Brevet FR2691721A1 — publié le 19931203

ARTICLES TEXTILES DE BONNES PROPRIETES MECANIQUES La présente invention concerne des surfaces et articles textiles contenant une proportion mineure d'un fil âme/gaine comportant un composé fibreux haute performance mécanique ou thermique, présentant à la fois de bonnes propriétés mécaniques, textiles, et une bonne résistance à la flamme. Il est déjà connu selon le brevet européen 237 451 des mélanges de fibres ou fils para-aramide, de haut module d'élasticité, à raison de 20 à 25 % en poids, et des fils ou fibres de méta-aramides possédant un bas module, ou de la viscose non feu, pour obtenir des matières fibreuses, destinées à être retordues ou câblées pour la réalisation de mélanges intimes Les vêtements de protection contre les agressions thermiques, obtenus à partir de ces fils présentent en outre, de meilleures qualités textiles par rapport à des articles protecteurs issus uniquement de fibres para-aramides Mais de tels articles textiles, issus de ces mélanges de fibres présentent, après lavage, un aspect peu textile, une mauvaise cohésion entre les fibres para-aramides et les fibres méta-aramides et une mauvaise tenue au rayonnement UV provoquant la diminution des performances mécaniques; ce phénomène est causé par la fibrillation des fibres para-aramides, inhérente à leur structrure chimique; et il est d'autant plus important que l'est le taux de fibres para-aramides dans le mélange de fibres. Il a également été proposé, selon la demande française 2 286 216 des mélanges intimes de fibres discontinues, comprenant au moins 15 % en poids d'un premier composant de type poly m-phénylèneisophtalamide, et 3 à % d'un second constituant de type para-aramide, destinées à être cardées, filées, tissées et présentant sous forme d'étoffes de bonnes caractéristiques lorsqu'ils sont soumis à des flux thermiques. Ils sont utilisés pour la confection de vêtements de protection o sont nécessaires des caractéristiques de résistance à l'éclatement lors de l'exposition à un flux thermique Toutefois la résistance aux UV pour ce type de fibres est limitée dans le temps. Pour pallier cet inconvénient, il a été proposé selon le brevet français 2 581 665 de préparer des fils âme/gaine dont l'âme est constituée de fibres polyparaphénylènetéréphtalamide à raison de 20 à 30 % en poids du fil total, et la gaine en filés de fibres thermostables et ininflammables destinée à protéger les fils d'âme, par exemple contre les rayons UV Un tel fil âme/gaine est obtenu par guipage, de préférence selon un procédé du type "DREF"-3 (FEHRER A G). Mais un tel fil possède une cohésion insuffisante pour une protection durable des fils para-aramides constituant l'âme, si bien que l'on rencontre de nouveau les problèmes cités ci-dessus de rayonnement UV, de tenue mécanique, à l'abrasion, au boulochage, etc La demande internationale WO 87/01140 concerne un procédé de préparation d'un mélange résistant à la flamme constitué d'au moins deux composants de type filé de fibres sous forme de ruban, mèche, filé simple ou double, tissu ou tricot, l'un des composants étant isolé de manière certaine et délibérée par rapport à l'autre ou les autres composant(s) du mélange. L'un des composants peut être un filé de fibres polyparaphény- lènetéréphtalamide et/ou formophénolique et/ou polybenzimidazole et/ou fibres de carbone, en proportions de 2 à 40 %, de préférence 0,5 à 40 % le(s) autre(s) composant(s) peuvent être des matériaux résistant à la flamme de manière inhérente ou par traitement, ou par incorporation d'additifs: sont citées les fibres polyamide-imide (PAI), polychlorure de vinyle (PVC), polymétaphénylèneisophtalamide, la viscose, les polyamides et polyesters. Mais les filés de fibres âme/gaine utilisés selon ce brevet sont produits également selon des procédés de filature conventionnels de type "DREF" et présentent les mêmes inconvénients que les fils âme/gaine obtenus selon le brevet français FR 2 581 665 et les articles tissés préparés à partir de tels fils présentent également des défauts d'aspect (boulochage), de permanence des performances mécaniques et une moindre protection des fibres para-amides aux UV. La présente invention permet de pallier ces différents inconvénients en utilisant un fil âme/gaine obtenus selon un procédé particulièrement performant permettant de donner au fil une excellente adhésion et une parfaite protection des fibres à haute performance mécanique ou thermique par les autres fibres. Plus particulièrement, la présente invention concerne des 3 - articles et surfaces textiles, tissés ou tricotés comprenant des fils âme/gaine obtenus selon le brevet européen O 271 418, dans lesquels l'âme est réalisée en filés de fibres longues à base de composé à haute performance mécanique ou thermique et la gaine en fibres longues ou O 5 courtes à base d'un composé thermostable De préférence l'âme et la gaine présentent toutes deux une torsion, les deux torsions étant compatibles pour obtenir une cohésion optimale du fil âme/gaine, l'âme et la gaine étant présents dans le fil à raison de 20 à 50 % de fibres à base de composé à haute performance mécanique ou thermique (de préférence 25 à 35 %), et 50 à 80 % en poids de fibres thermostables dans la gaine, de préférence 65 à 75 %, des filés de fibres à base de fibres thermostables, identiques ou différentes de celles de la gaine des fils âme/gaine, obtenus par exemple par des procédés habituels de filature textile, les fils âme/gaine étant placés de manière régulière dans la surface textile ou les articles textiles Généralement, les fils âme/gaine sont présents dans l'article textile à raison de 1 fil âme/gaine pour 0,2 à 25 fils de fibres thermostables, de préférence environ 1 pour 5 à 9 fils de fibres thermostables. Dans le cas d'articles tissés, les fils âme/gaine à base de fils présentant une haute performance mécanique ou thermique peuvent être incorporés dans le sens chaîne ou dans le sens trame, dans des proportions identiques ou différentes, selon une périodicité définie De préférence les fils âme/gaine utilisés possèdent un faible titre pouvant aller jusqu'à 20 ou 50 Nm ( 50 à 20 tex). Les articles ainsi obtenus présentent par rapport aux articles connus jusque là, un aspect uniforme, des propriétés mécaniques très améliorées, par exemple la résistance mécanique, la résistance au boulochage, à la chaleur et à la flamme, ainsi qu'une bonne résistance aux UV Par ailleurs les fils âme/gaine à base de fibres présentant une haute performance mécanique ou thermique peuvent permettre d'accéder à des titres plus faibles que les fils âme/gaine issus des procédés de filature textile conventionnelle Ainsi, il est possible d'obtenir des surfaces et articles textiles plus légers, par exemple de 190 à 200 g/m 2, plus souples, possédant un toucher plus textile En conséquence, les vêtements confectionnés offrent un porter plus agréable, en particulier dans des conditions de températures supérieures à la normale. -4- Sous le terme composé fibreux à haute performance mécanique ou thermique on entend d'une part les fibres para-aramides, issues de polyamides aromatiques constitués d'unités récurrentes de formule -lOCAr-CO-NH-Ar-NHlp dans laquelle les liaisons sont parallèles ou coaxiales et dans laquelle le symbole Ar représente des radicaux divalents aromatiques, et dans lesquelles au moins 85 % des groupes amides sont liés directement à deux noyaux aromatiques Parmi les composés para-aramides connus dans le commerce on peut citer les fils "KEVLAR" ou "TWARONO" vendus respectivement par les Sociétés DU PONT DE NEMOURS et ENKA B V, ou la fibre "TECHNORA" commercialisée par la Société TEIJIN; d'autre part on entend également les fibres présentant une excellente tenue au feu c'est-à-dire possédant un indice limité d'oxygène (LOI) selon la norme NF G 07 128 > 50 et présentant un faible retrait De telles fibres incluent notamment des fibres minérales, par exemple de carbone, verre, céramique, métalliques telles que BEKINOX 3 ou des fibres partiellement minéralisées telles que les fibres de polyacrylonitrile partiellement oxydées telles que la fibre PANOXO, SIGRAFILO, etc Sous le terme "thermostable" on entend les fils et fibres à base de polyamide imide, par exemple celles connues dans le commerce sous la marque KERMEL' de la Société RHONE-POULENC FIBRES, les fils de polyimides, par exemple celles connues sous la marque "P 84 " de la Société LENZING, les fils à base de métaphénylèneisophtalamide appelées aussi méta-aramides telles que le "NOMEX" de DU PONT DE NEMOURS, les poly(p-benzamide), les polybenzimidazoles, les résines phénoliques et les fibres présentant un caractère thermostable inhérent à leur structure chimique D'autres fibres de tenue améliorée au feu par traitement ultérieur ou introduction dans le polymère peuvent aussi être utilisées, par exemple la viscose ignifugée, les polyesters, le coton ou la laine traités, ou leurs mélanges. Dans les articles textiles, tissus, ou tricots selon l'invention, les fils âme/gaine utilisés peuvent contenir une proportion de fibres à base de composé à haute performance mécanique et thermique par rapport aux fibres thermostables, comprise entre 20 et 50 % de préférence à 35 % pour 80-50 % (de préférence 65 à 75 %) en poids de fibres thermostables définies ci-dessus et dans les articles terminés, tissus ou tricots, la proportion de para-aramide est finalement comprise entre 1,5 et 40 % en poids, de préférence 3,5 à 6,4 %. - Les fils âme/gaine sont introduits dans la surface textile de manière substantiellement homogène, de préférence à la fois en chaîne et en trame, dans le cas des tissus, de manière que les surfaces ainsi obtenues présentent une teneur à la flamme régulière et des caractéristiques mécaniques et d'aspect homogène Pour faciliter leur préparation il est préférable d'utiliser des fils âme/gaine ayant un titre identique à celui des fibres thermostables entrant conjointement dans la préparation des surfaces textiles, tissus et tricots Ces surfaces textiles sont obtenues selon tous les procédés habituels par exemple de tissage, ou tricotage. De telles surfaces peuvent également entrer dans la préparation d'articles composites en association avec des articles de nature identique ou différente. Ils présentent une utilité particulière pour la préparation de vêtements de protection contre les flux thermiques et les très hautes températures, ceci pendant un temps suffisant pour que la personne exposée puisse échapper à l'exposition de la flamme et/ou de la chaleur. De telles surfaces textiles possèdent de plus, de par la nature précise du fil âme/gaine, une bonne protection contre le rayonnement UV et une permanence des performances mécaniques même après lavage et au porter permanent ce qui permet d'obtenir des vêtements possédant de bonnes performances mécaniques (résistance à la rupture, à la déchirure, à l'abrasion) et dont la protection à la chaleur et à la flamme est durable dans le temps Grâce au faible titre des fils âme/gaine, les articles et surfaces peuvent être allégées et présenter de plus un confort et un aspect textile accrus (absence de boulochage) Elles permettent leur utilisation dans des conditions de température ambiante élevées. Elles peuvent être teintes aisément de manière habituelle. Les exemples sont donnés à titre indicatif et non limitatif. -6- EXEMPLE 1 On prépare un tissu de 250 g/m 2 à base de polyamide-imide de marque commerciale KERMELO teint dans la masse. Le filé utilisé est un filé deux bouts de numéro métrique Nm 40/2 à base de fibres longues de 60 à 120 mm de PAI L'armure du tissu est en sergé 2 lie/1 avec 26 fils au cm en chaîne et 26 duites en trame. Ce tissu constitue un tissu témoin. On prépare un tissu de la même manière que ci-dessus avec les mêmes fils mais dans lequel on remplace un fil de chaîne sur 9 et 1 duite sur 9 par un fil âme/gaine obtenu selon le brevet européen EP O 271 418. Le fil âme/gaine comporte une âme constituée de fibres para-aramide "TWARONO" en proportion de 32 % en poids et une gaine de fibres polyamide-imide KERMELO ( 68 % du poids du fil) également teint dans la masse. Le tissu ainsi obtenu qui comporte seulement 3,5 % de fibres para-aramides, présente les caractéristiques réunies dans le tableau suivant tissu de l'invention tissu témoin Résistance à la rupture en chaîne 1 100 N 1 100 N Résistance à la rupture en trame 950 N 950 N Boulochage cotation après 30 mn selon la norme NF G 07 121 5/5/5 5/5/5 Résistance à la déchirure en chaîne da N 6 6 Résistance à la déchirure trame selon la norme G 07143 da N 5,5 5, 5 La résistance au flux thermique selon la méthode "BREAK OPEN" issue de la Norme ISO DP 9151) est supérieure de 10 % au tissu polyamide-imide témoin: c'est-à-dire que le temps d'ouverture du tissu soumis à la flamme est supérieur de 10 % avec le tissu de l'invention par rapport au tissu témoin (éclatement à la flamme). Les bonnes caractéristiques des tissus à 100 % de fibres de fils PAI sont conservées et, la résistance au flux thermique est améliorée notablement. -7- EXEMPLE 2: On réalise un tissu de 260 g/m 2 à base d'un mélange de fibres polyamideimide de marque KERMEL et de fibres viscose non feu en proportions pondérales de 50/50, selon une armure sergé 2/1 avec 31 fils en chaîne et 19 duites en trame On remplace 1 fil sur 9 par du fil âme/gaine obtenu selon le procédé revendiqué dans le brevet européen EP O 271 418, l'âme comportant des fibres para-aramides de marque TWARON et la gaine des fibres polyamide-imide KERMEL en proportions respectives 32 % de TWARON pour 68 % de KERMEL . Les tissus obtenus présentent les caractéristiques suivantes: Résistance à la rupture en chaîne Résistance à la rupture en trame Boulochage cotation après 30 mn selon la norme NF G 07 121 Résistance à la déchirure selon la norme G 07148 da N tissu de l'invention 1 050 N 800 N /5/5 tissu témoin 950 N 700 N /5/5 3,5 La résistance au flux thermique est augmentée de 10 % par rapport au tissu témoin. De fait, les bonnes propriétés de résistance au boulochage sont conservées, les propriétés mécaniques et la résistance au flux thermique sont nettement améliorées, par rapport au tissu témoin en mélanges PAI/Viscose. EXEMPLE 3: On réalise un tissu de 260 g/m 2 à base d'un mélange de fibres polyamideimide de marque KERMEL et de fibres viscose non feu en proportions pondérales de 50/50, selon une armure sergé 2/1 avec 31 fils en chaîne et 19 duites en trame. On remplace 1 fil sur 5 par du fil âme/gaine obtenu selon le procédé revendiqué dans le brevet européen EP O 271 418 l'âme comportant des fibres para-aramides de marque TWARON et la gaine des fibres polyamidesimides KERMEL en proportions respectives de 32 % de TWARON pour 68 % de KERMEL . -8- Les tissus obtenus présentent Résistance à la rupture en chaîne Résistance à la rupture en trame Boulochage cotation après 30 mn selon la norme NF G 07 121 Résistance à la déchirure en chaîne selon la norme G 07148 da N Résistance à la déchirure en trame selon la norme G 07148 da N les caractéristiques suivantes: tissu de l'invention tissu témoin 1 050 N 950 N 800 N 700 N /5/5 /5/5 8,5 3,5 8,5 3,5 La résistance au flux thermique est augmentée de 10 % à 20 %. De fait, les propriétés mécaniques sont meilleures que celles obtenues sur les mélanges PAI/Viscose (tissu témoin). e -9- REVENDICATIONS 1 Surfaces, articles textiles tissés ou tricotés résistant à la flamme, caractérisés par le fait qu'ils comprennent: des fils âme/gaine dans lesquels l'âme est réalisée en filés de fibres longues à base de composés à haute performance mécanique ou thermique et la gaine en fibres longues ou courtes à base d'un composé thermostable, l'âme et la gaine présentant une excellente cohésion, et étant présentes dans le fil, à raison de 20 à 50 % de fibres à base de composé à haute performance mécanique ou thermique dans l'âme, et 50 à 80 % en poids de fibres thermostables dans la gaine, des filés de fibres à base de fibres thermostables identiques ou différentes de celles de la gaine du fil âme/gaine, obtenus selon tout procédé de filature textile, les fils âme/gaine étant disposés de manière régulière dans la surface textile. 2 Surfaces, articles textiles, tissés ou tricotés selon la revendication 1, caractérisés par le fait que les fils âme/gaine sont présents dans les articles à raison de 1 fil âme/gaine pour 0,2 à 25 filés de fibres thermostables. 3 Surfaces, articles textiles, tissés ou tricotés selon la revendication 1, caractérisés par le fait que le fil âme/gaine est présent à raison de 1 fil pour 5 à 9 fils thermostables. 4 Surfaces, articles textiles, tissés ou tricotés selon la revendication 1, caractérisés par le fait que les fibres para-aramides utilisées sont le polyparaphénylèneteréphtalamide. 5 Surfaces, articles textiles, tissés ou tricotés selon la revendication 1, caractérisés par le fait que les fibres thermostables utilisées sont à base de polyamides-imides. 6 Structures composites contenant une surface textile selon la revendication 1.