Brevet FR2367606A1 — publié le 19780512

La présente invention est relative a un nouveau matériau synthétique qui présente des qualités analogues à celles du cuir naturel et à son procédé de fabrication. On a déjà proposé un certain nombre de matériaux destinés à remplacer le cuir mais ces matériaux n'ont pas donné jusqu'à ce jour entière satisfaction car ils ne reproduisént pas, ou à un degré insuffisant, une des qualités naturelle du cuir qui est de s'opposer au passage de l'eau et de permettre le passage de la quantité importante de la vapeur d'eau qui se développe au niveau du corps. Le matériau selon l'invention présente des caractéristiques voisines de celles du cuir naturel notamment en ce qui concerne son imperméabilité à l'eau, sa capacité de laisser passer la vapeur d'eau, sa résistance mécanique et sa souplesse. De plus, il est également facile de donner à la couche superficielle de ce matériau une apparence et un grain qui sont très voisins de celui du cuir naturel. Enfin, le matériau selon l'invention peut etre réalisé sous différentes couleurs et il peut être travaillé et assemblé comme le cuir naturel. La présente invention a pour objet le produit industriel nouveau que constitue un matériau présentant des-qualités analogues à celles du cuir caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison une couche de polyuréthane aliphatique, thermoformable, étanche à l'eau et permettant le passage de la vapeur d'eau qui est obtenue par évaporation d'une dispersion de poly uréthane dans un mélange de solvants organiques et d'eau ; et un support fibreux comportant des fibres textiles destinées à assurer la résistance mécanique du matériau, à absorber et à stocker l'humidité. Conformément à l'invention la dispersion de polyuréthane s'effectue à raison de 15 à 55 % et de préférence d'environ 35 % en poids de polyuréthane aliphatique, thermoformable et très souple dans un milieu liquide constitué par un mélange de solvants organiques et d'eau auquel on a ajouté de préférence un électrolyte pour éviter la formation d'émulsions et éventuellement un agent tensio-actif pour faciliter la. dispersion du poly uréthane. Plus précisément, ce mélange de solvants comporte au moins un composé régulateur de viscosité permettant notamment de diminuer la viscosité de la suspension, ce régulateur étant solvant du polyuréthane et miscible à l'eau pour former un lien entre les molécules de polyuréthane et les molécules d'eau et provoquer ainsi une rupture de la solution de polyuréthane et par conséquent la formation de la suspension recherchée. Ce composé peut être de préférence du diméthylformamide ou du tétrahydrofurane. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention la phase liquide dans laquelle se trouve dispersé le polyuréthane est constituée par environ 80 % en poids de solvants organiques le reste étant constitué par l'eau, l'électrolyte ou l'agent destiné à augmenter la tension superficielle. Les 80 % en poids de solvants organiques peuvent être par exemple constitués par un mélange contenant de 20 à 50 % et de préférence environ 30 % d'une cétone, de 20 à 50 % et de préf é- rence environ 30 % d'un alcool inférieur solvant du polyuréthane tel que l'alcool isopropylique par exemple, de 20 à 50 % et de préférence d'environ 30 % d'un solvant cyclique tel que le toluol ou le benzol et environ 10 % d'un composé tel que le diméthylformamide ou le tétrahydrofurane. La cétone est de préférence la méthyl-Bthyl-cétone qui joue principalement le roule d'un diluant. D'autres alcools inférieurs solvants du polyuréthane peuvent être utilisés ainsi d'ailleurs que d'autres solvants. L'électrolyte destiné à éviter la formation d'émulsions peut être par exemple constitué par du chlorure de sodium ou de potassium et être présent à une concentration d'environ 2 à 5 % en poids dans le milieu liquide dans lequel le polyuréthane se trouve dispersé. L'agent destiné à augmenter la tension superficielle du mélange contenant le polyuréthane peut entre constitué par une huile de silicone, un silane et notamment un tétrasilane. Le mélange de polyuréthane dans la phase aqueuse constitué par le solvant organique et l'eau se présente sous la forme d'une suspension instable de polyuréthane, le mélange devant etre constamment agité avec beaucoup d'énergie pour être maintenu dans l'état où il doit être appliqué. Le mélange ainsi préparé est maintenu en état de forte agitation, est appliqué sur le support de fibres, puis séché à une température comprise par exemple entre 130 et 1700C de ma nière à provoquer l'élimination des liquides et à réaliser une couche de polyuréthane qui présente la propriété d'être étanche à l'eau et perméable à la vapeur d'eau. L'application s1 effectue de façon que la couche appliquée pénètre partiellement dans le support fibreux, provoquant l'union de la couche avec le support. La plus ou moins grande pénétration est assurée en réglant la viscosité de la suspension, de préférence en ajustant la quantité du composé régulateur tel que le diméthylformamide. L'importance de la couche de polyaréthane que l'on dépose est fonction des résultats que l'on désire obtenir. A titre d' exemple, après évaporation des liquides la couche de polyuréthane selon 11 invention peut présenter une densite d'environ 40 à 200 g/m2 calculée en polyuréthane sec, en fonction des résultats mécaniques recherchés. Cette couche de polyuréthane peut être obtenue par application successive de plusieurs couches de la suspension, après séchage intermédiaire de chaque couche déjà appliquée. La couche de polyuréthane est appliquée sur un support qui est destiné à donner au matériau sa résistance mécanique, sa flexibilité et son épaisseur. Ce support peut être avantageusement constitué selon l'-in- vention par un mélange de fibres destinées à assurer la solidité mécanique telles que par exemple des fibres polyesters ou des fibres polyamides et de fibres destinées à assurer le gonflant de la couche support et à améliorer sa faculté d'absorber et transporter l'humidité. On peut par exemple utiliser à cet effet des fibres à base de viscose ou de rayonne. On peut également utiliser des fibres naturelles telles que par exemple des fibres de coton. On peut cependant aussi, si l'on se contente de qualités mécaniques moindres, utiliser un support ne contenant- que des fibres bonnes transporteuses d'eau, par exemple du coton de bonne qualité. D'une façon générale le support peut comporter toutes fibres ou combinaisons de fibres permettant un bon accrochage de la couche appliquée sur le supports de bonnes- qualités mécaniques et une excellente capacité de capter et transférer l'eau vers la couche. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, on utilise un mélange de fibres contenant au moins -35 % de fibres destinées à assurer la résistance mécanique du support. Lue support peut être constitué par un simple mat de fibres qui sont maintenues entre elles par une faible quantité de liant qui assure la f-ixation des fibres les unes sur les autres pour procurer la constance de la forme du support. On peut également utiliser comme support un tissu ou un tricot ou un mélange de mât et de tissu ou de tricot. La couché de polyuréthane est appliquée sur le support dont la nature vient d'être indiquée -ci-dessus dans la forme du mélan go qui a été également définie ci-dessus. Après le séchage qui provoque I'évaporation de la phase aqueuse, la couche de polyuréthane se trouve assujettie à la face supérieure du support en faisant corps avec. I1 est alors possible de procéder à la finition de la couche externe de polyuréthane en opérant de manière conventionnelle par exemple en y appliquant une couche de produit anti-salissure et un calandrage en lui.donnant l'apparence du cuir. La couché de polyuréthane peut être colorée en toutes teintes à l'aide de micro-pigments qui sont dispersés dans le poly uréthane ce qui donne une coloration stable. Conformément à l'invention le polyuréthane utilisé est un polyuréthane très-souple, aliphatique, thermoformable et résistant à la lumière. Le produit ainsi obtenu se compose de deux couches intimement reliées l'une à l'autre, la couche superieure etant constituée par du.polyuré.thane qui présente la propriOtE d'être étanche à l'eau et perméable'à la vapeur d'eau, la couche inférieure étant constituée par un support à base de fibres textiles qui donne au matériau sa résistance mécanique, son corps, sa souplesse et son épaisseur. La couche support peut par exemple présenter à l'état de repos une épaisseur comprise entre 0,5 et 1,6 mm. Cette couche support doit contenir une quantité minimale de liant de manière à ce qu'elle puisse être traversé facilement par la vapeur d'eau. De plus, elle doit avantageusement comporter de nombreuses fibres de manière à présenter une grande surface qui lui permet de retenir une quantité importante de vapeur d'eau laquelle se trouve stockée et transportée dans l'épaisseur de la couche support avant d'être évacuée vers l'extérieur à travers la couche de polyuréthane. Selon un mode de réalisation perfectionné de l'invention l'on fixe sur la face inférieure de la couche support une garniture intérieure qui peut être constituée par n'importe quelle matière textile comme par exemple un m t de polyester thermoformable, un tissu ou un tricot de fibres telles que d'acétate de polyamide ou de coton. Ce revêtement interne peut également être constitué par un tissu éponge. Il est toutefois essentiel que conformément à l'invention la couche de garniture intérieure ne soit pas fixée à la couche support d'une manière qui créerait une barrière imperméable à la vapeur d'eau. Diverses solutions peuvent être utilisées pour obtenir ce résultat. On peut tout d'abord procéder au collage de la garniture interne sur la couche support à l'aide d'une mousse de moltoprène qui est appliquée sur le support et qui est brillée jusqu'à ce qu'il n'en reste qu'une épaisseur d'environ 0,2 mm, après quoi la garniture intérieure est appliquée. On obtient ainsi une excellente liaison de la garniture intérieure sur la couche support, la quantité restante de mousse de moltoprène ayant une structure poreuse qui absorbe l'humidité et la transmet à la couche support. De préférence, le moltoprène subit un traitement bactéricide et/ou fongicide. On peut également assujettir la garniture interne sur la couche support par collage par point ce qui permet un passage de l'humidité entre les points de collage. On peut ainsi assurer la fixation de la garniture interne sur la couche support en utilisant une grille de matière synthétique thermocollante par exemple de polyamide thermocollant qui assure la liaison entre les deux couches au niveau de la grille et qui ne modifie pas la composition et la perméabilité de ces deux couches au niveau des ouvertures qui sont réalisées dans cette grille qui peut être par exemple obtenue par tissage ou tricotage de fils thermocollants. On peut encore fixer d'une manière mécanique la garniture interne à la couche support en utilisant par exemple la technique connue de l'aiguilletage. On peut également réaliser la couche support et la garniture interne en un seul mât de fibres dont la composition varie pour former les deux couches de natures différentes. Il est clair toutefois que le moyen par lequel la garniture intérieure se trouve fixée sur la couche support n'est pas limitatif de l'invention. Selon ce mode de réalisation perfectionné l'on obtient un produit imitant le cuir qui se présente sous la forme de trois couches combinées et adhérant les unes aux autres. Comme cela a été expliqué précédemment la couche externe de polyuréthane assure un libre passage de la vapeur d'eau tout en étant imperméable à l'eau sous forme liquide, la seconde couche constitue le support qui confère au matériau sa résistance mécanique, sa consistance et sa souplesse, et qui permet en outre par la grande surface de fibres qu'elle contient d'absorber et de stocker l'humidité, alors que la garniture interne qui est de préférence moins absorbante de l'humidité que la couche support sert essentiellement à augmenter le confort du produit en isolant le corps de la couche support.De plus la garniture interne absorbe l'humidité qui est dégagée par le corps et la dirige rapidement vers la couche support qui la stocke avant qu'elle ne soit évacuée à l'extérieur à travers la couche de polyuréthane. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention on va en décrire maintenant à titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemples. EXEMPLE I On utilise un polyuréthane aliphatique thermodéformable polymérisé en solution et se présentant sous forme d'une solution commerciale- de -polyuréthane dans un mélange d'alcool isopropylique et de toluol. On ajoute du méthyl-éthyl-cétone et du diméthylformamide de façon à obtenir les proportions suivantes Méthyl-éthyl-cétone 30 g Alcool isopropylique 30 g Toluol 30 g Diméthylformamide 10 g A 80 g de ce mélange on ajoute 15 g d'eau, 2 g de chlorure de sodium et 3 g d'huile de silicone. Dans ce mélange la concentration en polyuréthane est de 35 g de polyuréthane pour 65 g du mélange de solvants organiques et d'eau. On applique ensuite le mélange ainsi obtenu et maintenu sous état de constante agitation sur un mât de fibres textiles constitué par 50 % de fibres de polyester, 20 % de fibres de viscose, 25 % de fibres de rayonne et 5 % de fibres de coton. Ces fibres sont liées entre elles par une faible quantité de liant conventionnel. Le mât présente une épaisseur d'environ 0,6 mm. On applique sur le mat une couche de la suspension de poly uréthane définie ci-dessus à raison d'environ 120 g de suspension par m2, ce qui après séchage laisse une couché d'environ 40 g de polyuréthane sec. On peut procéder alors- à la finition de la couche superficielle en opérant de manière conventionnelle. Le matériau ainsi obtenu présente une bonne résistance mécanique et son comportement est tout-à-fait conforme La celui décrit précédemment en ce qui concerne la faculté de transmission de la vapeur d'eau qui est dégagée par le corps. Il peut être utilisé directement sous cette forme par exemple pour fabriquer des chaussures en cuir synthEtique. Des chaussures ainsi réalisées fournissent un grand confort, sont solides et facilement lavables sans perdre leurs qualités. Dans une variante ce matériau peut recevoir une couche de garniture interne constituée par exemple par un tricot de fibres polyamides. Ce tricot est fixé sur la couché support en appliquant sur cette derniere une mousse de moltoprène de composition conventionnelle ayant subi un traitement. La mousse est ensuite brayée à la flamme en ne laissant subsister qu'une épaisseur d'environ 0,2 mm, après quoi le tricot est immédiatement appliqué et adhère à la couche support. On obtient de cette manière, grâce au tricot, une isolation supplémentaire entre le corps et la couche support destinée à stocker l'humidité avant son évacuation à l'extérieur 9 travers la couche de polyuréthane. La couche de tricot assure l'isolation entre le corps et la couche support et le transfert rapide de l'humidité vers la couche support. EXEMPLE Il On mélange une solution de polyuréthane aliphatique vendu sous la dénomination IMPRANIL ELN à 30 % dans 29 parties de toluol, 29 parties d'alcool isopropylique et 12 parties d'ethyl- glycol avec une solution de .polyuréthane aliphatique vendu sous la dénomination IMPRANIL ELH par la meme firme allemande BAYER à 30 % dans 29 parties de toluol, 20 d'alcool isopropylique et 21 d'éthylglycol à raison de 60 parties de la. première solution et 35 parties de la seconde solution en ajoutant 5 parties de pigments colorants. On complète en eau, électrolyte, diméthylformamide et huile de silicone dans des proportions analogues à celles de l'exemple I. Le mélange, constamment agité, est appliqué sur un mat de fibres textiles ayant par exemple 50 parties de coton et 50 parties de polyester, la suite du procédé s'effectuant comme dans l'exemple I. EXEMPLE III On mélange 94,5 parties d'une solution à 50 % d'un polyuréthane -à deux composants vendu sous la dénomination IMPRANIL CLS 02 dans 22,5 parties de toluol, 17,5 d'alcool isopropylique et 10 parties d'éthylèneglycol à 5 parties de solution IMPRAFIX SV et une faible quantité de catalyseur IMPRAFIX vendu par la même Société BAYER. On complète comme dans l'exemple précédent. EXEMPLE IV On utilise un polyuréthane vendu sous la dénomination UIC 576 par la Firme CUSTOM CHEMICALS dans une solution à 25 % de toluol, d'alcool isopropylique et de mEthylglycol dans des conditions analogues à celles de l'exemple 1. Il va de soi que les différentes proportions précitées de solvants, d'eau, de polyuréthane et des autres composés peuvent être variées dans de larges mesures, les exemples ci-dessus n'étant aucunement limitatifs mais fournissant simplement des mélanges particulièrement - faciles - à utiliser. REVENDICATIONS 1. Matériau présentant des qualités analogues à celles du cuir, caractérisé par le fait qu'il comporte en combinaison : une couche de polyuréthane, aliphatique, thermoformable, étanche à l'eau et permettant le passage de la vapeur d'eau, couche qui est obtenue par évaporation d'une dispersion de polyuréthane dans un mélange de solvants organiques et d'eau ; et un support fibreux comprenant des fibres textiles destinées à assurer la résistance mécanique du matériau et destinées à absorber et à stocker l'hu midité. 2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la couche de polyuréthane est obtenue par évaporation d'une dispersion d'environ 15 à 55 % et de préférence d'environ 35 % en poids de polyuréthane dans un milieu liquide constitué principalement par un mélange de solvants organiques et d'eau. 3. Matériau selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le mélange contient au moins un composé regulateur de viscosité, notamment du diméthylformamide ou du tétrahydrofurane 4. Matériau selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait qu'il comporte un électrolyte. 5. Matériau selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait qu'il comporte un agent tensio-actif. 6. Matériau selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé par le fait que le mélange comporte 20 à 50 % d'une cétone, de 20 à 50 % d'un alcool inférieur solvant du polyuré- thane, de 20 à 50 % d'un solvant cyclique 7. Matériau selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comporte environ 10 % de diméthylformamide. 8. Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le support fibreux est constitué par un mélange de fibres telles que des fibres polyesters et/ou polyamides et de fibres telles que des fibres de viscose et/ou de rayonne. 9. Matériau selon la revendication 8, caractérisé par le fait que le support contient également des fibres naturelles telles que des fibres de coton. 10. Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couche support contient au moins 50 % de fibres destinées à assurer la résistance mécanique du support. 11. Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le support est constitué par un mât de fibres maintenues entre elles par une faible densité de liant. 12. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que le support est un tissu, un tricot ou un mélange de mât et de tissu ou de tricot. 13. Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couche de polyuréthane est colorée à l'aide de micro-pigments. 14. Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couche de polyuréthane a reçu un traitement conventionnel de finition et de calandrage. 15. Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la couche de polyuréthane a un poids au m2 d'environ 40 à 200 g et que l'épaisseur de la couche support est comprise entre environ 0,5 et 1,6 mm. 16. Matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une garniture intérieure constituée par une matière textile telle qu'un mât, un tricot ou un tissu. 17. Matériau selon la revendication 16, caractérisé par le fait que la garniture intérieure est fixée au support par un collage laissant passer l'humidité tel que par exemple un collage à l'aide d'une mousse de moltoprène traitée à la flamme, par collage par point, à l'aide d'une grille en matière synthétique thermocollante ou encore par aiguilletage. 18. Procédé pour la fabrication d'un matériau selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on disperse environ 15 à 55 % et de préférence environ 35 % en poids d'un polyuréthane, aliphatique, thermosoudable dans un milieu liquide constitué par un mélange de solvants organiques et d'eau auquel on a ajouté un électrolyte pour éviter la formation d'émulsions et éventuellement un agent tensio-actif pour faciliter la dispersion du polyuréthane ; que l'on maintient cette dispersion sous forte agitation ; que l'on applique cette dispersion sur un support constitué par un mélange de fibres textiles dont les unes sont destinées à assurer la résistance mécanique du matériau et les autres destinées à absorber et à stocker l'humidité, et que l'on procède à 1'évapor ration du milieu liquide à une tempe rature comprise entre environ 130 et 1700C. 19. Procédé selon la revendication i8, caractérisé par le fait que l'on procède à l'application et au séchage de plusieurs couches successives de polyuréthane. 20. Procédé selon l'une quelconque des revendications 18 et 19, caractérisé par le fait que l'on procède ensuite à la finition de la couche de polyuséthane en procédant par exemple à un traitement anti-salissure et à un calandrage pour donner à cette couche l'aspect du cuir. 21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 18 à 20, caractérisé par le fait que l'on fixe le support fibreux préalablement revêtu de la couche de polyuréthane sur une garniture intérieure réalisée en un matériau textile.