Brevet FR2923500A1 — publié le 20090515

ELEMENT SOUPLE ET IGNIFUGE POURVU D'UN REVETEMENT PHOTOCATALYTIQUE, ET SON PROCEDE DE FABRICATION La présente invention concerne un élément souple et ignifuge pourvu d'un revêtement photocatalytique, ainsi que son procédé de fabrication. Au sens de l'invention, un tel élément souple et ignifuge peut assurer une fonction de fermeture ou de protection solaire. Dans ce cas, il s'agit notamment d'un store, ou bien encore d'une banne. L'élément souple et ignifuge de l'invention peut également assurer une fonction de support d'impression. Dans ce cas, il s'agit par exemple d'une affiche. Enfin, l'invention trouve également son application à un élément souple et ignifuge, assurant une fonction de revêtement de sol. Dans ce cas, il s'agit par exemple d'une natte. Le terme souple, désignant l'élément conforme à l'invention, signifie qu'il est possible d'enrouler ce dernier selon un rayon de courbure relativement faible, en particulier nettement inférieur à sa plus grande dimension. Dans ces conditions, l'élément conforme à l'invention se différencie des substrats réalisés en matériaux rigides, utilisés notamment dans le domaine du bâtiment. De tels substrats rigides, qui sont par exemple des vitrages ou des matériaux de façade, sont ainsi réalisés notamment en verre, en métal, en ciment, en bois ou en pierre. L'élément conforme à l'invention présente également un caractère ignifuge. Ceci signifie qu'il est de nature à satisfaire aux différentes normes édictées en la matière, en particulier la norme française M1 NFP 92-503 ou la norme allemande B1 DIN 4102. L'élément souple et ignifuge conforme à l'invention est habituellement réalisé à partir de différents fils composites, dont chacun comprend une âme continue formée de plusieurs filaments, ainsi qu'une gaine comportant un matériau polymère chloré. Cette âme est notamment réalisée en un matériau inorganique, en particulier en verre, alors que la gaine est notamment formée de polychlorure de vinyle (PVC). Des exemples typiques de tels éléments sont par exemple ceux commercialisés par la Demanderesse sous la référence commerciale SCREENGLASS. Le procédé de fabrication de l'élément souple, du type ci-dessus, comprend tout d'abord la formation d'un tissu primaire, au sein duquel sont présents les différents fils composites dans leur agencement sensiblement définitif. Ce tissu primaire est alors placé dans un four, où règne une température par exemple voisine de 150°C, ce qui permet de fixer de façon thermique les différents fils précités, au niveau de leurs zones de jonction, de manière à former l'élément définitif. L'invention vise plus particulièrement à améliorer de tels éléments souples et ignifuges, en particulier à l'égard du traitement des composés organiques volatils, ou COV. En effet, les espaces intérieurs, susceptibles d'être équipés au moyen des éléments conformes à l'invention, sont généralement pollués par de tels composés, qui sont issus des matériaux d'ameublement, de décoration ou de construction. A cet égard il est connu, par exemple de FR-A-2 824 846, d'utiliser du dioxyde de titane (TiO2). En effet, lorsque ce dernier est exposé aux ultraviolets, il développe une activité photocatalytique, de sorte qu'il est alors susceptible de dégrader les composés organiques volatils précités. Cependant, la solution connue de ce document est uniquement applicable à des substrats rigides, qui ne sont pas visés par l'invention, à savoir notamment des vitrages ou des matériaux de façade. Dans ces conditions, l'enseignement de FR-A-2 824 846 ne peut pas être transposé de façon simple à un élément souple, au sens de la présente invention. Par ailleurs, le procédé de fabrication décrit dans ce document implique certains inconvénients, en particulier dans la mesure où il fait appel à un chauffage à une température élevée, voisine de 500°C. Ceci étant précisé, l'invention vise à proposer un élément souple et ignifuge, qui autorise une dépollution de la pièce qu'il équipe, moyennant l'utilisation du dioxyde de titane. L'invention vise également à proposer un tel élément souple et ignifuge, dont les propriétés mécaniques et la durée de vie ne sont sensiblement pas modifiées par cet ajout de dioxyde de titane. L'invention vise enfin à mettre en oeuvre un procédé de fabrication simple, dans lequel l'étape consistant à ajouter le dioxyde de titane est intégrée de manière commode aux étapes habituelles de réalisation. A cet effet, elle a pour objet un élément souple et ignifuge, formé de fils composites, dont chacun comprend une âme continue formée de plusieurs filaments, ainsi qu'une gaine périphérique, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un enrobage recouvrant ces différents fils, cet enrobage comprenant des particules de dioxyde de titane ayant une activité photocatalytique, dispersées dans un liant organique. Selon d'autres caractéristiques : - l'élément souple et ignifuge est un élément de protection solaire ou de fermeture, notamment un store ou une banne ; -l'élément souple et ignifuge est un support d'impression, notamment une affiche ; - l'élément souple et ignifuge est un revêtement de sol, notamment une natte ; - le liant organique est propre à ne pas être sensiblement dégradé par l'action photocatalytique des particules de dioxyde de titane ; - le liant est choisi dans la famille constituée par les acryliques, les polyuréthanes, les silicones, les fluorocarbones et les polysilazanes ; - les particules de dioxyde de titane sont de taille nanométrique et ont une structure cristallographique majoritairement de type anatase ; - l'épaisseur de l'enrobage est comprise entre 1 et 1000 nm (nanomètres) ; - au sein de l'enrobage, la fraction massique du liant organique est comprise entre 30 et 95 %, de préférence entre 30 et 50 %, alors que la fraction massique des particules de dioxyde de titane est comprise entre 5 et 70 %, de préférence entre 50 et 70 % ; - la fraction massique de l'enrobage, par rapport au poids total de l'élément de fermeture ou de protection solaire, est comprise entre 0,1 et 10 %, de préférence entre 0,5 et 5 % ; - l'âme continue de chaque fil composite est réalisée en un matériau inorganique, en particulier en verre ; - la gaine de chaque fil composite comprend du polychlorure de vinyle (PVC), un élastomère silicone, ou un acrylique plastifié ; - cet élément comprend un tissage desdits fils composites ; - le coefficient d'ouverture du tissage est compris entre 1 et 10 %, de préférence entre 3 et 5 %. L'invention a également pour objet un procédé de réalisation de l'élément ci-dessus, dans lequel on réalise un tissu primaire, formé par un agencement des fils composites dans leur disposition sensiblement finale, et on fixe par effet thermique ces différents fils les uns par rapport aux autres, caractérisé en ce que ce procédé comprend en outre des étapes intermédiaires de préparation de l'enrobage et d'application de cet enrobage sur le tissu primaire, cet enrobage étant solidarisé aux fils composites lors de ladite étape de fixation par effet thermique de ces fils les uns par rapport aux autres. Selon une autre caractéristique, on prépare l'enrobage sous forme d'une solution liquide, de type bain. L'invention va être décrite ci-après, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif, dans lesquels : - la figure 1 est une vue de face, illustrant de façon schématique un store conforme à l'invention ; -la figure 2 est une vue de face, à plus grande échelle, illustrant de manière plus précise différents fils appartenant à ce store ; - la figure 3 est une vue en coupe longitudinale, à plus grande échelle, illustrant différents fils appartenant à ce store, ainsi qu'un enrobage recouvrant ces fils ; - la figure 4 est un agrandissement de la zone IV de la figure 3 ; et - la figure 5 est une vue schématique, illustrant un procédé de fabrication du store des figures précédentes. La figure 1 illustre, de façon schématique, un store conforme à l'invention, qui est désigné dans son ensemble par la référence 2. Comme on l'a vu dans ce qui précède, l'invention trouve son application à des éléments de protection solaire ou de fermeture, qui sont différents d'un store. Elle trouve également son application à des éléments souples et ignifuges qui n'assurent pas une telle fonction de protection solaire ou de fermeture, mais au contraire une fonction de support d'impression, ou encore de revêtement de sol. Le store 2 comprend tout d'abord, de manière habituelle, différents fils tissés. On retrouve ainsi des fils verticaux 10, s'étendant selon la dimension principale du store, ainsi que des fils horizontaux 20, s'étendant selon sa dimension transversale. Ces fils, de nature composite, comprennent de manière habituelle une âme continue formée de plusieurs filaments, réalisés notamment en un matériau inorganique, tel que du verre, ou en un matériau organique, tel que du polyester. Cette âme est entourée par une gaine réalisée par exemple en polychlorure de vinyle (PVC), en un élastomère silicone, ou encore en un acrylique plastifié. Ce store 2 est de nature souple, à savoir qu'il peut être enroulé sur lui-même autour d'un axe transversal A, selon la flèche F. Dans ces conditions, il est susceptible d'adopter un rayon de courbure nettement inférieur à sa longueur L, sans cependant perdre son intégrité mécanique. La figure 2 illustre de manière plus précise plusieurs fils respectivement verticaux 10 et horizontaux 20. Deux fils verticaux adjacents forment, avec deux fils horizontaux adjacents, une succession d'ouvertures 25. De façon avantageuse, le coefficient d'ouverture qui leur est associé, tel que défini dans la norme française EN 14501, est compris entre 1 et 10%, de préférence entre 3 et 5%. La figure 3 illustre de façon plus précise un fil vertical 10, ainsi que trois fils horizontaux 20, disposés de manière alternée contre la surface extérieure de ce fil vertical 10. Conformément à l'invention, il est en outre prévu un enrobage, qui recouvre ces différents fils 10 et 20. Cet enrobage est illustré de façon schématique sur cette figure 3, où il est affecté dans son ensemble de la référence 30. On notera que cet enrobage recouvre sensiblement l'intégralité de la surface de ces fils, à savoir que globalement aucune zone de ces derniers ne se trouve en contact avec l'air ambiant. Cet enrobage est en particulier présent au niveau des interstices 35, formés à chaque intersection de fils. La figure 4, qui est un agrandissement de la zone IV de la figure 3, illustre plus particulièrement cet enrobage 30, ainsi que la zone du fil 10 qui lui est adjacente. On notera que, sur ces figures 3 et 4, les échelles respectives des fils et de l'enrobage ne correspondent pas à la réalité, à savoir l'épaisseur de l'enrobage est augmentée, dans un but de clarté. Comme l'illustre la figure 4, l'enrobage 30 se compose d'un liant 40, qui forme une phase homogène et continue, ainsi que de particules 50 de dioxyde de titane (TiO2). Ces particules 50 sont dispersées de manière régulière dans le liant, selon les trois dimensions de ce dernier. Le liant 40 est de nature organique. Il est choisi par exemple dans la famille des acryliques, des polysilazanes, des silicones et des fluorocarbones. Les particules 50 de dioxyde de titane présentent une action photocatalytique, à savoir qu'elles sont avantageusement nanométriques et d'une structure cristallographique majoritairement de type anatase. Dans ce cas, leur plus grande dimension est par exemple comprise entre 10 et 50 nm. Ces particules nanométriques, qui sont d'un type connu en soi, sont par exemple décrites dans Benrath, A. ; Z. Wiss. Phot. 14,217-Renz.C. ; Helv.Chim.Acta 4,962. En référence à la figure 4, l'enrobage 30 présente une épaisseur e sensiblement constante, qui est de l'ordre de 1 à 1000 nm (nanomètres). Par ailleurs, l'épaisseur E de chaque fil est habituellement voisine de 0,3 à 0,4 mm (millimètres). Au sein de l'enrobage 30, la fraction massique de liant 40 est comprise entre 30 et 95 %, de préférence entre 30 et 50 %, alors que la fraction massique de particules de dioxyde de titane 50 est comprise entre 5 et 70 %, de préférence entre 50 et 70 %. Enfin, la fraction massique de l'enrobage 30 par rapport à l'ensemble du store 2 est comprise entre 0,1 et 10 %, de préférence entre 0,5 et 5 %. En service, les ultraviolets atteignant la surface extérieure du store 2 contribuent à exciter les particules 50 de dioxyde de titane, de manière connue en soi. Ceci conduit à la destruction, selon un phénomène chimique habituel, d'une fraction substantielle des composés organiques volatils présents, à savoir entre autres des aldéhydes (formaldéhyde, acétaldéhyde), des cétones (acétone), des alcanes (n-heptane), des aromatiques (benzène, o-xylène). A cet égard on notera que le liant, en dépit de sa nature organique, n'est avantageusement pas détruit par l'action photocatalytique du dioxyde de titane. De plus, il est à souligner que le liant, qui présente une certaine épaisseur, contribue à absorber les ultraviolets. Par conséquent, les particules notées 501, à savoir celles qui sont proches du fil 10, ont tendance à être nettement moins activées que les particules 502, qui peuvent faire partiellement saillie à l'extérieur de la surface de l'enrobage 30. Dans ces conditions, l'action photocatalytique de ces particules 501, voisines du fil, est relativement faible de sorte qu'elle n'a pas tendance à affecter l'intégrité de ce fil. On notera également que la présence de l'enrobage assure une protection du fil à l'égard des ultraviolets eux-mêmes. Le procédé de fabrication du store 2, décrit ci-dessus, va maintenant être explicité en référence à la figure 5. Comme l'illustre cette dernière, il s'agit tout d'abord de réaliser un tissu primaire 2', de façon connue en soi, qui est vu de côté sur cette figure 5. Ce tissu primaire comprend les fils 10 et 20, agencés selon leur disposition finale. On notera cependant que ce tissu primaire est dépourvu de l'enrobage 30. Puis, on fait passer ce tissu primaire 2' entre deux rouleaux R1 et R2, tournant en sens inverse. A leur partie supérieure, ces deux rouleaux délimitent un espace intermédiaire, dans lequel est reçu un bain 60 comprenant le liant 40 et les particules 50 de dioxyde de titane, mentionnés ci-dessus. Ce bain comprend en outre de l'eau, ainsi que des agents classiques, destinés à assurer le bon fonctionnement du liant, tel un durcisseur et un catalyseur. Il est à noter que, de manière optionnelle, on peut inclure des additifs supplémentaires dans ce bain, afin de conférer des propriétés supplémentaires au store final. Ces additifs peuvent ainsi assurer une fonction de déperlance, de filtres ultraviolets ou encore de filtre infrarouges. Le tissu primaire 2', revêtu de l'enrobage 30, est ensuite dirigé vers un four 80, de type classique. L'épaisseur de l'enrobage est fixée par l'extrait sec du bain, qui est typiquement compris entre 5 et 50%. Dans le four, où règne une température modérée, par exemple voisine de 150°C, les fils 10 et 20 sont fixés mutuellement au niveau de leurs jonctions respectives, selon l'étape classique utilisée dans l'état de la technique. De plus, lors de cette fixation thermique des fils, l'enrobage se trouve d'une part séché, et d'autre part solidarisé par rapport aux fils 10 et 20. Ainsi, au terme de cette étape de traitement thermique, on retrouve le store définitif 2 en aval du four 80. L'invention permet d'atteindre les objectifs précédemment mentionnés. En effet, dans l'art antérieur illustré par FR-A-2 824 846, il est fait appel à un liant minéral qui est certes adapté aux substrats rigides, mais en revanche pas à ceux de nature souple visés par l'invention. Dans ces conditions, il est du mérite de la Demanderesse d'avoir identifié un type de liants qui, grâce à sa nature organique, est susceptible d'assurer une liaison durable des particules de dioxyde de titane par rapport aux fils composites, à savoir qui ne soit pas fragilisée par les mouvements de l'élément souple. Par ailleurs, il est également du mérite de la Demanderesse d'avoir identifié certains types de liants qui, de façon surprenante, sont susceptibles de résister à l'action photocatalytique du dioxyde de titane, en dépit de leur nature organique. Le procédé conforme à l'invention présente également des avantages spécifiques. En effet, l'ajout d'une étape de dépôt d'un bain, comprenant le dioxyde de titane et le liant, ne modifie sensiblement pas les autres étapes classiques de formation d'un tissu primaire, ainsi que de fixation par traitement thermique des fils entre eux. Par ailleurs, on notera que cette étape, permettant de fixer mutuellement les fils, assure de façon simultanée la solidarisation de l'enrobage par rapport à ces fils. De plus, le procédé de l'invention fait intervenir un chauffage à une gamme de températures relativement basses, généralement inférieures à 200°C. Ceci est à comparer avec l'enseignement de l'état de la technique, illustré notamment par FR-A-2 824 846, qui nécessite d'atteindre des températures nettement plus élevées, par exemple voisines de 500°C. Enfin, la présence de l'enrobage, à la surface extérieure des fils, confère également des propriétés anti-salissures. La mise en oeuvre de l'invention va être illustrée, au moyen des exemples de réalisation suivants. On prépare tout d'abord un premier bain, en dispersant 35.4 g de dioxyde de titane à activité photocatalytique, dans 64.8 g de polymère fluoré et 99.8 g d'eau. Ce dioxyde de titane est conforme à celui commercialisé sous la référence Degussa VP Disp 740 X, alors que le polymère fluoré est conforme à celui commercialisé sous la référence Clariant Nuva 2110. L'extrait sec de ce premier bain est de 9.6%. On fait passer alors un tissu, dit de base, dans ce premier bain, à une vitesse de passage de 1,5 m par minute, avec une pression des rouleaux de 3 bars, et une température d'un four de 115°C. Ce tissu est formé de fils de verre enduits de PVC, le diamètre des fils étant de 0,3 micromètre, leur titre étant de 97 tex, et leur ouverture de 4%. Le taux d'emport du bain est de 1.0%. On obtient un premier tissu traité dénommé � tissu 1 �. On prépare en outre un deuxième bain, en dispersant 35,4 g de dioxyde de titane photocatalytique dans 25.0 g de silicone, 5.0 g de catalyseur et 134,6 g d'eau. Le dioxyde de titane est le même que celui employé dans le premier essai, la silicone est conforme à celle commercialisée sous la référence Dow Corning 75 SF, alors que le catalyseur est conforme à celui commercialisé sous la référence Dow Corning Catalyst 62. L'extrait sec du bain est de 10,7%. On fait passer le même tissu de base, que celui du premier essai, avec la même vitesse de passage et la même température de four, le taux d'emport étant de 0,70%. On obtient alors un second tissu dénommé � tissu 2 �. Enfin, on prépare un troisième bain, en dispersant 35,4 g de dioxyde de titane photocatalytique dans 31,5 g d'acrylique, 1.6 g de durcisseur et 231.5 g d'eau. Le dioxyde de titane est le même que celui employé précédemment, l'acrylique est conforme à celle commercialisée sous la référence Proteset AM 185 RS, le durcisseur est conforme à celui commercialisé sous la référence Proteset M370 L, l'extrait sec du bain étant de 9,9%. On fait passer le même tissu de base que précédemment dans ce troisième bain, selon la même vitesse de passage et la même température de four, le taux d'emport étant de 1,2%. On obtient alors un troisième tissu traité, dénommé � tissu 3 �. Puis, les tissus 1 à 3, ainsi qu'un tissu témoin formé par le tissu de base évoqué ci-dessus sont placés au sein de quatre flacons, avec l'eau additivée d'un pigment organique, en l'occurrence du rouge de méthyle à 0,1 % dans le méthanol. On place alors ces quatre flacons sous ultraviolets pendant 12 heures. Au terme de ces 12 heures, le pigment est absorbé sur le tissu témoin, et ce pigment a subi une légère décoloration sous l'effet des ultraviolets. En revanche, les trois tissus traités conformément à l'invention ont dégradé le pigment organique, à savoir que l'eau additivée, dans laquelle ils sont plongés, est désormais incolore. Ceci permet de mettre en exergue l'effet photocatalytique du dioxyde de titane. En répétant plusieurs fois ces expériences, on arrive à un temps total d'exposition des tissus aux ultraviolets voisin de 200 heures. Au terme de cette durée, les tissus traités conformément à l'invention conservent leur action photocatalytique, à savoir que l'eau additivée dans laquelle ils sont plongés conserve son absence de coloration. Les essais réalisés ci-dessus, en plaçant le tissu dans de l'eau additivée d'un pigment organique, sont analogues à ceux que l'on obtiendrait en plaçant ces mêmes tissus dans l'atmosphère, au contact de composés organiques volatils. Dans ce dernier cas, l'excitation des ultraviolets serait donnée par la lumière du soleil, frappant le store formé par l'un ou l'autre des tissus. REVENDICATIONS 1. Elément souple et ignifuge formé de fils composites (10, 20), dont chacun comprend une âme continue formée de plusieurs filaments, ainsi qu'une gaine périphérique, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un enrobage (30) recouvrant ces différents fils (10, 20), cet enrobage comprenant des particules (50) de dioxyde de titane (TiO2) ayant une activité photocatalytique, dispersées dans un liant organique (40). 2. Elément souple et ignifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un élément de protection solaire ou de fermeture, notamment un store (2) ou une banne. 3. Elément souple et ignifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un support d'impression, notamment une affiche. 4. Elément souple et ignifuge selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un revêtement de sol, notamment une natte. 5. Elément souple et ignifuge selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liant organique (40) est propre à ne pas être sensiblement dégradé par l'action photocatalytique des particules de dioxyde de titane (50). 6. Elément souple et ignifuge selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le liant est choisi dans la famille constituée par les acryliques, les polyuréthanes, les silicones, les fluorocarbones et les polysilazanes. 7. Elément souple et ignifuge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les particules de dioxyde de titane (50) sont de taille nanométrique et ont une structure cristallographique majoritairement de type anatase. 8. Elément souple et ignifuge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'épaisseur (e) de l'enrobage (30) est comprise entre 1 et 1000 nm (nanomètres). 9. Elément souple et ignifuge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, au sein de l'enrobage (30), la fraction massique du liant organique (40) est comprise entre 30 et 95 %, de préférence 12 entre 30 et 50 %, alors que la fraction massique des particules de dioxyde de titane (50) est comprise entre 5 et 70 %, de préférence entre 50 et 70 %. 10. Elément souple et ignifuge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fraction massique de l'enrobage (30), par rapport au poids total de l'élément de fermeture ou de protection solaire (2), est comprise entre 0,1 et 10 %, de préférence entre 0,5 et 5 %. 11. Elément souple et ignifuge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'âme continue de chaque fil composite (10, 20) est réalisée en un matériau inorganique, en particulier en verre. 12. Elément souple et ignifuge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la gaine de chaque fil composite (10, 20) comprend du polychlorure de vinyle (PVC), un élastomère silicone, ou un acrylique plastifié. 13. Elément souple et ignifuge selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que cet élément comprend un tissage desdits fils composites (10, 20). 14. Elément souple et ignifuge selon la revendication 13, caractérisé en ce que le coefficient d'ouverture du tissage est compris entre 1 et 10 %, de préférence entre 3 et 5 %. 15. Procédé de réalisation de l'élément souple et ignifuge conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on réalise un tissu primaire (2'), formé par un agencement des fils composites (10, 20) dans leur disposition sensiblement finale, et on fixe par effet thermique ces différents fils les uns par rapport aux autres, caractérisé en ce que ce procédé comprend en outre des étapes intermédiaires de préparation de l'enrobage (30) et d'application de cet enrobage sur le tissu primaire (2'), cet enrobage étant solidarisé aux fils composites lors de ladite étape de fixation par effet thermique de ces fils les uns par rapport aux autres. 16. Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'on prépare l'enrobage sous forme d'une solution liquide, de type bain (60).