Brevet FR2828894A1 — publié le 20030228

La présente invention a pour objet un fil résistant à la coupure, destiné notamment à la réalisation de vêtements de protection contre les agressions mécaniques Il est largement connu dans la littérature, et par les brevets US 3 883 898, GB 1 586 890, US 4 777 789, US 4 004 295, GB 2 018 323, DE 1610495, EP 0 118 898, que la combinaison de différents matériaux fibreux d'origine polymérique, ou inorganique dans la famille des composés vitreux ou céramique, ou métalliques, sont employés à des fins de renforcement de fils destinés au domaine de la protection contre les agressions mécaniques et/ou la perforation. Ces équipements de protection individuelle se présentent le plus souvent sous forme de gants, de manchettes, de tabliers, ou toute partie de vêtement, et sont généralement tricotés ou plus rarement tissés. Ces parties d'équipements de protection doivent posséder de très bonnes caractéristiques mécaniques, en particulier aux sollicitations de cisaillement, sans perdre la souplesse et la légèreté nécessaires à une bonne dextérité. Généralement on trouve comme matériaux employés des polymères particuliers comme les Polyamides, Para-aramides, Polyéthylènes à haut poids moléculaire, des fibres LCP (Liquid Crystal Polymère), le Polybensimidizoasole, le Polyester chargé de céramique. Ces matériaux ont en commun la particularité d'être très cristallins et par conséquent de posséder une dureté intrinsèque assez importante. En effet, la dureté des matériaux utilisés est très importante, et gouverne largement les mécanismes de tranchage ou de cisaillement auxquels ils sont exposés. A titre indicatif, les matériaux polymériques cristallins et semi-cristallins ont des duretés mesurées sur l'échelle de Mohs comprises entre 2 et 3 unités. Les fils en polymères purs, choisis dans les matériaux précédents ne permettent pas d'obtenir des classements en classe 5 selon la norme européenne EN388, pour des tricots peu épais, assurant une bonne dextérité comme cela doit être le cas dans les gants de protection destinés à la coupure. Ces équipement de protection individuelle, très utilisés dans le domaine de la tôlerie doivent permettre au-delà de la bonne préhension par les utilisateurs, un bon confort qui assure que l'équipement sera toujours porté par les personnels exposés. Afin de résoudre le compromis qui permet de réaliser à la fois des gants souples, légers, donc confortables, tout en étant classés en classe 5 selon EN388, de nombreuses sociétés incorporent des filaments inorganiques, en combinaison avec des filaments polymériques. Le verre et l'acier inoxydable sont généralement utilisés pour renforcer sans trop les alourdir les fils destinés à la réalisation des gants de protection contre les coupures. La dureté Mohs de l'acier est 5 unités, celle du verre 6/7 unités. Les produits proposés présentent deux inconvénients majeurs : Les filaments de verre ou d'acier inoxydable résistent mal à la pliure et se rompent. Les extrémités libérées, malgré des montages de filaments polymères destinés à les gainer par des opérations de guipage, finissent par traverser les couches des filaments polymères guipés, dont l'effet est de piquer les mains des opérateurs, qui généralement ne portent plus l'équipement de protection. Afin de résoudre ce problème, un procédé de traitement du verre, existant dans l'industrie des pare-soleil a été mis à profit. Dans ce domaine, les filaments de verre sont utilisés pour leurs propriétés non feu (classement MO). Ces pare-soleil sont placés à l'intérieur des bâtiments devant les fenêtres et doivent remplir en plus de la filtration solaire, une fonction esthétique. A ces fins, le filament de verre généralement nommé silionne est coextrudé avec une résine polymérique ignifugée dans la masse et teintée au coloris souhaité. Ces fils sont ensuite tissés et thermosoudés au croisement des fils pour bloquer le réseau de fils. Le but de l'invention est de fournir un fil résistant à la coupure permettant la réalisation d'un équipement de protection qui offre une bonne sécurité pour les utilisateurs et qui possède une bonne souplesse, favorisant le confort. A cet effet, le fil qu'elle concerne, comprenant une âme obtenue par coextrusion d'un multifilament de verre E, R, C ou S ou plus généralement de silionne ou de basalte et d'une gaine de polymère du type thermoplastique, thermodur, élastomère naturel, élastomère synthétique fluoré ou non, est caractérisé en ce que la partie fibre de verre représente au maximum 60 % en masse du composé gaine + filament, et en ce que l'âme est guipée par des multifilament de synthèse. Avantageusement, l'âme subit un double ou un triple guipage par des multifilament de synthèse. La part de coextrusion rend le fil d'âme plus souple que s'il était entièrement réalisé en verre. En outre, les fils de guipage sont absolument bloqués par le contact du polymère les constituant sur le polymère coextrudé. On obtient ainsi des produits tricotés qui atteignent de très fortes résistances à l'abrasion. Un autre avantage substantiel est la protection du filament de verre contre l'agression de produits chimiques en particulier l'acide fluorhydrique, dans certains secteurs de l'industrie chimique ou connexe. La gaine extrudée de polymère crée une étanchéité parfaite pour le composant axial constitué par le filament de verre. Les polymères utilisés peuvent être des polychlorures de vinyle ou polyuréthanes ou tout autre polymère inerte chimiquement. Au niveau de la performance coupure, le niveau 5 est atteint très facilement et se conserve même après 10 lavages. Suivant une caractéristique de ce fil, les multifilament de guipage sont choisis parmi les familles suivantes : Polyéthylène à haut poids moléculaire, supérieur à 600 000 g/mole, Para-aramide de module > 50Gpa, polyamide haute ténacité et standard, Polyester haute ténacité et standard, Polymère cristal liquide (LCP), Poly Phénylène Benzo Bisoxazole (PBO), Polyester chargé de céramique. Selon une forme de réalisation, les différents multifilament de guipage sont constitués de matériaux identiques. Selon une autre forme de réalisation, les différents multifilament de guipage sont constitués, au moins pour certains, de matériaux différents. Trois exemples de réalisation d'un fil selon l'invention sont décrits ci-après en référence respectivement aux trois figures du dessin schématique annexé. 1"fil hybride (fig 1) - Ce fil se compose d'une"âme"A constituée d'un fil de verre coextrudé par une résine de type PVC, de titre global 100 Tex. La partie fibres de verre représente 35 Tex, et la partie PVC 65 Tex. - Cette "âme" composée est recouverte par guipage avec un multifilament de Polyéthylène de 220 dtex à haut poids moléculaire B (supérieur à 600 000 g/mole) dont le taux de cristallinité est supérieur à 80 % en volume. Le recouvrement est à spires jointives, avec un pas de l'hélice de 1,5 mm, soit une torsion de 666 t/m dans le sens S ou Z, le titre du filament est 220 dtex avec 0 tour de torsion. - Un second recouvrement est effectué avec un multifilament de même nature C avec un pas de l'hélice de 2 mm, soit une torsion de 500 t/m dans le sens inverse de la première couche de filament. Le fil complet atteint donc un titre global de 100 Tex + 2 x 22 Tex = 144 Tex. - Les résultats du fil au test de tranchage selon EN388 atteint la cotation classe 5, avec un indice de coupure > 45 après tricotage sur une tricoteuse rectiligne fully fashionned de jauge 10. - Les gants obtenus sont légers, très souples, et ne présentent pas le défaut de rupture du filament de verre après 10 lavages en machine industrielle. 2ème fil hybride (fig 2) -Ce fil se compose d'une"âme"A'constituée d'un fil de verre coextrudé par une résine PVC de titre global 100 Tex. La partie fibres de verre représente 35 Tex et la partie PVC 65 Tex. - Cette âme composée est recouverte par guipage avec un multifilament B'de Para-aramide de 440 dtex et le module de Young compris entre 60 et 120 GPa. Le recouvrement est à spires jointives avec un pas d'hélice de 3 mm pour une torsion de 333 t/m dans le sens S ou Z. - Un second recouvrement est réalisé avec un multifilament C' de Polyamide 6,6 haute ténacité de 440 dtex possédant un taux de cristallinité > 45 % en volume. Le fil complet atteint un titre global de 110 Tex + 2 x 44 Tex = 188 Tex - Ce fil après tricotage en jauge 7 sur tricoteuse rectiligne entièrement confectionné par la machine pour la réalisation de gants de protection a été testé au tranchage selon EN388. Les gants ont atteint la classe 5 avec un indice de coupure > 60. Après 10 tests au lavage, les gants ne présentaient pas de rupture de filaments de verre. 3' fil hybride (fig. 3) - Ce fil se compose d'une"âme"A"constituée d'un fil de verre coextrudé par une résine PU de titre global 238 Tex. La partie fibres de verre représente 64 Tex et la partie PU 174 Tex. - Cette "âme" composée est recouverte par guipage avec un multifilament B"de Para-aramide de 440 dtex et le module de Young compris entre 60 et 120 GPa. Le recouvrement est à spires jointives avec un pas d'hélice de 3 mm pour une torsion de 333 t/m dans le sens S ou Z. - Un second recouvrement C" est réalisé avec un multifilament de Polyéthylène à haut poids moléculaire ( > 600 000 g/mole), de 440 dtex, ayant subi une texturation de type"Air Jet"pour apporter de la cohésion à l'ensemble des multifilament. Torsion 300 t/m inverse du précédent guipage. - Un troisième guipage est enfin réalisé avec un multifilament de Polyéthylène à haut poids moléculaire ( > 600 000 g/mole) de 440 dtex, ayant subi une texturation de type"Air jet"pour apporter de la cohésion à l'ensemble des multifilament. Torsion appliquée 280 t/m dans le sens inverse du second guipage. Le fil complet atteint un titre global de 238 + 44 + 44 + 44 = 370 Tex et est utilisé en tissage armure sergé 2/2, pour la réalisation de tablier utilisé dans les abattoirs industriels, pour protéger les Opérateurs à la fois des risques de coupures et perforations par les différents couteaux utilisés. Les niveaux de performances atteints sont très élevés et proches des solutions de protection métalliques beaucoup plus contraignantes pour les Opérateurs, en particulier en raison du poids de l'équipement. REVENDICATIONS 1. Fil résistant à la coupure, comprenant une âme (A) obtenue par coextrusion d'un multifilament de verre E, R, C ou S ou plus généralement de silionne ou de basalte et d'une gaine de polymère du type thermoplastique, thermodur, élastomère naturel, élastomère synthétique fluoré ou non, caractérisé en ce que la partie fibre de verre représente au maximum 60% en masse du composé gaine + filament, et en ce que l'âme (A) est guipée par des multifilament de synthèse (B, C). 2. Fil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'âme (A) subit un double ou un triple guipage par des multifilament de synthèse (B, C). 3. Fil selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les multifilament de guipage sont choisis parmi les familles suivantes : Polyéthylène à haut poids moléculaire, supérieur à 600 000 g/mole, Paraaramide de module > 50 Gpa, Polyamide haute ténacité et standard, Polyester haute ténacité et standard, Polymère Cristal Liquide (LCP) Poly Phénylène Benzo Bisoxazole (PBO), Polyester chargé de céramique. 4. Fil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les différents multifilament de guipage (B, C) sont constitués de matériaux identiques. 5. Fil selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les différents multifilament de guipage (B', C') sont constitués, au moins pour certains, de matériaux différents.