Brevet FR2599762A1 — publié le 19871211

La présente invention se rapporte à un fil textile résistant au feu, comprenant une âme en filament inorganique entourée de fibres formées au moins en partie de résine aramide et à une utilisation de ce fil. On a déjà proposé d'utiliser les fibres aramide pour confectionner du fil destiné à former un tissu résistant au feu. Ces fibres aramide ont une apparence voisine de celle des fibres de polyamide 6-6 et une résistance à la flexion et à l'abrasion équivalente. Toutefois alors que le polyamide 66 fond à 250 C, les fibres aramide présentent à cette température une résistance à la rupture équivalent à 60% de leur résistance à température ambiante. Les fibres aramide ne fondent pas, mais commencent à se dégrader au-dessus de 370 C. Le US-A-4.381.639 décrit un fil de ce type comportant une âme, formée d'un filament continu comprenant au moins 96% de SiO2, entourée de fibres aramide, le rapport de masse fibres/âme étant de 40:60 avec une âme de 0, 5 mm de diamètre. Un tel fil n'est pas approprié pour réaliser un tissu d'habillement, mais uniquement pour entrer dans la confection d'un tissu de protection pour des vêtements de sécurité qui ne sont destinés à être portés que pour effectuer des tâches particulières, de durée limitée. Le rapport de masse entre les fibres aramide et l'âme est trop faible pour garantir une bonne couverture de l'âme. Les fibres aramide étant pigmentées, alors que le filament de l'âme ne l'est pas, cette âme apparaîtra dans le tissu. Si cette mauvaise couverture de l'âme est acceptable pour un vêtement de sécurité destiné à des fins uniquement professionnelles, elle n'est pas tolérable lorsque le tissu est destiné à un vêtement qui, en plus de ses qualités ignifuges, est destiné à constituer également un vêtement d'habillement dont l'apparence et le confort doivent être comparables à celui d'un tissu ordinaire. Ceci est notamment le cas des tissus utilisés dans la confection d'uniformes. Il est évident que si, dans le cas du type de fil décrit dans le document sus-mentionnné, on voulait augmenter sensiblement la proportion -massique de fibres aramide par rapport à celle de l'âme, on augmenterait par la même occasion le titre du fil qui deviendrait alors trop élevé pour confectionner un tissu d'habillement. La grosseur du filament utilisé pour former l'âme du fil est notamment imposée par la torsion à laquelle ce filament est soumis lors de l'opéra- tion de filage des fibres aramide autour de l'âme, torsion qu'un filament sensiblement plus fin ne supporterait pas ou qui serait exagérément affaibli. Il a également été proposé dans le US-A-4.384.449 de réaliser un fil avec une âme en une substance inorganique autour de laquelle on enroule deux filaments aramide ou fils formés de fibres aramide selon deux hélices de pas contraires. Dans le cas o l'âme est entourée de fibres aramide, ces fibres sont filées préalablement, de sorte que le fil résultant est une sorte de fil retord formé autour d'une ame. Il ne s'agit donc pas de filer des fibres aramide autour d'une âme. Il est évident qu'un tel fil peut être utilisé pour faire un tissu de protection, notamment pour confectionner des gants, mais ne conviendrait pas pour réaliser un tissu d'habillement. On constate que les fils résistant à la chaleur proposés par l'état de la technique, permettent de réaliser des tissus de protection, mais ne pourraient pas être utilisés pour confectionner des tissus aptes à servir pour l'habillement. De tels tissus doivent présenter, outre les propriétés de protection contre la chaleur et le feu, un aspect comparable à celui de n'importe quel tissu d'habillement, une résistance mécanique à la traction et aux déchirures suffisante. Ce tissu doit évidemment être perméable à l'air et à la vapeur d'eau pour permettre les échanges physiologiques et son poids par unité de surface ne doit être trop élevé, donc comparable à celui d'un tissu d'habillement normal. Le but de la présente invention est de proposer une solution qui soit susceptible de réunir ces différentes exigences. A cet effet, cette invention a pour objet un fil textile résistant au feu comprenant une âme en filament inorganique entourée de fibres formées au moins en partie de résine aramide. Elle a également pour objet une utilisation de ce fil pour la confection d'un tissu d'habillement caractérisée en ce que le titre des fils de chaîne est de 10% à 20% inférieur à celui des fils de trame, le filament inorganique du fil de chaîne représentant 10% à 15% en masse du titre de ce fil, alors que le filament inorganique du fil de trame représente 20% à 25% du titre de ce fil. Contrairement aux fils à âme de verre entourée de fibres aramide ou d'un mélange comprenant au moins une proportion de ces fibres, filés avec torsion axiale de l'âme, par exemple par le procédé de filage à extrémité libérée (open-end), le fil objet de l'invention est armé d'une âme non tordue axialement, ce qui permet de réduire considérablement la proportion de l'âme. Ceci conduit à faire un fil plus fin dans lequel l'âme est mieux -3' couverte par les fibres, ainsi que de réaliser un fil plus souple. En effet, plus l'âme est fine, plus le fil est souple et plus il est facile de la dissumuler par une couche de fibres. Dans un tissu résistant au feu formé d'un fil conventionnel avec âme de verre, il est difficile de dissi- muler complètement l'âme, sans réaliser un gros fil, l'âme étant déjà relativement grosse par elle-même. Si un tel tissu est acceptable pour réaliser un vêtement de travail, il ne l'est pas pour confectionner un uniforme par exemple, pour lequel l'aspect ne doit évidemment se distinguer en rien de celui d'un tissu traditionnel, même si les propriétés requises sont particulières. La fabrication du fil objet de l'invention avec une âme fine non tordue axialement, notamment avec un monofilament est réalisée par un procédé connu sous le nom de DREF, mis en oeuvre par un métier à fier de la maison FEHRER. Selon ce procédé, les fibres sont enroulées autour de l'âme. Cette âme ne subissant de ce fait pas de torsion axiale comme dans les procédés de filage classiques, il est dès lors possible d'utiliser un monofilament de verre qui, pour un fil de 30 à 50 tex représente entre 10 % et 25 % en poids de ce fil, c'est à dire un filament approximativement entre 50 et 80 gm. Deux fils différents ont été réalisés sur ce principe. Le premier est un fil de 50 tex comprenant un monfilament de verre de 11 tex représentant un diamètre de l'ordre de 75 pm entouré de fibres comportant 50 % de fibres aramide Kermel de Rhône-Poulenc et 50 % de fibres viscose filées sur une machine DREF 3. La résistance de ce fil est de 10 N, son coefficient de variation en % de la résistance CV%R est de 3,5 et son % d'allongement est de 3 %. Le second de ces fils a un titre de 42 tex et comprend un monofilament de verre de 5,5 tex représentant un diamètre de 50 gm environ entouré de fibres comportant 50 % de fibres aramide Kermel de Rhône-Poulenc et 50 % de fibres viscose filées sur une machine DREF 3. La résistance de ce fil est de 6 N. son coefficient de variation en % de la résistance CV%R est de et son % d'allongement est de 3 %. On a utilisé ces deux fils pour la confection d'un tissu d'armure sergé chevron Kermel viscose 220 à âme verre. Le fil le plus gros de 50 tex avec âme de verre de 11 tex est utilisé en tant que fil de trame et apparait au revers du tissu, tandis que le fil le plus fin de 42 tex avec âme de verre de 5,5 tex est utilisé en tant que fil de chaîne et constitue donc la partie visible du tissu. Grâce à cette combinaison, le fil de trame plus gros, armé d'une âme d'un diamètre 50 % supérieur à celui du fil de chaîne améliore la résistance du tissu. Toutefois, même si la couverture de l'âme de verre du fil de trame n'est pas parfaite, avec l'armure sergé ce fil n'apparait qu'au recto du tissu. Par contre l'âme plus fine du fil de chaîne, si elle confère au fil une résistance plus faible permet une meilleure couverture de l'âme de verre et apparait sur la face visible du tissu. Le tissu ainsi réalisé a été soumis à un ensemble de tests réalisés par l'Institut Textile de France. Ces tests ont été effectués selon les normes AFNOR dans une atmosphère normale avec une humidité relative de 65 % et à une température de 20 C. La masse du tissu au M2 selon NF G 07104 est de 225 g et la perméabilité à l'air selon AFNOR G 0711l testée sur un perméabilimètre TEXTEST. La valeur est exprimée en litres d'air traversant 1 m2 de tissu par seconde (1/m2/s) avec une dépression de 20 mm de colonne d'eau. Cette perméabilité est db 458 (402-528). Le tableau ci-dessous indique les propriétés mécaniques du tissu mesurées selon le sens de la chaîne et de la trame. La force de rupture et l'allongement à la rupture ont été mesurés selon la norme NF G 07119 sur des éprouvettes de 20x5 cm à l'aide d'un dynamomètre électronique INSTRON 1175 à gradient d'allongement constant. La déchirure amorcée a été mesurée selon la norme AFNOR G 07148 avec un déchiromêtre Lhomargy (mouton pendulaire-force vive-forte capacité). Le comportement au pliage répété a été effectué pour déterminer la perte de force de rupture après 10000 pliages sur un plexomètre ITF Lyon à rouleaux sur lequel l'éprouvette est pliée alternativement sens endroit et sens envers. La mesure dynamométrique a été effectuée pour déterminer la perte de force de rupture après 10000 pliages. TABLEAU 1 I Chaîne I Trame Force de rupture daN I 73,2 (71,4-74,4) I 86,6 (80,6-90, 8) Allongement de rupture % I 13,5 (13,1-13,9) I 6,9 ( 6,6- 7,5) Déchirure amorcée daN I 3,6 ( 3,3- 3,7) I 4,6 ( 4,3- 5,0) Comportement au pliage répété I résistance tissu tel quel daN I 73 (71,9-74,7) I 83,4 (78, 9-89,4) " après 10000 pliages daN 1 73,8 (71,9-75,6) 77,2 (74,5-79,3) Perte de résistance I 0O % 7,4 % Ce tissu a également été soumis à des tests d'inflammabilité suivant la norme AFNOR G 07113. Le tableau ciaprès donne les valeurs mesurées sur six éprouvettes, trois de chaîne et trois de trame: TABLEAU 2 Eprouvettes I Surface de la zone t Eprouvettes I Surface de la zone Chaîne I carbonisée cm2 1 Trame { carbonisée cm2 1 1 14 1 4 1 10 2 1 13 I 5 I il 3 1 11 1 6 - I 16 Moyenne t 13 I Moyenne I 12 Moyenne Générale: 12,5 Ce même tissu a été soumis à un traitement hydrofuge et oléofuge à l'aide de deux produits: Un hydrofugeant de Ciba/Geigy vendu dous la marque Phobotex FTC qui est un dérivé de condensation du formaldehyde et d'un amino 1.3.5 triazine à 1 ou 2 groupes NH2 et un oléofugeant de la société 3M commercialisé en France par Ciba/Geigy sous la marque Scotchgard FC 232. Ce tissu sergé Kermel Viscose 220 âme verre-chevron ainsi zraité a été soumis à des tests comparatifs de mouillage superficiel selon la norme NF G 07056, de pénétration de l'eau selon la norme NF G 07057 et de pénétration des huiles selon la méthode Scotchgard AATCC 118. Pour effectuer la comparaison, on a utilisé un tissu Kermel/Viscose 205 chevron. Les essais ont été réalisés sur les deux échantillons de tissu après traitement, ainsi que sur les échantillons ayant subi un nettoyage à sec en présence de perchloréthylène sans renforçateur RB 1/10 pendant 20 mn et séchage à température ambiante. Le tableau ci-après donne les résultats mesurés, consécutivement à ces différents tests. Ce tableau comporte trois colonnes ST, SCHMERBER et OLEO se rapportant respectivement au mouillage superficiel par spray, à la pénétration de l'eau et à la méthode Scotchgard mise au point par la firme 3 M et admise comme référence universelle chacune de ces trois colonnes est subdivisée en deux colonnes EO et 1N désignant respectivement la mesure effectuée sur le tissu avant nettoyage et sur le tissu après un nettoyage effectué dans les conditions sus-mentionnées. Pour les tests ST et OLEO les chiffres correspondent à des indices de performance allant de 1 à 5, ce dernier chiffre indiquant la meilleure performance. Quant au test SCHMERBER les chiffres indiquent la hauteur de colonne d'eau en mm pour obtenir la pénétration dans le tissu. TABLEAU 3 ST I SCHMERBER t OLEO I E0 I 1N I EO I iN t EO I 1N KV 205 gris vert 1 5 2 1 180 - 190 1 160 - 170 1 5 [ 2 KV 220 âme verre 5 2 1 130 - 140 1 150 150 1 5 2 Au cas o il est souhaité que le tissu puisse être soumis à un traitement thermique en vue notamment de le débarasser de produits chimiques nocifs dont il aurait été imprégné, il peut être avantageux de remplacer l'âme de verre par une âme métallique afin d'offrir la possibilité d'effectuer le chauffage par induction d'un courant électrique dans l'âme métallique. Dans le cas de l'acier par exemple et avec un fil de 50 tex, le diamètre maximum du filament serait limité à 45 pm pour une proportion en poids de 25 %. Par contre, il serait possible d'envisager de former des filaments de B ou de SiC sur âme de W de 13 /um de diamètre sur lequel le bore est déposé par décomposition chimique de BC13. Un même processus peut être utilisé pour réaliser des filaments de W/SiC. Ces indications proviennent de "Encyclopedia of Chemical Technology" Kirk-Othmer troisième édition Volume 6 page 296 (John Wileyand Sons). Compte tenu de la faible densité du bore ou du SiC il est possible de réaliser des filaments plus résistants que l'acier pour une section équivalente. Dans ce cas, et pour ne pas dépasser la proportion de 25 %, pour des fils de 50 tex, les filaments W/B peuvent avoir un diamètre maximum de 75 pm et ceux de W/SiC de 65 pm en tenant compte de l'âme de tungstène de 13 pm. Bien entendu, de tels filaments permettent de réduire la proportion en poids de l'âme par rapport & cette vaeur maximum tout en conférant une bonne résistance mécanique au tissu, les filaments pouvant être réalisés au diamètre désiré par croissance autour du noyau initial de tungstène de 13 im. E REVENDICATIONS 1. Fil textile résistant au feu comprenant une âme en filament inorganique entourée de fibres formées au moins en partie de résine aramide, caractérisé en ce que le titre du fil est compris entre 30-50 tex, la proportion en masse de l'âme étant comprise entre 10 % et 25 %, les fibres aramide étant filées autour de cette âme exempte de torsion axiale. 2. Fil textile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte 50 % de fibres aramide et 50 % de fibres viscose. 3. Fil textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme est un monofilament. 4. Fil textile selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'âme est un filament de verre. 5. Fil textile selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'âme est un filament métallique. 6. Utilisation du fil selon la revendication 1 pour la confection d'un tissu d'habillement, caractérisée en ce que le titre des fils de chaîne est de 10 % à 20 % inférieur à celui des fils de trame, le filament inorganique du fil de chaîne représentant 10 % à 15 % en masse du titre de ce fil, alors que le filament inorganique du fil de trame représente 20 % à 25 % du titre de ce fil. 7. Utilisation du fil selon la revendication 6 pour la confection d'un tissu d'armure serge.