Brevet FR2831772A1 — publié le 20030509

COMPLEXE TEXTILE POUR ISOLATION THERMIQUE L'invention se rattache au secteur technique des articles textiles pouvant être utilisés comme isolants thermiques, notamment pour la réalisation de complexes textiles de protection aux risques liés au feu. L'invention vise avantageusement une application du complexe textile pour la confection de vêtements d'intervention et de protection pour exti 1 t les sapeurs-pompiers. Bien évidemment, cette application ne doit pas être considérée comme limitative. Ainsi, le complexe textile selon l'invention trouve une application dans tous les cas où l'on se trouve en présence de conditions extrêmes, par exemple lors d'un incendie, et plus généralement pour assurer une protection contre une source de chaleur élevée. Généralement, comme le montre schématiquement la figure 1, pour réaliser des vestes d'intervention et de protection, on utilise, d'une manière connue, des structures multicouches qui se composent de quatre éléments, à savoir : un tissu externe (A) ; une membrane imper-respirante, généralement associée à un substrat (B) ; une barrière thermique constituée généralement par un feutre aiguilleté (C) ; une doublure de finition (D). Cet état de la technique peut être illustré par l'enseignement du brevet FR 1.213. 415. On sait par ailleurs que ce type de vêtements de protection doit posséder un certain nombre de critères, notamment de protection contre la chaleur radiante et contre la chaleur convective, posséder une bonne stabilité thermique des matériaux constitutifs, remplir des critères d'ininflammabilité pure et posséder une bonne imperméabilité. Il est également apparu excessivement important de pouvoir se prémunir du risque de stress thermique qui est un phénomène physiologique résultant d'une élévation de la température interne du corps qui ne parvient plus à se thermoréguler. Il peut en résulter une perte de capacité physique, une perte de lucidité, un évanouissement ou bien un arrêt cardiaque 11 est également apparu important de pouvoir protéger l'opérateur, dans les conditions extrêmes et accidentelles, notamment en lui ménageant un temps de fuite. Il existe en effet des situations dans lesquelles peut apparaître une étape de transition très rapide du développement d'un feu générant une augmentation très rapide, en quelques secondes, de la température de 500 à 600 C par exemple ce qui correspond à un flux de chaleur incidente de l'ordre de 40 kW au m2. Il est donc important de résister à cette augmentation brutale de température pendant un temps suffisant pour s'écarter du foyer. Pour tenter d'atteindre ces objectifs, on a proposé des complexes textiles incorporant un isolant thermique constitué par un tricot à mailles tridimensionnelles, comme il ressort de l'enseignement du brevet EP 0.443. 991, ou par un feutre susceptible d'emprisonner de l'air, comme il ressort de l'enseignement du brevet EP 0.364. 370. L'isolation thermique, résultant de l'air emprisonné, confère une protection importante contre les flux de chaleur. Toutefois, dans cette forme de réalisation de l'isolant thermique (mailles tridimensionnelles ou feutres), le toucher et l'aspect ne sont pas satisfaisants. Le vêtement est souvent considéré comme peu hygiénique, désagréable à porter et peu esthétique d'où la nécessité d'associer au complexe textile réalisé, une doublure de propreté. Cette solution tend toutefois à alourdir le complexe tout en compliquant sa confection. On a également observé que les mailles tridimensionnelles ou les feutres ont tendance à limiter l'évacuation de la vapeur d'eau résultant de la transpiration, ce qui accroît les phénomènes de stress thermique. Pour tenter de remédier à ces inconvénients, on a proposé de remplacer les isolants thermiques constitués de mailles tridimensionnelles ou feutres, par d'autres structures susceptibles d'emprisonner de l'air. Une solution ressort de l'enseignement de la demande de brevet W099/35926 qui fait état d'une membrane sur laquelle sont disposés, à intervalles réguliers, des espaceurs afin de créer une couche d'air entre ladite membrane et une surface textile faisant par exemple office de doublure. Les espaceurs, constitués par des plots de polymère fixés sur ladite membrane, ont tendance à augmenter la sensibilité à l'abrasion des autres couches du complexe ainsi réalisé. Dans la demande internationale WOOO/66823, on a proposé de disposer des bourrelets en matériau textile, à la surface d'une doublure. Ces bourrelets créent des canaux d'air entre une nappe textile ininflammable et la doublure. La présence de ces bourrelets augmente la sensibilité à l'abrasion de la couche du complexe qui porte les bourrelets. On a également proposé des solutions mettant en oeuvre des couches parallèles espacées assujetties à des moyens aptes à faire varier l'espace entre lesdites couches pour créer, d'une manière correspondante, une barrière thermique. On peut citer par exemple l'enseignement du brevet GB 2.264. 705 qui divulgue un article textile composé de deux couches parallèles constituées d'une pluralité de fils. Chacune des couches coopère avec des moyens devant être actionnés manuellement pour les déplacer l'une par rapport à l'autre, ce qui provoque l'inclinaison ou le redressement des fils de liaison correspondant à un rapprochement desdites couches, en position inclinée des fils, et à un écartement des couches en position redressée desdits fils. Cette solution nécessite une intervention manuelle et vise exclusivement une application pour une protection contre le froid. Dans la demande internationale W099/05926, le complexe comprend deux couches totalement indépendantes l'une de l'autre disposées dans deux plans parallèles afin de délimiter un espace pour le positionnement d'un matériau à mémoire de forme. Sous l'effet de la chaleur, le matériau à mémoire de forme fait varier l'espace entre les deux couches. Cette solution nécessite donc des moyens de mise en oeuvre particulier et génère une structure manquant de souplesse. A partir de cet état de la technique et pour remédier aux inconvénients précités, le problème que se propose de résoudre l'invention est de créer une barrière thermique permettant d'obtenir une isolation modérée en situation normale correspondant à une faible épaisseur pour un plus grand confort d'utilisation et d'obtenir automatiquement une isolation plus forte et localisée aux endroits où la chaleur est plus forte en situation d'urgence. Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un complexe textile pour isolation thermique notamment pour la réalisation de vêtements de protection présentant une structure tissée ou tricotée ayant au moins deux parois liées d'une manière espacée par une pluralité de fils qui a tendance naturellement à se coucher, de sorte que, dans cette position, l'espacement est réduit et inférieur à la longueur des fils de liaison. L'une des parois au moins, notamment la paroi destinée à être soumise à la chaleur, est apte à se rétracter sous l'effet de la chaleur pour provoquer, d'une manière concomitante, le redressement des fils de liaison correspondant à un accroissement de l'espacement entre lesdites parois réalisées en totalité ou en partie pour être thermostables. Avantageusement, les fils de liaison sont tissés ou tricotés partiellement avec chacune des couches. Dans une forme de réalisation, chaque paroi ou couche résulte d'un entrelacement de fils de chaîne et de fils de trame, les fils de liaison sont disposés en chaîne, le couchage desdits fils s'effectuant dans le sens trame. Compte tenu de ces dispositions, il apparaît que le fait d'utiliser, pour l'une des couches au moins, une matière thermo-rétractable en trame de la face externe permet d'obtenir une réaction intéressante à la chaleur. En effet, lorsque la température atteinte par la couche ou paroi thermorétractable est suffisamment élevée, il se produit une rétraction de la trame, ce qui a pour effet de redresser les fils de liaison et, d'une manière concomitante, d'augmenter, au fur et à mesure de l'élévation en température, l'épaisseur du complexe et par conséquent sa capacité isolante. Par ailleurs, la sélection d'un fil de liaison en matière para-aramide permet d'obtenir, d'une part, une bonne résilience et, d'autre part, une résistance suffisante à la compression lorsque la barrière thermique a été partiellement carbonisée, compte tenu des caractéristiques de thermostabilité du fil de liaison. Avantageusement, les fils de chaîne et de trame de chaque paroi sont sélectionnés parmi ceux de la famille des polyamides-imides du type de ceux connus sou la marque KERMEL , en pur ou en mélange avec d'autres fibres. Chaque paroi présente la même densité de fils, ou bien les deux parois présentent des densités de fils différentes. Le complexe, tel que défini, peut être combiné avec une nappe externe en matériau ignifugé et une membrane imper-respirante avec substrat. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique illustrant, comme indiqué, un complexe multicouches du type de ceux parfaitement connus et utilisés à ce jour pour la réalisation de vêtements de personnel d'intervention dans des conditions de risque, notamment de vêtements de sapeurs-pompiers ; - la figure 2 est une vue en perspective d'une forme de réalisation du complexe textile selon l'invention ; - la figure 3 est une vue en perspective à caractère purement schématique montrant le complexe textile soumis à une température considérée comme normale ; dans cette position, les fils de liaison sont couchés ; - la figure 4 est une vue correspondant à la figure 3 montrant, sous l'effet d'une chaleur importante, la rétraction d'une des parois provoquant le redressement des fils de liaison et l'augmentation de l'épaisseur du complexe ; - la figure 5 est un graphique montrant la réponse du complexe pendant la montée en température dans le cas d'une chaleur radiante ; - la figure 6 est un graphique montrant la réponse du complexe pendant la montée en température dans le cas d'une chaleur convective. Le principe du complexe textile selon l'invention est illustré aux figures 3 et 4 des dessins. Le complexe présente une structure tissée ou tricotée ayant deux parois ou couches (PI) et (P2) liées d'une manière espacée par une pluralité de fils (F). Les fils de liaison (F) sont tissés ou tricotés partiellement avec chacune des couches. Or, il est apparu que les fils de liaison (F) ont une tendance naturelle à se coucher sur le côté, de sorte que l'épaisseur (e) du complexe considérée entre les deux couches (PI) et (P2), est moins importante que la longueur des fils de liaison. Il en résulte donc qu'un redressement de ces fils de liaison, va provoquer, d'une manière correspondante, une augmentation de l'espace (e). Pour obtenir ce résultat, l'une des parois au moins, notamment la paroi (PI) destinée à être soumise à une chaleur importante, est apte à se rétracter sous l'effet de ladite chaleur. Il en résulte que lorsque la température atteinte par la couche (PI) est suffisamment élevée, de l'ordre de 200 à 300 C par exemple, il peut y avoir, comme le montre schématiquement la figure 4, une rétraction de ladite couche, ce qui aura pour effet de redresser les fils de liaison (F) provoquant, d'une manière concomitante, une augmentation de l'épaisseur (e) au fur et à mesure de la montée de température. Il en résulte bien évidemment une augmentation de la capacité isolante d'un tel complexe. A partir de ce concept de base, différentes formes de réalisation peuvent être envisagées. Par exemple, chaque paroi ou couche (PI) et (P2) résulte d'un entrelacement de fils de chaîne et de trame. Les fils de liaison, (F) sont disposés en chaîne, de sorte que le couchage de ces derniers s'effectue dans le sens de la trame. La réalisation de ce type de complexe par tissage ou tricotage de fils est parfaitement connue pour un homme du métier. Comme il sera indiqué dans la suite de la description, les fils de liaison (F) sont un para-aramide connu pour sa très bonne thermostabilité, ce qui permet d'obtenir, d'une part, une bonne résilience et, d'autre part, une résistance suffisante à la compression, lorsque la barrière thermique est partiellement carbonisée. On rappelle qu'au moins une des parois est tissée ou tricotée à partir de fils comprenant des fils thermostables. Les fils de chaîne et de trame de chaque paroi (PI) et (P2) sont avantageusement sélectionnés parmi ceux de la famille des méta-aramides en pur ou en mélange, du type de ceux connus sous la marque KERMEL (RHODIA) ou NOMEXF (DUPONT) ou CONEX (TEIJIN). Dans l'exemple de la figure 2, li paroi (Pl) est réalisée en fils de chaîne (CI) et en fils de trame (Tl), en matière thermo-rétractable. Avantageusement, seul (Tl) est thenl1orétractable. La paroi (P2) est réalisée en fils de chaîne (C2) et en fils de trame (T2). Les fils de liaison (F) sont avantageusement constitués par un fil de chaîne reliant les fils de trame (Tl) et (T2) de chacune des parois (PI) et (P2). Chaque paroi (PI) et (P2) peut présenter, par tissage ou tricotage, la même densité de fil. Ou bien, pour chaque paroi, cette densité peut être différente. Par exemple, le tissage ou tricotage le plus dense constitue la paroi destinée à être dirigée vers l'utilisateur en faisant avantageusement office de doublure. Les fils thermostables utilisés peuvent être réalisés en matériau synthétique artificiel ou naturel, ou en un mélange. D'une manière préférée, on utilise des fils à base de méta-aramide par exemple de métaphénylène isophtalamide ou de polyamide-imide, éventuellement en combinaison avec de la viscose ignifugée. Il est également possible d'utiliser des fils à base d'un mélange de fibres de modacrylique et de coton ignifugé. Comme indiqué, la longueur du fil d'espacement entre les parois (PI) et (P2) détermine l'espace (e) entre ces parois et par conséquent l'épaisseur du matelas d'air ainsi constitué pour l'isolation thermique. La longueur du fil de liaison (F) est de préférence comprise entre 1 et 10 mm environ. On rappelle que le fil d'espacement est avantageusement un fil à base de para-aramide tel que le paraphénylène téréphtalamide par exemple ( ) > de DUPONT, TWARON et TECHTARA de TEIJIN) Le complexe textile tel que défini selon les caractéristique de l'invention peut être utilisé seul ou en combinaison avec d'autres nappes de fils ou de fibres pour constituer un article multicouches du type de ceux connus pour un homme du métier (figure 1). Par exemple, le complexe tel que défini est combiné avec une nappe constituée d'un textile ignifugé et d'une nappe constituée d'une membrane. La membrane est de préférence comprise entre le textile ignifugé et le complexe textile d'isolation thermique, selon l'invention. Le textile ignifugé est destiné à former une face ou paroi qui ne sera pas en contact avec l'utilisateur. Par exemple, le textile ignifugé est de préférence constitué d'un tissu à base de fils ou fibres de métaphénylène isophtalamide ou de polyamide-imide, avec éventuellement des fils ou fibres de paraphénylène téréphtalamide, et/ou des fils ou fibres antistatiques ou autre para-aramide ou fibres ou fils type PBO ou PBI. La membrane peut être constituée par un film microporeux ou hydrophile, par exemple à base de polytétrafluoroéthylène, de polyuréthane . if ignifugé ou de polyester. Cette membrane peut être libre dans le complexe ou associée par exemple par contre collage à un support textile, tel qu'un tissu ou un non-tissé à base de fibres de méta-aramide ou de polyamideimide. Cet effet de retrait de l'une des couches peut également résulter de la présence d'une membrane fixée sur la couche considérée. Par exemple, cette membrane peut être exécutée en tout matériau susceptible de présenter un retrait sous l'effet de la chaleur tel que du polyuréthane microporeux, du polyuréthane hydrophile, du polyester hydrophile,.... Le complexe selon l'invention en combinaison avec un textile n ignifugé et une membrane, trouve une application particulièrement avantageuse pour la confection d'un vêtement pour la protection contre les risques liés au feu, par exemple une veste de sapeur-pompier. On décrit ci-après un exemple de réalisation d'un complexe textile selon l'invention, les parois (PI) et (P2) relevant de l'armure illustrée figure 2. les fils de chaîne (CI) de la paroi (PI) sont constitués par des filés de fibres de polyamide-imide de titre Nm 80/2 de densité 13 fils/cm ; les fils de trame (Tl) de la paroi (PI) sont constitués par des filés de fibres de polyamide-imide de titre Nm 60/1 de densité 27 duites/cm ; les fils de chaîne (C2) et de trame (T2) de la paroi (P2) sont constitués par des filés de fibres de polyamide-imide de titre Nm 80/2 de densité respective 20 et 27 fils/cm ; les fils de chaîne d'espacement (F) sont constitués par des filés de fibres de para-aramide de titre Nm 80/2 de densité 6 fils/cm ; La masse surfacique de l'article est d'environ 240 g/m2 et ZD l'espacement entre les'parois (PI) et (P2), d'environ 2 mm en position normale (liaison couchée). Des mesures de la protection aux flux thermiques du complexe ont donné les résultats suivants : Selon la norme EN 366, test à la chaleur radiante : 28 secondes en t2 et 7,3 secondes en t2-tl. On renvoie au diagramme de la figure 5. Selon la norme EN 367, test à la chaleur convective (figure 6) : 'HTI 24 (temps théorique de brûlure) de 18 secondes * HTI 24-HTI 12 (temps théorique de douleur) de 5 secondes Il résulte de ces graphiques, d'une manière remarquable, que les valeurs types temps de fuite , c'est-à-dire les différences entre les temps théoriques de brûlure (t2 ou HTI 24), et les temps théoriques de douleur (tl ou HTI 12), sont supérieures à la moyenne générale observée pour des complexes de ce niveau. On observe également une élévation significative de l'épaisseur sous l'effet de la chaleur radiante, et une augmentation de la différence entre (tl) et (t2) signifiant une augmentation théorique de la protection après le seuil de douleur. Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne que le complexe obtenu présente une excellente respirabilité, un excellent aspect visuel, ainsi qu'une excellente protection thermique. REVENDICATIONS - 1-Complexe textile pour isolation thermique notamment pour la réalisation de vêtements de protection présentant une structure tissée ou tricotée ayant 1 1 1 au moins deux parois (PI) et (P2) liées d'une manière espacée par une pluralité de fils (F) qui a tendance naturellement à se coucher, de sorte que, dans cette position, l'espacement est réduit et inférieur à la longueur des fils de liaison, caractérisé en ce que l'une des parois (Pl) au moins, notamment la paroi destinée à être soumise, en premier lieu, à la chaleur, est apte à se rétracter sous l'effet de la chaleur pour provoquer, d'une manière concomitante, le redressement des fils de liaison (F) correspondant à un accroissement de l'espacement entre lesdites parois (PI) et (P2) réalisées en totalité ou en partie pour être thermostables. - 2-Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils de liaison (F) sont tissés ou tricotés partiellement avec chacune des couches ou parois (Pl) et (P2). - 3-Complexe textile selon la revendication l, caractérisé en ce que les fils de liaison (F) sont à base de para-aramide. - 4-Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque paroi (PI) et (P2) résulte d'un entrelacement de fils de chaîne et de fils de trame, les fils de liaison sont disposés en chaîne, le couchage desdits fils s'effectue dans le sens trame. - 5-Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils de chaîne et de trame de chaque paroi (PI) et (P2) sont sélectionnés parmi ceux de la famille des méta-aramides, en pur ou en mélange. - 6-Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque paroi (PI) et (P2) présente la même densité de fils. - 7-Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux parois (PI) et (P2) présentent des densités de fils différentes. - 8-Complexe textile selon la revendication l, caractérisé en ce qu'il est combiné avec une nappe externe en matériau ignifugé et une membrane imper-respirante avec substrat. - 9-Utilisation du complexe selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour la réalisation d'un vêtement de protection, notamment pour sapeurspompiers.