Brevet FR2027221A1 — publié le 19700925

La présente invention se rapporte d'une façon générale aux étoffes non-inflammables et elle concerne plus particulièrement une étoffe dont l'.utilisation est rigoureusement sans danger dans une capsule spatiale dans laquelle est établie une atmosphère 5 d'oxygène pur. Il existe certains cas où il est souhaitable ou essentiel d'éviter entièrement l'emploi de matériaux capables d'entretenir ' une combustion ; il sf agit des environnements contenant de l'oxygène pur ou une forte concentration d'oxygène, et aussi des cap-10 suies spatiales en général (même si l'on n'utilise pas d'oxygène pur). Cependant dans de nombreux cas de ce genre il est impossible d'éviter l'emploi de textiles renfermant des fibres organiques sujettes à l'oxydation. En particulier, pour les applications spatiales, les astronautes -portent en général des combinaisons spa-15 tiales qui doivent posséder un certain degré de flexibilité et de longévité, ce qui ne peut être obtenu qu'à l'aide de textiles de ce genre. De nombreuses tentatives ont déjà,été faites pour mettre au point des étoffes non-combustibles, notamment en utilisant des ma-20 tières minérales comme les fibres de verre ou d'amiante. Les étoffes entièrement confectionnées avec de telles matières ne sont pas combustibles mais elles sont relativement rigides, sujettes à l'abrasion et aux cassures et, d'une façon générale, difficiles à manier et à fabriquer. -25 On sait qu'on peut préparer des textiles en fibres de verre et d'amiante qui sont d'un caractère plus maniable, en mélangeant ces fibres avec d'autres fibres plus flexibles et plus tenaces. Toutefois les matières que l'on peut mélanger avec les fibres de verre ou d'amiante dans ces conditions sont toujours des fibres de struc-30 ture chimique organique et peuvent, de ce fait, entretenir la combustion. (L'expression "entretenir la combustion" appliquée à de telles fibres veut dire qu'une fois que ces fibres ont été allumées par une source de chaleur, elles continuent à brûler même après l'enlèvement de la source de chaleur). Les textiles connus jusqu'à 35 présent contenant un pourcentage de fibres organiques suffisant pour rendre le produit final à la fois flexible, durable et maniable, ont également entretenu la combustion, tout au moins dans un environnement d'oxygène pur. Selon l'invention, on retord un fil formé d'au moins 85 % en 40 poids de fibres d'amiante, le complément étant une fibre organique 69 45072 a 2027221 spéciale résistant aux températures élevées, avec des filaments de verre pour former ainsi des fils de chaîne et de trame que l'on tisse pour former un tissu n'entretenant'pas la combustion. La figure unique du dessin annexé représente un tissu-selon 5 l'invention et comprend une partie à plus grande échelle qui montre le mode de construction d'un fil unitaire de ce tissu. On connaît une qualité spéciale de fibres dte nylon possédant une résistance particulièrement boijine aux températures élevées. Cette fibre est vendue sous la marque déposée "Nomex" par duPont 10 de Nemours et on pense qu'elle est formée par copolymérisation de m-phénylène diamine avec du chlorure d'isophtaloyle. Son fabricant, c'est-à-dire duPont de Nemours, affirme que ce produit "Nomex" possède une résistance remarquablement élevée aux hautes températures, car ce produit ne fond pas et ne s'enflamme qu'avec une extrême 15 difficulté. On indique également que cette matière ne s'oxyde absolument pas avant que la température n'atteigne 370°C et, à partir de cette température, le produit se dégrade en uné'matière calcinée friable à un degré proportionnel à l'intensité de la source de chaleur. Dans un environnement d'air, on sait que cette fibre possède 20 des propriétés d'auto-extinction une fois qu'on l'éloigné de la source de chaleur. Dans le présent mémoire, les matières de cette nature seront appelées d'une façon générale "matières résistant aux températures élevées". Les chercheurs de l'industrie textile n'ont peut être pas envi-25 sagé que des résultats exceptionnels pouvaient provenir d'un mélange des fibres "Nomex" avec des fibres minérales. Ces chercheurs ont pu présumer, ce qui est d'ailleurs parfaitement logique, qu'un tel mélange aurait un caractère ignifuge analogue à celui d'un mélange usuel de fibres d'amiante ou de verre avec une autre fibre 30 organique quelconque, le mélange avec "Nomex" assurant bien un moindre entretien de la combustion mais seulement proportionnellement au caractère ignifuge plus important de "Nomex" par rapport à celui des autres fibres organiques. La présente invention est basée sur une découverte inattendue 35 selon laquelle ce parallèle entre lé caractère ignifuge des mélangés contenant du "Nomex" et des mélanges contenant d'autres fibres organiques se termine soudainement lorsqu'on atteint un niveau de seuil- critique de la composition. Des essais réels qui ont été exécutés dans les installations■ de l'organisme gouvernemental améri-40 cain connu sous le nom de "N.A.S.A.", ont démontré que des textiles 69 45072 3 2027221 confectionnés avec des fils d'un mélange de fibres d'amiante et de fibres "Nomex" entretiennent la combustion, au moins dans une atmosphère d'oxygène pur, même si la teneur en amiante du fil est aussi élevée que 80 # en poids. Dans ces conditions, sous une 5 pression absolue qui n'est que-de 1 bar, on a constaté des vitesses de combustion de 0,43 mm/s dans la chaîne et de 0,309 mm/s dans la trame, mais quand la proportion des fibres d'amiante par rapport aux fibres "Nomex" dans le fil est élevée jusqu'à la valeur critique de 85 %, la matière n'entretient absolument plus la 10 combustion même dans de l'oxygène pur et sous des pressions absolues pouvant aller jusqu'à 2 bars environ, l'extinction étant spontanée aussitôt après l'enlèvement de la source de chauffrage. En conséquence, le tissu qui fait l'objet de l'invention est le premier matériau textile, tout au moins à la connaissance de la 15 Demanderesse, qui combine les caractéristiques de flexibilité des textiles contenant des fibres organiques et qui en même temps n'entretient pas la combustion même dans un environnement d'oxygène pur. En se référant à la Figure unique du dessin, le tissu 10 20 selon l'invention comprend une série de fils de chaîne 12 et de fils de trame 14- qui sont-, tissés ensemble par une technique usuelle. Dans une foi-me de réalisation particulière de ce tissu, qui a été utilisée pour les essais précités de résistance à la combustion, les fils de chaîne sont au nombre de 9,5 par cm et les fils 25 de trame sont au nombre de -8 par cm. La structure détaillée d'un fil de chaîne particulier 12 (qui est identique à celle de tous les autres fils 12 et 14) est représentée schématiquement et à plus grande échelle 'dans la partie de droite de la Figure. On a mélangé une proportion importante de fi-30 bres d'amiante avec une faible proportion de fibres "Nomex" pour former un toron composite de recouvrement 20 que l'on enroule autour d'un toron multifilamentàire de verre'22 pour ainsi former le fil 12. Une vue similaire à plus grande échelle de l'un quelconque des autres fils 12 et 14 aurait fait ressortir une microstructure 35 identique. Selon l'invention, la proportion des fibres d'amiante \ dans le toron de recouvrement 20 ne doit pas être inférieure à 85 % en poids et, de façon correspondante, la proportion des fibres "Nomex" ne doit pas dépasser 15 % en poids. La composition pondérale préférée du toron 20 est de 92 % de fibres d'amiante et 8 % 40 de fibres "Nomex". Pour ce qui est'des filaments de verre 22, oh 69 45072 4 2027221 utilise de préférence le matériau vendu sous la marque "Beta Fiberglas" qui réduit au minimum la tendance des tissus confectionnés avec ces fibres de verre à irriter la peau de l'utilisateur. On mélange les fibres d'amiante et les fibres "Nomex" pour 5 former le toron 20 par une technique usuelle, cet aspect de l'invention n'étant représenté que schématiquement sur le dessin car aussi bien les appareils.que les techniques utilisés sont parfaitement connus des industriels. Le toron 20 a de préférence un nu- préféré mero metrique de 5, alors que le titre/dû toron multifilamentaire 10 en "Fiberglas" est de 150 deniers, le fil composite résultant 12 ou 14 présentant un numéro 20 aétrique égal à 3,8t On tisse les fils 12 et 14 ainsi formés par là technique usuelle-et on forme le tissu 10 que l'on brosse ensuite avec de l'eau et que l'on munit d'un apprêt usuel. 15 Quand on utilise le mélange préféré pour la couverture (c'est- à-dire 92 % de fibres d'amiante et 8 % de "Nomex" et que la fibre de verre est le produit préféré "Beta Fiberglas", la composition globale du tissu résultant est de 79 # de fibres d'amiante, 7 % de fibres "Nomex" et 14 % de filaments "Fiberglas", en poids. 20 Le tissu 10 possède upe résistance relativement élevée et son poids est faible, en plus de ses propriétés ignifuges. On mesure la résistance au déchirement et on constate qu'elle est de 2,85 kg par centimètre linéaire dans la chaîne et de 3,05 kg par centimètre linéaire dans le sens de la trame. La résistance à la traction me-25 surée est de 36,7 kg par centimètre linéaire dans le sens de la chaîne et 30,4 kg dans le sens de la trame. Cependant, malgré cette résistance élevée, le poids du tissu n'est que de 442 g/m . De ce fait, les vêtements, et en particulier les combinaisons spatiales, que l'on confectionne avec le tissu 10 sont relativement légers et 30 occasionnent ainsi moins de gêne aux astronautes qui les portent. Cependant, ces tissus sont également résistante, flexibles, résistants à l'abrasion et ne sont pas facilement endommagés par des déchirures ou des efforts de traction. ' Cependant, il est évident que la propriété la plus importante 35 est que, dans le cas d'un incident électrique momentarfé, et même si le tissu 10 de la combinaison de l'astronaute s'allume pendant un bref instant, la combustion s'interrompt immédiatement après la remise en état des circuits, c'est-à-dire la disparition du défaut électrique, par exemple par l'explosion d'un fusible de pro-40 tection. Quand il en est ainsi, la source électrique de chaleur 69 45072 5 2027221 est supprimée et le tissu 10 ne brûlera plus. Ce fait peut parfois constituer toute la différence entre la vie et la mort de l'utilisateur qui se trouve dans une capsule spatiale au moment de l'incident. Il est également important de faire remarquer qu'on 5 aboutit à ce résultat même dans un environnement d'oxygène pur et même si la pression est supérieure à la pression atmosphérique. Il va de soi "que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son 10 cadre. 69 45072 6 2027221 • REVENDICATIONS 1. Etoffe n'entretenant pas la combustion et contenant une fibre minérale, caractérisée en ce que'cette étoffe comprend une fibre organique (20), qui possède une propriété d'auto-extinction 5 quand on la retiré d'une source de chaleur, et essentiellement aucune autre matière organique. 2. Etoffe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est composée essentiellement, en poids, de 79 $6 de fibre minérale, 7 % de fibre organique et 14 # d'une matière minérale 10 supplémentaire. 3. Etoffe selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ee qu'elle est formée à partir d'un toron comprenant essentiellement au moins 85 % en poids de fibre minérale, le complément étant de la fibre organique. 15 4. Etoffe selon la revendication 3* caractérisée en ee que le pourcentage pondéral de la fibre minérale dans le toron est pratiquement de 92 %, le complément étant de la fibre organique. 5. Etoffe selon la revendication 3> caractérisée en ce qu'elle est composée essentiellement dû toron précité et d'une 20 matière minérale supplémentaire. » » 'M" ' , -t - - -U - f . 6. Etoffe selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'elle comprend des fils contenant- la matière minérale supplémentaire sous forme filamentaire. 7. Etoffe selon la revendication 6, caractérisée en ce que 25 le toron est enroulé autour des filaments pour former des fils. 8. Etoffe selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ee qu'elle comprend essentiellement des fils tissés ensemble pour former la chaîne (12) et la trame (14). 9. Etoffe selon la revendication 8, caractérisée en ce que 30 les filaments minéraux sont essentiellement en une matière non- oxydable. 10. Etoffe selon la revendication 9a caractérisée en ce que la matière inoxydable est le verre. 11. Etoffe selon la revendication 8, caractérisée en ce que 35 la fibre minérale est de l'amiante. * 12. Etoffe selon la revendication 8, caractérisée en ce que la résistance à l'oxydation à une température élevée de ladite fibre organique est au moins équivalente à celle de la fibre de nylon connue sous la marque "Nomex". 40 13. Etoffe selon la revendication 12, caractérisée en ce que 69 45072 7 2027221 la fibre minérale comprend essentiellement du nylon d'une qualité résistant aux températures élevées. 14. Etoffe selon la revendication 13, caractérisée en ce que le nylon est formé par copolymérisation de m-phény.lènediamine 5 avec du chlorure d'isophtaloyle. 15. Etoffe selon.l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisée en ce que la chaîne comprend 9,6 fils par centimètre et la trame comprend 8 fils par centimètre. 16. Etoffe selon la revendication 15, caractérisée en ce que 10 le numéro métrique dudit toron est voisin de 5. 17. Etoffe selon la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que le filament minéral titre 150 deniers.