Brevet FR2894834A1 — publié le 20070622

DBR-FR-1/2005 i La presente invention concerne un materiau textile composite notamment du type protegeant contre les egressions nucleaire, radiologique, biologique et chimique dites N. R. B. C ou encore dans le domaine militaire qualifiees de toxiques de guerre ainsi que des articles de protection fabriques a partir dudit materiau. INTRODUCTION ET ART ANTERIEUR i0 La protection contre les risques NRBC (Nucleaire, Radiologique, Biologique et Chimique) necessite I'emploi de divers articles de protection (tenues de protection, combinaisons gants, chaussettes, cagoules, ponchos couvrant en partie ou en is totalite le corps de I'utilisateur etc, systemes ou appareils de filtration d'air...) destines a eviter le contact des agents toxiques (sous forme liquide ou gazeuse) avec la peau ou Ies muqueuses de I'utilisateur. Ainsi, dans I'art anterieur deux gammes d'articles de protection ont ete developpees : ceux realises a partir de 20 materiaux etanches et ceux mettant en oeuvre des materiaux permeables. Dans le premier cas, le porteur est parfaitement protege de la menace exterieure, mais son corps ne peut echanger de 25 calories avec le milieu exterieur. Le port prolonge de ce type de tenue conduit donc irremediablement a des problemes d'hyperthermie pouvant devenir mortels. Afin de pallier ce probleme, des tenues employant des 30 materiaux permeables a fair ont ete mises au point. Ces tenues utilisent un ensemble de materiaux textiles comportant plusieurs couches constituees en general d'une couche externe ùcote environnement exterieur a I'utilisateur-, d'une couche de materiau DBR-FR-1 /2005 2894834 2 filtrant et d'une couche interne ùcote utilisateur-, aux caracteristiques et fonctions suivantes : La couche exterieure : elle est constituee par un textile s exterieur dont les fonctions principales sont d'assurer la robustesse de la tenue -resistance a ('abrasion et a la dechirure - et de garantir la non--penetration des agents agresseurs sous forme Iiquide. Cette non-penetration est generalement obtenue par ('application d'un traitement hydrophobe et oleophobe sur le to textile exterieur, comme decrit par exemple dans le document FR 2 678 172. La couche de materiau filtrant : elle assure la filtration des toxiques sous forme gazeuse grace aux particules de carbone 15 adsorbant qu'elle contient. Les particules de carbone active sont generalement collees sur un support textile ou sur un support non-tisse. On peut retenir comme exemples de ces technologies : Les mousses impregnees de poudre de charbon actif 20 comme decrits dans les documents FR 2.678.172; US 5.277.963 et les billes de carbone active collees sur un textile comme decrit dans US 5.334.436. 25 La couche de materiau filtrant peut aussi se presenter sous la forme d'un tissu de carbone active comme enseigne dans US 5, 731, 065. La couche interne : elle est constituee d'un textile de 30 preference souple et assure le confort du porteur en evitant le contact direct du materiau filtrant avec la peau. Elie intervient aussi au niveau du stockage de la sueur. DBR-FR-1 /2005 3 PROBLEMES RESTANT A RESOUDRE s Le probleme majeur des materiaux pour tenues de protection de I'etat de la technique reside dans leur incapacite reelle a arreter la menace biologique. Par ailleurs, la menace biologique, autrement dit les agressions par des microorganismes pathogenes, qu'elle soit de nature bacterienne, virale 10 ou sporulee ou d'une autre nature, est vehiculee par le biais d'un agent solide ou liquide, notamment de type aerosol. L'arret de particules, liquides ou solides, en particulier un aerosol d'environ 0,1 micron a environ 10 microns, reste problematique. 15 Les solutions anterieures de protection contre les aerosols biologiques de type NRBC resident dans ('adaptation des matieres constitutives de la tenue de protection a la menace. 20 Ainsi, it est connu d'utiliser un materiau etanche, obtenu par laminage d'un film ou par coating D, afin d'opposer a la menace d'aerosol biologique un film continu ne laissant passer aucune particule û comme enseigne dans le document FR8917065). Ce type de materiau est particulierement efficace 25 contre la penetration des particules solides ou liquides mais presente I'inconvenient majeur d'etre etanche a ('air. Le port de vetements de protection NRBC realises a partir de ces materiaux conduit invariablement a un stress thermique important qui limite la duree d'utilisation du vetement. 30 Des evolutions de ces materiaux, etanches a ('air mais presentant un permeabilite a la vapeur d'eau, ont ete proposees du type membrane semi-permeable comme par exemple celle vendue sous la denomination commerciale GORETEX mais ne DBR-FR-1/2005 2894834 15 4 permettent pas de garantir le niveau de confort thermique offert par les materiaux permeables a fair. Dans le cas des materiaux de protection permeables a fair, une diminution de la penetration des aerosols a pu neanmoins titre obtenue par I'intermediaire d'une reduction de la permeabilite a fair du complexe protecteur. La permeabilite telle que decrite dans la presente invention to est mesuree selon la norme NF EN ISO 9237. Cependant, la diminution de la permeabilite a fair influe considerablement sur le confort de la tenue, qui lui est quantifiable par la permeabilite a la vapeur d'eau. La permeabilite a la vapeur d'eau telle qu'enseignee dans Ia presente invention est mesuree par la resistance dite evaporative selon la norme EN 31092 ù ISO 11092. 20 Ainsi, la reduction de la permeabilite a fair des materiaux protecteurs de I'art anterieur, quelle que soit leur composition, induit une augmentation de la resistance evaporative et donc conduit inevitablement a une forte diminution du confort en particulier des articles de protection telles des tenues. 25 II existe donc un besoin d'un materiau, qui garantisse une protection efficace contre les agressions NRBC, notamment du type sous forme d'aerosol biologique. 30 II est egalement souhaitable que ce materiau assure a un article de protection fabrique a partir de ce dernier un confort reel notamment par la conservation d'une propriete de permeabilite a fair. DBR-FR-1/2005 2894834 5 La presente invention vise justement a satisfaire ce besoin. Aussi la presente invention concerne tout d'abord un materiau textile composite pour applications NRBC comprenant un 5 premier materiau apte a faire barriere physique a la penetration de micro-organismes et un deuxieme materiau apte a pieger par absorption et/ou adsorption les Bits micro-organismes arretes par ledit premier materiau. to Le materiau selon I'invention presente les avantages suivants : -efficacite amelioree quant a I'arret des aerosols biologiques stockage des micro-organismes avant de les 15 detruire - permeabilite accrue a fair, ce qui garantit un confort reel Le materiau selon I'invention presente en outre les 20 avantages ou caracteristiques complementaires ou alternatives suivantes : • ledit premier materiau est un non-tisse choisi dans le groupe constitue par des polymeres thermoplastiques notamment polyester, polyolefine, par de la viscose, de preference ledit materiau est une polyolefine, et particulier un polypropylene ou un materiau obtenu par un procede choisi parmi les technologies spun, meltblown, spun meltblown spun, spun meltblown meltblown spun dites SMS, SMMS, respectivement de preference ce procede est le SMS. • ledit deuxieme materiau est choisi parmi des polymeres thermoplastiques notamment 25 30 DBR-FR-1/2005 2894834 15 20 25 6 polyamide, polyester, ou parmi les carbones actives se presentant de preference sous forme de poudres et/ou de fibres, ou encore parmi les zeolithes 5 ledit materiau selon ('invention presente une permeabilite a ('air. • Ladite permeabilite a ('air dudit materiau selon I'invention est choisie dans un intervalle de 10 I/m2.s a 1000 I/m2.s mesuree a 100 Pa, de preference d'environ 100 I/m2.s a environ 500 I/m2. s • ledit deuxieme materiau est traite par un procede choisi parmi les techniques de greffage ou d'impregnation de maniere a le rendre apte a detruire les micro-organismes absorbes et/ou adsorbes par le dit deuxieme materiau. • ledit deuxieme materiau comporte au moins un agent apte a detruire des micro-organismes, en particulier cet agent est du type biocide, de preference greffe sur ledit deuxieme materiau. • ledit materiau selon ('invention comporte en outre un troisieme materiau support apte a supporter le dit deuxieme materiau. • ledit materiau support est choisi dans le groupe constitue par des mousses, des mailles, des tissus, des non-tissus. La presente invention vise egalement un article de 30 protection fabrique a partir du materiau selon ('invention. Selon un mode de realisation prefer-6 I'article de protection selon ('invention est choisi parmi des tenues de protection, des DBR-FR-1/2005 2894834 7 combinaisons, des gants, des chaussettes, des cagoules, des ponchos, couvrant en partie ou en totalite le corps de I'utilisateur, des systemes ou appareils de filtration d'air. 5 La presente invention va maintenant titre decrite de maniere plus detaillee dans ses caracteristiques et avantages a I'aide d'exemples de modes de realisation donnes a titre purement illustratif et non limitatif et des dessins annexes dans 10 lesquels : La Figure 1 represente un exemple de materiau textile composite (14) conforme a la presente invention comportant un premier materiau barriere constitue d'un non-tisse (10), et un deuxieme materiau constitue par un materiau support en non-tisse impregne d'une poudre (12) absorbant les micro-organismes. La Figure 2 represente un exemple d'article fabrique a partir d'un materiau textile composite (20) conforme a la presente invention. Cet article est constitue par le materiau de la figure 1 (14) pris en sandwich entre un tissu exterieur en coton polyester (16) et une couche de materiau filtrant en mailles de carbone activees, thermocollee sur un textile confort (18), notamment en polyester. La Figure 3 reprend ('exemple illustre a la Figure 2, la couche de materiau filtrant, etant une mousse impregnee de carbones actives (22). La Figure 4 est un graphe illustrant la relation lineaire existant entre la resistance evaporative et la permeabilite a ('air et DBR-FR-1/2005 La Figure 5 est un graphe representant ('evolution de la penetration d'un aerosol biologique en fonction de la permeabilite a ('air. La presente invention permet ainsi de gerer le devenir des micro-organismes qui sont arretes par le materiau selon ('invention. Les micro-organismes ainsi stoppes, au cours de la periode d'utilisation d'un article de protection NRBC permeable, generalement utilise pendant 24 heures, ne peuvent plus se to multiplier ni migrer vers la peau. L'article de protection selon la presente invention vise aussi a empecher la migration des micro-organismes stoppes, a les detruire, selon un mode de realisation prefere. 15 L'inventeur de la presente invention a observe que certains non-tisses permettent d'echapper a la relation lineaire (figure 5) existant entre la perrneabilite a lair et le pouvoir d'arret d'un 20 aerosol biologique. EXEMPLES 25 Exemple 1 : Materiau textile composite conforme a la presente invention Une amelioration notable des performances contre les aerosols biologiques est obtenue par ('utilisation û voir figure 1 - 30 d'un non-tisse barriere (10) de type SMS et d'une masse surfacique de 35 g/m2 de polypropylene qui a ete traite de maniere a presenter des proprietes de resistance a ('eau et aux alcools. DBR-FR-1 /2005 2894834 9 Ce materiau connu est mis dans le commerce sous la reference SMS35 de la societe PGI. Ce materiau possede une permeabilite a fair d'environ 270 I/m2.s. Un materiau textile composite selon ('invention (14) utilisant 5 le non tisse SMS35 (10) a ate realise . Ce materiau est obtenu par contre collage de maniere classique d'un non-tisse (10) sur une couche d'un materiau filtrant (12), composee d'un non-tisse polyester impregne de 40 g/m2 d'une poudre absorbante telle qu'enseignee dans le document FR9912619. Ce materiau textile composite (14) a ets testa selon un protocole de penetration forcee de micro-organismes (de type bacillus globigii) sous forme d'aerosol biologique, a des vitesses de penetration d'environ 0,3 cm/s et 1,5 cm/s. Ce protocole met en oeuvre un analyseur tel que celui decrit par les laboratoires TNO de Rijswiyk aux Pays-Bas. Les proprietes protectrices de ce materiau conforme a la presente invention (14) sont comparees a un materiau d'une tenue NRBC classique caracterisee par une foible permeabilite ('air. Les resultats sont donnas dans le TABLEAU 1 ci-dessous TABLEAU 1 Materiau de ('invention Materiau de I'~tat de (14) la technique Perm~abilit~ a ('air (100 Pa) 90 I/m2.s 23 I/m2.s Penetration d'un aerosol a 0,3 cm/s 3,8% 29 % Penetration d'un aerosol a 1,5 cm/s 9,1% 42 % II apparait que le materiau textile composite selon ('invention, bien que de permeabilite a ('air trois fois superieure au materiau connu anterieur considers, permet une protection DBR-FR-1/2005 2894834 10 nettement amelioree contre les micro-organismes sous forme d'aerosol biologique. Exemple 2 : Materiau textile composite prefere conforme a 5 Ia presente invention Dans cet autre mode de realisation, le materiau textile composite de I'invention (14) cite a I'exemple 1 a ete insere dans un materiau de I'art anterieur comme decrit a la Fig. 2. Ce 10 materiau est ici utilise comme une doublure libre, intermediaire entre un tissu exterieur (16) et une couche de materiau filtrant (18). La couche de materiau filtrant (18) est dans ce cas precis constituee d'un carbone active sous forme d'une maille û notamment une maille telle que celle mise dans le commerce par 15 Ia societe Charcoal Cloth et vendue sous la reference FM3K - qui est thermocollee sur un textile confort polyester. Le tissu exterieur (16) utilise est un tissu en coton polyester. L'ensemble materiaux (14) + (16) + (18) est reference (20) 20 et represente un mode de realisation prefer-6 de la pr6sente invention. II est compare a un materiau classique anterieur comportant les memes constituants que (20) a ('exception du materiau (14). 25 Les resultats sont donnes dans le TABLEAU 2 ci-dessous. TABLEAU 2 Materiau de ('invention (20) Materiau de I'art ant~rieur Perm~abilit~ a ('air (100 Pa) 95,2 I/m2.s 149,2 I/m2.s Penetration d'un aerosol a 0,3 cm/s 1,1 % 63,6% Penetration d'un aerosol a 1,5 cm/s 9,8 % 74% Resistance evaporative 6,4 m2.Pa/W 5,5 m2.Pa/W DBR-FR-1/2005 2894834 11 II apparait que ('utilisation d'un materiau (20) conforme a la presente invention permet de reduire considerablement la penetration des aerosols biologiques, tout en conservant une forte 5 permeabilite a ('air d'environ 95 I/m2.s mesuree a 100 Pa. Ce resultat est particulierement remarquable. En effet, si nous nous referons a la figure 5 nous constatons qu'un materiau de I'art anterieur presentant une 10 permeabilite a rail- d'environ 95 I/m2.s mesuree a 100 Pa conduit a une valeur de penetration d'un aerosol biologique de 40%. Avec un materiau conforme a la presente invention tel que realise a I'exemple 2 comme explique ci-dessus, la penetration reste Iimitee, de maniere tout a fait surprenante, a 1 %. 15 Exemple 3 : Materiau textile composite le plus prefer-6 conforme a la presente invention 20 Le materiau selon ('invention de I'Exemple 2 a ete modifie dans sa composition en ce que la couche de materiau filtrant (22) telle qu'illustree est ici composee d'une mousse impregnee de carbones actives telle qu'enseignee dans le document FR9107860. 25 Le materiau textile composite selon ('invention (24) est illustre a la Fig. 3 et est compare a un materiau classique anterieur comportant les memes constituants a ('exception de la couche de materiau filtrant (14). Les resultats sont donnes dans le TABLEAU 3 ci-dessous DBR-FR-1 /2005 2894834 12 TABLEAU 3 Materiau selon ('invention Materiau de ('art anterieur (24) Permeabilite a ('air (100 Pa) 94,9 I/m2.s 200 I/m2.s Penetration d'un aerosol a 0,3 cm/s 2,4 % 72 % Penetration d'un aerosol a 1,5 cm/s 14 % 77 to Resistance evaporative 7,6 m2.Pa/W 6,6 m2.Pa/W 5 II apparait que I'utilisation d'un materiau (24) conforme a la presente invention permet de reduire considerablement la penetration des aerosols biologiques, tout en conservant une forte permeabilite a ('air d'environ 95 I/m2.s mesuree a 100 Pa. 10 II est a noter en outre que la materiau de I'invention presente une faible resistance evaporative qui garantit un confort ameliore a I'utilisateur d'un article de protection fabrique a partir du materiau selon la presente invention. 15 Ce resultat est particulierement interessant compare a ceux obtenus jusqu'ici I'aide de materiaux classiques de I'art anterieur. DBR-FR-1 /2005 REVENDICATIONS 1. Materiau textile composite pour applications NRBC comprenant un premier materiau apte a faire barriere physique a la penetration de micro-organismes et un deuxieme materiau apte a pieger par absorption et/ou adsorption les Bits micro-organismes arretes par ledit to premier materiau. 2. Materiau selon la revendication 1, caracterise en ce que ledit premier materiau est un non-tisse choisi dans le groupe constitue par des polymeres thermoplastiques 15 notamment polyester, polyolefine, par de la viscose, de preference ledit materiau est une polyolefine, et particulier un polypropylene ou un materiau obtenu par un procede choisi parmi les technologies spun, meltblown, spun meltblown spun, spun meltblown meltblown spun dites SMS, 20 SMMS, respectivement de preference ce procede est le SMS. 3. Materiau selon la revendication 1 ou 2, caracterise en ce que ledit deuxieme materiau est choisi parmi des polymeres 25 thermoplastiques notamment polyamide, polyester, ou parmi les carbones actives se presentant de preference sous forme de poudres et/ou de fibres, ou encore parmi les zeolithes. 30 4. Materiau selon rune quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce qu'il presente une permeabilite a I'air. DBR-FR-1 /2005 2894834 14 5. Materiau selon la revendication 4, caracterise en ce que la permeabilite a fair est choisie dans un intervalle de 10 I/m2.s a 1000 I/m2.s mesuree a 100 Pa, de preference d'environ 100 I/m2.s a environ 500 I/m2.s. 5 6. Materiau selon rune quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce que ledit deuxieme materiau est traite par un procede choisi parmi les techniques de to greffage ou d'impregnation de maniere a le rendre apte a detruire Ies micro-organismes absorbes et/ou adsorbes par le dit deuxieme rateriau. 7. Materiau selon la revendication precedente, caracterise en 15 ce que ledit deuxieme materiau comporte au moins un agent apte a detruire des micro-organismes, en particulier cet agent est du type biocide, de preference greffe sur ledit deuxieme materiau. 20 8. Materiau selon rune quelconque des revendications precedentes, caracterise en ce qu'iI comporte en outre un troisieme materiau support apte a supporter le dit deuxieme materiau. 25 9. Materiau selon la revendication precedente, caracterise en ce que (edit materiau support est choisi dans le groupe constitue par des mousses, des mailles, des tissus, des non-tissus. DBR-FR-1 /2005 2894834 15 10. Article de protection realise a partir d'un materiau textile composite pour applications NRBC selon rune quelconque des revendications precedentes. 5 11. Article selon la revendication 10, caracterise en ce qu'il est choisi parmi des tenues de protection, des combinaisons, des gants, des chaussettes, des cagoules, des ponchos, couvrant en partie ou en totalite le corps de I'utilisateur, des systemes ou appareils de filtration d'air. 15