FR2881445A1 - Element, notamment textile, a proprietes au feu ameliorees - Google Patents
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Abstract
L'élément à propriétés au feu améliorées comporte :a) un polymère de base, choisi parmi le groupe comprenant le polypropylène et le polyester, à raison de 30 à 80 % en poids,b) une résine de polyuréthane à raison de 5 à 25 % en poids et ,c) à raison de 10 à 37,5 % en poids, au moins un additif choisi parmi le groupe comprenant le polyphosphate d'ammonium et la mélamine.Le polymère de base peut être un substrat textile et le mélange formé par la résine de polyuréthane et l'additif peut constituer une enduction sur l'une des faces dudit substrat textile ou être inclus dans le substrat textile sous forme d'une imprégnation, notamment obtenue par foulardage.
Description
2881445 1
ELEMENT, NOTAMMENT TEXTILE, A PROPRIETES
AU FEU AMELIOREES
La présente invention concerne un élément présentant des propriétés améliorées à la chaleur et au feu, cet élément pouvant notamment se présenter 5 comme étant au moins partiellement un matériau textile.
Pour assurer la protection d'un substrat textile, notamment formé à partir de fils ou de fibres synthétiques, contre l'action de la chaleur et du feu, il est connu d'appliquer sur ce substrat une enduction ignifugeante.
Dans le document WO-98/22555, l'enduction ignifugeante, exempte d'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.
L'agent source d'acide est un composé acide fort thermo-dégradable qui 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, en particulier le polyphosphate d'ammonium.
L'agent source de carbone est un composé polyhydrique carboné qui, selon le document WO-98/22555, est un amidon ou un alcool polyhydrique, de préférence le pentaérythritol.
La quantité relativement élevée de carbone et de sites hydroxiles contenus dans lesdits agents favorise la formation d'une couche carbonée alvéolaire ou expansée importante.
Ce sont les gaz libérés par la réaction du composé acide fort thermodégradable avec le composé polyhydrique carboné qui permettent l'expansion de la couche carbonée, c'est-à-dire le développement d'une structure intumescente.
Dans le document EP.1.300.506, l'enduction ignifugeante comporte également un liant polymère et une composition intumescente. De plus, elle comporte une faible quantité d'au moins un agent de synergie, choisi parmi l'hydroxyde d'aluminium, l'hydroxyde de magnésium, la bauhémite, l'oxyde de titane, le silicate de sodium, les zéolites, le verre à bas point de fusion, les 2881445 2 nanoparticules d'argile, des produits borosilicatés, la présence de cet agent de synergie en faible quantité permettant d'obtenir, sous l'action d'une source de chaleur, une double couche carbonée, à savoir une couche fine uniforme en surface et une couche alvéolaire en profondeur.
La quantité d'agent de synergie mise en oeuvre est comprise entre 0,2 et 3% en poids par rapport au liant polymère, qui s'avère toujours être dans ce document un polymère acrylique.
Les compositions ignifugeantes des documents EP-0.931.120 et EP-1. 300. 506, sont destinées à former des enductions sur des substrats textiles, c'est-à-dire qu'elles sont appliquées sous forme d'une couche continue sur l'une des faces du substrat textile. Lorsque ce substrat est soumis à une source de chaleur, la structure intumescente constitue en quelque sorte un bouclier qui permet de protéger ce substrat, quelle que soit la composition de celui-ci.
L'un des buts de la présente invention est de proposer non pas une composition ignifugeante mais globalement un élément qui présente une résistance au feu améliorée.
Cet élément peut comprendre un substrat textile, soit comportant sur une face une enduction ignifugeante, soit étant imprégné d'une composition ignifugeante, par exemple par foulardage.
Cet élément à propriétés au feu améliorées peut être sous forme de plaque, de film ou de fibres. Dans ce dernier cas, il peut se présenter sous forme d'un matériau textile obtenu par assemblage des fibres en question.
Selon la présente invention, cet élément à propriétés au feu améliorées comporte: a) un polymère de base, choisi parmi le groupe comprenant le polypropylène et le polyester, à raison de 35 à 80% en poids, de préférence 50 à 80 %, b) une résine de polyuréthane à raison de 5 à 25 % en poids et, c) à raison de 10 à 37,5 % en poids, de préférence 15 à 37, 5%, au moins un additif choisi parmi le groupe comprenant le polyphosphate d'ammonium et la mélamine.
2881445 3 Avec une telle composition, l'élément présente de bonnes performances quant à sa résistance à la chaleur et au feu, quelle que soit sa présentation finale, sous forme d'un substrat textile enduit ou imprégné ou sous forme d'un élément extrudé.
Dans une variante de réalisation, le polymère de base, polypropylène ou polyester, est un substrat textile sous forme d'un non-tissé ou d'une étoffe tissée ou tricotée et le mélange formé par la résine de polyuréthane et d'au moins le polyphosphate d'ammonium et/ou la mélamine constitue une enduction sur l'une des faces dudit substrat: textile.
Selon une autre variante de réalisation, le polymère de base, polypropylène ou polyester, est un substrat textile sous forme d'un nontissé ou d'une étoffe tissée ou tricotée et le mélange formé par la résine de polyuréthane et au moins un additif, polyphosphate d'ammonium et/ou mélamine, est inclus dans le substrat textile sous forme d'une imprégnation, notamment obtenue par foulardage dudit substrat textile.
Dans un mode précis de réalisation d'un substrat textile enduit ou imprégné, la composition d'enduction ou d'imprégnation est formée d'un mélange de polyuréthane et uniquement de mélamine.
Dans un autre mode précis de réalisation d'un substrat enduit ou imprégné, la composition d'enduction ou d'imprégnation est formée d'un mélange de polyuréthane et uniquement de polyphosphate d'ammonium.
Dans un autre mode précis de réalisation d'un substrat textile enduit ou imprégné, la composition d'enduction ou d'imprégnation est formée d'un mélange de polyuréthane, de polyphosphate d'ammonium et de dioxyde de titane, dans une proportion relative d'additifs d'au moins 15% de dioxyde de titane en poids.
Dans un autre mode précis de réalisation d'un substrat textile enduit, le polymère de base est un non tissé de polypropylène et la composition d'enduction est formée d'un mélange de polyuréthane, de polyphosphate d'ammonium, de mélamine et de dioxyde de titane dans une proportion 2881445 4 relative, en poids, d'additifs de l'ordre de 70% de polyphosphate d'ammonium, de 20% de mélamine et 10% de dioxyde de titane.
Dans une autre variante de réalisation, l'élément de l'invention est obtenu par extrusion des compositions définies ci-dessus, lorsque le polymère de base est le polypropylène, sous forme de plaque, film ou fibres. Eventuellement dans le cas d'une plaque ou d'un film, il peut être laminé entre deux couches de non-tissé.
Il est à noter que, dans la composition de l'élément selon l'invention, la résine polyuréthane est mise en oeuvre à la fois comme liant et comme agent source de carbone. C'est une caractéristique importante de la présente invention que l'élément comporte comme seule source de carbone la résine de polyuréthane.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite de plusieurs exemples de réalisation d'éléments à propriétés au feu améliorées, se présentant soit sous la forme d'un substrat textile non-tissé , tissu ou feutre enduit ou imprégné soit d'une plaque extrudée, le comportement au feu desdits exemples étant illustré par les résultats de différents tests.
Le polymère de base étant le polypropylène, les exemples comportent soit un premier substrat textile [A] qui est un non-tissé de 465 g/m2, aiguilleté, ayant une épaisseur de 6 mm, soit un deuxième substrat textile [B] qui est un non-tissé de 90g/m2 thermolié par calandrage d'épaisseur inférieure à 1 mm soit un troisième substrat textile [C] qui est un feutre de fibres recyclées, faisant de l'ordre de 500 g/m2, ayant une épaisseur de 5 mm, composé de l'ordre de 70% de polypropylène, les autres fibres pouvant être des fibres de polyamide 6, de laine ou de coton. Le polymère de base étant le polyester, les exemples comportent soit un quatrième substrat textile [D], qui est un non-tissé aiguilleté de 380 g/m2, soit un cinquième substrat textile [E] qui est un tissé de 132 g/m2.
Un exemple de réalisation concerne un produit extrudé [F] sous forme d'une plaque, réalisée à partir de polypropylène, comme polymère de base, qui est un homopolymère d'indice de fluidité 12 (référence PPH P 510 P de la société SABIC).
Concernant la résine de polyuréthane les exemples comportent deux types de résine, à savoir: Une première résine [PU] commercialisée par la firme CIBA sous la référence DICRYLAN 7753 qui est une émulsion aqueuse, à 60% d'extrait sec, basée sur des polyols avec des fonctions éthers et esters; il s'agit d'un thermoplastique ayant une plage de fusion de 200 à 230 C et qui est insensible à l'ajout de sels.
Une seconde résine [Baypret] , commercialisée par la firme BASF sous la référence Baypret DLN-SD, qui est une émulsion aqueuse, à 40% d'extrait sec, basée sur des polyols avec les fonctions ester; il s'agit d'un thermoplastique ayant une plage de fusion de 175 à 200 C.
Chacun des différents additifs mis en oeuvre dans les exemples est présenté dans le Tableau 1 ci-dessous, avec dans la colonne de droite la référence que lui sera ensuite donnée dans le présent texte.
Tableau 1: Additifs RF utilisés dans les formulations.
Additif Nom commercial Fournisseur Propriétés Référence Polyphosphate Antiblaze MCM Rhodia (NH4PO3)" AP MCM d'ammonium (APP) avec n<700 Forme cristalline I D99 < 32 gm densité = 1.9 g/cm3 Polyphosphate Exolit AP 422 Clariant (NH4PO3)" AP 422 d'ammonium (APP) avec n>1000 Forme cristalline II D99 <_ 60.im densité = 1.9 g/cm3 Polyphosphate Exolit. AP 750 Clariant AP 422 enrobé d'un AP 750 d'ammonium (APP) et composé azoté et Forme cristalline II Exolit', AP 760 D99 < 110 m AP 760 densité = 1.8 g/cm3 Mélamine Mélamine Aldrich C3N6H6 Mélamine Oxyde de titane Oxyde de titane Prolabo TiO2 Oxyde de titane Lorsqu'il s'agit d'exemples comportant un substrat textile, le mélange de résine de polyuréthane et d'additifs est appliqué par imprégnation, notamment par foulardage (substrats [A], [B] et [E] ), ou par enduction sur une face (substrats [A], [C], [D] ).
Lorsque le substrat textile est un non-tissé aiguilleté, l'enduction est dite d'envers, s'appliquant sur la face la plus dense en fibres, ila moins aérée.
Une première série de douze exemples concerne des substrats textiles, nontissé et tissé, de plus faibles grammages [B] et [E] inférieurs à 150 g/m2, avec une enduction d'envers ou un foulardage, selon les compositions suivantes, les pourcentages étant en poids par rapport au poids total de l'échantillon.
Ex. 1: 48 % [B] enduction envers de 26 % PU + 26 % mélamine Ex. 2: 30 % [B] enduction envers de 35 % PU + 35 % AP 750 Ex. 3: 78 % [B] foulardage de 11 % PU + :11 % mélamine Ex. 4: 66 % [B] foulardage de 17 % PU + 17 % mélamine Ex. 5: 50 % [B] foulardage de 25 % PU + 25 % mélamine Ex. 6: 56 % [B] foulardage de 22 % Baypret + 22 % mélamine Ex. 7: 56 % [E] enduction envers de 22 % PU + 22 % mélamine Ex. 8: 56 % [E] enduction envers de 22 % PU + 22 % AP 750 Ex. 9: 80 % [E] foulardage de 10 % PU+10 % mélamine Ex. 10: 68 % [E] foulardage de 16 % PU+16% mélamine Ex. 11: 60 % [E] foulardage de 20 % PU+20 % mélamine Ex. 12: 54 % [E] foulardage de 23 % PU+23 % mélamine Ces douze exemples de réalisation ont été soumis au test de la surface brûlée selon la norme NF 607-184, qui consiste à fixer une amorce en polyester-coton sur un échantillon de 30 x 15 cm, à enflammer l'amorce et, en fin de combustion, à mesurer la surface brûlée de l'échantillon.
Les résultats obtenus pour ces tests sont représentés aux figures respectivement 1 pour les exemples 1 à 6 et 2 pour les exemples 7 à 12, avec 30 en ordonnée la proportion de surface brûlée par rapport à la surface totale de l'échantillon. Un échantillon témoin [B] et [E] a également été testé.
2881445 7 On constate que l'optimum de performance retard au feu pour des substrats textiles non-tissé ou tissé de faible grammage --inférieur à 150 g/m2 - est observé avec une enduction envers ou un foulardage, de l'ordre de 50 0/0 à égale proportion de mélamine et de PU.
Une deuxième série de onze exemples concerne des substrats textiles en non-tissé aiguilleté [A] et [D], de grammage plus élevé , entre 300 et 500 g/m2, avec une enduction d'envers ou un foulardage, selon les compositions suivantes: Ex. 13: 56 % [A] enduction envers de 22 % PU + 22 % AP MCM Ex. 14: 56 % [A] imprégnation de 22 % PU + 22 % AP MCM Ex. 15: 56 % [A] enduction envers de 22 % PU + 22 % mélamine Ex. 16: 56 % [A] imprégnation de 22 % PU + 22 % mélamine Ex. 17: 56 % [A] enduction envers de 2.2 % PU + 16,5 APMCM + 5,5 mélamine Ex. 18: 56 % [A] imprégnation de 22 Ào PU + 16,5 % APMCM + 5,5 0/0 mélamine Ex. 19: 56 % [A] enduction envers de 22 k PU + 22 % AP 750 Ex. 20: 56 % [A] imprégnation de 22 % PU + 22 % AP 750 Ex. 21: 50 % [D] enduction envers de 25 À, PU+25 % AP 422 Ex. 22: 50 % [D] enduction envers de 25 %) PU+25 % AP 750 Ex. 23: 50 % [D] enduction envers de 25 % PU+25 % AP 422/T à 92 Ces onze exemples de réalisation ont été soumis à trois tests: un test vertical hybride , un test LOI et un test au colorimètre à cône.
Le test vertical est dénommé ci-après test hybride, du fait qu'il résulte de 25 la combinaison de deux tests normés EN ISC) 11925-2 et NF 607-184.
Le premier concerne l'allumabilité des produits et le second caractérise la surface brûlée. Une éprouvette de 25 x 9 cm2 dans un porte échantillon vertical est mis en contact d'une flamme pendant 15 s sous une incidence de 45 (Figure 3). Le temps où l'éprouvette s'enflamme, le temps où la hauteur de flamme est de 5, 10 et 15 cm, et le temps d'extinction sont notés. La présence de gouttes enflammées ou non est repérée à l'aide d'un papier filtre placé sous l'échantillon de 60 g/m2: si celui-ci brûle, les gouttes sont enflammées. A la fin du test, la surface brûlée est mesurée. De plus, un paramètre est calculé : le rapport surface brûlée sur temps d'extinction. Ce rapport permet d'évaluer la vitesse de propagation de la combustion. Le test est répété au moins sur trois éprouvettes et les valeurs moyennes des différents paramètres sont données.
Un échantillon avec des propriétés ignifugeantes idéales pour ce test a une surface brûlée quasi nulle, il ne goutte pas et la hauteur des flammes est très faible.
La figure 4 illustre les résultats cle ce test hybride pour la surface moyenne brûlée des exemples 13 à 20 et d'un échantillon [A] témoin. Le tableau 2 ci-dessous donne les différentes remarques concernant la présence de gouttes enflammées ou non, et la hauteur des flammes.
Tableau 2: Résultats du test hybride vertical.
Formulation Temps Hauteur de flamme atteinte (s) Gouttes Temps traitement d'ignition d'extinction(s) (E ou I) (s) 5cm 10 cm 15 cm [A] 4 9 14 25 oui 138 ex 13 3 7 11 16 oui 54 ex 14 4 20 29 / oui 110 ex 15 4 17 26 37 oui 116 ex 16 3 26 / / oui 89 ex 17 3 22 / / non 26 ex 18 3 32 56 / oui 116 ex 19 3 19 / / non 29 ex 20 3 / / / non 16 2881445 9 La figure 5 illustre les résultats de ce test hybride pour la vitesse de propagation de la combustion des exemples 13 à 20 et d'un échantillon [A] témoin.
De l'examen des résultats obtenus, il ressort les constatations suivantes.
L'échantillon témoin [A] brûle presque entièrement avec la combustion la plus rapide. Il est d'ailleurs à noter que des tests comparatifs ont été réalisés avec une enduction d'envers (28%) de PU seul et que le comportement au test est identique à l'échantillon témoin [A]. Lorsqu'on met en oeuvre AP MCM comme seul additif (ex 13 et ex 14) avec PU, le comportement est meilleur lorsque l'application du mélange PU / APMCM est faite sous forme d'enduction d'envers comparativement à une imprégnation. Il est vraisemblable que cet additif se dégrade et réagisse avec PU pour former une structure protectrice, et que cette formation est favorisée dans l'enduction où le mélange est plus concentré sur une zone du nontissé [A].
Lorsqu'on met en oeuvre la mélamine comme seul additif avec PU (ex 15, ex 16) , le comportement est inverse à celui décrit ci-dessus pour les ex 13 et ex 14. L'imprégnation donne de meilleurs résultats que l'enduction d'envers. Ceci pourrait s'expliquer par le fait que l'AP MCM agit surtout en phase condensée et un peu en phase gaz tandis que la mélanine agit surtout en phase gaz. Ainsi la mélamine agirait dès le début de l'incendie et empêcherait donc la propagation de la flamme. La mélamine agit seule et n'a pas besoin d'être en présence du PU; elle peut donc être dispersée au sein de l'échantillon de façon homogène, tandis que l'AP MC:M a besoin d'une dégradation / combustion avec le PU pour former une structure stable protectrice.
Le mélange AP MCM/mélamine dans le PU (ex 17 et ex 18) permet de profiter de la synergie phosphore-azote. En effet, les propriétés sont nettement améliorées par rapport au cas de la mélamine et de l'AP MCM pour l'enduction d'envers: une surface brûlée de 5 % et une vitesse de propagation de 0,5 cm2/s. De plus aucune goutte n'est présente lors du test. Par contre dans le cas de l'imprégnation, les résultats sont moins bons. Il semble que le système 2881445 - 10 - intumescent soit formé très rapidement avec l'enduction d'envers alors que pour l'imprégnation cela mettra plus de temps.
L'AP 750 comme additif avec le PU (ex 19 et ex 20) donne les meilleurs résultats: 4 % de surface brûlée et une vitesse de propagation de 0,1 cm2/s pour l'imprégnation. Aucune goutte n'est présente lors des tests et quel que soit le mode d'application du mélange PU/AP 750. Il est à noter que dans i'AP 750, le polyphosphate d'ammonium est enrobé d'un composé azoté, qui est un agent de synergie charbonisant. Ainsi cette charge est efficace dès le début de la combustion/dégradation puisque l'agent synergiste est à portée d'utilisation.
Concernant les exemples 21 à 23, le front de flamme n'atteint jamais le repère de 5 cm et la surface brûlée est faible (16 % pour ex 21) voire très faible (5 % pour ex 22 et ex 23).
Le test LOI, qui mesure l'indice limite d'oxygène (LOI) , est un essai normalisé qui permet de déterminer la teneur minimale d'oxygène dans un mélange oxygène/azote qui assure la combustion d'une éprouvette de taille normalisée placée en position verticale (Figure 6) . Cette méthode d'essai vise donc à caractériser l'inflammabilité des matériaux et à établir un classement quantitatif de ceux-ci.
Le test est mené en utilisant un appareil Stanton Redcroft selon la norme ASTM D2863/77 (ISO 4589) sur des éprouvettes de (100 x 10 x 3 mm 3) pour les échantillons issus de l'extrusion (plaque thermoformée). Pour ceux issus du traitement de surface (enduction d'envers et imprégnation), le test se déroule selon la norme française NF G 07-128 sur des éprouvettes de non-tissé (150 x 50 x 6 mm3).
Pour un taux d'oxygène fixé, le temps de combustion et la distance parcourue par la flamme sont mesurés. Tant que le temps de combustion est inférieur à trois minutes et que la distance parcourue par la flamme sans chute de gouttes enflammées est inférieure à la moitié de la longueur de l'échantillon, le pourcentage d'oxygène doit être augmenté. Plus l'indice LOI est élevé, 2881445 - 11 - meilleures sont les propriétés retard au feu pour ce test; et il doit être au moins supérieur à 21 % (concentration de l'oxygène dans l'air ambiant) pour avoir des propriétés retard au feu intéressantes.
La figure 7 illustre les résultats de ce test LOI pour les exemples 13 à 20, ainsi que pour les exemples 24 à 27 qui ont les mêmes compositions en polypropylène et en additifs respectivement que les exemples 13, 15, 17, 19 mais qui sont des plaques formées par extrusion. Sur la gauche de la figure 7 sont reportées les valeurs de LOI des échantillons témoins [A] pour le non-tissé et [F] pour une plaque extrudée de polypropylène.
On constate que les valeurs de LOI sont sensiblement les mêmes pour une composition déterminée, quelle que soit la version mise en oeuvre: nontissé enduit d'envers ou non-tissé imprégné ou plaque extrudée. Il est à noter un meilleur résultat pour les versions non-tissées (ex 13 et ex 14) par rapport à la version plaque extrudée (ex 24) pour le mélange PU/APMCM. Ceci peut s'expliquer par le fait que dans le cas de l'extrusion, I'APMCM et le PU sont dispersés et dilués dans le polypropylène et ne sont donc pas voisins l'un de l'autre, contrairement à ce qui se passe dans le cas de l'enduction et de l'imprégnation. Or comme indiqué précédemment I'APMCM et le PU doivent être proches pour réagir ensemble.
Les meilleurs résultats sont obtenus avec les mélanges d'additifs PU/AP 750 (ex 19, 20, 27) et PU/APMCM/mélamine (ex 17, 18, 26).
La conception du calorimètre à cône par Vytenis Babraukas (Fire ResearchNational Bureau of Standards) remonte au début des année 1980. Son fonctionnement applique le principe de la consommation d'oxygène qui s'appuie sur l'étude de Thornton qui montra, en 1917 que pour un grand nombre de liquides et de gaz, la quantité de chaleur dégagée rapportée à la masse d'oxygène consommé au cours de la combustion est une constante . Huggett étendit cette relation à la plupart des matériaux combustibles, naturels ou synthétiques, utilisés dans la construction. Expérimentalement, il attribua la valeur de 13,1.103 kJ/kg à cette constante. La connaissance de la déplétion 2881445 - 12 - massique en oxygène provoquée par la combustion d'un matériau permet le calcul direct du débit calorifique.
L'échantillon est soumis à un flux de chaleur émis par un cône tronqué, de manière à ne pas perturber la flamme. Un analyseur paramagnétique permet la détermination de la quantité d'oxygène consommé et donc, via la relation de Huggett, donne accès à la quantité de chaleur dégagée par unité de surface et de temps (un débit calorifique) : RHR (Rate of Heat Re/ease exprimé en kW/m2). C'est ce paramètre et la valeur de son maximum qui sont ici pris en compte pour l'évaluation d'éventuelles propriétés retard au feu. En effet, le taux de chaleur dégagée est une des variables les plus importantes pour la détermination de la probabilité que le matériau contribue au développement d'un incendie. Plus la valeur du RHR est faible, meilleures sont les propriétés ignifugeantes.
De plus un suivi de la perte de masse, ou de la masse résiduelle, peut 15 être utilisé. Ainsi plus l'échantillon a de bonnes propriétés retard au feu, plus la masse résiduelle est élevée (donc la perte de masse faible).
On a soumis à ce test du calorimètre à cône les exemples 13,14, 17 à 20 sous forme d'échantillons de non-tissé de 100 x 100 x 6 mm3 et les exemples 24, 26 et 27 sous forme d'échantillons de plaques extrudées et thermoformées de 100 x 100 x 3 mm3 ainsi que les échantillons témoins [A] et [F], dans les conditions suivantes: orientation horizontale, débit d'extraction des produits de combustion: 0,024m3/s, intervalle de mesure: 2 s pour les échantillons extrudés et 1 s 25 pour les non-tissés traités ou non, - ignition forcée, flux de chaleur: 30 kW/m2.
2881445 - 13 - Les figures 8 à 12 sont des courbes qui illustrent les résultats obtenus, représentant les RHR (en kW/m2) en fonction du temps (en secondes) : la figure 8 pour les plaques ([F] et ex 24, 26, 27), la figure 9 pour les non-tissés imprégnés face testée ([A] et ex 14, 18 et 20), la figure 10 pour les non-tissés imprégnés dos testé ([A] et ex 14, 18 et 20), la figure:11 pour les non-tissés enduit d'envers face testée ([A] et ex 13, 17 et 19) et la figure 12 pour les non-tissés enduits d'envers dos testé ([A] et ex 13, 17 et 19).
Le tableau 3 ci-dessous récapitule les valeurs moyennes du maximum du pic de RHR sur les 3 essais de chaque formulation et le Tableau 4 donne les masses résiduelles. Le RHR. constitue l'un des paramètres clé de quantification du risque d'incendie puisqu'il représente la quantité de chaleur émise par le matériau et pouvant être cédée au milieu environnant.
Pour les produits enduits, l'indication face enduite ou face non enduite réfère à la face soumise au flux de chaleur du cône. Pour les produits imprégnés, la même logique est utilisée avec les indications face dense et face peu dense (il s'agit de la densité en fibres, car les non-tissés testés ont deux faces différentes).
La courbe de RHR présente différentes allures suivant le type d'additifs ignifugeants utilisés et quel que soit le traitement utilisé. Dans le cas de l'échantillon témoin, un seul pic est obtenu. La combustion est rapide: inférieure à 250 secondes. Dans le cas où du polyphosphate d'ammonium est utilisé (AP MCM ou AP 750), une courbe avec deux pics est obtenue et la courbe est étalée: une traînée plus ou moins importante suivant les échantillons est présente. Il s'agit d'une allure classique pour les systèmes intumescents. Le premier pic de RHR correspond à la combustion durant laquelle le bouclier carboné se forme. Ainsi la protection se met en place et protège l'échantillon: le RHR reste constant ou diminue. Ensuite la barrière protectrice perd ses propriétés et le RHR augmente de nouveau.
Concernant les produits extrudés (figure 8), les valeurs de RHR sont 30 faibles pour tous les exemples (ex 24, 26, 27) avec les meilleures performances 2881445 - 14 - pour les deux derniers (ex 26, 27) du fait, sans doute, de la synergie phosphore-azote.
Concernant les non-tissés imprégnés (figures 9 et 10), quelle que soit la formulation, c'est la face dense en fibres qui dégage le plus de chaleur (RHR plus élevée) que la face plus aérée. Les meilleures performances sont encore obtenues avec les formulations utilisant la synergie azotephosphore (ex 17, 18, 19, 20).
Concernant les non-tissés enduits (figures 11 et 12), les résultats confirment les meilleures performances lorsqu'il y a une synergie azotephosphore (ex 17 à 20) et font ressortir des différences en fonction de la face qui est testée: lorsque c'est le dos enduit qui est testé, l'enduction est au contact du flux de chaleur et les performances sont meilleures.
Tableau 3: Valeur de la moyenne du maximum (en kW/m2) du paramètre du RHR et incertitudes Enduction d'envers Imprégnation Exemples Extrusion Dos testé Face Exemples Dos testé Face Exemples (kW/m2) testée (kW/m2) testé (kW/m2) (kW/m2) (kW/m2) 1416 ( 12 [A] 413 ( 14 405 ( 12 [A] 413 ( 14 405 ( 12 [F] %) %) %) %) %) Ex 24 415 ( 3 %) Ex 13 236 ( 15 644 ( 8 %) Ex 14 695/( 15 486 ( 9 %) %) Ex 26 162 ( 22 %) Ex 17 159 ( 9 %) 309 O14 Ex 18 307 ( 1 %) , 233 ( 14 %) Ex 19 Ex 20 228 (4-10 Ex 27 123 ( 21 %) 162%( 15 3210/( 12 268 ( 8 %) Tableau 4: Masses résiduelles (test au cône calorimétrie) Enduction d'envers Imprégnation Exemples 1 Extrusion Exemples Dos Face Exemples Dos Face testé testée testé testée F 0% LA] 1% 1% [A] 1 % 1% Ex 24 14% 15% Ex 13 14% 16% Ex 14 17% Ex 26 19 % Ex 17 13% 14% Ex 18 13% 15%
_
Ex 27 57 % Ex 19 10 % 13 % Ex 20 10% 12 % 2881445 - 15 - Le tableau 4 donne les masses résiduelles issues du test au cône calorimètre. Il ressort les mêmes conclusions que ci-dessus. La synergie azote-phosphore permet d'avoir les masses résiduelles les plus élevées.
Quant aux formulations avec comme additifs PU/AP MCM, elles sont très 5 performantes sous la version en plaque extrudée (ex 24) mais ne le sont pas dans les versions en non-tissé (13, 14).
Une troisième série de trois exemples (ex 28, 29, 30) concerne des substrats textiles sous forme de feutres de fibres recyclées [C] qui ont été soumis à une enduction d'envers; avec les formulations suivantes: Ex 28: 50 % [C] enduction d'envers de 25 % PU + 25 % AP 422 Ex 29: 50 % [C]enduction d'envers de 25 % PU + 25 % AP 760 Ex 30: 50 % [C] enduction d'envers de 25 % PU + 25 % AP 422 / Ti 02 Les trois exemples ont été soumis au test correspondant à la norme NF P 92-503, du classement M. Ce test concerne les essais de réaction au feu des matériaux. Ceux-ci doivent être souples et d'une épaisseur inférieure ou égale à 5 mm. La dimension des échantillons est de 23 x 10 cm2. Au temps t = 0, l'échantillon est soumis au flux de chaleur; à t = 20 s, la flamme est mise en contact de l'échantillon pour enflammer les gaz de dégradation et cette dernière étape est répétée à t = 45 s, puis toutes les 30 secondes durant 5 minutes.
Le tableau 5 donne les différents classements du test. Tableau 5: Classement de la norme NF P92-503.
Comportement Pas de Classement Gouttes Gouttes non gouttes enflammées enflammées Inflammation < 5 sec M1 M1 M2 Longueur brûlée < 350 mm M2 M2 M3 Longueur brûlée < 600 mm M3 M3 M4 2881445 - 16 -Les trois exemples (ex 28, 29, 30) ont obtenu le classement M1 contrairement au témoin [C] qui ne l'a pas obtenu.
2881445 - 17 -
Claims (12)
1. Elément à propriétés au feu améliorées comportant: a) un polymère de base, choisi parmi le groupe comprenant le polypropylène et le polyester, à raison de 30 à 80 rb en poids, b) une résine de polyuréthane à raison de 5 à 25 % en poids et, c) à raison de 10 à 37,5 % en poids, au moins un additif choisi parmi le groupe comprenant le polyphosphate d'ammonium et la mélamine.
2. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère de base, polypropylène ou polyester, est un substrat textile sous forme d'un non-tissé ou d'une étoffe tissée ou tricotée et le mélange formé par la résine de polyuréthane et au moins un additif, polyphosphate d'ammonium et/ou mélamine, constitue une enduction sur l'une des faces dudit substrat textile.
3. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polymère de base, polypropylène ou polyester, est un substrat textile sous forme d'un non-tissé ou d'une étoffe tissée ou tricotée et le mélange formé par la résine de polyuréthane et au moins un additif, polyphosphate d'ammonium et/ou mélamine, est inclus dans le substrat textile sous forme d'une imprégnation, notamment obtenue par foulardage dudit substrat textile.
4. Elément selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la composition d'enduction ou d'imprégnation est formée d'un mélange de polyuréthane et uniquement de mélamine.
5. Elément selon la revendication 4, caractérisé en ce que le polymère de base est un substrat textile, non tissée ou tissé, de grammage inférieur à 150 g/m2 et en ce que la composition d'enduction ou d'imprégnation - 18 représente 50 % en poids, avec une répartition égale entre le polyuréthanne et la mélamine.
6. Elément selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la composition d'enduction ou d'imprégnation est formée d'un mélange de polyuréthane et uniquement de polyphosphate d'ammonium.
7. Elément selon l'une des revendications 2, 3 ou 6, caractérisé en ce que le polymère de base est un substrat textile d'un grammage compris entre 300 et 500 g/m2 et en ce que la composition d'enduction ou d'imprégnation représente un poids de l'ordre de 20 à 25 % de polyuréthanne et 20 à 25 % soit d'un polyphosphate d'ammonium enrobé d'un composé azoté, soit d'un mélange 3/4 polyphosphate d'ammonium - 1/4 mélamine.
8. Elément selon la revendication 2, caractérisé en ce que le polymère de base est un feutre faisant de l'ordre de 500 g/m2, comportant de l'ordre de 70 % de fibres de polypropylène, et en ce que la composition d'enduction d'envers représente 50 % en poids avec une répartition égale entre d'une part le polyuréthanne et d'autre part le polyphosphate d'ammonium seul ou en mélange avec du dioxyde de titane.
9. Elément selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la composition d'enduction ou d'imprégnation est formée d'un mélange de polyuréthane et, comme additifs, du polyphosphate d'ammonium et du dioxyde de titane, dans une proportion relative dans les additifs d'au moins 15% de dioxyde de titane en poids.
10. Elément selon la revendication 2, caractérisé en ce que le polymère de base est un non-tissé de polypropylène et la composition d'enduction est formée d'un mélange de polyuréthane, et comme additifs, du polyphosphate d'ammonium, de la mélamine et du dioxyde de titane dans une proportion relative, en poids dans les additifs de l'ordre de 2881445 - 19 - 70% de polyphosphate d'ammonium, de 20% de mélamine et 10% de dioxyde de titane.
11.Elément selon la revendication 1 sous forme de plaque, de film ou de fibres, obtenu par extrusion du polypropylène, comme polymère de 5 base, et du mélange de résine de polyuréthane et d'additif.
12.Elément sous forme de plaque ou de film selon la revendication 11 caractérisé en ce qu'il est laminé entre deux couches de non-tissé.
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| WO1998022555A1 (fr) * | 1996-11-19 | 1998-05-28 | Chavanoz Industrie | Composition ignifugeante sans halogene, fil ignifuge avec celle-ci, et structure textile ignifuge comportant de tels fils |
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2005
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