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FR3126106A3 - Stratifié composite présentant des propriétés de résistance au feu. - Google Patents

Stratifié composite présentant des propriétés de résistance au feu. Download PDF

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Abstract

Titre :Stratifié composite présentant des propriétés de résistance au feu. L’invention concerne un stratifié composite comprenant, dans l’ordre : une couche a) barrière à l’humidité d’épaisseur comprise entre 2µm et 10µm, réalisée en un polymère présentant à la fois des propriétés barrières à l’humidité et un indice de propagation de flammes UL94 de V-0 ;une couche b) d’épaisseur comprise entre 15µm et 30µm, comprenant des plaquettes formées d’un matériau inorganique et avec un facteur de forme compris entre 10 et 20 000, et ayant un indice de propagation de flammes UL94 de V-0 ;une couche c) d’épaisseur comprise entre 2µm et 10µm, réalisée en un polymère thermoplastique ne présentant pas d’indice de propagation des flammes UL94 de V-0. Figure pour l’abrégé : Figure 1.

Description

Stratifié composite présentant des propriétés de résistance au feu.
Domaine technique de l’invention
L’invention concerne un stratifié composite ayant des propriétés de résistance au feu.
Ce stratifié peut notamment être employé pour envelopper un noyau, par exemple réalisé avec un matelas de fibres inorganiques comme des fibres de verre, afin de former une couverture d’isolation thermique (barrière au feu) ayant des propriétés d’isolation acoustique.
Arrière-plan technique
Les carlingues d’aéronef sont habituellement recouvertes du côté interne d’une couverture d’isolation thermique et acoustique afin d’isoler l’intérieur de l’aéronef.
Pour des raisons de sécurité, cette couverture doit répondre à différentes normes relatives au feu, par exemple le 14 CFR Part 25 pour le territoire des Etats-Unis d’Amérique (FAR 25).
WO01/98434A1 (2000) décrit un stratifié destiné par exemple à envelopper un noyau fait d’un matelas de fibres de verre pour former une couverture d’isolation thermique et acoustique. Selon un mode de réalisation, le stratifié est un bicouche comportant une couche ayant des caractéristiques d’étanchéité et d’anti-condensation (fluorure de poly(vinyle) en épaisseur 12,5 µm) et une couche formée par un papier mica imprégné (épaisseur de 14 µm).
Le terme « papier mica » désigne une feuille réalisée selon les techniques habituelles de papeterie et comprenant 100% de mica sous forme de plaquettes. Ce papier mica est imprégné par des liants organiques (résine méthyl-silicone par exemple) pour en améliorer au moins les propriétés mécaniques et avantageusement aussi celles de résistance à l’humidité (c’est le cas avec la résine méthyl-silicone). L’imprégnation du papier mica permettant de former un liant pour le papier mica, le papier mica peut alors être considéré comme un « papier mica avec liant ».
Afin d’améliorer le comportement au feu, et ce afin de répondre à des normes plus exigeantes, il a alors été proposé des stratifiés avec plus de couches, en sélectionnant certains matériaux aux propriétés améliorées.
Ainsi, EP2421750 B1 (2009) décrit un stratifié composite tricouche. Ce stratifié comprend dans l’ordre : une couche polymère barrière à l’humidité d’épaisseur donnée et ayant un indice UL94 de propagation de flammes de V-0, une couche de plaquettes inorganiques de rapport d’aspect donné et ayant un indice UL94 de propagation de flammes de V-0 et une couche d’un film thermoplastique d’épaisseur donnée et ayant également un indice UL94 de propagation de flammes de V-0.
Le test Underwriters Laboratory UL 94, « The Standard for Flamability of Plastic Materials for Parts in Devices and Appliances » mesure la faculté d’un matériau à éteindre ou propager les flammes lorsqu’un échantillon a été enflammé. Un indice UL 94 de V-0 indique que lorsque le matériau est testé en position verticale, il s’auto éteint dans les 10 secondes après son inflammation.
Les exemples donnés de polymère barrière à l’humidité ayant un indice UL94 de propagation de flammes de V-0 sont un polymère fluoré, un polyimide, une poly(étheréthercétone) et une poly(éthercétonecétone).
Les exemples donnés de film thermoplastique ayant un indice UL94 de propagation de flammes de V-0 sont des films de polycétone, de polyimide, de polysulfone, de poly(sulfure d’arylène), de polymère fluoré, de polymères à cristaux liquides et de polycarbonate.
Ce document propose aussi une couverture acoustique comprenant un noyau, typiquement un matelas de fibres inorganiques, encapsulé dans la stratifié.
US 8,607,926B2 (2011) vise à améliorer les propriétés de propagation de flammes et décrit à cet effet un stratifié composite comprenant une couche polymère supportant une température de 200°C pendant au moins 10 minutes sous la forme d’un film recouvrant une couche d’adhésif qui elle-même recouvre une couche réfractaire inorganique comprenant 100% en masse de plaquettes. La couche réfractaire inorganique comprend de préférence de la vermiculite et les seuls exemples de couche polymère appropriée sont des couches sous forme de film en fluoropolymère, polyimide, poly(étheréthercétone) ou poly(éthercétonecétone), c’est-à-dire ayant un indice UL94 de propagation de flammes de V-0.
US 8,607,927B2 décrit une couverture d’isolation thermique (barrière au feu) et acoustique comprenant un noyau et un stratifié entourant ce noyau, le stratifié étant conforme à ce qui est décrit dans US 8,607,926B2. Le film thermoplastique est en contact et encapsule la totalité du noyau.
Les exemples de couche polymère barrière à l’humidité et thermoplastique appropriées sont des couches sous forme de film en fluoropolymère, polyimide, poly (étheréthercétone ) ou poly(éthercétonecétone), qui sont décrits dans ce brevet comme étant des polymères ayant un indice UL94 de propagation de flammes de V-0.
REUS46,859 E (2014) décrit un stratifié qui comprend dans l’ordre : une couche polymère barrière à l’humidité, une couche de plaquettes inorganiques sans liant (le liant est nommé « carrier » dans ce brevet) consistant essentiellement de plaquettes de vermiculite et une couche d’un film thermoplastique.
Les exemples de couche polymère barrière à l’humidité et thermoplastique appropriées sont des couches sous forme de film en fluoropolymère, polyimide, poly(étheréthercétone ) ou poly(éthercétonecétone), qui sont décrits dans ce brevet comme étant des polymères ayant un indice UL94 de propagation de flammes de V-0.
US RE46,658E décrit une couverture d’isolation thermique (barrière au feu) et acoustique comprenant un noyau et un stratifié entourant ce noyau, le stratifié étant conforme à ce qui est décrit dans REUS46,859 E. Le film thermoplastique est en contact et encapsule la totalité du noyau.
Ainsi, les stratifiés tricouches proposés dans l’art antérieur mettent en œuvre des couches polymères et de plaquettes inorganiques ayant toutes un indice UL94 de propagation de flammes de V-0 pour améliorer les propriétés au feu.
Or les inventeurs se sont rendus compte que, contrairement à l’enseignement de l’art antérieur, un stratifié composite tricouche approprié pour des applications d’isolation thermique et acoustique de structures d’aéronef peut ne pas être composé que de couches ayant un indice UL94 de propagation de flammes de V-0.
L’invention concerne un stratifié composite comprenant, dans l’ordre :
- une couche a) barrière à l’humidité d’épaisseur comprise entre 2µm et 10µm, réalisée en un polymère présentant à la fois des propriétés barrières à l’humidité et un indice de propagation de flammes UL94 de V-0 ;
- une couche b) d’épaisseur comprise entre 15µm et 30µm, comprenant des plaquettes formées d’un matériau inorganique et avec un facteur de forme compris entre 10 et 20 000, et ayant un indice de propagation de flammes UL94 de V-0 ;
- une couche c) d’épaisseur comprise entre 2µm et 10µm, réalisée en un polymère thermoplastique ne présentant pas d’indice de propagation des flammes UL94 de V-0.
Dans le stratifié de l’invention, la couche c) n’a pas la propriété anti propagation des flammes qu’ont les couches a) et b). Elle doit simplement être en un polymère thermoplastique pour pouvoir notamment être associée à une couche de même nature afin d’encapsuler un noyau (ex. : matelas de fibres de verre) afin de former une couverture thermique et acoustique. L’épaisseur de la couche peut être faible, à savoir inférieure à 10 microns pour simplement permettre sa manipulation. Cela permet d’utiliser des matériaux polymères plus facilement disponibles et moins coûteux et ce d’autant qu’ils sont en faible épaisseur.
Le stratifié composite selon l’invention pourra comprendre l’une au moins des caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :
- la couche b) comprend les plaquettes et un liant pour les plaquettes ;
- le liant des plaquettes est une résine à base de silicone ;
- le liant des plaquettes est une résine méthyl-silicone représentant entre 2% et 15% en masse de la masse totale de la couche b) ;
- le matériau inorganique des plaquettes présentes dans la couche b) est choisi parmi la vermiculite, le mica, la montmorillonite ou leurs combinaisons ;
- le matériau inorganique des plaquettes présentes dans la couche b) est du mica ;
- la couche b) a une épaisseur comprise entre 20µm et 30µm ;
- la couche a) est choisi parmi le poly(étheréthercétone) (PEEK), le poly(éthercétonecétone) (PEKK), le poly(fluorure de vinyle) (PVF), et le poly(imide) (PI), avantageusement le poly(étheréthercétone) (PEEK) ;
- la couche c) a une épaisseur comprise entre 4µm et 5µm ;
- le polymère thermoplastique formant la couche c) est le poly(éthylène-téréphtalate) (PET) ;
- le stratifié comprend, entre la couche a) et la couche b), une grille textile à base de fibres de verre ;
- le stratifié comprend, entre la couche b) et la couche c), une grille textile à base de fibres de verre.
Brève description des figures
La est un schéma représentant un stratifié composite selon l’invention.

Claims (12)

  1. Stratifié composite comprenant, dans l’ordre :
    • une couche a) barrière à l’humidité d’épaisseur comprise entre 2µm et 10µm, réalisée en un polymère présentant à la fois des propriétés barrières à l’humidité et un indice de propagation de flammes UL94 de V-0 ;
    • une couche b) d’épaisseur comprise entre 15µm et 30µm, comprenant des plaquettes formées d’un matériau inorganique et avec un facteur de forme compris entre 10 et 20 000, et ayant un indice de propagation de flammes UL94 de V-0 ;
    • une couche c) d’épaisseur comprise entre 2µm et 10µm, réalisée en un polymère thermoplastique ne présentant pas d’indice de propagation des flammes UL94 de V-0.
  2. Stratifié composite selon la revendication 1, dans lequel la couche b) comprend les plaquettes et un liant pour les plaquettes.
  3. Stratifié composite selon la revendication 2, dans lequel le liant des plaquettes est une résine à base de silicone.
  4. Stratifié selon l’une quelconque des revendications 2 ou 3, dans lequel le liant des plaquettes est une résine méthyl-silicone représentant entre 2% et 15% en masse de la masse totale de la couche b).
  5. Stratifié composite selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau inorganique des plaquettes présentes dans la couche b) est choisi parmi la vermiculite, le mica, la montmorillonite ou leurs combinaisons.
  6. Stratifié composite selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le matériau inorganique des plaquettes présentes dans la couche b) est du mica.
  7. Stratifié composite selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche b) a une épaisseur comprise entre 20µm et 30µm.
  8. Stratifié composite selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le polymère thermoplastique formant la couche a) est choisi parmi le poly(étheréthercétone) (PEEK), le poly(éthercétonecétone) (PEKK), le poly(fluorure de vinyle) (PVF), et le poly(imide) (PI), avantageusement le poly(étheréthercétone) (PEEK).
  9. Stratifié composite selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche c) a une épaisseur comprise entre 4µm et 5µm.
  10. Stratifié composite selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le polymère thermoplastique formant la couche c) est le poly(éthylène-téréphtalate) (PET).
  11. Stratifié composite selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant, entre la couche a) et la couche b), une grille textile à base de fibres de verre.
  12. Stratifié composite selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant, entre la couche b) et la couche c), une grille textile à base de fibres de verre.
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