Brevet FR2758948A1 — publié le 19980807

L'invention concerne un matériau textile composite de protection du corps humain contre la chaleur, en particulier permettant d'accroître l'efficacité de la ventilation de surface du corps humain en vue d'assurer le confort ou même la survie d'un individu en environnement chaud ou très chaud. La thermorégulation du corps humain en environnement chaud s'appuie essentiellement sur l'abaissement de la température de la peau, par conduction, convection, rayonnement et évaporation de la sueur, et dans une moindre mesure, par convection et évaporation au niveau des poumons. Lorsque le climat existant ou le micro-climat créé près du corps (essentiellement température et humidité) limite les échanges décrits précédemment jusqu'à compromettre le confort ou même la survie de l'individu, on a recours à deux procédés: a/ la ventilation d'un air sec et relativement frais (jusqu'à 4 à 5"C en dessous de la température de la peau) b/ le contact d'un corps à forte chaleur massique ou à forte chaleur latente de transformation, ce corps ayant préalablement été refroidi. Le premier procédé est particulièrement avantageux à trois points de vue efficacité, souplesse d'utilisation et cpnfort , le second procédé est généralement limité au cas où l'environnement ne permet pas de disposer d'une source d'air sec et relativement frais. Toutefois, même les systèmes actuels basés sur la ventilation d'air ne sont pas entièrement satisfaisants, d'une part parce que le bilan énergétique peut s'avérer médiocre dans certains cas il existe par exemple un rapport de 1 à 10 entre la puissance utile et la puissance fournie dans le cas de la climatisation d'un individu dans un habitacle de voiture. Par ailleurs, une consommation d'air non optimisée dans le cas de l'utilisation d'un équipement de protection contre les agressions chimiques, biologiques, nucléaires ou thermiques (tenue anti-feu) nuit à son autonomie. En effet, les risques d'hyperthermie ou d'apparition de sueur liquide pouvant provoquer des lésions en cas d'exposition à des températures élevées nécessitent l'utilisation d'appareils de ventilation ou de climatisation relativement lourds ou encombrants ou limitent la durée de l'intervention de l'individu portant cet équipement. II serait donc bon de disposer d'un système permettant d'améliorer l'efficacité de la ventilation du corps humain, en particulier en entretenant des conditions particulières de température et d'humidité sur des zones privilégiées du corps humain comme le torse, les bras, les cuisses, le crâne, le dos et en tout état de cause, sur une surface suffisante pour évacuer la puissance nécessaire en fonction de la résistance thermique de la peau, à l'aide d'un équipement individuel à relier à un appareil de ventilation ou de climatisation extérieur, personnel ou collectif, fonctionnant dans des conditions modérées. De telles conditions modérées consistent en particulier à fournir à l'équipement individuel un air sec et frais à faible débit, avec un échappement d'air humide et chaud, et une perte de charge résultant de la circulation de l'air dans l'équipement individuel qui doit être minimale (par exemple inférieure à 800 Pa). Dans le cas où l'ambiance extérieure le permet, la ventilation naturelle générée par les mouvements du porteur peut être suffisante et ne pas nécessiter de ventilation forcée. Le problème est résolu selon l'invention en utilisant pour la réalisation de l'équipement individuel un matériau textile composite, comprenant essentiellement - une zone externe assurant une fonction d'étanchéité, - une zone Intermédiaire permettant la circulation d'un flux d'air et - une zone Interne assurant le transfert de masse et le transfert thermique de l'individu vers la zone intermédiaire. Pour les besoins de la présente demande de brevet, le qualificatif externe désigne un élément faisant face directement ou Indirectement à l'environnement dans lequel est plongé l'individu tandis que le qualificatif interne désigne un élément faisant face directement (au contact de la peau) ou Indirectement (contact avec un vêtement) à l'individu. Pour réaliser une telle structure de matériau composite, on utilise avantageusement un textile tridimensionnel soit seul soit en combinaison avec d'autres textiles. Les textiles tridimensionnels sont des produits relativement nouveaux et sont constitués de deux étoffes réunis par des fils de liaison. De manière générale, les fils de liaison de textile tridimensionnel ont des propriétés de taille, de résilience et de densité telles qu'ils permettent d'obtenir un matériau textile ayant une épaisseur relativement constante pour un tissu donné mais que l'on peut fixer par exemple entre 3 et 30 mm, ou même plus. A l'heure actuelle, les tissus tridimensionnels trouvent des applications dans le domaine des vêtements de protection en raison de leur propriété anti-chocs ou de la présence d'une lame d'air dans leur volume interne (protection anti-feu). Les fils de liaison du tissu tridimensionnel, qui sont par exemple en polyamide, assurent en raison de leur module de flexion et de leur densité, une bonne résistance à la compression dans le sens perpendiculaire au tissu en permettant de maintenir une circulation d'air dans le tissu tridimensionnel, même au niveau d'éventuels points de compression, ainsi qu'une faible perte de charge. Ces deux caractéristiques sont particulières aux tissus tridimensionnels et ne se retrouvent pas dans les mousses, par exemple de type polyuréthanne, utilisées de manière classique comme matériau de rembourrage. D'autre part, les fils de liaison captent la sueur liquide et en favorisent l'évaporation. Le matériau selon l'invention peut donc être constitué d'un tissu tridimensionnel simple, formé de deux étoffes ou tissus, dissymétriques quant à leur composition ou d'un tissu tridimensionnel symétrique auquel on adjoint les étoffes ou tissus assurant les fonctions d'étanchéité et de transfert nécessaires. La fonction étanchéité qui a pour objectif principal de limiter les fuites d'air circulant dans le tissu tridimensionnel est assurée par un tissu, éventuellement enduit (par exemple un tissu de polyester enduit de polyuréthanne). Ce tissu peut constituer la face externe du tissu tridimensionnel, ou peut être un tissu complémentaire de la face externe du tissu tridimensionnel. La fonction étanchéité ne doit pas être totale si le tissu est utilisé pour la fabrication d'un vêtement car la couche externe doit pouvoir permettre suffisamment d'échange entre le corps et l'environnement pour autoriser le port de l'équipement lorsqu'il n'y a pas de circulation d'air dans la zone intermédiaire. La fonction transfert est assurée par une couche interne, par exemple un tissu ou un tricot, en fibre de type polyester, polyamide ou polyacétate ou un de leurs mélanges, traité de façon hydrophile, et présentant un bon pouvoir de transfert de liquide, un bon pouvoir de séchage et une bonne perméabilité à la vapeur d'eau. Cette couche interne peut constituer la deuxième face du tissu tridimensionnel ou un élément dissocié de celle-ci. Dans ce dernier cas, il est préférable que la deuxième face du tissu tridimensionnel soit suffisamment ajourée pour ne pas freiner le transfert thermique et le transfert de masse entre l'intérieur du tissu tridimensionnel et le matériau constituant la couche interne. Un tel matériau textile est utilisé sous forme par exemple d'un vêtement couvrant certaines parties du corps ou sous forme d'un revêtement de siège ou de couchage, ce revêtement étant alors en contact avec un individu habillé ou non. Dans les deux cas, la circulation de flux d'air se fait par l'intermédiaire d'un diffuseur situé après un raccord d'admission d'air, et un collecteur situé avant un raccord d'échappement. Le diffuseur et le collecteur sont créés dans l'épaisseur du matériau textile composite par des coutures continues ou non qui canalisent le flux d'air. De la même manière, à l'aide de coutures continues ou non, on peut créer entre le diffuseur et le collecteur des chemins préférentiels pour distribuer I'air frais et sec selon une circulation préétablie. Un diffuseur, un collecteur et éventuellement des chemins préférentiels peuvent également être créés d'une manière similaire dans un revêtement de siège ou de couchage. Le matériau textile composite et les produits qui en sont fabriqués selon la présente invention assurent une thermorégulation de confort ou même de survie en environnement chaud d'un Individu, et trouvent une application en particulier dans les cas suivants 1/ protection d'un individu résidant en espace confiné, du type cockpit, sac de couchage ou assimilé, 2/ port d'une tenue freinant le transfert naturel de la sueur et de la chaleur du corps vers i'environnement extérieur en diminuant les caractéristiques opérationnelles ou d'autonomie de l'individu, une telle tenue pouvant être une tenue de protection balistique, chimique, thermique, anti-vapeur ou anti-feu. En outre, en plus des nouveaux avantages selon la présente invention, I'utilisation d'un tissu tridimensionnel dans certains types de vêtements ou de protections continue d'assurer certains effets connus et intéressants : en protection balistique, le matériau participe à la diminution de l'effet arrière et peut être intégré dans la protection elle-même en tant que couche anti-traumatisme; et en protection thermique, vapeur ou feu, il diminue les transferts de chaleur par conduction et par convection et peut également être intégré à la protection. L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée en se référant aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un matériau textile composite, la figure 2 est une vue en coupe d'un second mode de réalisation d'un matériau textile composite, . la figure 3 est une vue en coupe d'un autre mode d'organisation du matériau, la figure 4 est une vue en coupe d'encore un autre mode de réalisation du matériau textile. la figure 5 est une vue schématique d'un vêtement réalisé avec le matériau textile composite, la figure 6 est un détail agrandi de la figure 5, et . la figure 7 est une vue en coupe d'un type de chemin préférentiel créé dans un matériau La figure 1 représente en coupe un matériau textile constitué d'une couche externe 1. d'un espace 3 et d'une couche interne 4. La couche externe et la couche interne sont reliées par des fils de liaison 5, en constituant ce que l on appelle un tissu tridimensionnel. La couche externe 1 assure une certaine étanchéité, et est par exemple constituée d'un tissu hydrophobe de type polyester dont l'étanchéité si elle doit être totale peut être réglée à l'aide d'une couche d'enduction 2, par exemple en polyuréthanne. Dans le cas où l'étanchéité ne doit pas être totale pour ne pas bloquer les échanges en mode dégradé (arrêt de l'appareil de ventilation), on utilisera des matériaux dont la composition ou la construction permettent une bonne perméabilité à la vapeur d'eau tout en offrant entre les deux faces de la couche externe une perte de charge suffisante pour limiter les fuites d'air. La couche interne 4 est un tissu ou un tricot de fibres hydrophiles de type polyester, polyamide ou polyacétate (ou un mélange de ces fibres) ayant reçu un traitement hydrophile. Ce tissu ou tricot doit présenter un bon pouvoir de transfert de liquide, ce qui sous entend une faible pression d'amorçage, une forte cinétique d'absorption, et un faible niveau de saturation, ainsi qu'un bon pouvoir de séchage, c'est-àdire une forte couverture de surface et une forte cinétique de séchage, ainsi également qu'une bonne perméabilité à la vapeur d'eau. Dans ce mode de réalisation de la figure 1, la zone externe est constituée par la couche 1 et éventuellement la couche d'enduction 2 , la zone intermédiaire comprend l'espace 3 traversé par les fils de liaison 5, et la zone interne est constituée par le tissu 4. Dans le cas représenté sur la figure 2, la zone externe et la zone intermédiaire ont la même structure que dans le matériau de la figure 1 tandis que la zone Interne est limitée par une étoffe 6 de même type que la couche 4 de la figure 1, cette étoffe 6 étant dissociée du tissu tridimensionnel constitué par l'étoffe externe 1, l'espace 3 et une étoffe supplémentaire 7, des fils de liaison reliant les étoffes 1 et 7. Il peut alors être avantageux que la nature des étoffes 1 et 7 soit la même pour simplifier la fabrication du tissu tridimensionnel. II est toutefois préférable que la structure de l'étoffe supplémentaire soit plus ajourée (ouvertures 8) pour ne pas freiner les transferts thermiques et de masse. Les matériaux textiles représentés sur les figures 3 et 4 correspondent respectivement à ceux des figures 1 et 2, à la différence que la zone externe est constituée par une étoffe la, éventuellement pourvue de la couche d'enduction 2 distincte de l'étoffe constituant le tissu tridimensionnel. La figure 5 représente de manière schématique un vêtement de protection réalisé avec un matériau textile selon l'invention. A titre d'exemple, ce vêtement 10 comprend un capuchon 11 relié à une veste 12 à manches 13 et un pantalon 14 à jambes 15. Un raccord d'admission 16 d'air sec et relativement frais provenant d'un appareil de ventilation extérieur (non représenté) introduit cet air dans l'espace 3 du matériau textile par l'intermédiaire d'une zone de diffusion 17 située par exemple autour de l'encolure du vêtement. Cette zone de diffusion est délimitée par une couture continue 18 et une couture discontinue 19, cette dernière permettant la diffusion (symbolisée par des flèches) dans l'ensemble de l'espace 3. A la base de la veste 12, une zone collectrice 20 est constituée de la même manière par une couture continue 18 et une couture discontinue 19 et collecte le flux d'air ayant traversé la veste en le dirigeant (voir figure 6) vers un raccord d'échappement 21 relié à l'appareil de ventilation. Une étoffe 22 peut être ajoutée sur la face interne du chemin préférentiel (voir figure 7) pour en réduire les fuites. Le capuchon et les jambes peuvent être alimentés en air sec et frais soit par l'intermédiaire de la veste soit par des zones de diffusion et de collecte alimentées par des circuits indépendants. A cet effet, les jambes peuvent être munies de raccords d'admission 16' et d'échappement 21' avec création ou non de chemins préférentiels par combinaison de coutures continues ou discontinues. Le matériau textile peut également être utilisé pour la confection de revêtements de siège, de revêtements de couchettes, de sacs de couchage ou autres, en munissant chacun de ces matériels d'une zone de diffusion et d'une zone collectrice respectivements équipées d'un raccord d'admission et d'un raccord d'échappement reliés à un appareil de ventilation. REVENDICATIONS 1. Matériau textile composite de protection du corps humain contre la chaleur, comprenant essentiellement une zone externe (1) assurant une fonction d'étanchéité une zone intermédiaire (3) dans laquelle circuler un flux d'air une zone interne (4) assurant le transfert de masse et le transfert thermique vers la zone intermédiaire. 2. Matériau textile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un tissu tridimensionnel (1,3,4) dont une étoffe (1) est en tissu hydrophobe et constitue la zone externe et dont l'autre étoffe (4) est un tissu ou tricot de fibres hydrophiles, les deux étoffes étant reliées par des fils de liaison (5) assurant l'existence de la zone intermédiaire. 3. Matériau textile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un tissu tridimensionnel (1,3,7) dont une étoffe (1) est en tissu hydrophobe et l'autre (7) identique ou différente et par un tissu ou tricot (6) de fibres hydrophiles espacé du tissu tridimensionnel, les deux étoffes étant reliées par des fils de liaison (5) assurant l'existence de la zone intermédiaire. 4. Matériau textile composite selon la revendication 3, caractérisé en ce que la surface du tissu tridimensionnel (7) faisant face au tissu ou tricot (6) est ajourée. 5. Matériau textile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un tissu tridimensionnel (1,3,4) dont l'une (4) des étoffes est un tissu ou tricot de fibres hydrophiles et l'autre (1) est quelconque, et par un tissu hydrophobe (la) contigu à l'étoffe quelconque (1) du tissu tridimensionnel, les deux étoffes étant reliées par des fils de liaison (5) assurant l'existence de la zone intermédiaire. 6 Matériau textile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un tissu tridimensionnel (1,3,7) doublé sur une face d'un tissu hydrophobe (la) et sur l'autre face d'un tissu ou tricot (6) de fibres hydrophiles, les deux étoffes étant reliées par des fils de liaison (5) assurant l'existence de la zone intermédiaire. 7. Matériau textile selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le tissu hydrophobe (1,1 a) porte une couche d'enduction (2). 8. Elément de protection du corps humain réalisé à partir d'un matériau textile composite selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un moyen d'admission (16) d'un flux d'air provenant d'une source extérieure à l'élément de protection (ventilation forcée) ou généré par les mouvements du porteur (ventilation naturelle), d'une zone de diffusion (17) répartissant le flux d'air dans le volume interne du tissu tridimensionnel, d'une zone collectrice (20) recueillant le flux d'air ayant circulé dans le tissu tridimensionnel et d'un moyen d'échappement (21) du flux d'air. 9. Elément de protection selon la revendication 8, caractérisé en ce que des chemins préférentiels ont été créés dans le volume interne du tissu tridimensionnel entre la zone de diffusion et la zone collectrice, par des coutures continues (18) ou discontinues (19).