FR2911148A1 - Materiau de revetement resistant au feu - Google Patents

Abstract

On décrit un matériau de revêtement résistant au feu comprenant un composite organique/inorganique. Le composite organique/inorganique inclut un composant organique de polymère, monomère, oligomère, prépolymère, ou copolymère ayant un premier groupe fonctionnel réactif ; des particules inorganiques ; et des additifs facultatifs. Les particules inorganiques possèdent un deuxième groupe fonctionnel réactif, à l'origine ou après la modification de la surface, qui réagit avec le premier groupe fonctionnel réactif du composant organique pour former des liaisons chimiques. On peut mélanger le composite organique/inorganique avec une phase continue appropriée, en fonction du type du composant organique, pour former un matériau de revêtement résistant au feu.

Description

MATERIAU DE REVETEMENT RESISTANT AU FEU Domaine de l'invention La présente

invention concerne un composite de polymère organique/particule inorganique, et notamment un matériau de revêtement résistant au feu contenant le composite organique/inorganique. Description de la technique apparentée On peut utiliser des matériaux résistant au feu ou retardateurs de combustion comme matériaux architecturaux ou décoratifs. Des matériaux architecturaux décrits dans les brevets taiwanais N 583 078 et 397 885 comprennent une couche empilée, servant de couche résistant au feu, composée de matériaux inorganiques non inflammables tels que la perlite, le MgC12, le MgO, le CaCO3 ou le ciment. En outre, on peut obtenir un stratifié résistant au feu rigide à partir de substrats flexibles composés de fibres ou de tissus non-tissés mélangés à des ignifuges, à des agents moussants et à 5080 de matériaux inorganiques en poids. Les revêtements résistant au feu, servant de matériaux décoratifs, décrits dans les brevets taiwanais N 442 549, 499 469 et 419 514 comprennent une combinaison d'agents moussants et intumescents, d'agents de carbonisation, d'ignifuges, et d'adhésifs qui moussent et gonflent lorsqu'ils sont exposés au feu. Le brevet américain N 5 723 515 décrit un matériau de revêtement retardateur de combustion incluant un matériau de base intumescent fluide ayant un agent moussant, un agent d'expansion, un agent de carbonisation, un agent de liaison, un solvant, et un pigment, permettant d'augmenter la résistance à la 2 fissuration et au rétrécissement. On fabrique un composé décrit par le brevet américain N 5 218 027 à partir d'une composition d'un copolymère ou d'un terpolymère, d'un polymère à faible module, et d'un élastomère d'hydrocarbure synthétique. L'additif retardateur de combustion comprend un hydroxyde métallique du groupe I, du groupe II ou du groupe III, sous réserve qu'au moins 1 % en poids de la composition se présente sous la forme d'un organopolysiloxane. Le brevet américain N 6 262 161 concerne des compositions interpolymères remplies d'éthylène et/ou de monomères alpha-oléfines/vinyliques ou de vinylidène, montrant une performance améliorée lors d'une exposition aux flammes ou à des sources d'inflammation, et des articles fabriqués à partir de ceux-ci. Les articles se présentent souvent sous la forme d'un film, d'une feuille, d'une structure multilamellaire, d'un sol, d'un mur, d'un revêtement de plafond, de mousses, de fibres, de dispositifs électriques ou d'ensembles de connexion et de câble.On obtient les compositions polymères ignifuges classiques grâce à un centrage physique de polymère organique et d'ignifuge inorganique, dans lequel on intègre typiquement les agents de couplage ou les tensioactifs pour améliorer la dispersité de lignifuge inorganique. Cependant, étant donné que le polymère organique ne réagit pas avec le composant inorganique pour former un composite bien structuré grâce à la formation de liaisons chimiques, les compositions ignifuges classiques fondent facilement, s'enflamment facilement ou produisent des gouttes de feu lors d'une exposition aux flammes ou à des sources d'inflammation.

Bref résumé de l'invention Un objet général de la présente invention consiste à fournir un matériau de revêtement résistant au feu ayant des 3 propriétés retardatrices de combustion et de résistance au feu supérieures. Pour atteindre l'objet susmentionné et d'autres objets, le matériau de revêtement résistant au feu de la présente invention comprend un composite organique/inorganique comprenant un composant organique ayant un premier groupe fonctionnel réactif, le composant organique comprenant un polymère, un copolymère, un monomère, un oligomère, ou un prépolymère ; des particules inorganiques ayant un deuxième groupe fonctionnel réactif ; dans lequel les particules inorganiques sont liées d'un point de vue chimique au composant organique via une réaction entre les premier et deuxième groupes fonctionnels réactifs. On fournit une description détaillée des modes de réalisation suivants en faisant référence aux dessins joints. De façon plus générale, la présente invention comprend un matériau de revêtement résistant au feu, comprenant : un composite organique/inorganique comprenant : - un composant organique ayant un premier groupe fonctionnel réactif, le composant organique comprenant un polymère, un copolymère, un monomère, un oligomère, ou un prépolymère ; -des particules inorganiques ayant un deuxième groupe fonctionnel réactif ; dans lequel les particules inorganiques sont liées d'un point de vue chimique au composant organique via une réaction entre les premier et deuxième groupes fonctionnels réactifs. Selon des modes de réalisation avantageux : 4 le composite organique/inorganique comprend 10 à 90 % en poids du composant organique, et 90 à 10 % en poids des particules inorganiques. le composite organique/inorganique comprend 30 à 70 % en poids du composant organique, et 70 à 30 % en poids des particules inorganiques.les premiers et deuxième groupes fonctionnels réactifs comprennent un groupe -OH, -COOH, - NCO, -NH3, -NH2, -NH, ou époxy. le composant organique comprend un polyacide, un polyuréthane, un époxy, une polyoléfine, ou une polyamine. - les particules inorganiques comprennent un hydroxyde, un nitrure, un oxyde, un carbure, un sel métallique, ou un matériau lamellaire inorganique. l'hydroxyde comprend un hydroxyde métallique. l'hydroxyde métallique comprend Al(OH)3 ou Mg(OH)2. le nitrure comprend BN ou Si3N4. l'oxyde comprend SiO2, TiO2, ou ZnO. le carbure comprend SiC. le sel de métal comprend CaCO3. le matériau lamellaire inorganique comprend l'argile, le talc, ou l'hydroxyde double lamellaire (HDL). - le matériau de revêtement résistant au feu comprend en outre de l'eau ou un solvant organique. le matériau de revêtement résistant au feu comprend en outre de l'eau, un pigment, un épaississant, un agent antimousse, un tensioactif, ou des combinaisons de ceux-ci. - le matériau de revêtement résistant au feu comprend en outre un solvant organique, un pigment, une 5 résine, un agent nivelant, un durcisseur, ou des combinaisons de ceux-ci. - le matériau de revêtement résistant au feu comprend en outre un ignifuge, un silane, un siloxane, un sable de verrerie, ou une fibre de verre. le matériau de revêtement résistant au feu est utilisé pour un revêtement résistant au feu de structures d'intérieur. le matériau de revêtement résistant au feu est utilisé pour un revêtement résistant au feu d'aciers profilés. le matériau de revêtement résistant au feu est utilisé pour un revêtement résistant au feu de connexions enroulées ou de câbles enroulés. le matériau de revêtement résistant au feu est utilisé pour un revêtement résistant au feu de matériaux moussants. le matériau de revêtement résistant au feu est utilisé pour un revêtement résistant au feu d'objets inflammables dans des véhicules. - le matériau de revêtement résistant au feu est capable de résister à des températures de flamme comprises entre 1 000 et 1 200 0C pendant plus de 3 minutes. Brève description des dessins 6 La présente invention peut être comprise plus complètement en lisant la description détaillée des exemples suivants qui font référence aux dessins joints, parmi lesquels : - la figure 1 est une figure schématique démontrant l'essai à la flamme pour le revêtement résistant au feu de l'exemple 1 ; -la figure 2 est une figure schématique démontrant la mesure de la température du papier de format A4 de l'exemple 7 ; et - la figure 3 est un schéma montrant la température au verso du papier de format A4 en fonction du temps de chauffage, dans lequel on compare le matériau de revêtement résistant au feu de l'exemple 5 à un matériau de revêtement résistant au feu commercialisé.

Description détaillée de l'invention La description suivante est le meilleur mode de réalisation de l'invention. Cette description est réalisée aux fins d'illustrer les principes généraux de la présente invention et ne doit pas être interprétée comme restrictive. La portée de la présente invention est mieux déterminée en faisant référence aux revendications jointes. Dans la présente invention, les particules inorganiques ayant des groupes fonctionnels réactifs, à l'origine ou après la modification de la surface, sont bien dispersées dans et amenées à réagir avec un composant organique tel qu'un polymère, un monomère, un oligomère, un prépolymère, ou un copolymère pour améliorer les propriétés retardatrices de combustion et mécaniques. On fournit un composite bien structuré grâce à la formation de liaisons chimiques, la couche de carbonisation formée sur la surface est ferme et 7 peut maintenir son intégrité structurelle sans se détacher ni se fissurer, ce qui permet d'empêcher de façon efficace un transfert thermique direct vers l'intérieur. On peut mélanger le composite organique/inorganique à une phase continue appropriée, en fonction du type de composant organique, pour fournir un matériau de revêtement résistant au feu. En général, le composite organique/inorganique peut comprendre 10 à 90 % en poids du composant organique, et 90 à 10 % en poids des particules inorganiques. De préférence, le composite organique/inorganique comprend 30 à 70 % en poids du composant organique, et 70 à 30 % en poids des particules inorganiques, et comprend, davantage de préférence, 40 à 60 % en poids du composant organique, et 60 à 40 % en poids des particules inorganiques.

Le matériau de revêtement résistant au feu de la présente invention se présente sous la forme d'une suspension. Le composant organique dans le matériau de revêtement peut être un polymère, un monomère, un oligomère, un prépolymère, ou un copolymère, tandis que le composant organique dans un revêtement solidifié peut être un oligomère, un polymère, ou un copolymère. Aux fins de la présente invention, le terme polymère fait référence aux composés ayant un certain nombre de masses moléculaires moyennes dans la plage de 1 500 à plus de 100 000 Daltons, tandis que le terme oligomère fait référence aux composés ayant un certain nombre de masses moléculaires moyennes dans la plage de 200 à 1 499 Daltons. Dans le composite organique/inorganique, le composant organique et les particules inorganiques sont liés d'un point de vue chimique via les réactions des groupes fonctionnels réactifs correspondants. Les groupes fonctionnels réactifs du composant organique et des particules inorganiques incluent, sans s'y limiter, des 8 groupes -OH, -COOH, -NCO, -NH3, -NH2, -NH, et époxy. Par exemple, on peut employer un composant organique ayant les groupes -COOH ou -NCO (par exemple, l'acide organique ou le polyuréthane réactif) pour réagir avec des particules inorganiques ayant les groupes -OH (par exemple, l'hydroxyde métallique). En outre, un composant organique ayant les groupes époxy peut réagir avec des particules inorganiques ayant les groupes -NH2. Selon une autre possibilité, un composant organique ayant les groupes -OH (par exemple, un alcool polyvinylique) peut réagir avec des particules inorganiques ayant les groupes -COOH ou -NCO, et un composant organique ayant les groupes -NH2 peut réagir avec des particules inorganiques ayant les groupes époxy. Le composant organique approprié pour une utilisation dans la présente invention peut inclure tout monomère, oligomère, monopolymère, copolymère, ou prépolymère contenant les groupes fonctionnels réactifs susmentionnés. Les groupes fonctionnels réactifs peuvent résider dans le squelette ou une chaîne latérale du polymère. Les composants organiques préférés incluent l'acide polyorganique, le polyuréthane, l'époxy, la polyoléfine, et la polyamine. L'acide polyorganique inclut des monopolymères ou copolymères qui contiennent des acides carboxyliques ou sulfoniques tels que le poly(éthylène-co-acide acrylique) et le poly(acide acrylique-co-acide maléique). Des exemples illustratifs d'époxy incluent l'adipate de bis(3,4-époxy-6- méthylcyclohexylméthyle), le dioxyde de vinylcyclohexène, le diglycidyl tétrahydrophtalate, le diglycidyl hexahydrophtalate, une résine d'éther bis(2,3- époxycyclopentyle), des éthers glycidyliques de résine d'époxy de polyphénol. La polyamine appropriée pour une utilisation inclut la polyamine et le polyimide. Des exemples illustratifs de polyamine incluent le Nylon 6 ( (NH (CH2) 5CO) n) , le Nylon 66 ( (NH (CH2) 6-NH-CO (CH2) 4CO) n) , et le 9 Nylon 12 ((NH(CH2)11CO)n). Le polyimide inclut une diamine telle que la 4,4-oxydianiline, le 1,4-bis(4-aminophénoxy) benzène, ou le 2,2-bis[4-(4-aminophénoxy)phényl]propane ; et inclut également un polyimide synthétisé par la diamine et le dianhydride tel que l'anhydride oxydiphtalique, le dianhydride pyromellitique, ou le dianhydride tétracarboxylique de benzophénone. La polyoléfine appropriée pour une utilisation inclut des copolymères d'un monomère d'oléfine et d'un monomère ayant les groupes fonctionnels réactifs susmentionnés. Il faut noter que le composant organique inclut également un monomère, un oligomère, un copolymère et un prépolymère des polymères illustratifs susmentionnés. En outre, on peut utiliser ces composants organiques seuls ou en associer au moins deux.

Les particules inorganiques appropriées pour une utilisation dans la présente invention sont celles ayant des groupes fonctionnels correspondants, à l'origine ou après une modification de la surface, qui peuvent réagir avec les groupes fonctionnels du composant organique. Les particules inorganiques préférées incluent l'hydroxyde, le nitrure, l'oxyde, le carbure, le sel métallique, et le matériau lamellaire inorganique. L'hydroxyde inclut l'hydroxyde métallique tel que Al(OH)3 ou Mg(OH)2. Le nitrure inclut, par exemple, BN et Si3N4. Le carbure inclut, par exemple, SiC. Le sel métallique inclut, par exemple, CaCO3. Le matériau lamellaire inorganique inclut, par exemple, l'argile, le talc, l'hydroxyde double lamellaire (HDL), dans lequel l'argile peut être de l'argile smectique, de la vermiculite, de la halloysite, de la séricite, de la saponite, de la montmorillonite, de la beidellite, de la nontronite, du mica, ou de l'hectorite. On peut également utiliser les particules inorganiques en en mélangeant au moins deux. Par exemple, on peut utiliser une argile ayant des groupes fonctionnels réactifs en combinaison avec de l'hydroxyde 10 métallique. Les particules inorganiques appropriées incluent les particules microdimensionnées et les nanoparticules. On préfère notamment les nanoparticules ayant des diamètres compris entre 1 et 100 nm, car plus la granulométrie est petite plus la surface par poids unitaire est grande. On peut mélanger directement le composant organique et les particules inorganiques pour une réaction afin de former des liaisons covalentes ou ioniques, ou on peut réaliser la réaction dans plusieurs solvants (par exemple, l'eau, l'éthanol, la méthyl éthyl cétone). La température de réaction va généralement de la température ambiante à environ 150 C, et le temps de réaction peut varier de 10 minutes à quelques jours, en fonction des matières premières utilisées. On peut utiliser le produit de suspension obtenu à partir de la réaction directement comme revêtement résistant au feu, mais on peut ajouter à celui-ci le solvant ou l'eau en fonction des procédés d'application du matériau de revêtement. Par exemple, pour les modes de réalisations contenant l'acide polyorganique, on peut ajouter de l'eau ou des alcools (tels que le méthanol ou l'éthanol) afin de réduire la viscosité du matériau de revêtement en vue de faciliter le revêtement par pulvérisation ou le revêtement à la brosse. Pour les modes de réalisation contenant du polyuréthane réactif, on peut utiliser une grande variété de solvants, pour réduire la viscosité, incluant, par exemple, l'hexane, la cétone (par exemple, l'acétone, la méthyl éthyl cétone), l'ester (par exemple, le butyl ester), le N,N-diméthyl acétamide (DMAC), la N-méthylpyrrolidone (NMP), ou des solvants hydrocarbures aromatiques (par exemple, le benzène, le xylène). On peut utiliser au moins deux types de solvants en combinaison. Typiquement, on peut utiliser un solvant à faible point d'ébullition (p.e. 60 à 90 C) avec un solvant à point d'ébullition élevée (p.e. 100 à 150 C) afin 11 de réduire la difficulté de revêtement et améliorer la qualité de revêtement. Pour formuler un matériau de revêtement aqueux, on peut intégrer le composite organique/inorganique dans le pigment (en fonction de la couleur souhaitée), dans l'eau, l'épaississant, l'agent antimousse, et le tensioactif pour améliorer la dispersité. L'épaississant inclut, par exemple, l'amidon, l'argile, et l'épaississant de cellulose. L'agent antimousse est typiquement un tensioactif non ionique tel que le HCK-8112 de HCK Chemicals Corp. Le tensioactif permettant d'améliorer la dispersité peut être un tensioactif ionique ou non ionique tel que J678 de Johnson Polymer Corp., SINONATE 707SF de Sino Chemical Corp., ou Brij56 de Aldrich Chemical Corp. Afin de formuler un matériau de revêtement de type solvant à base de PU, on peut intégrer le composite organique/inorganique dans le pigment, le solvant, la résine, l'agent nivelant pour une amélioration de la sensation au toucher, le durcisseur, le silane, ou le siloxane comme aide au durcissement, et d'autres additifs. L'agent nivelant est principalement un tensioactif tel que BYK-354, 333, et 306 de BYK-Chemie Corp. Le durcisseur est principalement l'isocyanate tel que le toluène diisocyanate (TDI), le méthylène biphényl isocyanate (MDI), ou l'hexaméthylène diisocyanate (HDI). Les aides au durcissement les plus courantes sont le tétraéthoxysilane (TEOS) et le triéthoxyvinylsilane (TEVS). On peut revêtir le matériau de revêtement résistant au feu de la présente invention sur les surfaces d'objets inflammables ou combustibles pour améliorer la résistance au feu grâce à tous procédés appropriés. Par exemple, on peut le revêtir grâce à un revêtement à la brosse, un revêtement au rouleau, un revêtement à la lame, ou un revêtement par pulvérisation. Le revêtement par pulvérisation inclut, par 12 exemple, un revêtement par pulvérisation à chaud, un revêtement par pulvérisation pneumatique, un revêtement par pulvérisation sans air, un revêtement par pulvérisation assistée par un mélange d'air, un revêtement par pulvérisation à faible pression et à volume élevé, un revêtement par pulvérisation à pression moyenne et à faible volume, et similaire. Lorsqu'on brûle ou qu'on expose au feu le composite organique/inorganique de l'invention, le polymère forme une couche de carbonisation et les particules inorganiques rediffusent la chaleur absorbée. Les particules inorganiques renforcent également les propriétés mécaniques de la structure par l'intermédiaire de la réaction entre les matériaux inorganiques et organiques, de telle sorte que la couche de carbonisation formée reste ferme et son intégrité structurelle est préservée de tout détachement ou fissuration, ce qui empêche de façon efficace le transfert direct de la chaleur à l'intérieur de l'objet revêtu. Le matériau résistant au feu n'est pas seulement un ignifuge mais est également un protecteur des matériaux internes. En conséquence, la durée de la capacité de résistance au feu est considérablement améliorée. Dans les modes de réalisation préférés, le revêtement résistant au feu peut résister aux températures des flammes entre 1 000 et 1 200 C pendant plus de 3 minutes. Etant donné que le composant organique et les particules inorganiques font l'objet d'une liaison chimique (par rapport aux produits de mélange physique classiques), le composite résistant au feu de la présente invention ne fond pas, ne s'enflamme pas et ne produit pas de gouttes enflammées lors d'une exposition aux flammes ou à des sources d'inflammation. Le matériau de revêtement résistant au feu de la présente invention a une large plage d'applications. Par exemple, il 13 est approprié comme matériau résistant au feu pour revêtir des structures intérieures ou de l'acier profilé. En outre, on peut l'utiliser comme matériau de revêtement pour des câbles enroulés, des connexions enroulées ou des matériaux moussants. On peut également utiliser le matériau de revêtement résistant au feu sur des objets inflammables dans des véhicules tels que des avions, des bateaux, des voitures et des trains. En conséquence, les personnes ayant une connaissance ordinaire de la technique peuvent intégrer plusieurs ajouts en fonction de l'application spécifique. Par exemple, l'ignifuge tel que les phosphates de mélanine, les phosphores rouges, et l'ignifuge à base de phosphore peuvent être présents pour améliorer l'ininflammabilité. Le silane (tel que TEOS ou TEVS) ou le siloxane peuvent être présents pour renforcer l'intégrité structurelle et faciliter le durcissement. Le sable de verrerie et la fibre de verre peuvent être présents pour améliorer la résistance thermique et renforcer l'intégrité structurelle. La quantité de ces additifs est typiquement comprise entre 0,1 et 20 parties en poids, basée sur 100 parties en poids du composite organique/inorganique. Exemple 1 On charge 10 g de poly(éthylène-co-acide acrylique) dans un réacteur, préchauffé pour fondre à 80-120 C, puis on l'agite à 300 tr/min. On ajoute 10,8 g d'eau déionisée et 10,8 g d'ammoniaque aqueuse dans le réacteur, ce qui offre une émulsion blanche après une agitation pendant 10 minutes. Ensuite, on ajoute 10 g de poudre d'hydroxyde d'aluminium dans le réacteur, ce qui offre une suspension blanche après une agitation pendant 10 minutes. Comme le montre la figure 1, on revêt une suspension ayant une épaisseur de 2 mm sur un morceau de format de papier A4 10, puis on le place dans un four, on le sèche à 60 C pendant 60 minutes, 80 C pendant 60 minutes, 100 C pendant 60 minutes, 120 C 14 pendant 30 minutes, 140 C pendant 30 minutes, 160 C pendant 30 minutes, 180 C pendant 30 minutes, et enfin, on le moule à 200 C pendant 240 minutes. On réalise un essai à la flamme sur la surface de la couche d'échantillon 20 grâce à un bec de gaz butane 30 à une température de flamme de 1 000 à 1 200 C (flamme 40) pendant 30 secondes à 3 minutes. Le résultat de la combustion sur le morceau de papier de format de papier A4 est résumé dans le tableau 1. On n'observe aucun roussissement sur le morceau de papier de format A4 après le chauffage pendant 30, 60 et 120 secondes, et on atteint un léger roussissement après 180 secondes. Selon cet exemple, la durée de capacité de résistance au feu est de plus de 3 minutes, car la couche d'échantillon renforcée, c'est-à-dire -COOH de poly(éthylène-co-acide acrylique), est amenée à réagir avec -OH de Al(OH)3 pour former des liaisons chimiques plutôt qu'un mélange physique. Exemple 2 On charge 10 g de poly(éthylène-co-acide acrylique) dans un réacteur, on le préchauffe pour fondre à 80-120 C, puis on l'agite à 300 tr/min. On ajoute ensuite 10 g de poudre d'hydroxyde d'aluminium dans le réacteur, ce qui produit une suspension blanche après une agitation pendant 10 minutes. La suspension se solidifie en des grumeaux blancs après un refroidissement à température ambiante. On place les grumeaux blancs dans une cuve et on les réchauffe à 100-120 C pour obtenir une suspension blanche. On revêt la suspension chauffée sur un morceau de papier de format A4 puis on le place dans le four, on le sèche à 60 C pendant 60 minutes, 80 C pendant 60 minutes, 100 C pendant 60 minutes, 120 c pendant 30 minutes, 140 c pendant 30 minutes, 160 C pendant 30 minutes, 180 C pendant 30 minutes, et enfin on le moule à 200 C pendant 240 minutes. On réalise un essai à la flamme sur la surface de la couche d'échantillon grâce à un bec de gaz butane, à une température de flamme de 1 000 à 1 200 C pendant 30 secondes à 3 minutes. Le résultat de la combustion du morceau de papier de format A4 est résumé dans le tableau 1. On n'observe aucun roussissement sur le morceau de papier de format A4 après le chauffage pendant 30, 60 et 120 secondes, et on note un léger roussissement après 180 secondes. Selon cet exemple, la durée de capacité de résistance au feu est de plus de 3 minutes, car la couche d'échantillon renforcée, c'est-à-dire, -COOH de poly(éthylène-co-acide acrylique), est amenée à réagir avec -OH de A1(OH) 3 pour former des liaisons chimiques plutôt qu'un mélange physique. Exemple 3 On charge 20 g de poly(acide acrylique-co-acide maléique) (teneur en matières solides de 50 % en poids) dans un réacteur, on le préchauffe à 80-90 C puis on l'agite à 300 tr/min. On ajoute 10 g d'ammoniaque aqueuse dans le réacteur et on agite pendant 10 minutes. On ajoute ensuite 10 g de poudre d'hydroxyde d'aluminium dans le réacteur, ce qui produit une suspension jaune après une agitation pendant 10 minutes. On revêt une suspension d'une épaisseur de 2 mm sur un morceau de papier de format A4, puis on le place dans un four, on le sèche à 60 C pendant 60 minutes, 80 C pendant 60 minutes, 100 C pendant 60 minutes, 120 C pendant 30 minutes, 140 c pendant 30 minutes, 160 C pendant 30 minutes, 180 C pendant 30 minutes, et enfin on le moule à 200 C pendant 240 minutes. On réalise un essai à la flamme sur la surface de la couche d'échantillon grâce à un bec de gaz butane, à une 16 température de flamme de 1 000 à 1 200 0C pendant 30 secondes à 3 minutes. Le résultat de la combustion du morceau de papier de format A4 est résumé dans le tableau 1. On n'observe aucun roussissement sur le morceau de papier de format A4 après le chauffage pendant 30, 60 et 120 secondes, et on note un léger roussissement après 180 secondes. Selon cet exemple, la durée de capacité de résistance au feu est de plus de 3 minutes, car la couche d'échantillon renforcée, c'est-à-dire -COOH de poly(acrylique acide-co- acide maléique), est amenée à réagir avec -OH de A1(OH)3pour former des liaisons chimiques plutôt qu'un mélange physique. Exemple 4 On charge 50 g de polyuréthane réactif contenant 8 % de groupes d'isocyanate réactifs dans un réacteur, puis on l'agite à 300 tr/min. Ensuite, on ajoute ensuite 50 g de poudre d'hydroxyde d'aluminium dans le réacteur, ce qui donne une suspension blanche après une agitation pendant 5 minutes. On revêt une suspension d'une épaisseur de 2 mm sur un morceau de papier de format A4, puis on le sèche à température ambiante pendant 24 heures. On réalise un essai à la flamme sur la surface de la couche d'échantillon grâce à un bec de gaz butane, à une température de flamme de 1 000 à 1 200 C pendant 30 secondes à 3 minutes. Le résultat de la combustion sur le morceau de papier de format A4 est résumé dans le tableau 1. On n'observe aucun roussissement sur le morceau de papier de format A4 après un chauffage pendant 30, 60 et 120 secondes, et on note un léger roussissement après 180 secondes.

Selon cet exemple, la durée de capacité de résistance au feu est de plus de 3 minutes due à la couche d'échantillon renforcée, c'est-à-dire -NCO de polyuréthane réactif, amenée à réagir avec -OH de A1(OH)3 pour former des liaisons chimiques plutôt qu'un mélange physique. Exemple 5 On charge 50 g de polyuréthane réactif contenant 8 % des groupes d'isocyanate réactif dans un réacteur, puis on l'agite à 300 tr/min. Ensuite, on ajoute 45 g de poudre d'hydroxyde de magnésium et 5 g de nanoargile modifiée contenant des groupes -OH (Cloisite 30B de Southern Clay Product Corp.) dans le réacteur, ce qui produit une suspension blanche après une agitation pendant 5 minutes. On revêt une suspension d'une épaisseur de 2 mm sur un morceau de papier de format A4, puis on le sèche à température ambiantependant 24 heures. On réalise un essai à la flamme sur la surface de la couche d'échantillon grâce à un bec de gaz butane, à une température de flamme de 1 000-1 200 C pendant 30 secondes à 3 minutes. Le résultat de la combustion du morceau de papier de format A4 est résumé dans le tableau 1. On n'observe aucun roussissement sur le morceau de papier de format A4 après un chauffage pendant 30, 60 et 120 secondes, et on note un léger roussissement après 180 secondes. Selon cet exemple, la durée de capacité de résistance au feu est de plus de 3 minutes due à la couche d'échantillon renforcée, c'est-à-dire -NCO de polyuréthane réactif, amenée à réagir avec -OH de Mg(OH)3 et de nanoargile pour former des liaisons chimiques plutôt qu'un mélange physique. Exemple 6 On charge 20 g de 3,4-époxycyclohexylméthyl-3,4-époxycyclohexane carboxylate (E4221, résine d'époxy de Union Carbide) dans un réacteur, puis on l'agite à 300 tr/min, avant d'ajouter une quantité en excès (8 g, rapport d'équivalence de E4221/MeHHPA = 1/1,14) de NeHHPA (anhydride hexahydro-4-méthylphtalique) comme durcisseur, et 0,1 g de BDMA (N,N-diméthylbenzylamine) comme catalyseur. Après une agitation pendant 5 minutes, on ajoute 48,1 g de poudre d'hydroxyde d'aluminium dans le réacteur, ce qui donne une suspension blanche après une agitation pendant 10 minutes. On revêt une suspension d'une épaisseur de 2 mm sur un morceau de papier de format A4, puis on le sèche à température ambiante pendant 24 heures. On réalise un essai à la flamme sur la surface de la couche d'échantillon grâce à un bec de gaz butane, à une température de flamme de 1 000-1 200 C pendant 30 secondes à 3 minutes. Le résultat de la combustion du morceau de papier de format A4 est résumé dans le tableau 1. On n'observe aucun roussissement sur le morceau de papier de format A4 après un chauffage pendant 30, et 60 secondes, tandis qu'il roussit légèrement après un chauffage pendant 120 secondes, et après un chauffage pendant 180 secondes. Selon cet exemple, la durée de résistance au feu est de plus de 3 minutes due à la couche d'échantillon renforcée, c'est-à-dire aux groupes anhydride de résine d'époxy (dérivé de l'excès de NeHHPA), amenée à réagir avec des groupes -OH de Al(OH)3 pour former des liaisons chimiques plutôt qu'un mélange physique.

Exemple 7 En faisant référence à la figure 2, on revêt une suspension d'une épaisseur de 2 mm de l'exemple 5 sur un morceau de format de papier A4 10, puis on le sèche à température ambiante pendant 24 heures. On réalise un essai à la flamme sur la surface de la couche d'échantillon 20 grâce à un bec de gaz butane, à une température de flamme de 1 000 à 1 200 C pendant 180 secondes, où la surface inférieure du 19 papier de format A4 10 est raccordée au thermocouple 60 d'un détecteur de température 50 pour surveiller l'augmentation de la température. On soumet une teinture résistant au feu intumescente et commercialisée (FM900 de YUNG CHI PAINT & VARNISH MFG. CO., LTD) d'une épaisseur de 2 mm au même essai à flamme. Comme le montre la figure 3, on augmente rapidement la température sous la teinture résistant au feu intumescente et commercialisée à 200 C après un chauffage pendant 60 secondes. En comparaison, la température sous la couche d'échantillon de l'exemple 5 augmente lentement à 200 C lorsqu'on la chauffe pendant 180 secondes. Selon cet exemple, la durée de la capacité de résistance au feu est considérablement améliorée due à la couche d'échantillon renforcée, c'est-à-dire, -NCO de polyuréthane réactif réagi avec -OH de Mg(OH)3 et de nanoargile pour former des liaisons chimiques plutôt qu'un mélange physique. Tableau 1 Etats du papier après un chauffage direct Particules à 1 000-1 200 C pendant Exemple Polymère organique inorganiques 1 minute. 2 minutes. 3 minutes. 30 secondes 1 Poly(éthylène-co-acide A1(OH)3 inchangé inchangé inchangé Légèrement 2 acrylique) roussi Poly(éthylène-co-acide 3 acrylique) AI(OH)3 inchangé inchangé inchangé Légèrement Polyacide acrylique-co- roussi 4 acide maléique) A1(OH)3 inchangé inchangé inchangé Légèrement Polyuréthane réactif roussi 5 (poly isocyanate) Al(OH)3 inchangé Inchangé inchangé Légèrement Polyuréthane réactif Mg(OH)2 roussi Légèrement 6 (poly isocyanate) Argile(OH) inchangé Inchangé inchangé roussi E4221 /MeHHPA Al(OH)3 inchangé Inchangé Légèrement Roussi (époxy/anhydride) grossi Bien que l'on ait décrit l'invention à titre d'exemple et en 20 termes de mode de réalisation préféré, il faut comprendre 20 qu'elle ne se limite pas à ceux-ci. Au contraire, elle vise à couvrir plusieurs modifications et agencements similaires (qui sont évidents pour les spécialistes de la technique). En conséquence, la portée des revendications jointes doit être interprétée au sens le plus large de manière à englober toutes les modifications et agencements similaires.

Claims (23)

REVENDICATIONS

1. Matériau de revêtement résistant au feu, comprenant : un composite organique/inorganique comprenant : un composant organique ayant un premier groupe fonctionnel réactif, le composant organique comprenant un polymère, un copolymère, un monomère, un oligomère, ou un prépolymère ; des particules inorganiques ayant un deuxième groupe fonctionnel réactif ; dans lequel les particules inorganiques sont liées d'un point de vue chimique au composant organique via une réaction entre les premier et deuxième groupes fonctionnels réactifs.

2. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, dans lequel le composite organique/inorganique comprend 10 à 90 % en poids du composant organique, et 90 à 10 % en poids des particules inorganiques.

3. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, dans lequel le composite organique/inorganique comprend 30 à 70 % en poids du composant organique, et 70 à 30 % en poids des particules inorganiques.

4. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, dans lequel les premier et deuxième groupes fonctionnels réactifs comprennent un groupe -OH, -COOH, - NCO, -NH3, -NH2, -NH, ou époxy.

5. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, dans lequel le composant organique comprend un polyacide, un polyuréthane, un époxy, une polyoléfine, ou une polyamine. 22

6. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, dans lequel les particules inorganiques comprennent un hydroxyde, un nitrure, un oxyde, un carbure, un sel métallique, ou un matériau lamellaire inorganique.

7. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 6, dans lequel l'hydroxyde comprend un hydroxyde métallique.

8. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 7, dans lequel l'hydroxyde métallique comprend Al(OH)3 ou Mg(OH)2.

9. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 6, dans lequel le nitrure comprend BN ou Si3N4.

10. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 6, dans lequel l'oxyde comprend SiO2, TiO2, ou ZnO.

11. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 6, dans lequel le carbure comprend SiC.

12. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 6, dans lequel le sel de métal comprend CaCO3.

13. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 6, dans lequel le matériau lamellaire inorganique comprend l'argile, le talc, ou l'hydroxyde double lamellaire (HDL).

14. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, comprenant en outre de l'eau ou un solvant organique.

15. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, comprenant en outre de l'eau, un pigment, 23 un épaississant, un agent antimousse, un tensioactif, ou des combinaisons de ceux-ci.

16. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, comprenant en outre un solvant organique, un pigment, une résine, un agent nivelant, un durcisseur, ou des combinaisons de ceux-ci.

17. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, comprenant en outre un ignifuge, un silane, un siloxane, un sable de verrerie, ou une fibre de verre.

18. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, qui est utilisé pour un revêtement résistant au feu de structures d'intérieur.

19. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, qui est utilisé pour un revêtement résistant au feu d'aciers profilés.

20. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, qui est utilisé pour un revêtement résistant au feu de connexions enroulées ou de câbles enroulés.

21. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, qui est utilisé pour un revêtement résistant au feu de matériaux moussants.

22. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, qui est utilisé pour un revêtement résistant au feu d'objets inflammables dans des véhicules.

23. Matériau de revêtement résistant au feu selon la revendication 1, qui est capable de résister à des températures de flamme comprises entre 1 000 et 1 200 C pendant plus de 3 minutes.30