Brevet FR2822855A1 — publié le 20021004

La présente invention a pour objet un tissu renforcé. Il peut notamment s'agir d'un tissu utilisé dans un vêtement de protection individuelle, spécialement un tissu de protection thermique pour la réalisation de vêtements utilisés par les sapeurs-pompiers, ou encore un tissu utilisé dan le cas d'environnements à risque, pour une protection mécanique, chimique, contre un arc électrique, dans le cas d'une ambiance explosive.... Dans le domaine des Equipements de Protection Individuelle (EPI), différents types de textiles sont mis en oeuvre pour répondre aux exigences des normes en vigueur et assurer ainsi la protection nécessaire et suffisante à chacun des porteurs de vêtements. A titre d'exemple, on trouve ainsi des textiles ignifuges pour les sapeurs-pompiers pour lesquels sont mesurées des performances thermiques (résistance à la chaleur radiante et convective, stabilité thermique, test d'inflammabilité...) mais aussi des performances mécaniques, antistatiques, hydrofuges... Il existe également d'autres types de textiles non feu pour les travailleurs de l'industrie exposés à la chaleur où les exigences de performance concernent principalement la résistance à la propagation de flamme limitée et les résistances aux chaleurs convective et radiante. De même, il existe des vêtements de protection utilisés pour les opérations de soudage qui doivent présenter des caractéristiques de non inflammabilité, de résistance à la déchirure amorcée et de résistance aux petites projections de métaux en fusion. Les exemples présentés ci-dessus montrent qu'il y a très souvent combinaison de plusieurs caractéristiques pour qu'un textile soit conforme. Sont généralement associées des performances mécaniques (résistance à la traction et à la déchirure) et des performances thermiques, ou bien des performances mécaniques et chimiques, ou encore mécaniques et antistatiques. Les textiles pour équipement de protection individuelle actuellement sur le marché utilisent différents types de matières premières allant des cotons traités ignifuges aux aramides et autres fibres ou filaments non feu de dernière génération. Le choix de la matière première détermine le type de protection du textile fini, son niveau de performance, son mode d'entretien, son niveau de prix et sa durée de vie. En effet, plus le choix se porte vers une matière haut de gamme possédant des performances élevées, plus le tissu offre une bonne protection et une plus grande durabilité, mais avec à un prix élevé. A contrario, un textile réalisé dans une matière ignifuge plus bas de gamme a des performances et une longévité à l'utilisation moindres mais sera à un niveau de prix plus attractif. Le but étant toujours d'obtenir le tissu ayant les meilleures performances et le meilleur confort pour un prix intéressant, on cherche ainsi à avoir des textiles à la fois performants, résistants, légers et confortables. Un des moyens pour améliorer les déchirures amorcées d'un tissu est d'utiliser une armure connue sous la dénomination RIP STOP, qui consiste à doubler régulièrement en chaîne et en trame un fil, de manière à bloquer la propagation de la déchirure. Une telle armure permet d'augmenter de 30% les valeurs de déchirures amorcées. L'inconvénient de l'utilisation d'une telle armure est le fait d'obtenir un tissu avec un certain relief sur la face avant qui entraîne une usure prématurée de ces fils doublés et donc une moins bonne résistance à l'abrasion que dans le cas d'une armure plus lisse comme une toile ou un sergé. Pour cette raison, il est déconseillé d'utiliser ce type d'armure sur un tissu destiné à être imprimé (type camouflage de l'armée) puisque les solidités aux frottements secs et humides seraient dégradées du fait de ce relief où l'abrasion est prépondérante. De plus, une armure RIP STOP donne toujours un aspect plus marqué qui peut être dommageable à l'utilisation, contrairement aux armures plus lisses comme les sergés. Un des moyens d'augmenter les résistances mécaniques d'un tissu est d'utiliser un fil de technologie fil à âme ou équivalent où la matière première la plus résistante mécaniquement est placée en âme du fil et est couverte par une ou plusieurs autres matières premières moins résistantes mécaniquement mais qui apportent les propriétés coloristiques, antistatique du fil final ainsi que la protection efficace de cette âme vis à vis des UV, de l'abrasion et des agressions liées à l'entretien des vêtements. Les inconvénients de ces techniques de filature sont les suivants : il s'agit bien souvent d'une technologie onéreuse et limitée en finesse de fil qui entraîne un clos du textile moins important. C'est le cas par exemple du core spun Kernels HUA@, où la Technora (para aramide de haute performance mécanique) est placée en âme pour apporter la résistance du fil et où le Kernels (polyamide imide) est placé en couverture pour donner la couleur finale du produit ainsi que la protection de l'âme. Ainsi, les tissus réalisés avec ce type de fil utilisent un fil de finesse moyenne-titre Nm 45/2-comparativement aux tissus réalisés en Nomex Delta TAO (mélange intime de méta et para aramide) construits avec un fil de finesse plus importante-Nm 55/2-qui permettent d'obtenir, à poids équivalent de tissu, un écran thermique plus efficace puisque la surface du tissu Nomex Delta TAO est plus fermée. En revanche, un tissu constitué à partir d'un fil de technologie mélange intime comme le Nomex Delta TAO (75% méta aramide, 23% para aramide, 2% antistatique) a des performances mécaniques plus faibles que le core spun précédemment cité. Un autre moyen d'améliorer les performances mécaniques d'un textile est d'insérer un fil à hautes performances mécaniques régulièrement dans l'une et/ou l'autre direction du textile, sans modifier la construction du textile. On obtient ainsi des tissus plus résistants mécaniquement puisque le nouveau fil inséré contient bien souvent un fort pourcentage de para aramide ; cependant, ce fil peut avoir l'inconvénient de blanchir à l'usage et avec les lavages successifs, donnant un aspect de surface du textile vieilli, non uniforme et blanchâtre. Pour obtenir un textile ayant des propriétés antistatiques, il est connu d'utiliser un matériau conducteur ou antistatique en mélange intime avec les autres matériaux constitutifs du textile ; ce mélange peut être uniforme en faible proportion dans tout le textile ou bien plus concentré régulièrement sur certains fils des deux directions. Dans les deux cas, suivant le matériau antistatique utilisé, celui-ci apparaît plus ou moins à la surface du textile donnant un aspect chiné ou un effet de grille ou de rayure plus ou moins marqué qui peut être un inconvénient surtout dans le cas des coloris clairs. Seule une technologie de fil à âme avec une âme antistatique et une couverture dans un autre matériau permet de faire un textile uniforme en coloris ; l'inconvénient, comme énoncé précédemment, est le coût élevé d'un tel fil. Le but de l'invention est de proposer un textile pour lequel on aura amélioré, combiné et ajouté certaines performances, en vue d'optimiser son aptitude à une utilisation technique et ce, sans changer esthétiquement une de ses faces, tout en conservant ses propriétés textiles. A cet effet, le tissu de protection thermique qu'elle concerne, comportant, sur sa face avant une armure de fils de chaîne dans une direction et de fils de trame dans la direction perpendiculaire ou une armure de type maille, est caractérisé en ce qu'il comprend, sur sa face arrière, une grille de renfort composée de fils de chaîne et de fils de trame réalisés dans une matière possédant des propriétés différentes, telles que des propriétés mécaniques plus élevées que celles réalisant les fils de la face avant, la grille de renfort étant liée à la face avant par ses fils de chaîne et de trame, les fils de chaîne et de trame étant fixés sur la face avant en des points différents et se croisant à l'extérieur du tissu de fond formant la face avant. Les fils de renfort appartenant à la grille de renfort, sont liés ponctuellement à la face avant, et se croisent en créant des sur-épaisseurs qui emprisonnent une couche d'air participant à une meilleure isolation thermique du tissu. Cela est particulièrement important lorsque le tissu est utilisé pour la réalisation d'un vêtement à destination de sapeurs-pompiers, les diverses matières utilisées étant alors réalisées en des matériaux non feu et non fusibles. Avantageusement la grille de renfort est liée au tissu de fond lors de la fabrication de celui-ci. Suivant une forme d'exécution de ce tissu la grille de renfort est formée par un entrecroisement de type toile des fils de renfort disposés en chaîne et en trame. Avantageusement les différents fils dans les deux directions sont combinés de façon à former une armure complexe de type toile, sergé ou satin, telle que la face avant ou extérieure du tissu soit composée essentiellement des fils de fond et la face intérieure des fils de renfort. Ces fils de fond croisant, par exemple en sergé, donnent un aspect de surface semblable en tout point à un tissu sergé standard (de poids et de construction identique) qui ne posséderait pas cette grille. Ainsi, les caractéristiques de l'aspect de la surface extérieure seront conservées. Cette construction permet d'obtenir une bonne résistance à l'abrasion de la face extérieure, une excellente conservation de l'aspect après lavage, une meilleure aptitude à l'impression de part les bonnes solidités aux frottements comparativement à une armure rip stop. Les fils de renfort peuvent, par exemple, être réalisés dans un matériau possédant des performances mécaniques supérieures à celles du matériau du fil de fond. Une construction intéressante vise à lier les fils de renfort dans le sergé de fond régulièrement, de manière à apporter une amélioration considérable au niveau des résistances à la rupture et des déchirures amorcées, des stabilités dimensionnelles du tissu, et également à augmenter sa résistance au break open (ouverture du tissu suite à l'exposition prolongée à une flamme) ou au flash provoqué par un arc électrique. Ce type de construction permet donc de réaliser des tissus beaucoup plus résistants à poids identiques. Il est de plus possible de construire des textiles de poids plus léger et donc plus confortables pour des caractéristiques mécaniques équivalentes à une structure sans grille de renfort. En outre, comme les fils de renfort ne sont pas liés dans le fond, ils forment des petits flottés de chaîne et de trame qui se croisent perpendiculairement créant des sur-épaisseurs à chaque croisement, ces sur-épaisseurs participant à l'isolation thermique du tissu. En effet, cet effet de grille permet d'augmenter l'épaisseur du tissu, épaisseur d'autant plus importante que les flottés des fils de renfort se croisent perpendiculairement sur la face arrière formant une multitude de petites croix ou petites pointes qui maintiennent constamment une couche d'air dans ce réseau. Grâce à ce type de construction, on peut également choisir d'incorporer dans cette grille en face arrière des matières sensibles aux éléments extérieurs (rayonnements UV, abrasion...). On peut ainsi utiliser, pour obtenir un textile avec des propriétés mécaniques améliorées, tous les types d'aramide (et spécialement les para aramides) dans les constituants du fil de renfort puisque la fibrillation de ce fil sera maintenue sur une des faces du textile, sans polluer l'autre face qui est la face extérieure du tissu. La grille de renfort permet en outre d'apporter des performances complémentaires au tissu comme l'antistaticité ou la conductivité. L'intérêt de placer des fils conducteurs en face arrière permet de conserver un aspect de surface uniforme en coloris tout en apportant des propriétés électriques. D'autres matériaux peuvent être insérés volontairement en grille de renfort comme des fibres ou des filaments de carbone (très sensibles à l'abrasion), des produits micro-encapsulés, des matériaux à changement de forme, des fils greffés... Suivant une forme de réalisation de ce tissu, l'armure de la face endroit est réalisée en sergé 2/1 pour un poids de tissu de 225g/m2. Les fils de fond lient en face avant et les fils de renfort en face arrière. Les proportions entre les fils de fond et les fils de renfort sont les suivantes : - en chaîne : 6 fils de fond et 1 fil de renfort, soit un fil tous les 2 millimètres - en trame : 5 fils de fond et 1 fil de renfort, soit un fil tous les 2 millimètres Suivant une possibilité : - les fils de fond sont réalisés en mélange intime de méta et para aramide avec un faible pourcentage de polyamide carbone tels que connus sous la marque Nomex Comfort@, le titre utilisé est du Nm 60/2. - les fils de renfort sont réalisés en para aramide craqué, tel que connus sous la marque Kevlar ou Technora", le titre utilisé est du Nm 50/2. Les fils de renfort forment sur la face arrière des flottés d'environ 2 millimètres qui se croisent perpendiculairement formant une petite pointe en relief dirigée vers l'arrière du tissu. Ce gain en épaisseur du tissu permet d'obtenir des résultats thermiques améliorés par rapport à un tissu de clos et de poids identiques sans grille. Cette grille de renfort permet également d'augmenter de manière très significative les résistances à la rupture et à la déchirure du tissu. Les valeurs obtenues ont été comparées avec celles d'un tissu en 100% Nomex Delta CO de poids et de construction identiques mais sans grille de renfort, et un gain d'au moins 40% a été mesuré pour les résistances à la rupture et d'au moins 150% pour les déchirures amorcées. De plus, cet article a été testé jusqu'à 25 cycles de lavage et séchage en tumbler pour vérifier la conservation de l'aspect ; le résultat est extrêmement satisfaisant puisque aucune fibrillation et aucun aspect blanchâtre de la surface n'ont été constatés. De par cette construction, dans le cas d'ajout de propriétés antistatiques au textile, il sera possible d'obtenir une face avant lisse et homogène en composition et en coloris puisque la grille antistatique de la face arrière sera efficace mais invisible. L'invention est décrite ci-après en référence au dessin schématique annexé représentant une forme d'exécution de ce tissu. Figure 1 est une vue d'un morceau de tissu vu de l'intérieur c'est-à-dire du côté de la grille de renfort ; Figure 2 en est une vue en coupe transversale, perpendiculairement aux fils de trame, selon la ligne ll-ll de figure 1. Le dessin représente un tissu comportant une armure de fils de chaîne dans une direction et une armure de fils de trame dans la direction perpendiculaire. Les fils de chaîne sont désignés par la référence 2 et les fils de trame par la référence 3. Ce tissu comprend sur sa face arrière une grille de renfort composée de fils de chaîne 4 et de fils de trame 5. Comme cela ressort clairement des figures 1 et 2, les fils de chaîne et les fils de trame sont liés sur la face avant du tissu en des points différents et se croisent en des points 6 à l'extérieur du tissu de fond formant la face avant. !) ressort notamment de la figure 2 qu'en certains emplacements, il existe 4 épaisseurs de fils superposés, formant une multitude de petites pointes qui délimitent un réseau maintenant une couche d'air favorisant l'isolation thermique procurée par le tissu. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce tissu, décrite ci-dessus à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes demeurant dans le cadre des revendications. C'est ainsi notamment que la face avant du tissu pourrait comporter une armure de type maille, sans que l'on sorte du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Tissu renforcé du type comportant, sur sa face avant une armure de fils de chaîne (2) dans une direction et de fils de trame (3) dans la direction perpendiculaire ou une armure de type maille, caractérisé en ce qu'il comprend, sur sa face arrière, une grille de renfort composée de fils de chaîne (4) et de fils de trame (5) réalisés dans une matière possédant des propriétés différentes, telles que des propriétés mécaniques plus élevées que celles réalisant les fils de la face avant, la grille de renfort étant liée à la face avant par ses fils de chaîne et de trame, les fils de chaîne (4) et de trame (5) étant fixés sur la face avant en des points différents et se croisant à l'extérieur du tissu de fond formant la face avant. 2. Tissu selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grille de renfort est liée au tissu de fond lors de la fabrication de celui-ci. 3. Tissu selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la grille de renfort est formée par un entrecroisement de type toile des fils de renfort (4,5) disposés en chaîne et en trame. 4. Tissu selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les différents fils (2,3, 4,5) dans les deux directions sont combinés de façon à former une armure complexe de type toile, sergé ou satin, telle que la face avant ou extérieure du tissu soit composée essentiellement des fils de fond et la face intérieure des fils de renfort. 5. Tissu selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les fils constitutifs (4,5) de la grille de renfort sont à haute ténacité tels qu'aramide. 6. Tissu selon la revendication 5, caractérisé en ce que les fils (4,5) constitutifs de la grille de renfort sont réalisés en para aramide craqué, tel que connu sous la marque Kevlar Technora. 7. Tissu selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les fils (2,3) constitutifs de la face avant du tissu sont réalisés par un mélange intime de méta et para-aramide avec un faible pourcentage de polyamide carbone, connu sous la marque Nomex Comfort. 8. Tissu selon l'ensemble des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'armure de la face avant est réalisée en sergé 2/1 pour un poids de tissu de 225 g/m2, les proportions entre les fils (2, 3) de fond et les fils de renfort (4, 5) étant les suivantes : - en chaîne : 6 fils de fond et 1 fil de renfort, soit un fil tous les 2 mm, - en trame : 5 fils de fond et 1 fil de renfort, soit un fil tous les 2 mm, le titre des fils de fond étant Nm 60/2 et le titre des fils de renfort étant Nm 50/2 9. Tissu selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la grille de renfort contient d'autres éléments choisis parmi des fibres ou des filaments de carbone, des produits microencapsulés, des matériaux à changement de forme, des fils greffés......