Brevet FR2852790A1 — publié le 20041001

La présente invention concerne des systèmes de protection individuelle, notamment à l'encontre des chocs, qui sont constitués d'une pièce d'habillement et similaire dans laquelle est incorporée ou fixée un matériau absorbant et/ou amortissant les chocs. Dans le contexte de la présente invention, le terme " pièce d'habillement " doit être pris dans son sens le plus large, ainsi qu'on le verra ciaprès: il englobe 10 tous les vêtements et assimilés protégeant ou recouvrant tout ou partie du corps humain. L'une des applications de la présente invention est la réalisation de gilets pare-balles bien que de nombreuses 15 autres applications peuvent être prévues sans sortir du cadre de l'invention ainsi qu'on le verra de la lecture de la description ci-après. Dans le domaine de la réalisation des protections 20 balistiques individuelles, on a mis au point depuis quelques décennies des gilets pare-balles qui sont constitués de plusieurs couches superposées d'un matériau arrêtant les projectiles. Le développement de nouvelles fibres synthétiques, notamment aramides a permis ces 25 dernières années, la fabrication de gilets pare-balles souples et performants qui sont largement diffusés au sein des forces armées et des unités de police. Ces protections balistiques souples, constituées ainsi qu'on l'a vu ci-dessus de plusieurs couches superposées de 30 matériaux synthétiques, sont très efficaces pour arrêter physiquement les projectiles mais présentent l'inconvénient de se déformer vers l'arrière lors de l'impact, défaut qui est susceptible de provoquer des lésions internes fermées importantes, voire mortelles pour l'utilisateur. Afin d'illustrer cet inconvénient on se reportera à la 5 figure 1 des dessins annexés sur laquelle on a représenté de façon schématique en 1 un gilet pare-balles vu en coupe ainsi que la déformation que subie la zone frappée par l'impact d'un projectile schématisé en 2. Ainsi qu'on le sait cette déformation importante est due au 10 délaminage du tissu constituant le gilet pare-balles résultant de la dissipation de l'énergie lors de l'impact du projectile. C'est pour cette raison qu'a été définie la norme NIJ 15 (National Institute of Justice) 0101.03 de 1987, qui est utilisée par tous les fabricants industriels de ce type de matériel, cette norme certifiant qu'une protection est efficace dès lors que le projectile ne la perfore pas et que l'empreinte de déformation maximale en face arrière 20 de la protection souple, c'est-à-dire du gilet pareballes, ne dépasse pas 44 mm dans un bloc de " Plastiline " (qui est une pâte à modeler industrielle utilisée en art plastique) sur laquelle la protection a été mise en appui. La nouvelle norme 0101.04 qui vient de 25 se substituer à cette norme 0101.03 reprend cette exigence d'une déformation inférieure à 44 mm. La solution actuelle pour parvenir à cette limitation de la déformation consiste à placer en arrière de la 30 protection balistique des coussins amortisseurs dont la caractéristique générale est que leur efficacité dépend largement de leur épaisseur et de leur rigidité, ce qui influe de façon négative sur le confort de ces protections balistiques. La présente invention se propose d'apporter une autre 5 solution à ce problème technique, solution qui présente en outre l'avantage de pouvoir être mise en oeuvre dans d'autres applications que celle des protections balistiques (gilet pare-balles) ainsi qu'on le verra ciaprès. En conséquence l'invention a pour objet un système de protection individuelle contre les chocs constitué d'une pièce d'habillement et similaire incorporant un matériau absorbant et/ou amortissant les chocs caractérisé en ce 15 que - ledit matériau est une gomme viscoélastique présentant un comportement rhéologique variant avec le taux de cisaillement auquel est soumis 20 ledit matériau, celui-ci se rigidifiant dès qu'il est soumis à une sollicitation dynamique et se fluidifiant lorsque cette sollicitation cesse et en ce que - ledit matériau est enfermé dans au moins une 25 poche ou enveloppe réalisée en un matériau synthétique souple et étanche, cette poche étant elle-même positionnée et maintenue sur ou dans la pièce d'habillement contre la face de celle-ci au contact du corps de l'utilisateur. 30 Le système de protection selon l'invention, appliqué à la réalisation de gilet pare-balles comporte une protection balistique constituée d'une pluralité de couches superposées d'un matériau synthétique, notamment à base de fibres aramides, en arrière de laquelle est positionnée ladite poche ou enveloppe en un matériau souple et étanche contenant la gomme viscoélastique. Ainsi qu'on le comprend, la présente invention utilise les propriétés d'une gomme viscoélastique afin de limiter la profondeur de la déformation lors d'un choc sur la pièce d'habillement et notamment lors de l'impact d'un 10 projectile sur un gilet pare-balles, tout en conservant une très grande souplesse du système de protection assurant ainsi un maximum de confort à l'utilisateur lors d'un port prolongé. Ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus, le matériau mis en oeuvre dans le système de protection objet de l'invention présente un comportement rhéologique variant avec le taux de cisaillement: - il s'étale en couche mince lorsqu'il est déposé sur une surface plane; - il mouille les fibres lorsqu'il est déposé sur un tissu; - il s'étire en formant un fil lorsqu'il est 25 soumis à une traction lente et progressive; - il se casse brutalement lorsqu'il est soumis à une traction rapide et - il rebondit comme une balle, sans se déformer, lorsqu'il est conformé en boule. 30 Un tel matériau est dit " rhéopex " : il se rigidifie dès lors qu'il est soumis à une sollicitation dynamique, à l'inverse d'un matériau thixotrope qui se fluidifie lorsqu'il est agité. Selon un mode de réalisation de la présente invention, 5 ladite gomme viscoélastique est constituée d'un mélange d'un organopolysiloxane et de charges inertes ou d'un polyborodiméthylsiloxane et de charges inertes. A titre d'exemple d'un tel produit on citera le " SILBIONE GOMME 70 009 " désignation commerciale d'une pâte à usage 10 paramédicale (rééducation fonctionnelle) fabriquée par la Société RHONE-POULENC CHIMIE. Les caractéristiques mentionnées ci-dessus de ce matériau posent un problème en ce qui concerne son incorporation 15 dans le système de protection objet de l'invention, ces caractéristiques exigeant qu'il soit étroitement confiné. Ce problème est résolu par l'invention en enfermant le matériau dans au moins une poche ou similaire réalisée en un matériau souple et étanche, cette poche étant fixée 20 dans la pièce d'habillement. Ladite poche peut être réalisée à partir d'un tissu de fibres synthétiques notamment aramides, fibres de carbone, etc... La gomme viscoélastique peut être répartie dans des alvéoles qui sont prévues dans la poche, Ces alvéoles pouvant être 25 placées côte à côte, en plusieurs couches décalées pour assurer un bon recouvrement. Cette poche peut également être réalisée à partir d'une plaque d'un matériau du type mousse à cellules ouvertes de façon que ces dernières s'imprègnent de la gomme viscoélastique, ladite plaque 30 étant placée dans la poche étanche. A titre d'exemple, d'un tel matériau on citera une mousse polyuréthane polyéther fabriquée aux EtatsUnis par la Société Foomex et utilisée comme mousse anti-ballottement dans les réservoirs de carburant. Ainsi qu'on l'a mentionné ci-dessus, le système de 5 protection individuelle objet de l'invention peut recevoir de nombreuses applications parmi lesquelles on peut citer de façon non limitative, outre les gilets pare-balles déjà mentionnés, des vêtements de protection pour motocyclistes et notamment une minerve souple et 10 ergonomique pouvant être incorporée à un casque ou au col d'une combinaison. Ce système peut également équiper des ceintures de sécurité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente 15 invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent divers exemples de réalisation. Sur les dessins: - la figure 1 est un schéma illustrant la 20 déformation d'une protection balistique (gilet pare-balles) induite par l'impact d'un projectile, cette figure 1 ayant été commentée dans la description qui précède; - la figure 2 est également une vue schématique 25 représentant en coupe un gilet pare-balles selon la présente invention et, - la figure 3 est une vue schématique en perspective représentant l'application du système de protection objet de l'invention à la 30 réalisation d'une minerve; - la figure 4 représente également en perspective une autre application de l'invention dans laquelle la minerve illustrée par la figure 3 est incorporée dans le casque d'un motocycliste, - la figure 5 illustre l'application de l'invention à la réalisation d'une ceinture de sécurité et - la figure 6 est une vue en coupe de la ceinture de sécurité représentée sur la figure 5. On se réfère en premier lieu à la figure 2 qui représente 10 un gilet pare-balles comportant un système de protection selon la présente invention. Ce gilet pare-balles comporte une protection balistique constituée d'une pluralité de couches superposées 3 d'un 15 matériau synthétique notamment un tissu de fibres aramides ou de " Kevlar " (marque déposée de la firme américaine E.I. du Pont de Nemours and Company) en arrière de laquelle (c'est-à-dire sur la face opposée à celle soumise aux chocs) est positionnée une poche ou 20 enveloppe 4 en un matériau synthétique souple et étanche contenant la gomme viscoélastique 5, constituant le moyen amortisseur permettant de limiter la déformation de la protection lors de l'impact d'un projectile. Ainsi qu'on l'a représenté sur cette figure 2, la poche 4, dans cet 25 exemple de réalisation est divisée en plusieurs compartiments ou alvéoles renfermant chacun une quantité déterminée de gomme viscoélastique 5. Une protection telle que décrite ci-dessus constitue un 30 complexe amortissant qui est bien adapté à une protection balistique individuelle. Très souple en l'absence de contraintes mécaniques, ce complexe permet d'obtenir une interface idéale et adaptable entre la protection balistique constituée par l'empilage des couches 3 et l'utilisateur, tout en assurant une forte protection lors de l'impact d'un projectile. Le changement d'état réversible (de l'état pâteux à l'état solide) de la gomme viscoélastique 5, lors d'un choc, lui permet de se comporter comme une plaque semirigide limitant ainsi la déformation de la protection balistique située en amont en assurant un étalement des 10 contraintes mécaniques limitant ainsi les risques de blessures de l'utilisateur ainsi que leur gravité. A titre d'exemple, on a réalisé un système de protection selon l'invention en plaçant une couche de 6 mm 15 d'épaisseur du matériau viscoélastique défini ci-dessus derrière quatre couches de tissu " Kevlar ". La cible à protéger était constituée par un bloc de plastiline. On a tiré à une distance de trois mètres sur ce système de protection en utilisant comme projectile un trait 20 d'arbalète. Lors de l'impact, on a pu observer un rebond important du trait et une très faible déformation (inférieure à 1 mm) du bloc de plastiline contre lequel était disposé le système de protection selon l'invention. A titre de comparaison, avec le même système de 25 protection mais dépourvu de la gomme viscoélastique selon l'invention, on a pu observer une très forte déformation arrière (supérieure à 30 mm) pouvant donc provoquer d'importantes blessures fermées. On a également effectué des essais avec un calibre.22LR en utilisant un système de protection comportant huit couches de " Kevlar " et une couche de 9 mm de gomme viscoélastique. Lors de l'impact du projectile aucune déformation n'était détectable alors que le même essai réalisé à l'aide du même système de protection mais sans la couche de gomme viscoélastique a permis d'observer une forte déformation arrière. Ces essais démontrent bien que la couche viscoélastique 5 du système de protection objet de l'invention, diminue fortement l'effet de poinçonnement de la protection balistique principale (constituée par les couches de 10 " Kevlar " superposées) tout en répartissant la force de l'impact sur une très grande surface, ce qui diminue le traumatisme provoqué par la déformation arrière de la protection balistique. Ainsi qu'on l'a déjà mentionné ci-dessus, il est possible d'envisager d'autres applications de l'invention en vue d'assurer la protection passive des personnes chaque fois qu'il existe un risque potentiel de traumatismes en cas de chocs. C'est le cas notamment lors de la pratique d'un 20 sport à risque, particulièrement d'un sport mécanique. Ainsi la présente invention peut être appliquée à l'amélioration de la protection des motocyclistes. A titre d'exemple d'une telle application, on peut 25 mentionner un système de protection souple et permanent du cou incorporé dans un casque, à la base de ce dernier, ou dans le col d'une combinaison de motocycliste. Dans ce cas le système de protection se présente sous la forme d'une minerve souple et ergonomique ne gênant en rien les 30 mouvements de la tête et se rigidifiant lors de l'amorce d'un mouvement de tête décelé au cours de l'impact lors d'une chute. Cette application est illustrée par les figures 3 et 4 sur lesquelles on voit que cette minerve 6 est constituée d'une bande de tissu 7, en un matériau synthétique, de préférence en " Kevlar ", enfermant une certaine quantité 5 de gomme viscoélastique maintenue dans une ou plusieurs poches étanches et souples telles que 8. Cette minerve 6 peut s'adapter facilement autour du cou de l'utilisateur à l'aide de bandes " Velcro " 9. Ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 3, cette minerve peut être 10 incorporée au col de la combinaison d'un motocycliste, cette combinaison ayant été schématisée en traits mixtes 10. Dans la variante illustrée par la figure 4 la minerve 6 est incorporée au casque 11 du motocycliste. 15 Le système de protection selon l'invention peut être également être appliqué aux ceintures de sécurité afin de mieux répartir sur le thorax des passagers les efforts de décélération résultant d'un choc violent, limitant ainsi 20 les risques de fracture de la clavicule ou des côtes et autres traumatismes liés à ce type de retenue. Cette autre application est illustrée par les figures 5 et 6. Sur la figure 5, la ceinture de sécurité perfectionnée 25 selon l'invention a été désignée dans son ensemble par la référence 12. Sur la figure 6, cette ceinture de sécurité 12 est représentée en coupe par un plan vertical. On y voit en 13 la poche en matériau synthétique souple et étanche dans laquelle est enfermée la gomme 30 viscoélastique 5. Sur cette même figure 6, on a représenté de façon schématique les passants 14 de la ceinture de sécurité. il Il demeure bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation et d'applications mentionnés et/ou décrits ici mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1- Système de protection individuelle contre les chocs constitué d'une pièce d'habillement et similaire 5 incorporant un matériau absorbant et/ou amortissant les chocs caractérisé en ce que: - ledit matériau (5) est une gomme viscoélastique présentant un comportement rhéologique variant 10 avec le taux de cisaillement auquel est soumis ledit matériau, celui-ci se rigidifiant dès qu'il est soumis à une sollicitation dynamique et se fluidifiant lorsque cette sollicitation cesse et en ce que - ledit matériau est enfermé dans au moins une poche ou enveloppe (4) en un matériau synthétique souple et étanche, cette poche étant elle-même positionnée et maintenue sur ou dans la pièce d'habillement contre la face de celle-ci au 20 contact du corps de l'utilisateur. 2- Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite gomme viscoélastique est constituée d'un mélange d'un organopolysiloxane et de charges inertes. 25 3 - Système selon la revendication 1 caractérisé en ce que ladite gomme viscoélastique est un mélange d'un polyborodiméthylsiloxane et de charges inertes. 4 - Système selon la revendication i caractérisé en ce que ladite poche (4) est réalisée à partir d'un tissu thermosoudable de fibres synthétiques, notamment aramides, fibres de carbone. - Système selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que ladite poche (4) comporte des alvéoles dans lesquelles est répartie ladite gomme viscoélastique. 6 - Système selon la revendication 5 caractérisé en ce que lesdites alvéoles sont placées côte à côte, en plusieurs couches décalées. 7 - Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que ladite poche est réalisée à partir d'une plaque d'un matériau du type mousse à cellules ouvertes qui sont imprégnées par ladite gomme 15 viscoélastique, cette plaque étant placée dans ladite poche étanche. 8 - Système de protection selon l'une quelconque des revendications précédentes appliqué à la réalisation de 20 gilet pare-balles caractérisé en ce que ce dernier comporte une protection balistique constituée d'une pluralité de couches (3) superposées d'un matériau synthétique en arrière de laquelle est positionnée ladite poche ou enveloppe (4) en un matériau souple et étanche 25 contenant la gomme viscoélastique (5). 9 - Système de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 appliqué à la réalisation de vêtements de protection pour motocyclistes caractérisé en 30 ce qu'il se présente sous la forme d'une minerve (6) constitué d'une bande de tissu (7) en un matériau synthétique enfermant une certaine quantité de gomme viscoélastique (8). - Système de protection selon la revendication 9 caractérisé en ce que ladite minerve est incorporée au col de la combinaison (10) d'un motocycliste. 11 - Système de protection selon la revendication 9 caractérisé en ce que ladite minerve est incorporée à la partie inférieure du casque (11) d'un motocycliste. 12 - Système de protection selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 appliqué à la réalisation de ceintures de sécurité (12) caractérisé en ce que cette dernière comporte une protection constituée d'une poche (13) souple et étanche dans laquelle est enfermée ledit 15 matériau viscoélastique (5).