger doit être chargé avec une quantité importante de tels additifs. Bien au contraire, dans le cas présent, la quantité d'agent de synergie, mis en _uvre, selon la présente invention, est comprise entre 0,2 et 3% en poids par rapport au liant polymère. Cette quantité est si faible que l'amélioration des performances ne peut être expliquée par le dégagement d'eau provoqué par la dégradation de cet
agent de synergie.
Sans chercher à expliquer précisément les raisons de l'amélioration apportée par cette faible quantité d'agent de synergie, les demandeurs précisent qu'ils ont pu constater par des analyses au microscope électronique à balayage que lorsque le liant polymère est chargé non seulement de polyphosphate d'ammonium mais également d'hydroxyde d'aluminium, il se forme une double couche carbonée, à savoir une couche fine uniforme en surface et une couche constituée d'alvécles en profondeur. Ce serait la couche fine de surface qui permettrait de limiter les transferts de gaz vers la flamme. De plus une analyse aux rayons X des éléments constituant la couche carbonée suite à la dégradation 3 o thermique de l'échantillon a permis de constater une répartition
d'aluminium uniquement au niveau de la couche fine uniforme de surface.
L' hydroxyde d' al um inium permet de condu ire à une structure d e céramisation en surface de la couche carbonée. L'hydroxyde d'alumine ou d'aluminium, le borate de zinc, les zéolites, les vérres à bas point de fusion, les nanoparticules agissant comme agent de céramisation permettent d'améliorer les propriétés mécaniques du résidu charbonné, tandis que les charges minérales jouent le rôle de ciment en améliorant la
cohésion de la couche carbonée.
La présente invention concerne également un procèdé de préparation d'un substrat textile, à base de fils ou de fibres de polypropylène ou de polyester, comportant une enduction ignifugeante à
base d'un polymère acrylique et de polyphosphate d'ammonium.
Ce procédé consiste à réaliser une dispersion aqueuse d'une poudre de polyphosphate d'ammonium en présence d'un mouillant, et éventuellement d'un agent anti-mousse, à former une pâte en ajoutant un agent épaississant, à réaliser une enduction du substrat textile à l'aide de ladite pâte et à sécher le substrat textile enduit à une température de l'ordre de 120 C. L'ajout d'additifs ou co-formulants permettant d'assurer la stabilité de la suspension aqueuse est réalisée durant ou après la dispersion. 2 o La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la
description de plusieurs exemples de réalisation d'un non-tissé à base de
fibres de polypropylène et de fibres de polyester et d'une enduction ignifugeante à base d'un liant en polymère acrylique et de polyphosphate
d' am mon i um co m m e sel d' acide de la composition i ntumescente.
Le substrat textile dont on cherche à améliorer ia résistance au feu, conformément à l' invention, est formé de fils ou de fibres. Il peut donc s'agir d'un article tissé, tricoté ou encore non-tissé. Dans les exemples donnés ci-après, il s'agit, de manière préférée mais non exclusive, d'un
non-tissé par exemple aiguilleté tel qu'utilisé dans les revêtements de sol.
De plus les fils ou fibres sont dans une matière synthétique qui est thermofusible c'est-à-dire qu'elle fond à partir d'une certaine température puis se dégrade sous l'effet de la chaleur. De préférence il s'agit de fils ou
fibres de polypropyiène ou de polysster.
Conformément à l' invention, le substrat texti le comporte une enduction ignifugeante, laquelle est composée d'un liant polymère, qui joue le rôle d'agent source de carbone, et d'une composition intumescente
contenant au moins un sel d'acide, enduction qui est appliquse sur le non-
tissé alors qu'elle se présente sous la forme d'une pâte, étant appliquée
par exemple à la racle.
La pâte destinée à former cette enduction est préparée dans les conditions suivantes. On part d'un polymère acrylique. Il s'agit plus généralement d' un copolymère, susceptible de co ntenir des motifs d' acide acrylique, d'acide méthacrylique, d'acrylonitrile, d'acrylamide, d'ester acrylique de formule CH2 = CH - COO - R. avec R désignant des chanes hydrocarbonées pouvant contenir jusqu'à huit carbones. Dans un exemple précis de réalisation, on est parti d'une résine acrylique. Cette résine acrylique a été diluée à l'eau dans la proportion de 40%. On a successivement ajouté un agent mouillant à la concentration critique micellaire et, comme sel d'acide, de la poudre de polyphosphate d'ammonium. Cette poudre a été dispersée en réalisant un débullage par I'action d'ultrasons. Eventuellement cette dispersion peut avoir lieu dans un micro-broyeur. Un agent anti-mousse est éventuellement ajouté, puis un agent épaississant pour obtenir la composition ignifugeante comprenant la résine acrylique et le poly phosphate d'ammonium sous la forme d'une pâte, laquelle est appliquée à la racle sur une face du non 2 5 tissé, lequel est ensuite séché dans un four ou une étuve à une température de l'ordre de 120 C, en vue d'obtenir la réticulation ou polymérisation de la résine. La quantité de pâte appliquée sur le substrat textile est déterminée en fonction de la proportion en poids de l'enduction ignifugeante par rapport à l'ensemble du substrat textile. Cette proportion peut être comprise entre 20 et 70%. Cependant pour des applications telles que des revêtements de sol ou des articles d'ameublement, cette
proportion est de préférence de l'ordre de 40%.
Quant à la proportion de sel d'acide par rapport au liant polymère, s'agissant du couple polymère acrylique / poly phosphate d'ammonium7 cette proportion est comprise entre 10 et 20%, de préférence de l'ordre de 15%. Certes une quantité plus élevée de poly phosphate d' ammonium peut augmenter les propriétés de résistance au feu, mais de manière qui n'est pas significative au regard du surcoût que cette augmentation occasionne. Ainsi le pourcentage de 15% est un compromis optimum en
terme de résultat et de coût.
On a testé les performances en terme d'amélioration des propriétés retard au feu de deux non-tissés, I'un formé à partir de fibres de polypropylène et l'autre de fibres de polyester, tous deux comportant une enduction ignifugeante conformément à l'invention. Selon le principe de l'ignifugation indirecte, c'est l'enduction ignifugeante qui forme un bouclier destiné à protéger le matériau textile. Pour apprécier la résistance au feu apportée par l'enduction ignifugeante, on vérifie si la présence de cette enduction diminue le débit calorifique dogagé lorsque le substrat textile est soumis à un flux thermique incident radiant d'une valeur de 30kWlm2. Les échantillons sont disposés de façon horizontale; le substrat textile est exposé directement à la résistance chauffante d'un cône calorimètre. Les
essais au cône calorimètre sont effectués suivant la norme ASTME 1354-
ou ISO 5660.
La nappe non-tissée de polypropylène, faisant 550g/m2, libère un débit calorifique de 230kw/m2 lorsqu'elle est non-enduite et a un flux de chaleur de 165kwlm2 lorsqu'elle comporte une enduction ignifugeante de
l'ordre de 40%.
La nappe non-tissée de polyester, faisant de l'ordre de 45Ogim2, nonenduite libère un débit calorifique de 285kwlm2 et la même nappe enduite avec l'enduction ignifugeante libère un débit calorifique de 153kw/m2. Ainsi on constate que la présence de l'enduction ignifugeante, composée du liant acrylique et du polyphosphate d'ammonium s'avère particulièrement efficace en terme de diminution de débit calorifique, plus particulièrement lorsque le substrat textile est composé de fils ou fibres de polyester, pour lesquels la diminution de débit calorifique est proche des 50 %, étant proche de 30% pour les fils ou fibres de polypropylène. Les valeurs ci-dessus sont des valeurs maximales du débit calorifique. Il est à noter que le débit calorifique dépend de la valeur du flux thermique incident radiant. On a examiné l'évolution du débit calorifique en fonction du temps pour le non-tissé enduit (A), pour le non-tissé non-enduit (B) et également pour l'enduction seule (C), s'agissant d'un non-tissé en polyester (1) et d'un non-tissé en
polypropylène (2).
Il ressort de cet examen que l'enduction ignifugeante composse d'un liant en polymère acrylique et de polyphosphate d'ammonium, permet de diminuer le débit calorifique normal d'un non-tissé non-enduit en hbres de polyester (B1) et de polypropylène (B2), soumis à un flux thermique incident radiant d'une valeur de 3Okw/m2. Toutefois on remarque que l'ignition du non-tissé enduit en polyester (A1) est précoce par rapport au non-tissé non-enduit (B1). Cette caractéristique est propre à la mise en _uvre d'un système intumescent. Les demandeurs tiennent à souligner que ce temps d'allumage précoce conduit à la formation rapide de ia couche carbonée du système intumescent, ce qui présente 1' avantage de limiter rapidement les transferts thermiques. C'est, selon les demandeurs, la raison pour laquelle le débit calorifique maximal dégagé pour la nappe de fibres de polyester enduite (A1) est inférieur à celui de la nappe de
fibres de polyester non-enduite (B1).
Le principe de la présente invention est de réaliser une véritable combinaison entre la matière synthétique constituant les fibres ou fils du 3 o substrat textile et la composition ignifugeante, en particulier le liant polymère. Pour apprécier l'effet technique résultant de cette combinaison, les demandeurs ont élaboré des coefficients de synergie permettant d'évaluer de façon quantitative la synergie entre Je substrat textile et l'enduction ignifugeante et permettant également de mettre en évidence un schéma réactionnel lors de l'action de la chaleur entre le substrat et I'enduction. Les coefficients de synergie du débit calorifique sont obtenus en
soustrayant le flux de chaleur théorique et le flux de chaleur expérimental.
Etant donné que le substrat enduit se compose de deux éléments à savoir les fibres textiles d'une part et le film issu du séchage de l'enduction ignifugeante, ie débit calorifique théorique prend en considération les résultats obtenus avec chacun de ces deux éléments, indépendamment l'un de l'autre, tandis que le débit calorifique expérimental prend en considération les deux éléments combinés, I'enduction étant réalisse sur
le substrat textile.
Le calcul du débit calorifique théorique RHRexp30 (t) s'obtient à partir des variables Rf30 (t), R30 (t), x, y (cf tableau 1) Tableau 1: variables pour le calcul du débit calorifique théorique Variabies Signification Rf30 (t) Débit calorinque des fibres textiles en fonction du temps sous un nux thermique incident radiant de 30 kw/m2 R,30 (t) Débit calorinque du film en fonction du temps sous un nux thermique incident radiant de kw/m2 X La proportion de fibres La proportion de film Le débit calorifique théorique RHRTh30(t) en fonction du temps est donné par la formule: RHRth30 (t) = (x/100)xRf3o (t) + (y/100)XR30(t) Le coefficient de synergie de combustion est calculé à partir du débit
calorifique théorique et du débit calorifique expérimental.
Coefficient (t) = RHRexp30(t)-RHRth30(t) Si le coefficient de synergie est nagatif, la synergie est quant à elle positive puisque le substrat enduit a dégagé moins de chaleur que la simple addition arithmétique des effets de chaque constituant considéré indépendamment l'un de l'autre. En d'autres termes, I'effet observé est supérieur à celui correspondant à la somme des éléments pris indépendamment l'un de l'autre. Il y a donc eu une interaction entre le substrat textile et l'enduction ignifugeante. Le débit calorifique est donc inférieur à ce qu'il aurait théoriquement dû être, ce qui a pour effet de limiter la propagation de l'incendie. Dans le cas contraire, si le coefficient
est positif, on constate alors des effets antagonistes.
On a exam i né l' évol ution du coeffficient de synergi e au cours du temps d'exposition, en ce qui concerne le non-tissé à base de fibres de polyester et le non-tissé à base de fibres de polypropylène. Il ressort de cet examen que l'effet de synergie dû à la sélection des fibres de polyester et du liant polymère constitué d'un polymère acrylique et de polyphosphate d'ammonium apparat particulièrement clairement du fait que la quasi-totalité des points de la courbe se trouvent dans les valeurs négatives du coefficient de synergie. Cet effet bénéfique I'est particulièrement pendant une période de temps comprise entre environ 50 et 150 s après le commencement de l'exposition à la
2 o chaleur.
Il est possible à partir de cette courbe de mettre en évidence le schéma résctionnel entre le substrat textile et l'enduction. Dans une première étape allant du commencement de l'exposition jusqu'à environ s, il y a tout d'abord fusion du liant polymère, terminé par 1' ignition de celuici. Une seconde étape, allant jusqu'à environ 100s correspond au commencement de la formation de la couche carbonée. Une troisième étape allant jusqu'à 150s environ correspond à la suite de la formation de la couche carbonée et à la dégradation des fibres de polyester. Au cours de la seconde étape, la dégradation du polymère acrylique entrane la formation d'une couche carbonée, alvéolaire, qui fait office de bouclier thermique limitant le processus de dégradation dans ie temps. Ceci explique la diminution de la valeur maximale du débit calorifique liée à la
synergie entre ces deux constituants.
Des analyses complémentaires de thermo-gravimétrie montrent que les fibres de polypropylène et de polyester se dégradent au même moment que le polymère acrylique. C'est cette condition qui permet à ce liant polymère, combiné avec l'agent intumescent, d'assurer une protection efficace pour le substrat textile à base de telles fibres de
polypropylène et de polyester.
Les demandeurs ont fait des expérimentations comparatives avec, comme substrat textile, un non-tissé composé de fibres de polyamide. Ce substrat textile débute sa dégradation alors que la couche carbonée est déjà formée et amorce elle-même sa dégradation. Ainsi la couche carbonée ne peut pas jouer le rôle de bouclier thermique. Conformément à la présente invention, la couche carbonée issue de la dégradation du liant polymère, n'assure une protection effficace que lorsque le substrat textile se dégrade consécutivement à la formation de ladite couche carbonée. S'agissant de fibres de polypropylène, leur dégradation est achevée lors de la formation de la couche carbonée alors que celles des fibres de
2 0 polyester poursuivent leur dégradation après la formation de celle-ci.
Les demandeurs ont égaiement mené des expérimentations à partir de plusieurs échantillons qui ne diffèrent que par la proportion relative
d'enduction ignifugeante par rapport à leur poids total.
Pour une proportion d'enduction ignifugeante comprise entre 20 et 70%, le non-tissé composé de fibres de polypropylène, revêtues de i'enduction ignifugeante, a un flux de chaleur maximai qui reste sensiblement constant, de l'ordre de 1 70kw/m2, lorsqu'il est soumis à une irradiance de 30kw/m2. Néanmoins, la quantité totale de chaleur et le temps de combustion augmentent en fonction de la proportion de
polymère acrylique.
On a examiné l'évolution du coefficient de synergie pour trois non-tissés de polypropylène, comportant la même enduction ignifugeante, à base de polymère acrylique chargé de 15% de polyphosphate d'ammonium, ces trois non-tissés enduits ne différant que par la proportion relative, en poids, de fibres de polypropylène par rapport à leur poids total, à savoir 30% pour le premier (D1), 60% pour le second (D2) et 80% pour le troisième (D3). Il apparat, à cet examen, que plus la proportion de polymère acrylique est importante et plus la valeur du coefficient de synergie est négative. Ainsi la protection par la couche carbonée est d'autant plus efficace que la proportion de polymère
acrylique est importante dans le cas d'un substrat textile en polypropylène.
De plus, plus la proportion de liant polymère est importante et plus la couche carbonée formée est volumineuse, ce qui implique
corrélativement une augmentation de la durée de combustion.
S'agissant du non-tissé à base de fibres de polyester, on constate que contrairement à ce qui a été constaté pour les fibres de polypropylène, plus la proportion d'enduction ignifugeante est importante et plus le débit calorifique augmente. Toutefois, dans ce cas, c'est le temps de combustion qui reste sensiblement constant quelle que soit la
proportion d'enduction, comprise entre 20 et 70% en poids.
On a examiné l'évolution du coeffficient de synergie pour trois types de non-tissés à base de fibres de polyester, comportant la même enduction ignifugeante composée d'un polymère acrylique chargé de 15% de polyphosphate d'ammonium, ces trois types de non-tissé enduit ne différant que par leurs proportions, en poids,de fibres, à savoir 40% pour le premier (E1), 60% pour le second (E2) et 75% pour le troisième (E3). Il ressort de cette analyse comparative, que les fibres de polyester continuent à se dégrader alors que la formation de la couche carbonée est achevée. C'est pourquoi une augmentation de la proportion d'enduction ignifugeante entre 60 et 75% n'entrane pas une augmentation
3 o significative des performances au feu.
Les demandeurs ont également constaté que lorsque c'est la face enduite qui est soumise à un flux thermique incident radiant d'une valeur de 30kW/m2, la formation de la couche carbonée en surface est immédiate et permet ainsi de protéger rapidement le support textile en li m itant l es transferts therm iques. Par contre si c'est la face non-end uite d u substrat textile qui est soumise à la source de chaleur et plus particulièrement si l'épaisseur du substrat textile est importante, la
formation de la couche carbonée est tardive.
Tous les essais ci-dessus ont été réalisés à partir d'une enduction ignifugeante composée exclusivement, comme composants principaux, d'un polymère acrylique et de polyphosphate d'ammonium. Il peut cependant s'avérer intéressant d'ajouter au liant polymère une faible q uantité d' un agent de syn ergie permettant d'a ugm enter l es performances du substrat textile de l'invention en terme de résistance à la chaleur et aufeu. Cet agent de synergie est choisi parmi l'hydroxyde d'aluminium, I'hydroxyde de magnésium et le borate de zinc, en faibles proportions, de préférence comprises entre 0,2 et 3% en poids par rapport au liant polymère. Des essais menés par les demandeurs il résulte que le remplacement d'une certaine quantité de polyphosphate d'ammonium par 2 o de I 'hydroxyde d'aluminium augmente les performances au feu des échantillons soumis à un flux thermique incident radiant d'une valeur de kw/m2, cette augmentation étant fonction de la granulométrie de la charge d'hydroxyde d'aluminium. Plus cette granulométrie est fine et plus la diminution de l'éclairement énergétique est importante, mais corrélativement le temps minimal d'allumage décrot. Les analyses au microscope électronique à balayage mettent en évidence la formation d' une double couche carbonée lorsque l' écha ntil l o n contient de l'hydroxyde d'aluminium, à savoir une couche fine uniforme en surface et une couche constituée d'alvéoles en profondeur. On obtient donc une structure carbonée alvéolaire associée à un système de céramisation. La présence de la couche fine en surface permet de limiter les transferts de gaz vers la fl am me. En effet et contra irement au même éch anti ll on ne contenant pas d'hydroxyde d'aluminium, dans ce,,cas aucune alvéole percée n'a pu être visualisée. De plus l'analyse aux rayons X des éléments constituant la couche carbonée suite à la dégradation de I'échantillon à base à la fois de polyphosphate d'ammonium et d'hydroxyde d'aluminium permet de constater une répartition de l'aluminium uniquement en surface de l'échantillon. La granulométrie de l'agent de synergie est généralement inférieure à 50m, de préférence
inférieur à 1 5m.
Claims (6)
1. Substrat textile à résistance à la chaleur et au feu amélioré comportant une enduction ignifugeante, laquelle comporte un liant polymère et une composition intumescente, caractérisé en ce qu'il est formé de fils ou de fibres synthétiques d'une matière donnée et en ce que ladite matière et ledit liant polymère sont tels que, sous l'action d'une source de chaleur: a) le liant polymère se dégrade en formant, à lui seul, la couche carbonée d'un système intumescent et, b) les fils ou fibres synthétiques se dégradent principalement pendant la formation de ladite couche carbonée, laquelle permet de ralentir la dégradation des fils ou fibres synthétiques. 2. Substrat selon la revendication 1 caractérisé en ce que le liant polymère étant un polymère acrylique, le substrat textile est formé à
partir de fils ou de fibres en polypropylène ou en polyester.
3. Substrat selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce
que la composition intumescente contient au moins un
polyphosphate d'ammonium.
2 0 4. Substrat selon la revendication 3 caractérisé en ce que la proportion de polyphosphate d'ammonium par rapport au liant
polymère est comprise enter 10 et 20%, de préférence 15%.
S. Substrat selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que
la proportion en poids de l'enduction ignifugeante par rapport à I'ensemble du substrat textile est comprise entre 20 et 70%, de
préférence de l'ordre de 40%.
6. Substrat selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que
l'enduction ignifugeante comporte en outre une faible quantité d'un agent de synergie, choisi parmi l'hydroxyde d'aluminium, I'hydroxyde de magnésium, le borate de zinc, zéolites, verre à bas point de fusion, nanoparticules d'argile, produit borosilicaté,
nanocomposites du polyamide, polypropylène et polysster.
7. Substrat selon la revendication 6 caractérisé en ce que la quantité d'agent de synergie, mis en _uvre, est compfise entre 0,2 et 3%
en poids par rapport au liant polymère.
8. Procédé spécialement conçu pour la préparation d'un substrat
textile selon l'une des revendications 2 à 7, à base de fils ou de
fibres de polypropylène ou de polyester, comportant une enduction ignifugeante à base d'un polymère acrylique et de polyphosphate d'ammonium, caractérisé en ce qu'il consiste à réaliser une dispersion aqueuse d'une poudre de polyphosphate d'ammonium en présence d'un mouillant, et éventuellement d'un agent anti mousse, à former une pâte en ajoutant un agent épaississant, à réaliser une enduction du substrat textile à l'aide de ladite pâte, à sécher le substrat textile enduit à une température de l'ordre de
1 20 C.
9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'on ajoute des coformulants ou additifs, pour assurer la stabilité de la suspension
aqueuse, pendant ou après l'opération de dispersion.
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- 2001-10-02 FR FR0112674A patent/FR2830268B1/fr not_active Expired - Fee Related
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- 2002-10-02 EP EP02370038A patent/EP1300506A3/fr not_active Withdrawn
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| CN114958123A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-08-30 | 单俊昊 | 一种水性生物基膨胀阻燃隔热材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1300506A2 (fr) | 2003-04-09 |
| EP1300506A3 (fr) | 2003-10-01 |
| FR2830268B1 (fr) | 2005-02-25 |
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