CH633480A5 - Panneau coupe-feu transmettant la lumiere. - Google Patents

Panneau coupe-feu transmettant la lumiere. Download PDF

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CH633480A5
CH633480A5 CH801878A CH801878A CH633480A5 CH 633480 A5 CH633480 A5 CH 633480A5 CH 801878 A CH801878 A CH 801878A CH 801878 A CH801878 A CH 801878A CH 633480 A5 CH633480 A5 CH 633480A5
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Description

La présente invention concerne un panneau coupe-feu transmettant la lumière, comportant au moins une feuille de verre et au moins une couche de matière intumescente.
L'invention a pour objet de nouvelles compositions d'une telle couche intumescente, présentant divers avantages qui seront spécifiés plus loin.
Un panneau coupe-feu transmettant la lumière, conforme à l'invention définie d'une manière générale, comporte au moins une feuille de verre et au moins une couche de matière intumescente et est caractérisé en ce qu'une telle couche au moins contient un silicate de métal alcalin hydraté comme matière intumescente et un ou plusieurs adjuvant(s) sélectionnés(s) parmi l'urée, les polyalcools (par exemple la glycérine, l'éthylèneglycol et le sorbitol), les monosaccharides (par exemple le glucose), les Polysaccharides (par exemple l'amidon), le phosphate de sodium, l'aluminate de sodium, le phosphate d'aluminium, le borax, l'acide borique et la silice colloïdale.
Le terme de Polysaccharides est employé ici pour définir les 5 hydrates de carbone contenant plus de trois molécules de monosaccharides, tels que (C6H10O5)x et (CsH804)x où x, dans chaque cas, est supérieur à 3.
De tels adjuvants présentent tous l'avantage général d'améliorer la résistance du panneau au feu.
io Si un incendie se déclarait d'un côté du panneau et que l'on présentât graphiquement la température de la face opposée du panneau en fonction du temps, on observerait un accroissement initial suivi d'une période pendant laquelle la température de cette autre face reste substantiellement constante (à environ 100° C) tandis 15 que se développe l'intumescence de la couche. Lorsque la transformation de la couche est terminée, il y a une seconde élévation de température. Il est clair qu'il est souhaitable de différer aussi longtemps que possible l'augmentation de température à un niveau donné; on a trouvé que tous les adjuvants cités ont pour effet de 20 modifier favorablement un tel graphique.
Un adjuvant peut agir de manière à différer l'augmentation de température de la face du panneau opposée à celle près de laquelle s'est déclaré un incendie selon une ou plusieurs des façons suivantes:
a) en prolongeant la seconde période pendant laquelle la température reste substantiellement constante pendant que se produit l'intumescence;
b) en réalisant le gradient de la courbe temps/température après achèvement de l'intumescence;
c) en introduisant une autre période pendant laquelle la couche subit une modification à température constante, et d) en abaissant la température de début de l'intumescence.
Le mécanisme réel selon lequel un adjuvant donné modifie les propriétés d'une couche lors du déclenchement d'un feu ne peut pas 35 toujours être déterminé de façon précise, mais on pense actuellement que des adjuvants qui agissent par prolongement de la période à température constante pendant laquelle a lieu l'intumescence peuvent être sélectionnés parmi l'urée, la glycérine et le sorbitol.
Pour réduire le gradient de la courbe temps/température après 40 achèvement de l'intumescence, on pense qu'il convient de choisir un adjuvant parmi les monosaccharides qui augmentent la viscosité de la couche expansée et le phosphate de sodium, l'aluminate de sodium, le borax, l'acide borique, le phosphate d'aluminium et la silice colloïdale qui accroissent la réfractérité de la couche expansée. 45 Pour introduire une période supplémentaire pendant laquelle la couche subit une modification à température constante, on pense qu'il convient de choisir un adjuvant parmi la glycérine, l'éthylèneglycol et les Polysaccharides tels que l'amidon.
On notera que la glycérine agit de deux façons sur les propriétés so de la couche.
Afin de réduire la température à laquelle débute l'intumescence, on estime que l'on peut utiliser du phosphate de sodium en tant qu'adjuvant.
Il faut remarquer que tous ces adjuvants ne sont pas d'égale ss valeur et que les avantages obtenus dépendront des proportions dans lesquelles les différents adjuvants sont utilisés. En particulier, on préfère choisir une proportion telle que le transparence du panneau soit préservée et telle que l'on évite la coloration de la couche.
En général, quoique la proportion optimale varie en fonction de so l'adjuvant utilisé, on préfère que cet adjuvant soit présent dans une proportion inférieure à 20% et habituellement inférieure à 10%. Dans de nombreux cas, les adjuvants sont utilisés dans des proportions inférieures à 5%. Ces proportions ainsi que les pourcentages indiqués dans cette description sont des proportions en poids par 65 rapport au poids total de la couche dans le panneau fini.
La glycérine est un adjuvant particulièrement important et utile dans une couche intumescente d'un panneau selon l'invention. On obtient d'excellents résultats par l'emploi de glycérine dans des
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proportions allant jusqu'à 10% et on obtient un résultat optimal avec 4% au moins.
On a trouvé que l'addition de glycérine à la couche intumescente a pour effet de prolonger la période pendant daquelle la température de la face du panneau éloignée d'un feu reste substantiellement constante à environ 100°C et, de plus, qu'une seconde période à température constante se manifeste alors que la couche déjà expansée subit une nouvelle modification.
Utilisée dans ces proportions, la glycérine présente encore un autre avantage très important. Les couches intumescentes sont habituellement formées en versant une solution de matière intumescente dans un moule ou sur une feuille-support et en la séchant. La couche intumescente risque de se fissurer pendant sa fabrication si elle sèche trop vite, et cela affecterait évidemment la transparence du panneau fini ; on a trouvé que l'addition de glycérine empêche une telle formation de fissures et permet dès lors la formation de couches intumescentes relativement épaisses ne nécessitant pas de séchage exagérément long. Bien entendu, il est clair que le séchage de couches relativement minces peut aussi être accéléré. L'éthylèneglycol procure également l'avantage d'un séchage plus rapide.
L'urée est un autre adjuvant important pour son emploi dans une couche intumescente, et on l'utilise de préférence dans une proportion inférieure à 5%, et de façon optimale de 2 à 4%. L'emploi de l'urée est avantageux pour la structure de la mousse constituant la couche expansée lors d'un incendie et elle a pour effet de prolonger la période pendant laquelle la température de la face du panneau éloignée du feu reste substantiellement constante.
Le sorbitol est également un adjuvant important et son emploi procure des avantages similaires à ceux offerts par l'emploi de l'urée. On emploie de préférence le sorbitol dans des proportions de 2 à 4% de la couche. Des résultats satisfaisants ont été obtenus en l'utilisant jusqu'à 20%.
Parmi les adjuvants inorganiques cités, on donne la préférence à l'utilisation des sels de sodium.
Le phosphate de sodium, qu'on utilise de préférence dans des proportions allant jusqu'à 6%, retarde la transmission de la chaleur à la face du panneau éloignée du feu. De plus, il augmente le gradient de la courbe temps/température après que l'intumescence est terminée.
L'aluminate de sodium a un effet favorable en ce sens qu'il accroît aussi la réfractérité de la couche.
Parmi les autres adjuvants cités, on mentionnera spécialement l'éthylèneglycol, puisque des expériences ont montré que l'emploi de cette matière peut retarder la transmission de la chaleur de manière efficace.
Les autres matières citées pour leur emploi comme adjuvant confèrent également des avantages lors d'un incendie, puisqu'ils retardent la transmission de la chaleur à la face du panneau éloignée du feu.
Dans certaines formes, particulièrement préférées, de réalisation de l'invention, on emploie de la glycérine en mélange avec un saccharide, par exemple du saccharose. De préférence lorsqu'un adjuvant est utilisé en mélange avec un autre adjuvant ou quelque autre additif, le mélange est présent dans une proportion inférieure à 20%. Des quantités inférieures à 10% et même à 5% peuvent donner de très bons résultats. Lorsqu'on emploie un saccharide tel que le saccharose comme autre additif, il se présente de préférence dans une proportion de 1 à 4%.
On a trouvé que la fabrication d'un panneau d'une efficacité donnée qui comprend une couche comportant comme matière intumescente un silicate de métal alcalin peut être facilitée en incluant certains adjuvants dans la couche intumescente.
Dès lors, dans le panneau coupe-feu transmettant la lumière, comportant au moins une feuille de verre et au moins une couche de matière intumescente selon l'invention, ladite couche contenant un silicate de métal alcalin hydraté comme matière intumescente peut être en combinaison avec un ou plusieurs adjuvants(s) sélectionné(s) pour permettre un séchage accéléré de la couche.
Une couche de silicate de métal alcalin hydraté est formée d'habitude à partir d'une solution, par exemple en versant la solution sur une feuille formant le panneau ou en versant la solution dans un moule en vue de son transfert ultérieur et de son assemblage dans le panneau. On notera que le séchage de la couche de solution est critique dans le cas d'un panneau transparent parce qu'une croûte pourrait se former sur la couche, et la couche est suceptible de se fissurer lorsqu'elle sèche, ce qui aura un effet nettement nuisible sur la transparence du panneau. Afin de surmonter ce problème, on pratique actuellement un séchage très lent. L'adjonction d'un adjuvant tel que mentionné permet la réduction du temps de séchage et permet également la formation de couches relativement épaisses de matière intumescente à transparence satisfaisante, et cela dans une durée de séchage non exagérément longue.
En général, quoique la proportion optimale varie selon l'adjuvant utilisé, on préfère qu'un adjuvant soit présent dans une proportion inférieure à 20 % et habituellement inférieure à 10%. Dans de nombreux cas, les adjuvants sont utilisés dans des proportions inférieures à 5%. Ces proportions et les autres pourcentages cités dans cette description sont des proportions en poids d'adjuvant par rapport au poids total de la couche dans le panneau fini.
De préférence, le ou un tel adjuvant est choisi parmi la glycérine et l'éthylèneglycol, et avantageusement la glycérine ou l'éthylèneglycol utilisé en mélange avec un saccharide, par exemple le saccharose.
Un tel adjuvant est, de préférence, utilisé dans une proportion non colorante.
De préférence, chaque face externe du panneau est constituée d'une feuille de verre de façon à avoir des surfaces d'usure dures, résistant aux griffes.
Avantageusement, les différents feuillets du panneau sont liés l'un à l'autre et forment un panneau feuilleté.
Le degré de résistance au feu d'un panneau comportant au moins une couche de matière intumescente dépendra évidemment, entre autres, de l'épaisseur totale de la matière intumescente utilisée. Cependant, l'augmentation de l'épaisseur de la matière intumescente réduit habituellement la transparence du panneau; de plus, elle augmente le coût du panneau du fait que la formation de couches relativement épaisses fait apparaître des difficultés de production. Dès lors, on préfère que l'épaisseur totale de matière intumescente soit au maximum 8 mm. Avantageusement, la ou chaque couche est comprise entre 0,1 et 8 mm d'épaisseur et, de façon optimale, la ou chaque couche a une épaisseur comprise entre 1 et 3 mm.
Le silicate de métal alcalin utilisé comme matière intumescente est de préférence le silicate de sodium hydraté.
La présente invention sera maintenant illustrée par des exemples et en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels les fig. 1 à 3 sont des coupes transversales schématiques de trois formes de réalisation d'un panneau coupe-feu.
Dans les figures, une couche 1 comportant un silicate de métal alcalin hydraté est appliquée sur et liée à une première feuille de verre 2.
A la fig. 1, une seconde feuille de verre 3 est appliquée sur la face exposée de la couche intumescente 1 et est maintenue en place par un cadre de serrage 4. Le cadre de serrage 4 comporte une section en L 5 et une lèvre 6 séparée ou séparable de façon que, lors d'un incendie, les deux feuilles de verre 2, 3 puissent bouger l'une par rapport à l'autre pour s'adapter aux changements de volume de la couche pendant son intumescence.
A la fig. 2, une seconde feuille de verre 3 est liée à la face exposée de la couche intumescente au moyen d'une couche 7 de polyvinylbutyral.
A la fig. 3, une couche 1 de matière intumescente est liée directement aux deux feuilles de verre 2, 3.
Exemple 1 (fig. 1)
Dans un exemple pratique spécifique, une solution aqueuse de silicate de sodium hydraté contenant de la glycérine comme adjuvant est appliquée à une feuille de verre à raison de 2,81/m2, en vue de
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former une couche solide. Le rapport pondéral Si02/Na20 est 3,3 à 1 et la densité de la solution est comprise entre 37 et 40° B. La couche est séchée par chauffage modéré. Cette opération prend environ 6 h. La composition de la couche, lorsqu'elle est durcie, est:
Si02 + Na20 Glycérine h2o
62% 4% 34%
En fait, il est tout à fait possible de sécher en un délai semblable une couche intumescente similaire qui ne contient pas de glycérine, mais on a remarqué que la surface de la couche contenant de la glycérine est plus lisse et non fissurée, et contribue dès lors à la netteté du panneau en l'absence d'incendie.
Dans une variante de cet exemple, les 4% de glycérine sont remplacés par un mélange avec du saccharose correspondant à 3% de glycérine et 1 % de saccharose dans le panneau terminé. Des résultats similaires sont obtenus.
Dans une variante de cet exemple, on n'ajoute pas de glycérine à la solution, mais on applique plutôt la solution aqueuse de silicate de sodium sur la feuille de verre et on la sèche partiellement. Un revêtement de glycérine est alors appliqué sur la face exposée de la couche.
La glycérine est en fait appliquée en plongeant la couche dans un bain de glycérine, mais on notera qu'elle peut être appliquée de toute autre façon, par exemple par pulvérisation.
On obtient des résultats similaires.
Exemple 2 (fig. 2)
Une solution de silicate de sodium hydraté contenant du glucose est appliquée à une feuille de verre comme on l'a décrit dans l'exemple 1, et séchée. Lorsqu'elle est durcie, la couche a la composition suivante:
SiO + Na20
Glucose
H20
64% 2% 34%
La couche est alors assemblée à la seconde feuille de verre au moyen d'une couche intermédiaire de polyvinylbutyral et l'ensemble est soumis à la chaleur et à la pression pour effectuer le scellement, en prenant soin que la chaleur dispensée ne soit pas suffisante pour s provoquer l'intumescence.
Dans une variante de cet exemple, la couche intumescente est liée directement à la seconde feuille. Après qu'elle s'est durcie, cette couche et la seconde feuille sont humidifiées avec un excès de la même solution et elles sont ensuite assemblées l'une à l'autre et io séchées pour achever le scellement complet.
Exemple 3 (fig. 3)
Deux feuilles de verre portent chacune une couche intumescente de silicate de sodium hydraté contenant de la glycérine et ayant 15 1,3 mm d'épaisseur. Ces couches sont appliquées ainsi qu'on l'a décrit dans l'exemple 1. Les couches sur les deux feuilles sont alors liées l'une à l'autre pour former un panneau (IIIA) de 50 cm de côté. Les feuilles de verre ont 3 mm d'épaisseur.
Un autre panneau (HIB), identique en tous points sauf le fait 20 qu'aucun adjuvant n'est présent dans les couches intumescentes, est réalisé à des fins de comparaison.
On encadre les deux panneaux et on les teste dans la paroi d'un four selon les normes ISO R 834 et NBN 713.020. Cet essai spécifie que la température T (°C) à l'intérieur du four doit s'accroître après
25 t minutes selon: .
t = 345 log10 (8t + 1)
La température maximale des faces externes des panneaux est mesurée à différents intervalles après mise à feu du four, et les résultats sont donnés dans le tableau suivant (température en degrés 3Q centigrades, à ±5°C).
Temps (min)
Panneau IIIA
Panneau HIB
30
120
160
40
240
270
42
250
280
1 feuille dessin

Claims (13)

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1. Panneau coupe-feu transmettant la lumière, comportant au moins une feuille de verre et au moins une couche de matière intumescente, caractérisée en ce qu'au moins une telle couche de matière intumescente contient un silicate de métal alcalin hydraté comme matière intumescente et un ou plusieurs adjuvant(s) sélectionnées) parmi l'urée, les polyalcools, les monosaccharides, les Polysaccharides, le phosphate de sodium, l'aluminate de sodium, le phosphate d'aluminium, le borax, l'acide borique et la silice colloïdale.
2. Panneau selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un tel adjuvant est présent dans une proportion de moins de 20%, de préférence moins de 10% en poids par rapport au poids total de la couche.
2
REVENDICATIONS
3. Panneau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ou un tel adjuvant est de la glycérine, en une proportion comprise entre 10% et 4% en poids par rapport au poids total de la couche.
4. Panneau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ou un tel adjuvant est de l'urée, en une proportion inférieure à 5%, de préférence entre 2 et 4% en poids par rapport au poids total de la couche.
5. Panneau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ou un tel adjuvant est du sorbitol, en une proportion comprise entre 2 et 4% en poids par rapport au poids total de la couche.
6. Panneau selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ou un tel adjuvant est du phosphate de sodium, en une proportion allant jusqu'à 6% en poids par rapport au poids total de la couche.
7. Panneau selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un tel adjuvant est utilisé en mélange avec un ou plusieurs adjuvants ou avec un autre additif et ce mélange est présent dans la couche dans une proportion de moins de 20%, de préférence moins de 10% en poids par rapport au poids total de la couche.
8. Panneau selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le ou un tel adjuvant est de la glycérine ou de l'éthylèneglycol et est utilisé en mélange avec un saccharide, par exemple le saccharose.
9. Panneau selon la revendication 8, caractérisé en ce que la proportion de saccharide dans la couche est comprise entre 1 et 4% en poids par rapport au poids total de la couche.
10. Panneau selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'adjuvant est utilisé en une proportion non colorante.
11. Panneau selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le silicate de métal alcalin utilisé comme matière intumescente est du silicate de sodium hydraté.
12. Panneau selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que chaque face extérieure du panneau est constituée d'une feuille de verre.
13. Panneau selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que les différents feuillets du panneau sont liés l'un à l'autre et forment un panneau feuilleté.
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