FR3144920A1 - Dispositif de protection passive contre l’incendie comprenant une mousse silicone - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif de protection passive contre l’incendie, ledit dispositif comprenant au moins une bande comprenant une mousse silicone ayant une densité inférieure à 0,20 g/cm3. Ledit dispositif de protection passive contre l’incendie est particulièrement utile pour la protection d’équipements importants pour la sécurité et la sûreté d’une installation, par exemple de câbles, de chemins de câbles, de gaines de ventilation et de désenfumage, de traversées, de joints et de coffrets. Abrégé : Pas de figures
Description
La présente invention concerne le domaine technique des mousses silicones, et plus précisément l’utilisation de bandes de mousses silicones pour la protection passive contre l’incendie d’équipements, notamment :
- de câbles et de chemins de câbles, de gaines de ventilation et de désenfumage ;
- des traversants (câbles, tuyauteries en acier, cuivre, inox…), des traversée coupe-feu ;
- des joints coupe-feu ;
- des coffrets coupe-feu protégeant dispositifs spécifiques, notamment des dispositifs important pour la sécurité et la sûreté d’une installation, par exemple des pompes, des vannes, des capteurs ou des actionneurs.
- de câbles et de chemins de câbles, de gaines de ventilation et de désenfumage ;
- des traversants (câbles, tuyauteries en acier, cuivre, inox…), des traversée coupe-feu ;
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- des coffrets coupe-feu protégeant dispositifs spécifiques, notamment des dispositifs important pour la sécurité et la sûreté d’une installation, par exemple des pompes, des vannes, des capteurs ou des actionneurs.
Un chemin de câbles est un dispositif permettant le passage d’un ou plusieurs câbles (généralement câbles électriques, câbles informatiques et/ou câble multimédia), ou bien de tuyauterie pour faciliter la distribution des fluides (air, gaz, etc.).
Il est courant d’utiliser des revêtements anti-feu pour protéger les chemins de câbles. Les couvertures de protection passive contre l’incendie sont généralement des dispositifs souples, ayant des propriétés coupe-feu qui ont une tenue mécanique jusqu’à 1300°C.
On peut citer par exemple les documents de l’art antérieur suivants :
- La demande de brevet EP 0 612 540 A1 décrit un dispositif souple de protection ayant des propriétés coupe-feu comprenant un complexe d’éléments fibreux et/ou textiles assemblés par collage.
- La demande de brevet EP 2 072 087 A1 décrit un matelas pour protection au feu comprenant au moins deux sous-ensembles fibreux à base de nappes de laine de fibres minérales séparées par un tissu de fibres minérales, au moins une couche de colle réfractaire solidarisant entre eux les sous-ensembles fibreux, et une enveloppe comprenant un tissu de fibres minérales imprégné par une silicone ignifuge et enfermant l’ensemble des sous-ensembles fibreux.
- La demande de brevet EP 2 694 164 A1 décrit également un revêtement de protection anti-feu comprenant plusieurs couches fibreuses superposées et une couche de colle réfractaire placée entre deux couches fibreuses.
Dans ces différents documents, le matériau coupe-feu contient au moins un élément fibreux. Cependant, en cas de rupture, les produits fibreux peuvent générer des résidus qui sont susceptibles de boucher les organes de sécurité des installations, par exemple les circuits de refroidissement. La présence d’éléments fibreux est donc contre-indiquée dans les installations à risque, telles que les centrales nucléaires.
La demande de brevet EP 3 799 935 A2 a proposé une solution à ce problème spécifique : elle décrit une couverture de protection au feu qui comporte une première couche constituée d’un tissu d’un matériau résistant à la chaleur, notamment un tissu de verre ou un tissu à fibres méta-aramides, et une deuxième couche constituée d’un matériau intumescent. De plus, ce document décrit un dispositif de protection au feu utilisant une ou plusieurs desdites couvertures déposées en quinconce. D’après ce document, les couvertures de protection au feu ont l’avantage d’être légères et souples et de ne pas risquer de projeter des fibres pouvant colmater des filtres en cas de détérioration des protections des chemins de câbles dans le cas de soufflage par un jet de vapeur ou autre. Cependant, l’assemblage de ces couvertures est difficile : les couvertures doivent être disposées de façon à prévoir des zones d’expansion du matériau intumescent en cas de feu.
Dans ce contexte, la présente invention a pour objectif de proposer un nouveau dispositif de protection passive contre l’incendie, souple, léger et manipulable aisément, ayant des propriétés coupe-feu et une bonne tenue mécanique jusqu’à 1300°C. Ce nouveau dispositif est avantageusement dépourvu d’éléments fibreux. Il permet d’assurer une protection des équipements importants pour la sécurité et la sûreté dans les installations à risque, telles que les centrales nucléaires. En outre, ce nouveau dispositif peut être amovible, nettoyable et décontaminable.
Plus généralement, la présente invention a pour objectif de proposer un nouveau dispositif de protection passive contre l’incendie d’équipements, en particulier d’équipements importants pour la sécurité et la sûreté d’une installation, par exemple de câbles, de chemins de câbles, de gaines de ventilation et de désenfumage, de traversées, de joints et de coffrets.
La présente invention a donc pour objet un dispositif de protection passive contre l’incendie, ledit dispositif comprenant au moins une bande comprenant une mousse silicone ayant une densité inférieure à 0,20 g/cm3.
L’invention a également pour objet un procédé de préparation d’un dispositif de protection passive contre l’incendie, ledit procédé comprenant (A) la préparation d’une bande comprenant une mousse silicone, ladite préparation comprenant les étapes consistant à :
- préparer une composition silicone apte à former une mousse par libération d’un gaz ;
- déposer ladite composition dans un moule ;
- fermer le moule ; et
- laisser réticuler et/ou durcir ladite composition silicone pour obtenir la bande comprenant la mousse silicone.
- préparer une composition silicone apte à former une mousse par libération d’un gaz ;
- déposer ladite composition dans un moule ;
- fermer le moule ; et
- laisser réticuler et/ou durcir ladite composition silicone pour obtenir la bande comprenant la mousse silicone.
En outre, l’invention a pour objet l’utilisation dudit dispositif de protection passive contre l’incendie d’équipements, en particulier d’équipements importants pour la sécurité et la sûreté d’une installation, par exemple de câbles, de chemins de câbles, de gaines de ventilation et de désenfumage, de traversées, de joints et de coffrets, et tout particulièrement pour l’enrubannage de chemins de câbles, de préférence dans les installations à risque, telles que les centrales nucléaires.
Sauf indication contraire, toutes les viscosités des huiles silicones dont il est question dans le présent exposé correspondent à une grandeur de viscosité dynamique à 25°C dite « Newtonienne », c’est-à-dire la viscosité dynamique qui est mesurée, de manière connue en soi, avec un viscosimètre Brookfield à un gradient de vitesse de cisaillement suffisamment faible pour que la viscosité mesurée soit indépendante du gradient de vitesse.
La présente invention a donc pour objet un dispositif de protection passive contre l’incendie, ledit dispositif comprenant au moins une bande comprenant une mousse silicone ayant une densité inférieure à 0,20 g/cm3.
Une bande peut être définie comme une forme dont l’épaisseur est significativement plus faible que la longueur et que la largeur. Une bande peut typiquement faire :
- entre 50 cm et 5 m de long ;
- entre 10 cm et 50 cm de large ;
- entre 1 cm et 5 cm d’épaisseur.
- entre 50 cm et 5 m de long ;
- entre 10 cm et 50 cm de large ;
- entre 1 cm et 5 cm d’épaisseur.
L’expression « mousse de silicone » ou « mousse silicone » désigne une composition d’organopolysiloxanes sous la forme de mousse.
Selon un mode de réalisation préféré, la mousse silicone selon la présente invention est obtenue à partir d’une composition silicone réticulant par polyaddition et dont la réaction de moussage génère de l’hydrogène.
Sans vouloir toutefois être liée par une quelconque théorie, le phénomène de moussage peut être décrit ainsi : On met en œuvre une composition réticulant par polyaddition comprenant un organopolysiloxane portant des groupes vinyles liés au silicium, un organopolysiloxane contenant des atomes d’hydrogène liés au silicium et un agent porogène comprenant un groupement hydroxyle. Le groupement hydroxyle de l’agent porogène réagit avec l’organopolysiloxane à fonctions hydrures produisant ainsi de l’hydrogène gazeux et un silanol. Le silanol réagit alors avec l’organopolysiloxane à fonctions hydrures par une réaction d’hydrogénocondensation générant ainsi une deuxième molécule d’hydrogène gazeux, alors qu’un autre polydiorganosiloxane portant des groupes vinyles liés au silicium va simultanément réagir par une réaction d’addition avec un autre polydiorganosiloxane à fonctions hydrures, participant ainsi à la construction du réseau de la mousse de silicone.
Bien que la composition réticulant par polyaddition telle que décrite ci-dessus soit le mode préféré de réalisation de la mousse silicone selon la présente invention, d’autres compositions silicones aptes à former une mousse sont tout à fait envisageables, dans la mesure où la composition libère un gaz permettant le phénomène de moussage. Selon un mode de réalisation, la composition silicone contient un agent porogène qui expanse le matériau sous action de la chaleur par décomposition avec libération de gaz, cas notamment des dérivés de type azo, par exemple l’azodicarbonamide, qui va permettre de libérer de l’azote, du gaz carbonique et de l’ammoniaque. Selon un autre mode de réalisation, la composition silicone contient un agent porogène qui expanse le matériau sous action de la chaleur par changement de phase, typiquement liquide à gaz, cas notamment des solvants à faible point d’ébullition.
Selon un mode de réalisation préféré, la mousse silicone est obtenue à partir d’une composition silicone comprend :
- au moins un organopolysiloxaneAprésentant, par molécule, au moins deux groupes alcényles en C2-C12liés au silicium,
- au moins un organopolysiloxaneBprésentant, par molécule, au moins deux motifs SiH,
- une quantité catalytiquement efficace d’au moins un catalyseur d’hydrosilylationC, et
- au moins un agent porogèneDcomprenant un groupement hydroxyle.
- au moins un organopolysiloxaneAprésentant, par molécule, au moins deux groupes alcényles en C2-C12liés au silicium,
- au moins un organopolysiloxaneBprésentant, par molécule, au moins deux motifs SiH,
- une quantité catalytiquement efficace d’au moins un catalyseur d’hydrosilylationC, et
- au moins un agent porogèneDcomprenant un groupement hydroxyle.
L’organopolysiloxaneAprésentant, par molécule, au moins deux groupes alcényles, en C2-C12liés au silicium, peut de préférence être un organopolysiloxane linéaire formé :
- d’au moins deux motifs siloxyle de formule suivante : YaR1 bSiO(4-a-b)/2
dans laquelle Y représente un groupe alcényle en C2-C12, de préférence un groupe vinyle ; R1représente un groupe hydrocarboné monovalent ayant de 1 à 12 atomes de carbone, de préférence choisi parmi les groupes alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone tels que les groupes méthyle, éthyle, propyle, les groupes cycloalkyles ayant de 3 à 8 atomes de carbone et les groupes aryle ayant de 6 à 12 atomes de carbone ; a = 1 ou 2, b = 0, 1 ou 2 et la somme a+b = 2 ou 3, et
- éventuellement de motifs de formule suivante : R1 cSiO(4-c)/2
dans laquelle R1a la même signification que ci-dessus et c = 2 ou 3.
- d’au moins deux motifs siloxyle de formule suivante : YaR1 bSiO(4-a-b)/2
dans laquelle Y représente un groupe alcényle en C2-C12, de préférence un groupe vinyle ; R1représente un groupe hydrocarboné monovalent ayant de 1 à 12 atomes de carbone, de préférence choisi parmi les groupes alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone tels que les groupes méthyle, éthyle, propyle, les groupes cycloalkyles ayant de 3 à 8 atomes de carbone et les groupes aryle ayant de 6 à 12 atomes de carbone ; a = 1 ou 2, b = 0, 1 ou 2 et la somme a+b = 2 ou 3, et
- éventuellement de motifs de formule suivante : R1 cSiO(4-c)/2
dans laquelle R1a la même signification que ci-dessus et c = 2 ou 3.
Il est entendu dans les formules ci-dessus que, si plusieurs groupes R1sont présents, ils peuvent être identiques ou différents les uns des autres.
Dans la partie qui suit concernant la description de l’organopolysiloxaneA, la nomenclature suivante a été utilisée pour représenter les motifs siloxyles :
M : motif siloxyle R1 3SiO1/2,
MVi: motif siloxyle choisi parmi YR1 2SiO1/2et Y2R1SiO1/2,
D : motif siloxyle R1 2SiO2/2,
DVi: motif siloxyle choisi parmi Y2SiO2/2et YR1SiO2/2,
T : motif siloxyle R1SiO3/2,
Q : motif siloxyle SiO4/2,
avec Y et R1tels que définis précédemment.
M : motif siloxyle R1 3SiO1/2,
MVi: motif siloxyle choisi parmi YR1 2SiO1/2et Y2R1SiO1/2,
D : motif siloxyle R1 2SiO2/2,
DVi: motif siloxyle choisi parmi Y2SiO2/2et YR1SiO2/2,
T : motif siloxyle R1SiO3/2,
Q : motif siloxyle SiO4/2,
avec Y et R1tels que définis précédemment.
A titre d’exemples de motifs terminaux M et MVi, on peut citer les groupes triméthylsiloxy, diméthylphénylsiloxy, diméthylvinylsiloxy ou diméthylhexènylsiloxy.
A titre d’exemples de motifs D et DVi, on peut citer les groupes diméthylsiloxy, méthylphénylsiloxy, méthylvinylsiloxy, méthylbutènylsiloxy, méthylhexènylsiloxy, méthyldécènylsiloxy ou méthyldécadiènylsiloxy.
A titre d’exemples de motifs T, on peut citer le groupe méthylsiloxy.
L’organopolysiloxaneAprésentant, par molécule, au moins deux groupes alcényles, en C2-C12liés au silicium, peut de préférence être un organopolysiloxane linéaire essentiellement constitué de motifs siloxyles D et/ou DVi, et de motifs siloxyles terminaux M et/ou MVi.
Des exemples d’organopolysiloxanes linéaires pouvant être un organopolysiloxanesAselon l’invention sont :
- un poly(diméthylsiloxane) à extrémités diméthylvinylsilyles ;
- un poly(diméthylsiloxane-co-méthylphénylsiloxane) à extrémités diméthylvinylsilyles ;
- un poly(diméthylsiloxane-co-méthylvinylsiloxane) à extrémités diméthylvinylsilyles ; et
- un poly(diméthylsiloxane-co-méthyivinylsiloxane) à extrémités triméthyl-silyles.
- un poly(diméthylsiloxane) à extrémités diméthylvinylsilyles ;
- un poly(diméthylsiloxane-co-méthylphénylsiloxane) à extrémités diméthylvinylsilyles ;
- un poly(diméthylsiloxane-co-méthylvinylsiloxane) à extrémités diméthylvinylsilyles ; et
- un poly(diméthylsiloxane-co-méthyivinylsiloxane) à extrémités triméthyl-silyles.
De préférence, l’organopolysiloxaneAcontient des motifs diméthylvinylsilyles terminaux et encore plus préférentiellement l’organopolysiloxaneAest un poly(diméthylsiloxane) à extrémités diméthylvinylsilyles.
De préférence, l’organopolysiloxaneAest une huile de viscosité dynamique comprise entre 100 mPa.s et 100 000 mPa.s, de préférence entre 100 mPa.s et 80 000 mPa.s, et plus préférentiellement entre 1000 mPa.s et 50 000 mPa.s.
De préférence, l’organopolysiloxaneAa une teneur massique en motif alcényle comprise entre 0,001% et 30%, de préférence entre 0,01% et 10%, de préférence entre 0,02% et 5%.
La composition silicone comprend de préférence de 40% à 80% en poids d’organopolysiloxaneA, encore plus préférentiellement de 50% à 70% en poids d’organopolysiloxaneA. Selon un mode de réalisation, la composition silicone ne comprend pas d’organopolysiloxanes branchés ou résines comprenant des motifs alcényles en C2-C12.
L’organopolysiloxaneBest un organopolysiloxane présentant, par molécule, au moins deux motifs SiH. Il s’agit donc d’un composé organohydrogénopolysiloxane. De préférence, le composéBcomprend au moins trois motifs SiH.
L’organopolysiloxaneBpeut avantageusement être un organopolysiloxane comprenant au moins deux, de préférence au moins trois, motifs siloxyles de formule suivante : HdR2 eSiO(4-d-e)/2
dans laquelle R2représente un radical monovalent ayant de 1 à 12 atomes de carbone, d = 1 ou 2, e = 0, 1 ou 2 et d+e = 1, 2 ou 3 ;
et éventuellement d’autres motifs de formule suivante : R2 fSiO(4-f)/2
dans laquelle R2a la même signification que ci-dessus, et f = 0, 1, 2, ou 3.
dans laquelle R2représente un radical monovalent ayant de 1 à 12 atomes de carbone, d = 1 ou 2, e = 0, 1 ou 2 et d+e = 1, 2 ou 3 ;
et éventuellement d’autres motifs de formule suivante : R2 fSiO(4-f)/2
dans laquelle R2a la même signification que ci-dessus, et f = 0, 1, 2, ou 3.
Il est entendu que, si plusieurs groupes R2sont présents dans les formules ci-dessus, ils peuvent être identiques ou différents les uns des autres.
Préférentiellement, R2peut représenter un radical monovalent choisi dans le groupe constitué par les groupes alkyles ayant 1 à 8 atomes de carbone, éventuellement substitué par au moins un atome d’halogène tel que le chlore ou le fluor, les groupes cycloalkyles ayant de 3 à 8 atomes de carbone et les groupes aryles ayant de 6 à 12 atomes de carbone. R2peut avantageusement être choisi dans le groupe constitué par le méthyle, l’éthyle, le propyle, le 3,3,3-trifluoropropyle, le xylyle, le tolyle et le phényle.
Le symbole d est préférentiellement égal à 1.
Dans la partie qui suit concernant la description de l’organopolysiloxaneB, la nomenclature suivante a été utilisée pour représenter les motifs siloxyles :
M : motif siloxyle R2 3SiO1/2,
M’ : motif siloxyle R2 2HSiO1/2,
D : motif siloxyle R2 2SiO2/2,
D’ : motif siloxyle R2HSiO2/2,
T : motif siloxyle R2SiO3/2,
Q : motif siloxyle SiO4/2,
avec R2tel que défini précédemment.
M : motif siloxyle R2 3SiO1/2,
M’ : motif siloxyle R2 2HSiO1/2,
D : motif siloxyle R2 2SiO2/2,
D’ : motif siloxyle R2HSiO2/2,
T : motif siloxyle R2SiO3/2,
Q : motif siloxyle SiO4/2,
avec R2tel que défini précédemment.
L’organopolysiloxaneBpeut présenter une structure linéaire, ramifiée, ou cyclique. Le degré de polymérisation est de préférence supérieur ou égal à 2. Généralement, il est inférieur à 5000. De préférence, la viscosité de l’organopolysiloxaneBest comprise entre 1 mPa.s et 5000 mPa.s, plus préférentiellement entre 1 mPa.s et 2000 mPa.s, et encore plus préférentiellement entre 5 mPa.s et 1000 mPa.s.
Lorsqu’il s’agit de polymères linéaires, ceux-ci sont essentiellement constitué de motifs siloxyles D et/ou D’, et de motifs siloxyles terminaux M et/ou M’. Lorsqu’il s’agit de polymères cycliques, ceux-ci sont essentiellement constitué de motifs siloxyles D et/ou D’.
Des exemples d’organohydrogénopolysiloxanes pouvant être des organopolysiloxanesBselon l’invention sont :
- un poly(diméthylsiloxane) à extrémités hydrogénodiméthylsilyles ;
- un poly(diméthylsiloxane-co-méthylhydrogénosiloxane) à extrémités triméthylsilyles ;
- un poly(diméthylsiloxane-co-méthylhydrogénosiloxane) à extrémités hydrogénodiméthylsilyles ;
- un poly(méthylhydrogénosiloxane) à extrémités triméthyisilyles ; et
- un poly(méthylhydrogénosiloxane) cyclique.
- un poly(diméthylsiloxane) à extrémités hydrogénodiméthylsilyles ;
- un poly(diméthylsiloxane-co-méthylhydrogénosiloxane) à extrémités triméthylsilyles ;
- un poly(diméthylsiloxane-co-méthylhydrogénosiloxane) à extrémités hydrogénodiméthylsilyles ;
- un poly(méthylhydrogénosiloxane) à extrémités triméthyisilyles ; et
- un poly(méthylhydrogénosiloxane) cyclique.
Lorsque organopolysiloxaneBprésente une structure ramifiée, il est choisi de préférence dans le groupe constitué par les résines silicones de formules suivantes :
- M’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par les groupes M ;
- MM’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par une partie des motifs M ;
- MD’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par les groupes D ;
- MDD’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par une partie des groupes D ;
- MM’TQ où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par une partie des motifs M ;
- MM’DD’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par une partie des motifs M et D ;
- et leurs mélanges.
- M’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par les groupes M ;
- MM’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par une partie des motifs M ;
- MD’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par les groupes D ;
- MDD’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par une partie des groupes D ;
- MM’TQ où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par une partie des motifs M ;
- MM’DD’Q où les atomes d’hydrogène liés à des atomes de silicium sont portés par une partie des motifs M et D ;
- et leurs mélanges.
De préférence, l’organopolysiloxaneBa une teneur massique en fonctions hydrogénosilyle Si-H comprise entre 0,2% et 91% plus préférentiellement entre 3% et 80% et encore plus préférentiellement entre 15% et 70%.
Avantageusement, le ratio molaire des fonctions hydrogénosilyles Si-H des organopolysiloxanesBsur les fonctions alcènes des organopolysiloxanesAest compris entre 5 et 100, de préférence entre 10 et 90, plus préférentiellement entre 15 et 65, et encore plus préférentiellement entre 20 et 55.
La composition silicone selon l’invention comprend de préférence de 1% à 20% en poids, et plus préférentiellement de 3% à 15% en poids, d’organopolysiloxaneB.
Le catalyseur d’hydrosilylationCpeut notamment être choisi parmi les composés du platine et du rhodium mais aussi parmi des composés de silicium comme ceux décrits dans les demandes de brevet WO 2015/004396 et WO 2015/004397, des composés de germanium comme ceux décrits dans les demandes de brevet WO 20160/75414 ou des complexes de nickel, cobalt ou fer comme ceux décrits dans les demandes de brevet WO 2016/071651, WO 2016/071652 et WO 2016/071654. Le catalyseurCest de préférence un composé dérivé d’au moins un métal appartenant au groupe du platine. Ces catalyseurs sont bien connus. On peut, en particulier, utiliser les complexes du platine et d’un produit organique décrit dans les brevets US 3,159,601, US 3,159,602, US 3,220,972 et les brevets européens EP 0.057.459, EP 0.188.978 et EP 0.190.530, les complexes du platine et d’organosiloxanes vinylés décrits dans les brevets US 3,419,593, US 3,715,334, US 3,377,432 et US 3,814,730.
Préférentiellement, le catalyseurCest un composé dérivé du platine. Dans ce cas, la quantité pondérale de catalyseurC, calculée en poids de platine-métal, est généralement comprise entre 2 ppm et 400 ppm massiques, de préférence entre 5 ppm et 200 ppm, basée sur le poids total de la composition silicone.
Préférentiellement, le catalyseurCest un platine de Karstedt.
L’agent porogèneDcomprenant un groupement hydroxyle peut être choisi dans le groupe constitué par l’eau, les polyols, les alcools monofonctionnels, les organosilanes contenant au moins un groupe silanol, les organosiloxanes contenant au moins un groupe silanol, et leurs mélanges.
Selon un mode de réalisation préféré, l’agent porogèneDest l’eau. L’eau peut être ajoutée directement dans la composition silicone. Alternativement, l’eau peut être introduite sous la forme d’une émulsion aqueuse, par exemple une émulsion silicone directe huile-dans-eau ou une émulsion silicone inverse eau-dans-huile comprenant une phase continue huileuse silicone, une phase aqueuse et un stabilisant. Selon un mode de réalisation, l’eau est introduite via une émulsion d’huile silicone dans l’eau avec une teneur en eau de l’ordre de 60% en poids. Lorsque l’eau est introduite dans la composition silicone via une émulsion, la dispersion de l’eau dans la composition silicone et sa stabilité au stockage sont améliorés.
Selon un autre mode de réalisation, l’agent porogèneDest un polyol. De préférence, il s’agit d’un polyol organique ayant de 3 à 12 atomes de carbone et comprenant au moins 2 groupements hydroxyles par molécule. Le polyol peut être linéaire ou ramifié, et il peut optionnellement comprendre un ou plusieurs cycles aromatiques. On peut citer par exemple les alcools polyhydriques saturés ayant au moins 2 groupements hydroxyles par molécule, tels que ceux décrits dans US 4,871,781. Des exemples de polyols pouvant être utilisés comme agent porogène selon l’invention sont :
- les diols, par exemple le 1,2-éthanediol, le 2,3-propanediol, le1,3-propanediol, le 1,4-butanediol, le 1,5-pentanediol et le 1,6-hexanediol ;
- les triols, par exemples le 1,2,3-propanetriol et le 2,2-bis-hydroxymethyl-butanol ;
- les tétritols, par exemple l’érythritol et le pentaérythritol ;
- les pentitols, par exemple l’arabitol, le xylitol, et le méthylpentitol ;
- les hexitols, par exemple le mannitol et le sorbitol ; et
- les polyols cycloaliphatiques, par exemple les cyclohexanediols, les cyclohexane triols, et l’inositol.
- les diols, par exemple le 1,2-éthanediol, le 2,3-propanediol, le1,3-propanediol, le 1,4-butanediol, le 1,5-pentanediol et le 1,6-hexanediol ;
- les triols, par exemples le 1,2,3-propanetriol et le 2,2-bis-hydroxymethyl-butanol ;
- les tétritols, par exemple l’érythritol et le pentaérythritol ;
- les pentitols, par exemple l’arabitol, le xylitol, et le méthylpentitol ;
- les hexitols, par exemple le mannitol et le sorbitol ; et
- les polyols cycloaliphatiques, par exemple les cyclohexanediols, les cyclohexane triols, et l’inositol.
Selon un autre mode de réalisation, l’agent porogèneDest un alcool monofonctionnel. De préférence, il s’agit d’un alcool organique ayant de 1 à 12 atomes de carbone et comprenant un seul groupement hydroxyle par molécule. L’alcool peut être linéaire ou ramifié, et il peut optionnellement comprendre un ou plusieurs cycles aromatiques. Des exemples d’alcools monofonctionnels pouvant être utilisés comme agent porogène selon l’invention sont le méthanol, l’éthanol, le n-propanol, l’isopropanol, le n-butanol, le 2-butanol, le tert-butanol, le n-octanol, l’alcool benzylique, et leurs mélanges.
Selon encore un autre mode de réalisation, l’agent porogèneDest un organosilane contenant un ou plusieurs groupes silanols. Ces composés peuvent par exemple être représentés par la formule (1) ou la formule (2) suivantes :
(1) (R3)3SiOH
(2) (R3)2Si(OH)2
dans lesquelles R3représente un radical monovalent choisi dans le groupe constitué par les groupes alkyles ayant 1 à 8 atomes de carbone, éventuellement substitués par au moins un atome d’halogène tel que le chlore ou le fluor, les groupes cycloalkyles ayant de 3 à 10 atomes de carbone et les groupes aryles ayant de 6 à 12 atomes de carbone. Il est entendu que, si plusieurs groupes R3sont présents dans les formules ci-dessus, ils peuvent être identiques ou différents les uns des autres.
(1) (R3)3SiOH
(2) (R3)2Si(OH)2
dans lesquelles R3représente un radical monovalent choisi dans le groupe constitué par les groupes alkyles ayant 1 à 8 atomes de carbone, éventuellement substitués par au moins un atome d’halogène tel que le chlore ou le fluor, les groupes cycloalkyles ayant de 3 à 10 atomes de carbone et les groupes aryles ayant de 6 à 12 atomes de carbone. Il est entendu que, si plusieurs groupes R3sont présents dans les formules ci-dessus, ils peuvent être identiques ou différents les uns des autres.
Des exemples d’organosilanes contenant un ou plusieurs groupes silanols pouvant être utilisés comme agent porogène selon l’invention sont (CH3)3SiOH, (C6H5)SiOH, (CH3)(C6H5)2SiOH et (C6H5)2Si(OH)2.
Selon encore un autre mode de réalisation, l’agent porogèneDest un organosiloxane contenant un ou plusieurs groupes silanols. De préférence, il peut s’agir un composé organopolysiloxane formé :
- d’au moins un motifs siloxyle de formule suivante : R3 g(OH)hSiO(4-g-h)/2
dans laquelle R3a la même signification que ci-dessus ; g = 0, 1 ou 2, h = 1 ou 2, et la somme g+h = 1, 2 ou 3, et
- éventuellement de motifs de formule suivante : R3 iSiO(4-i)/2
dans laquelle R3a la même signification que ci-dessus et i = 0, 1, 2 ou 3.
- d’au moins un motifs siloxyle de formule suivante : R3 g(OH)hSiO(4-g-h)/2
dans laquelle R3a la même signification que ci-dessus ; g = 0, 1 ou 2, h = 1 ou 2, et la somme g+h = 1, 2 ou 3, et
- éventuellement de motifs de formule suivante : R3 iSiO(4-i)/2
dans laquelle R3a la même signification que ci-dessus et i = 0, 1, 2 ou 3.
La composition silicone peut en outre comprendre d’autres composés, en particulier :
- au moins une charge minérale, notamment de la silice, du quartz, ou un mélange de ceux-ci ;
- au moins un additif de résistance thermique et/ou de tenue au feu ;
- au moins une gomme diorganopolysiloxane ;
- une huile diorganopolysiloxanique bloquée à chaque extrémité de sa chaîne par un motif triorganosiloxy dont les radicaux organiques liés aux atomes de silicium sont choisis parmi les radicaux alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone ;
- un inhibiteur de réticulation ;
- une base colorante ;
- optionnellement d’autres charges.
- au moins une charge minérale, notamment de la silice, du quartz, ou un mélange de ceux-ci ;
- au moins un additif de résistance thermique et/ou de tenue au feu ;
- au moins une gomme diorganopolysiloxane ;
- une huile diorganopolysiloxanique bloquée à chaque extrémité de sa chaîne par un motif triorganosiloxy dont les radicaux organiques liés aux atomes de silicium sont choisis parmi les radicaux alkyles ayant de 1 à 8 atomes de carbone ;
- un inhibiteur de réticulation ;
- une base colorante ;
- optionnellement d’autres charges.
Selon un mode de réalisation préféré, la composition silicone comprend une charge minérale, qui est de préférence une silice de combustion ou une silice de précipitation. Les charges minérales de type silice ont préférentiellement une surface spécifique, mesurée selon les méthodes BET, d’au moins 50 m2/g, notamment comprise entre 50 m2/g et 400 m2/g, de préférence supérieure à 70 m2/g, une dimension moyenne des particules primaires inférieure à 0,1 µm (micromètre) et une densité apparente inférieure à 200 g/litre. Très préférentiellement, la charge minérale est une silice de combustion dont la surface spécifique est comprise entre 100 m2/g et 300 m2/g.
Les charges minérales de type silice, de préférence hydrophiles, peuvent être incorporées telles quelles dans la composition silicone ou être éventuellement traitées par un agent de compatibilisation. Selon une variante, ces silices peuvent éventuellement être traitées par un ou des composés organosiliciques, par exemple organosilane ou organosilazane, habituellement utilisés pour cet usage. Parmi ces composés, figurent les méthylpolysiloxanes tels que l’hexaméthyldisiloxane, l’octaméthylcyclo-tétrasiloxane, les méthylpolysilazanes tels que l’hexaméthyldisilazane, l’hexaméthylcyclotrisilazane, le tétraméthyldivinyldisilazane, les chlorosilanes tels que le diméthyl-dichlorosilane, le triméthylchlorosilane, le méthylvinyldichlorosilane, le diméthylvinylchlorosilane, les alcoxysilanes tels que le diméthyl-diméthoxysilane, le diméthylvinyléthoxysilane, le triméthylméthoxysilane. Ces composés peuvent être utilisés seuls ou en mélange (voir brevets français FR 1 126 884, FR 1 136 885, FR 1 236 505 et brevet anglais GB 1 024 234). Selon un mode de réalisation préféré, la silice est traitée lors du mélange avec tout ou partie de l’organopolysiloxaneAselon un procédé in-situ. Selon un mode de réalisation avantageux, la silice est traitée avec un ou plusieurs hexaorganodisilazanes. Encore plus préférentiellement, la silice est traitée avec de l’hexaméthyldisilazane seul ou en mélange avec du divinyltétraméthyldisilazane.
La silice peut éventuellement être prédispersée dans une huile silicone, de façon à obtenir une suspension. On préfère notamment utiliser une suspension de silice de combustion traitée, notamment par de l’hexaméthyldisilazane, dans une huile polyorganosiloxane, notamment vinylée.
Alternativement ou en complément, la composition silicone selon invention peut également contenir au moins une autre charge minérale qui est un quartz. Il est utilisé de préférence un quartz naturel broyé avec une granulométrie moyenne inférieure à 10 microns. Le quartz peut éventuellement être traité pour améliorer sa compatibilité avec les organopolysiloxanes.
Selon un mode de réalisation préféré, la composition silicone contient un mélange de silice et de quartz, avec un ratio massique entre le quartz et la silice compris de manière préférée entre 0,5 et 4, de manière plus préférée entre 1 et 3,6, de manière encore plus préférée entre 1,5 et 3,2, et encore plus avantageusement entre 1,5 et 2,8.
D’autres charges minérales peuvent être envisagées, notamment des charges de bourrage, telles que par exemple les terres de diatomées, le carbonate de calcium et/ou le kaolin.
La composition silicone peut optionnellement comprendre au moins un additif de résistance thermique et/ou de tenue au feu. Ces additifs de résistance thermique et/ou de tenue au feu sont bien connus de l’homme de l’art. Il peut être choisi avantageusement dans le groupe constitué par : les sels, oxydes et hydroxydes de métaux tels que le fer, le titane, l’aluminium, le nickel et le cuivre ; les sels, hydroxydes et oxydes de terres rares tels que le cérium et le lanthane ; les composés organophosphorés ; les dérivés du platine ; le noir de carbone ; et les silicates de calcium, aluminium et/ou potassium tels que par exemple le mica et la wollastonite.. On peut également citer les charges minérales hydratés, des oxydes ou carbonates de calcium, de magnésium ou aluminium, telles que l’hydroxyde de magnésium Mg(OH)2, l’hydroxyde d’aluminium Al(OH)3, l’hydromagnésite de formule brute Mg5(CO3)4(OH)2.4H2O, et l’hydroxyde de calcium. Selon un autre mode de réalisation, on pourra rajouter à la composition silicone des microsphères de verre creuses.
La composition silicone peut optionnellement comprendre au moins une gomme diorganopolysiloxane. Les gommes diorganopolysiloxanes sont des polymères linéaires, de poids moléculaire élevé avec une viscosité supérieure à 1000 Pa.s à 25° C, de préférence supérieure à 2000 Pa.s et dont la chaîne diorganopolysiloxane est constituée essentiellement des motifs de formule R2SiO2/2et bloquée à chaque extrémité par des motifs de formule R3SiO1/2, le radical R représente un radical alkyle ayant de 1 à 8 atomes de carbone ou un radical alcényle ayant de 2 à 6 atomes de carbone. La présence, le long de la chaîne diorganopolysiloxane, de faibles quantités de motifs autres que R2SiO2/2, par exemple de motifs RSiO3/2et/ou SiO4/2, n’est cependant pas exclue dans la proportion d’au plus 2% par rapport au nombre de motifs R2SiO2/2. De préférence, les gommes diorganopolysiloxaniques comprennent au moins deux groupes alcényles en C2-C12liés au silicium. Avantageusement, la gomme diorganopolysiloxane présente une teneur massique en motifs vinylés supérieure à 0,3% , de préférence supérieure à 0,5%, plus préférentiellement comprise entre 0,5% et 6%, encore plus préférentiellement entre 0,5% et 4%, et encore plus préférentiellement entre 1% et 3,5%.
Lorsque la composition silicone comprend un inhibiteur de réticulation (ou ralentisseur de la réaction d’addition), celui-ci peut être choisi parmi les composés suivants : un organopolysiloxane, avantageusement cyclique, et substitué par au moins un alcényle, le tétraméthylvinyltétrasiloxane étant particulièrement préféré, la pyridine, les phosphines et les phosphites organiques, les amides insaturées, les maléates alkylés, et les alcools acétyléniques, par exemple le 1-éthynyl-1-cyclohexanol, le méthyl-3-dodécyne-1-ol-3, le triméthyl-3,7,11-dodécyne-1-ol-3, le diphényl-1,1-propyne-2-ol-1, l’éthyl-3-éthyl-6-nonyne-1-ol-3 et le méthyl-3-pentadécyne-1-ol-3.
Selon un mode de réalisation, la composition silicone comprend (en poids par rapport au poids total de la composition silicone) :
a. de 40% à 80% en poids d’au moins un organopolysiloxaneAprésentant, par molécule, au moins deux groupes alcényles en C2-C12liés au silicium,
b. de 1% à 20% d’au moins un organopolysiloxaneBprésentant, par molécule, au moins deux motifs SiH et de préférence au moins trois motifs SiH,
c. de 2 ppm à 400 ppm massiques d’un catalyseur d’hydrosilylationCchoisi parmi les composés du platine (quantité calculée en poids de platine-métal), et
d. de 0,3% à 2,5% en poids d’un agent porogèneD,
e. au moins 3% en poids d’une silice de combustion dont la surface spécifique est comprise entre 100 m2/g et 300 m2/g,
f. au moins 6% en poids d’au moins une charge minérale qui est un quartz broyé, et
g. de 0,4% à 5% en poids d’au moins un additif de résistance thermique et/ou de tenue au feu.
a. de 40% à 80% en poids d’au moins un organopolysiloxaneAprésentant, par molécule, au moins deux groupes alcényles en C2-C12liés au silicium,
b. de 1% à 20% d’au moins un organopolysiloxaneBprésentant, par molécule, au moins deux motifs SiH et de préférence au moins trois motifs SiH,
c. de 2 ppm à 400 ppm massiques d’un catalyseur d’hydrosilylationCchoisi parmi les composés du platine (quantité calculée en poids de platine-métal), et
d. de 0,3% à 2,5% en poids d’un agent porogèneD,
e. au moins 3% en poids d’une silice de combustion dont la surface spécifique est comprise entre 100 m2/g et 300 m2/g,
f. au moins 6% en poids d’au moins une charge minérale qui est un quartz broyé, et
g. de 0,4% à 5% en poids d’au moins un additif de résistance thermique et/ou de tenue au feu.
Selon un autre mode de réalisation, la composition silicone comprend (en poids par rapport au poids total de la composition silicone) :
a. de 40% à 80% en poids d’au moins un organopolysiloxaneAprésentant, par molécule, au moins deux groupes alcényles en C2-C12liés au silicium,
b. de 1% à 20% en poids d’au moins un organopolysiloxaneBprésentant, par molécule, au moins deux motifs SiH et de préférence au moins trois motifs SiH,
c. de 2 ppm à 400 ppm massiques d’un catalyseur d’hydrosilylationCchoisi parmi les composés du platine (quantité calculée en poids de platine-métal),
d. de 0,3% à 2,5% en poids d’un agent porogèneD,
e. de 3% à 14% en poids d’au moins une charge minérale qui est une silice de combustion dont la surface spécifique est comprise entre 100 m2/g et 300 m2/g,
f. de 6% à 25% en poids d’au moins une charge minérale qui est un quartz broyé,
g. de 0,4% à 5% en poids d’au moins un additif de tenue au feu,
h. de 0 à 3000 ppm massiques d’un inhibiteur de réticulation, et
i. de 0 à 4% en poids d’une gomme diorganopolysiloxane comprenant au moins deux groupes alcényle en C2-C12liés au silicium.
a. de 40% à 80% en poids d’au moins un organopolysiloxaneAprésentant, par molécule, au moins deux groupes alcényles en C2-C12liés au silicium,
b. de 1% à 20% en poids d’au moins un organopolysiloxaneBprésentant, par molécule, au moins deux motifs SiH et de préférence au moins trois motifs SiH,
c. de 2 ppm à 400 ppm massiques d’un catalyseur d’hydrosilylationCchoisi parmi les composés du platine (quantité calculée en poids de platine-métal),
d. de 0,3% à 2,5% en poids d’un agent porogèneD,
e. de 3% à 14% en poids d’au moins une charge minérale qui est une silice de combustion dont la surface spécifique est comprise entre 100 m2/g et 300 m2/g,
f. de 6% à 25% en poids d’au moins une charge minérale qui est un quartz broyé,
g. de 0,4% à 5% en poids d’au moins un additif de tenue au feu,
h. de 0 à 3000 ppm massiques d’un inhibiteur de réticulation, et
i. de 0 à 4% en poids d’une gomme diorganopolysiloxane comprenant au moins deux groupes alcényle en C2-C12liés au silicium.
Une telle composition silicone permettant l’obtention d’une mousse silicone est par exemple décrite dans la demande internationale de brevet WO 2021/014058.
Selon un mode de réalisation, la composition silicone selon l’invention peut être préparée à partir d’un système bi-composant (ou multi-composant) caractérisé en ce qu’il se présente en deux (ou plus) parties distinctes destinées à être mélangées pour former ladite composition silicone. En particulier, dans le cas des compositions silicones préférées telles que décrites ci-dessus, la composition silicone peut être préparée à partir d’un système bi-composant caractérisé en ce que l’une des parties comprend le catalyseurCet ne comprend pas l’organopolysiloxaneB, tandis que l’autre partie comprend l’organopolysiloxaneBet ne comprend pas le catalyseurC. D’autres systèmes multi-composants peuvent être prévus pour améliorer la durée de stockage et/ou optimiser la viscosité de chacun des composants. Par exemple, la composition silicone selon l’invention peut être préparée à partir d’un système tri-composant caractérisé en ce qu’il se présente en trois parties distinctes destinées à être mélangées pour former ladite composition silicone.
Le mélange des parties dudit système bi-composant (ou multi-composant) peut avoir lieu typiquement dans un mélangeur (agitateur mécanique à pâles inclinées, mélangeur dynamique basse pression, ou tout autre système classique d’agitation) à température proche de la température ambiante, c’est-à-dire entre 10°C et 40°C. Une augmentation de la température de la composition silicone est parfois observée lors de ce mélange selon le type de mélangeur et le cisaillement appliqué. Si l’on souhaite accélérer la réticulation ou durcissement de la mousse silicone, on peut réaliser le mélange à une température plus élevée, avantageusement entre 40°C et 70°C.
Il est important d’avoir une bonne qualité de mélange pour obtenir une mousse silicone homogène avec de bonnes propriétés mécaniques.
La composition silicone subit une étape de réticulation et/ou durcissement pour obtenir la mousse silicone. Cette étape peut avoir une durée variable en fonction de la composition silicone et de la température. Généralement, une mousse de silicone avec de bonnes propriétés est obtenue après quelques minutes ou quelques heures en fonction de la température et de la concentration en catalyseur et en inhibiteur dans la composition silicone.
La mousse silicone selon l’invention a avantageusement une faible densité, de préférence inférieure à 0,20 g/mL, plus préférentiellement inférieure à 0,17 g/mL. Elle est visuellement uniforme avec une distribution homogène des tailles des bulles au sein de la mousse et ne contient pas de grosses bulles dont le diamètre est supérieur ou égal à 2 mm.
En plus de sa légèreté, la mousse silicone selon l’invention présente avantageusement de bonnes propriétés mécaniques, une excellente tenue au feu et ne pas dégager de fumées toxiques lors de leur combustion.
Grâce à ces propriétés remarquables, la mousse silicone est souple et manipulable, et elle peut avantageusement être utilisée dans un dispositif de protection passive contre l’incendie.
La mousse silicone selon l’invention n’est de préférence pas un matériau intumescent. Par « matériau intumescent », on entend un matériau capable de gonfler sous l’effet de la chaleur au-delà d’une certaine température.
L’invention a également pour objet un procédé de fabrication d’un dispositif de protection passive contre l’incendie, ledit procédé comprenant (A) la préparation d’une bande comprenant une mousse silicone, ladite préparation comprenant les étapes consistant à :
- préparer une composition silicone apte à former une mousse par libération d’un gaz ;
- déposer ladite composition dans un moule ;
- fermer le moule ; et
- laisser réticuler et/ou durcir ladite composition silicone pour obtenir la bande comprenant la mousse silicone.
- préparer une composition silicone apte à former une mousse par libération d’un gaz ;
- déposer ladite composition dans un moule ;
- fermer le moule ; et
- laisser réticuler et/ou durcir ladite composition silicone pour obtenir la bande comprenant la mousse silicone.
Le moule fermé définit un volume creux correspondant à la forme de l’article que l’on désire mouler. Le moule peut avoir une forme géométrique simple, par exemple une forme parallélépipédique comme illustré sur la .
De préférence, les parois inférieures et supérieures du moule définissent les plus grandes surfaces de l’article moulé, tandis que les parois latérales définissent l’épaisseur de l’article moulé.
Selon un premier mode de réalisation illustré par la , le moule (1) est constitué de parois latérales (2) (quatre parois latérales sont ici représentées), d’une paroi inférieure (3) et d’une paroi supérieure ou couvercle (4). La paroi inférieure (3) peut optionnellement être munie de pieds (5) servant de support au moule. Le couvercle (4) est de préférence amovible, comme illustré sur la . Lors de la préparation de la bande selon la présente invention, la composition silicone peut être déposée dans le moule (1) (configuration1A), puis le couvercle (4) peut être fixé aux parois latérales, définissant ainsi un volume creux fermé (configuration1B).
Selon un autre mode de réalisation (non représenté), le moule peut être constitué de deux demi-moules qui définissent un volume creux fermé lorsqu’ils sont assemblés. Lors de la mise en œuvre du procédé selon la présente invention, la composition silicone peut être typiquement injectée dans le volume creux fermé défini par les 2 demi-moules assemblés.
Les parois du moule peuvent être en un matériau adapté pour assurer sa tenue mécanique, par exemple en métal, typiquement en acier ou en aluminium, en plastique rigide, typiquement en PET, polypropylène ou encore polycarbonate, ou en un matériau composite.
Selon un mode de réalisation préféré, le moule comprend un moyen permettant l’évacuation des gaz générés lors de la réaction de réticulation et/ou durcissement de la composition silicone. Dans un mode de réalisation, au moins une partie des parois du moule selon l’invention sont constituées de deux matériaux adjacents : un matériau extérieur rigide perméable au gaz, par exemple une grille ou une plaque perforée, et un matériau intérieur perméable au gaz et imperméable au liquide. En effet, la composition silicone étant déposée dans un moule sous forme liquide, il est nécessaire de prévoir un matériau interne étanche pour contenir la composition silicone sous sa forme liquide avant sa réaction de réticulation et/ou de durcissement. De préférence, ledit matériau interne est d’un matériau souple, typiquement un matériau fibreux. Ledit matériau fibreux peut être d’origine naturelle, artificielle et/ou synthétique. Il peut s’agir d’un matériau fibreux tissé, tricoté ou non tissé. Lorsqu’il s’agit d’un support fibreux tissé ou tricoté, c’est-à-dire un tissu ou un tricot, les fils sont avantageusement à base de polymère thermoplastique. A titre d’exemple, on peut citer comme (co)polymères thermoplastique convenable : les polyoléfines, les polyesters, les polyoxydes d’alkylène, les polyoxyalkylènes, les polyhalogénoalkylènes, les poly(alkylène-phtalate ou téréphtalate), les poly(phény ou phénylène), poly(oxyde ou sulfure de phénylène), les acétates de polyvinyle, les alcools polyvinyliques, les halogénures de polyvinyle, les halogénures de polyvinylidène, les polyvinyles nitriles, les polyamides, les polyimides, les polycarbonates, les polysiloxanes, les polymères d’acide acrylique ou méthacrylique, les polyacrylates ou méthacrylates, les polymères naturels tels que la cellulose et ses dérivés, les polymères synthétiques tels que les élastomères synthétiques, ou les copolymères thermoplastiques comprenant au moins un monomère identique à l’un quelconque des monomères inclus dans les polymères susmentionnés, ainsi que les mélanges et/ou les alliages de tous ces (co)polymères. Lorsque le matériau fibreux est en polymère thermoplastique, il est de préférence en polyester, tel que le polyéthylène téréphtalate (PET), le polypropylène téréphtalate (PPT), le polybutylène téréphtalate (PBT), leurs copolymères et mélanges, ou en polyamide tel que le polyamide 6, le polyamide 6.6, le polyamide 4, le polyamide 1.1, le polyamide 1.2, les polyamides 4-6, 6-10, 6-12, 6-36, 12-12, leurs copolymères et mélanges.
Encore selon ce mode de réalisation préféré, au moins les parois inférieures et supérieures du moule sont prévues pour permettre l’évacuation des gaz générés lors de la réaction de réticulation et/ou durcissement de la composition silicone. En effet les parois inférieures et supérieures du moule définissent de préférence les plus grandes surfaces de la bande moulée. Les parois latérales, qui définissent de préférence l’épaisseur de la bande, ont une surface moins importante.
Après le dépôt de la composition silicone, le moule peut être fermé, par exemple à l’aide d’un couvercle, comme illustré sur la figure 1B. Le volume creux défini par le moule fermé doit de préférence rester fixe et résister à la pression créée par l’expansion de la mousse. Des moyens de fixation sont connus de l’homme du métier, par exemple des attaches entre le couvercle et les parois latérales, des poids répartis sur le dessus du couvercle, ou un système hydraulique permettant de maintenir le couvercle fermé.
La préparation de la bande comprend enfin une étape consistant à laisser réticuler et/ou durcir ladite composition silicone pour obtenir la mousse silicone. Cette étape peut avoir une durée variable en fonction de la composition silicone et de la température de l’étape précédente de dépôt. Généralement, une mousse de silicone avec de bonnes propriétés est obtenue après quelques minutes ou quelques heures en fonction de la température et de la concentration en catalyseur et en inhibiteur dans la composition silicone.
Avantageusement, l’ensemble du procédé de fabrication de la mousse silicone est conduit sous balayage d’air ou d’azote pour éviter les risques liés au dégagement d’hydrogène pendant le procédé. De plus, le procédé de fabrication de la mousse silicone est conduit de préférence à pression atmosphérique et à température ambiante, également pour éviter les risques liés au dégagement d’hydrogène. La température ambiante est généralement comprise entre 15°C et 40°C, typiquement environ 25°C. En plus des raisons de sécurité, le fait de mettre en œuvre le procédé à pression atmosphérique et/ou à température ambiante est un avantage important en terme de simplification technologique et de coûts de mise en œuvre.
Le procédé selon la présente invention peut optionnellement comprendre une étape additionnelle consistant à recuire la mousse silicone. Cette étape optionnelle de recuisson peut consister en un traitement thermique d’une durée de 1 à plusieurs heures, de préférence de 1 à 4 heures, à une température comprise entre 50°C et 200°C, de préférence entre 100°C et 150°C. Elle peut permettre d’améliorer, si nécessaire, la tenue au feu et les propriétés mécaniques de la mousse silicone. Toutefois, cette étape n’est pas indispensable, et on préfèrera un procédé caractérisé en ce qu’il ne comprend pas d’étape additionnelle de recuisson.
Après réticulation et/ou durcissement, et optionnellement recuisson, une bande comprenant une mousse silicone est obtenue et elle peut être démoulée. Avantageusement, le matériau de la face intérieure du moule, c’est-à-dire le matériau en contact avec la composition silicone avant sa réticulation et/ou son durcissement, puis en contact avec la mousse silicone après sa réticulation et/ou son durcissement est choisi de manière à ce que le démoulage soit facile. Pour cela, le matériau est choisi parmi les matériaux adhérant peu ou pas à la mousse silicone après sa réticulation et/ou son durcissement. De préférence, le matériau de la face intérieure du moule est en polyester. Alternativement, le matériau peut être traité en surface pour améliorer sa non-adhérence à la mousse silicone, par exemple avec un enduit fluorocarboné.
Outre la mousse silicone, le dispositif de protection passive contre l’incendie selon la présente invention peut avantageusement comprendre un support textile. Des supports textiles utilisables dans les dispositifs de protection passive contre l’incendie sont connus de l’homme du métier. Certains exemples sont décrits dans la demande de brevet EP 3 799 935 A2. Le support textile est de préférence constitué d’un matériau résistant à la chaleur, par exemple un tissu de verre résistant à la chaleur au-delà de 500°C ou un tissu à fibres méta-aramides. Le tissu de verre présente l’avantage d’être peu coûteux et d’offrir une bonne résistance mécanique.
Selon un mode de réalisation préféré, la bande comprend une couche de mousse silicone et un support textile. Dans ce contexte, l’étape (A) de préparation de la bande comprenant en outre une étape consistant à disposer un support textile dans le moule avant de déposer la composition silicone apte à former une mousse par libération d’un gaz. L’étape (A) peut donc être décrite de la manière suivante :
- préparer une composition silicone apte à former une mousse par libération d’un gaz ;
- disposer un support textile dans un moule ;
- déposer ladite composition sur ledit support textile ;
- fermer le moule ; et
- laisser réticuler et/ou durcir ladite composition silicone pour obtenir la bande comprenant la mousse silicone.
- préparer une composition silicone apte à former une mousse par libération d’un gaz ;
- disposer un support textile dans un moule ;
- déposer ladite composition sur ledit support textile ;
- fermer le moule ; et
- laisser réticuler et/ou durcir ladite composition silicone pour obtenir la bande comprenant la mousse silicone.
Après réticulation et/ou durcissement, la mousse silicone obtenue adhère au support textile. La bande comprenant la couche de mousse silicone et le support textile peut être démoulée. La représente une bande ainsi obtenue avant son démoulage (configuration2A) et après son démoulage (configuration2B). La bande (9) comprend un support textile (7) et une couche de mousse silicone (8) qui adhère au support textile (7). Selon le mode de réalisation illustré, certaines parois internes du moule (1) et du couvercle (4) ont été revêtues d’un matériau fibreux en polyester antiadhérent (6). Lors du démoulage, le couvercle (4) est démonté et la bande (9) peut être aisément retirée du moule (1).
Avantageusement, la bande peut ne pas comprendre de primaire d’adhésion entre la couche de mousse silicone et le support textile. En effet, dans le procédé de préparation décrit ci-avant, la réaction de réticulation et/ou durcissement de la mousse silicone a lieu directement sur le support textile et l’adhésion est ainsi obtenue sans primaire d’adhésion additionnel.
Le procédé de fabrication d’un dispositif de protection passive contre l’incendie selon la présente invention peut en outre comprendre (B) l’assemblage d’une ou de plusieurs desdites bandes comprenant une mousse silicone.
L’assemblage peut être réalisé par l’homme du métier selon les méthodes connues dans le domaine technique. Un dispositif peut comprendre plusieurs épaisseurs de bandes assemblées entre elles mécaniquement et/ou chimiquement (collage). Par exemple, une bande comprenant une mousse silicone selon l’invention peut être enroulée sur elle-même. Selon un autre exemple, plusieurs bandes selon l’invention peuvent être empilées les unes sur les autres. Entre chaque bande, une couche intermédiaire peut optionnellement être positionnée. Celle-ci peut optionnellement contenir des additifs utiles pour la protection passive contre l’incendie et/ou pour le renfort mécanique.
Selon un premier mode de réalisation, le dispositif de protection passive contre l’incendie selon la présente invention peut comprendre, en plus de la ou desdites bandes comprenant une mousse silicone, une ou plusieurs couches contenant des additifs utiles pour la protection passive contre l’incendie. De tels additifs sont connus de l’homme du métier dans ce domaine technique. Par « additifs utiles pour la protection passive contre l’incendie », on entend un composé qui évite ou inhibe la diffusion du feu. On peut citer notamment les hydroxydes métalliques, qui sous l’effet de la chaleur se décomposent et libèrent de l’eau. Parmi les hydroxydes métalliques les plus utilisés pour leurs propriétés de protection passive contre l’incendie, on peut citer l’hydroxyde d’aluminium (ATH) et l’hydroxyde de magnésium. L’utilisation de particules réfractaires est par exemple décrite dans la demande de brevet EP 2 072 087 A1. Il peut s’agir notamment de métasilicates métalliques, par exemple de métasilicate de sodium hydraté (Na2SiO3.nH2O). L’utilisation de tels additifs permet avantageusement d’améliorer les propriétés de résistance au feu du dispositif et de retarder l’augmentation de température de l’équipement qu’il est destiné à protéger.
Selon un mode de réalisation alternatif, le dispositif de protection passive contre l’incendie selon la présente invention ne contient pas d’additifs susceptibles de libérer de l’eau basique à haute température. En particulier, le dispositif de protection passive contre l’incendie selon la présente invention ne contient pas de métasilicates métalliques. Sans toutefois vouloir être liés par cette théorie, les inventeurs pensent que la bande de mousse silicone pourrait être dégradée à haute température par des hydroxydes de métaux alcalins, pouvant être libérés par les métasilicates métalliques.
La représente un mode de réalisation d’un dispositif de protection passive contre l’incendie (10) selon l’invention comprenant 3 épaisseurs de bandes disposées autour d’un chemin de câble (11). La première épaisseur de bande comprend une première couche de mousse silicone (12) et un premier support textile (13). Cette première épaisseur de bande est assemblée avec une deuxième épaisseur de bande qui comprend une deuxième couche de mousse silicone (14) et un deuxième support textile (15). Cette deuxième épaisseur de bande est assemblée avec une troisième épaisseur de bande qui comprend une troisième couche de mousse silicone (16) et un troisième support textile (17). Entre chaque épaisseur de bande se trouve une couche intermédiaire (18), qui peut contenir des additifs utiles pour la protection passive contre l’incendie et/ou pour le renfort mécanique. Toutefois, selon un mode de réalisation non représenté, le dispositif de protection passive contre l’incendie (10) selon l’invention ne comprend pas de couche intermédiaire (18), les épaisseurs de bande étant alors directement adjacentes les unes aux autres.
Les premières, deuxièmes et troisièmes bandes, comprenant une couche de mousse silicone et une couche de support textile, peuvent avoir une épaisseur comprise typiquement entre 1 cm et 3 cm. Les couches intermédiaires peuvent avoir une épaisseur comprise typiquement entre 0 cm et 2 cm. L’ensemble du dispositif après assemblage peut donc avoir une épaisseur, selon ce mode de réalisation, comprise entre 3,2 cm et 13 cm.
En outre, l’invention a pour objet l’utilisation dudit dispositif de protection passive contre l’incendie d’équipements, en particulier d’équipements importants pour la sécurité et la sûreté d’une installation. Parmi les équipements visés, on peut citer par exemple :
- les câbles et chemins de câbles, les gaines de ventilation et de désenfumage ;
- les traversants (câbles, tuyauteries en acier, cuivre, inox…), les traversée coupe-feu ;
- les joints coupe-feu ;
- les coffrets coupe-feu protégeant des dispositifs spécifiques, notamment des dispositifs important pour la sécurité et la sûreté d’une installation, par exemple des pompes, des vannes, des capteurs ou des actionneurs.
- les câbles et chemins de câbles, les gaines de ventilation et de désenfumage ;
- les traversants (câbles, tuyauteries en acier, cuivre, inox…), les traversée coupe-feu ;
- les joints coupe-feu ;
- les coffrets coupe-feu protégeant des dispositifs spécifiques, notamment des dispositifs important pour la sécurité et la sûreté d’une installation, par exemple des pompes, des vannes, des capteurs ou des actionneurs.
En particulier, les équipements visés peuvent être choisis parmi les équipements importants pour la sécurité et la sûreté d’une installation, notamment une installation à risque, telle qu’une centrale nucléaire. Selon un mode de réalisation spécifique, l’invention a pour objet l’utilisation dudit dispositif de protection passive contre l’incendie pour l’enrubannage de chemins de câbles, de préférence dans les installations à risque, telles que les centrales nucléaires.
D’autres détails ou avantages de l’invention apparaîtront plus clairement au vu des exemples donnés ci-dessous uniquement à titre indicatif.
Une composition silicone, apte à former une mousse et réticulant par polyaddition, a été préparée par mélange à température ambiante des composés décrit dans le tableau 1 ci-dessous :
| % en poids | ||
| organopolysiloxane A | Mélange de poly(diméthylsiloxane) à extrémités diméthylvinylsilyles, viscosité = 3500 à 20000 mPa.s | 56,2 |
| organopolysiloxane B | Poly(méthylhydrogénosiloxane) à extrémités triméthylsilyles, viscosité = 30 mPa.s | 12 |
| catalyseur C | Catalyseur au platine de Karstedt | 0,04 |
| agent porogène D | Emulsion silicone contenant environ 59,5% en poids d’eau | 1,16 |
| silice | Silice de combustion ayant une surface spécifique de 300 m2/g traitée avec un mélange d’héxaméthyldisilazane et de divinyltétraméthyldisilazane | 9,4 |
| quartz | Quartz broyé dont la moitié des particules ont une taille inférieure ou égale à 4 microns. | 15 |
| gomme organopolysiloxane | Gomme diorganopolysiloxane constituée essentiellement de motifs diméthylsiloxanes et méthylvinylsiloxanes comprenant 2,4% en poids de motifs vinyles | 1,5 |
| additif de résistance thermique et de tenue au feu | Mélange d’oxyde de titane, de mica et d’hydroxyde de cérium | 3,7 |
| inhibiteur de réticulation | Solution contenant 1% d’éthynylcyclohexanol dans une huile polydiméthylsiloxane bloqué par des motifs (CH3)2(Vi)SiO1/2, ayant une viscosité de 600 mPa.s à 25°C | 1,0 |
Dans un moule constitué d’un châssis en acier perforé de dimension 150x35x2 cm, on a déposé dans le fond un tissu de polyester puis un tissu de verre commercial d’environ 2 mm d’épaisseur. Un couvercle, constitué également d’une plaque d’acier perforée, a été recouvert d’un tissu de polyester.
La composition silicone a été déposée dans le moule sur le tissu de verre, réparti de façon homogène au fond du moule grâce à une râcle (couche de liquide de l’ordre de 3 mm environ), puis le couvercle a été fixé sur le châssis de manière à former un moule fermé.
Au bout de 45 minutes à 23°C, la mousse obtenue a été démoulée. Comme on peut le voir sur la , la bande ainsi obtenue comprend un tissu de verre et une couche de mousse silicone. La densité de la mousse est de l’ordre de 0,15 g/mL environ. La mousse silicone adhère parfaitement au tissu de verre support. La bande obtenue est homogène, légère et souple. Elle peut être facilement manipulée et pliée.
Claims (13)
- Dispositif de protection passive contre l’incendie, ledit dispositif comprenant au moins une bande comprenant une mousse silicone ayant une densité inférieure à 0,20 g/cm3.
- Dispositif de protection passive contre l’incendie selon la revendication 1, dans lequel la mousse silicone est obtenue à partir d’une composition silicone réticulant par polyaddition et dont la réaction de moussage génère de l’hydrogène.
- Dispositif de protection passive contre l’incendie selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel la mousse silicone est obtenue à partir d’une composition silicone comprend :
- au moins un organopolysiloxaneAprésentant, par molécule, au moins deux groupes alcényles en C2-C12liés au silicium,
- au moins un organopolysiloxaneBprésentant, par molécule, au moins deux motifs SiH,
- une quantité catalytiquement efficace d’au moins un catalyseur d’hydrosilylationC, et
- au moins un agent porogèneDcomprenant un groupement hydroxyle. - Dispositif de protection passive contre l’incendie selon la revendication 3, dans lequel la composition silicone comprend (en poids par rapport au poids total de la composition silicone) :
a. de 40% à 80% en poids d’au moins un organopolysiloxaneAprésentant, par molécule, au moins deux groupes alcényles en C2-C12liés au silicium,
b. de 1% à 20% d’au moins un organopolysiloxaneBprésentant, par molécule, au moins deux motifs SiH et de préférence au moins trois motifs SiH,
c. de 2 ppm à 400 ppm massiques d’un catalyseur d’hydrosilylationCchoisi parmi les composés du platine (quantité calculée en poids de platine-métal), et
d. de 0,3% à 2,5% en poids d’un agent porogèneD,
e. au moins 3% en poids d’une silice de combustion dont la surface spécifique est comprise entre 100 m2/g et 300 m2/g,
f. au moins 6% en poids d’au moins une charge minérale qui est un quartz broyé, et
g. de 0,4% à 5% en poids d’au moins un additif de résistance thermique et/ou de tenue au feu. - Dispositif de protection passive contre l’incendie selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, ledit dispositif de protection passive contre l’incendie comprenant un support textile.
- Dispositif de protection passive contre l’incendie selon la revendication 5, dans lequel la bande ne comprend pas de primaire d’adhésion entre la couche de mousse silicone et le support textile.
- Procédé de préparation d’un dispositif de protection passive contre l’incendie selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, ledit procédé comprenant (A) la préparation d’une bande comprenant une mousse silicone, ladite préparation comprenant les étapes consistant à :
- préparer une composition silicone apte à former une mousse par libération d’un gaz ;
- déposer ladite composition dans un moule ;
- fermer le moule ; et
- laisser réticuler et/ou durcir ladite composition silicone pour obtenir la bande comprenant la mousse silicone. - Procédé de préparation d’un dispositif de protection passive contre l’incendie selon la revendication 7, dans lequel le moule comprend un moyen permettant l’évacuation des gaz générés lors de la réaction de réticulation et/ou durcissement de la composition silicone.
- Procédé de préparation d’un dispositif de protection passive contre l’incendie selon la revendication 7 ou la revendication 8 comprenant en outre (B) l’assemblage d’une ou de plusieurs desdites bandes comprenant une mousse silicone.
- Procédé selon la revendication 7, dans lequel ledit dispositif de protection passive contre l’incendie comprend en outre une ou plusieurs couches contenant des additifs utiles pour la protection passive contre l’incendie, par exemple de métasilicates métalliques.
- Procédé selon la revendication 7, dans lequel ledit dispositif de protection passive contre l’incendie ne contient pas d’additifs susceptibles de libérer de l’eau basique à haute température.
- Utilisation d’un dispositif de protection passive contre l’incendie tel que défini dans l’une quelconque des revendications 1 à 6 pour la protection passive contre l’incendie d’équipements, en particulier d’équipements importants pour la sécurité et la sûreté d’une installation, par exemple de câbles, de chemins de câbles, de gaines de ventilation et de désenfumage, de traversées, de joints et de coffrets.
- Utilisation selon la revendication 12 pour l’enrubannage de chemins de câbles, de préférence dans les installations à risque, telles que les centrales nucléaires.
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