Brevet FR2775331A1 — publié le 19990827

La présente invention concerne de manière générale les garnitures flexibles, isolant de la chaleur ou du froid, que l'on peut utiliser par exemple dans les vêtements et en particulier comme semelle de propreté pour chaussure. Dans le domaine des garnitures flexibles isolant du chaud ou du froid, le brevet US 4 331 731 divulgue une semelle de propreté de structure souple et flexible qui génère de la chaleur. Selon la figure 2, cette semelle comprend, dans une enveloppe (6) perméable à l'air, d'une part une feuille épaisse (1) de plastique sous forme de mousse à cellules ouvertes, contenant un agent exothermique, elle-même enfermée dans une enveloppe (2) perméable à l'air, et d'autre part un coussin (5) en mousse plastique à cellules ouvertes. La perméabilité de l'enveloppe (6), en liaison avec le coussin, permet à la semelle d'expirer et inspirer l'air, sous l'effet des sollicitations mécaniques du pied de l'utilisateur. On connaît également le brevet US 4 658 515 qui divulgue une semelle de propreté maintenant la chaleur, de structure feuilletée, comprenant deux feuilles flexibles en matière plastique, respectivement en dessous et au dessus d'un noyau intermédiaire comprenant des alvéoles dans lesquelles sont disposées des particules de matière plastique isolante. On connaît également la demande de brevet WO 93/15625 qui divulgue une garniture flexible thermique, constituant une semelle de propreté, comprenant une matière de base de type plastique sous forme de mousse,30 dans laquelle est noyée une pluralité de microcapsules contenant des matériaux à changement de phase. Bien qu'il existe déjà des garnitures flexibles isolant du froid ou de la chaleur et qui, de par leur structure particulière ou utilisation, supportent des sollicitations mécaniques, il apparaissait nécessaire de mettre au point une garniture flexible du type décrit qui soit simple à fabriquer, pratique au moment de l'usage et efficace en tant que garniture thermique, notamment en tant que semelle de propreté. La présente invention se propose de résoudre ce problème. Un premier objet selon l'invention est une garniture flexible, isolant de la chaleur ou du froid et supportant des sollicitations mécaniques, comprenant au moins un matériau à changement de phase (MCP), un noyau comportant une structure tridimensionnelle textile imprégnée par le MCP, et une enveloppe imperméable vis-à-vis du MCP, à l'intérieur de laquelle est disposé ledit noyau. Par a garniture flexible" selon la présente invention, on entend une structure déformable ou pliable destinée à recouvrir ou à être incorporée dans tout type de produit, notamment vestimentaire et semelle pour chaussure, isolant du froid ou du chaud. Par " supportant des sollicitations mécaniques selon la présente invention, on entend que la garniture, sous l'effet de pressions mécaniques répétées ou continues, préserve sa structure et ses qualités isolantes. Par MCP selon la présente invention, on entend tout matériau capable de stocker l'énergie thermique sous forme de chaleur latente par changement de phase. Il existe de nombreux matériaux qui présentent cette propriété. On peut citer par exemple les paraffines; les sels hydratés tels que CaCl2-6H20; un mélange de sels hydratés avec d'autres composés; les glycols, le glycérol, les glycosides ou les mélanges d'eau avec des glycols, du glycérol ou des glycosides; les clathrates. Le choix du ou des MCP à utiliser dans la garniture flexible selon la présente invention dépend principalement de deux facteurs: la chaleur latente pouvant être stockée par changement de phase et la température du changement de phase. De manière générale, plus la chaleur latente par changement de phase est élevée, plus le matériau de type MCP est meilleur du fait qu'il y a plus d'énergie thermique qui pourra être stockée par le matériau. Le5 choix de la température de transition ou changement de phase du MCP dépend de l'utilité ou destination de la garniture selon l'invention. On pourra utiliser des MCP à transition de phase solide-solide ou solide-liquide selon la température de transition que l'on souhaitera obtenir.10 On peut également, dans la garniture selon l'invention, utiliser des mélanges de MCP à températures de transition différentes. Par " textile " selon la présente invention, on entend les matières fibreuses ou filamenteuses, naturelles ou chimiques, quelque soit leur organisation ou structure, destinées à la fabrication d'articles textiles. Les matières naturelles peuvent être d'origine végétale ou animale. Comme matière d'origine végétale, on peut citer notamment le chanvre, le coton, le jute, le kapok, la ramie, le sisal, la noix de coco. Comme matière d'origine animale, on peut citer notamment la laine, la soie, les poils divers de mouton, de chèvre, de chameau, de lama, d'alpaga, de vigogne, de guanaco, de lapin angora, de phoque, de renne. Les matières chimiques comprennent toutes les fibres manufacturées par l'homme à partir de matières premières de nature organique déjà présentes à l'état naturel et qui sont soit transformées sous l'action d'agents chimiques, soit crées par synthèse chimique. On distingue les fibres artificielles ou synthétiques. En tant que fibres artificielles on peut citer la cellulose régénérée, notamment la viscose, la fibranne, le cupro- ammoniacal, ou les esters de cellulose, notamment l'acétate et triacétate de cellulose. En tant que fibres synthétiques, on peut citer les fibres acryliques ou polyacryliques, les polyamides, les polyesters et les polyuréthannes. Les textiles selon la présente invention peuvent être soit tissés, soit non tissés, ou encore tricotés. Par " enveloppe imperméable" selon la présente invention, on entend toute enveloppe en matériau imperméable vis-à-vis des MCP, permettant d'isoler le ou les MCP du milieu extérieur. Cela signifie en l'occurence dans la présente invention, que le ou les MCP incorporés dans le textile, ne peuvent pas migrer, ni à l'état solide, ni à l'état liquide, vers le milieu extérieur. En tant que matériau imperméable, on peut citer notamment les matières plastiques, telles que le polyéthylene et le chlorure de polyvinyle ou autre matière sous forme de film. La garniture flexible selon l'invention est utile pour isoler du froid ou du chaud différentes structures ou matériaux. Comme on le verra dans le second objet selon l'invention, le procédé de fabrication d'une garniture flexible selon l'invention est simple, ce qui permet une mise en forme facile des garnitures en fonction de leur destination. De ce fait, la garniture selon l'invention peut revêtir toute forme souhaitée. On pourra donc l'utiliser dans différents domaines, et avantageusement pour isoler thermiquement des objets soumis à des pressions ou sollicitations mécaniques. On pense par exemple aux garnitures de vêtements tels que les habits, les gants, ou encore pour les semelles de propreté pour tous types de chaussures, tels que chaussures de ski, de ville, ou de travail. On peut également utiliser les garnitures selon l'invention sur ou à l'intérieur de selles, de sièges, de couvertures et sacs de couchage. Dans un mode de réalisation préféré selon l'invention, le textile imprégné par au moins un MCP est un non tissé. Dans un mode de réalisation plus préféré, le textile non tissé est à base de fibres pleines, notamment en polyester. Un mode de réalisation très préféré selon l'invention est une semelle pour chaussure, appelée semelle de propreté. Ce type de semelle est situé juste au dessous de la plante du pied, et permet ainsi, de maintenir le pied à la température corporelle, soit en le protégeant du froid avec des MCP appropriés, soit en le protégeant du chaud avec d'autres MCP appropriés. Bien que différentes semelles de propreté aient été divulguées par les demandes de brevets citées précédemment, les travailleurs sur enrobés routiers utilisent aujourd'hui, à la différence de la présente invention, des semelles de propreté constituées d'une feuille textile, d'une couche de mousse et d'une feuille d'aluminium. Dans ce mode de réalisation selon l'invention, on préfère que le MCP soit à transition solide-liquide. De manière avantageuse, on préfère que le MCP soit choisi parmi le polyéthylène glycol, les paraffines et les sels hydratés. De manière très avantageuse, on préfère que le MCP soit une paraffine et/ou du polyéthylène glycol. Dans ce mode de réalisation selon l'invention, l'enveloppe imperméable est choisie avantageusement parmi le polyvinylchlorure et le polyéthylène. Dans ce mode de réalisation, on préfère que le textile non tissé ait une épaisseur de 2 à 6 mm, de préférence encore de 3 à 5 mm. On préfère également que le textile non tissé soit imprégné de 1800 à 3000 grammes de MCP par m2 de textile. Dans ce mode de réalisation selon l'invention, la garniture peut comprendre une nappe d'un textile, collée sur la face extérieure de l'enveloppe au contact du pied. On pense particulièrement à des textiles agréables au contact avec la peau, tels que les textiles à base de matières naturelles. D'autres modes de réalisation pourront être envisagés pour protéger du froid ou de la chaleur. Selon l'utilité que l'on fera de la garniture, le grammage ou contenu en MCP par m2 de textile sera adapté. Un second objet selon l'invention est le procédé de fabrication de la garniture selon l'invention, comprenant les étapes de: - imprégner la structure tridimensionnelle textile par trempage dans un bain de MCP sous forme liquide, - sortir la structure tridimensionnelle imprégnée de MCP, laisser refroidir ladite structure tridimensionnelle à la température ambiante ou la refroidir en accéléré, pour obtenir le noyau, éventuellement découper ladite structure tridimensionnelle, imprégnée en fonction de l'utilisation choisie, - recouvrir le noyau avec un matériau imperméable, que l'on soude pour former une enveloppe imperméable vis-à-vis du matériau à changement de phase. Le textile peut être découpé avant ou après le trempage dans le bain de MCP, en fonction des avantages que cela représente pour le fabriquant. La figure 1 représente une vue en perspective d'une semelle de propreté comprenant un noyau 2 comportant une structure tridimensionnelle textile imprégnée par le MCP 1, et une enveloppe 3 imperméable vis-à-vis du MCP, à l'intérieur de laquelle est disposé le noyau.30 La figure 2 représente une vue en coupe II/II de la figure 1. La figure 3 représente une semelle de propreté selon la figure 2 avec une nappe 4 d'un textile, collée sur la face extérieure de l'enveloppe au contact du pied. Les exemples qui suivent, qui décrivent un mode de réalisation préféré de l'invention, permettent d'illustrer l'invention, mais ne doivent d'aucune manière être considérés comme une limitation de l'étendue de la 5 protection recherchée par les revendications jointes. Exemple 1: procédé de fabrication en laboratoire d'une semelle de propreté pour chaussure destinée aux personnes travaillant sur des enrobés routiers.10 Le MCP doit être chauffé au dessus de son point de fusion pour être sous forme liquide. Le textile, sous forme de non tissé à base de fibres polyester, ayant une épaisseur de 5 mm, et préalablement découpé, est immergé dans le bain de MCP (paraffine ou PEG comme indiqué dans l'exemple 2) à une ou plusieurs reprises selon le grammage recherché. Après les différentes immersions, le grammage doit être supérieur à celui recherché car le textile doit être ensuite légèrement pressé pour bien répartir le MCP et éviter les zones d'excédent. On laisse refroidir le textile imprégné à température ambiante jusqu'à durcissement du MCP. La pièce de textile sous forme de semelle de propreté est ensuite mise sous enveloppe entre deux films plastiques thermo-soudés sous vide. L'un de ces deux films peut être préalablement contre-collé sur une nappe d'un textile destiné à être au contact du pied. Exemple 2: efficacité des semelles de propreté fabriquées dans l'exemple 1. La limite de température que la peau supporte, et en l'occurence au niveau des pieds, est de 42 C. Au dessus de cette limite, il y a sensation de brûlure. Les personnes qui travaillent sur les enrobés routiers utilisent aujourd'hui des chaussures qui contiennent une semelle de propreté constituée d'une feuille textile, d'une couche de mousse et d'une feuille d'aluminium. Avec de telles semelles, les travailleurs sont obligés de quitter leur poste de travail après environ 30 minutes de séjour permanent.5 Nous avons testé des semelles de propreté fabriquées comme décrit dans l'exemple 1, incorporant des paraffines ou du polyéthylène glycol (PEG), en comparaison avec les semelles témoin 1 (textile d'épaisseur 5 mm non imprégné de MCP) et témoin 2 (textile, mousse et feuille d'aluminium), pour évaluer la durée de présence sur leur poste de travail des travailleurs sur enrobés routiers. Les résultats sont donnés dans le tableau 1. Les résultats de laboratoire du test d'isolation thermique, selon la norme EN 344 paragraphe 4.3.5.1, donnent les résultats suivants de durée (exprimée en minute) en fonction de la température de 420C. Tableau 1 durée (min) témoin 1 28,2 témoin 2 28,9 1 42,2 2 51,2 3 49,2 4 56,8 1: semelle d'épaisseur 5 mm incorporant 3000 g de paraffine, de chaleur latente 183,9 joules/g, par m2 de textile. 2: semelle d'épaisseur 5 mm incorporant 3000 g de paraffine, de chaleur latente de 204,3 joules/g, par m2 de textile. 3: semelle d'épaisseur 5 mm incorporant 3000 g de PEG, de chaleur latente 175,3 joules/g, par m2 de textile. 4: semelle d'épaisseur 5 mm incorporant 4600 g de PEG, de chaleur latente 171,1 joules/g, par m2 de textile. Comme on peut le voir, les semelles selon la présente invention permettent d'augmenter la durée de séjour sur les enrobés routiers d'au moins 10 minutes. REVENDICATIONS 1. Garniture flexible, isolant de la chaleur ou du froid et supportant des sollicitations mécaniques, comprenant au moins un matériau à changement de phase (MCP) (1), caractérisée en ce qu'elle comprend au moins un noyau (2) comportant une structure tridimensionnelle textile imprégnée par le matériau à changement de phase (1) et une enveloppe (3) imperméable vis-à-vis du matériau à changement de phase, à l'intérieur de laquelle est disposé ledit noyau. 2. Garniture selon la revendication 1, caractérisée en ce que le textile est un non tissé, de préférence à base de fibres pleines, notamment en polyester.15 3. Garniture selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle a la forme d'une semelle pour chaussure. 4. Garniture selon la revendication 1 ou 3, caractérisée en ce que le matériau à changement de phase est à transition solide-liquide. 5. Garniture selon la revendication 4, caractérisée en ce que le matériau à changement de phase est choisi parmi le polyéthylène glycol, les paraffines, les sels hydratés.25 6. Garniture selon la revendication 5, caractérisée en ce que le matériau à changement de phase est une paraffine et/ou du polyéthylène glycol. 7. Garniture selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'enveloppe imperméable est constituée d'un matériau choisi parmi le chlorure de polyvinyle et le polyéthylène. 8. Garniture selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que le textile non tissé présente une épaisseur de 2 à 6 mm, de préférence de 3 à 5 mm. 9. Garniture selon la revendication 3, caractérisée en ce que le textile non tissé est imprégné de 1800 à 3000 grammes de MCP par m2 de textile. 10. Garniture selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une nappe (4) d'un textile, collée sur la face extérieure de l'enveloppe au contact du pied. 11. Procédé de fabrication de la garniture selon la revendication 1, comprenant les étapes de: - imprégner la structure tridimensionnelle textile par trempage dans un bain de MCP sous forme liquide, - sortir la structure tridimensionnelle imprégnée de MCP, - laisser refroidir ladite structure tridimensionnelle à la température ambiante ou la refroidir en accéléré, pour obtenir le noyau (2), - éventuellement découper ladite structure tridimensionnelle imprégnée, en fonction de l'utilisation choisie, - recouvrir le noyau (2) avec un matériau plastique imperméable, que l'on soude pour former l'enveloppe imperméable vis-à-vis du matériau à changement de phase.