Brevet FR2938315A1 — publié le 20100514

f 2938315 L'invention concerne une structure d'isolation thermique étanche ainsi qu'un équipement de protection individuelle la comprenant. La protection contre les brûlures est une préoccupation dans de nombreux domaines professionnels ainsi que dans la vie courante. En particulier, dans le domaine de la restauration et de la préparation culinaire, de nombreux accidents sont dus à des brûlures de la main et/ou de l'avant bras lors de la préhension d'un plat sortant du four, et/ou lors de la projection de liquides chauds , par exemple. Il existe de nombreux dispositifs de protection individuels contre la 10 chaleur et surtout les brûlures. Cependant, ces dispositifs de protection individuels ne sont pas étanches aux liquides chauds. Ces équipements de protection sont par exemple des gants, à cinq doigts ou à trois doigts. Les gants à trois doigts sont particulièrement utilisés dans le domaine professionnel, ils sont constitués d'un gant avec un pouce et un index, les 15 trois autres doigts de la main étant placés dans un seul "doigt". Ce sont encore des moufles ou tout simplement des maniques mais ce peut être encore des tabliers de protection etc... Dans le domaine de la restauration, que ce soit industrielle ou dans les restaurants ou encore à domicile, outre la protection thermique, l'équipement de 20 protection individuelle doit, en plus d'une structure d'isolation thermique, être compatible avec la manipulation d'aliments. Cela signifie que l'équipement de protection individuelle doit être suffisamment souple pour permettre la préhension d'un plat en toute sécurité, et avoir une couche externe, en contact avec les aliments, qui ne se dégrade pas à la chaleur et 25 qui ne contamine pas les aliments manipulés. Dans ce contexte, l'invention a pour but de fournir une structure d'isolation thermique étanche permettant de tenir un plat à 200°C pendant plus de 15 minutes. A cet effet, l'invention propose une structure d'isolation thermique 30 étanche caractérisée en ce qu'elle comprend : - une couche (a) en coton gratté sur au moins une de ses faces, et - une couche (b) en un polymère du type aramide gratté sur au moins une de ses faces, lesdites couches (a) et (b) étant empilées l'une sur l'autre et en contact. La structure d'isolation thermique étanche selon l'invention peut, de plus, comprendre une couche étanche (c) en un polymère du type butadiène acrylonitrile ou silicone, disposée sur la couche (b) en polymère du type aramide. Dans un mode de réalisation préféré, la structure d'isolation thermique étanche de l'invention consiste en l'empilement des couches (a), (b) et (c) de l'intérieur vers l'extérieur. Dans tous les modes de réalisation de la structure d'isolation thermique étanche selon l'invention, de préférence le polymère constituant la couche (c) est un butadiène acrylonitrile. De préférence, la couche étanche (c) est en un polymère de type butadiène acrylonitrile a une épaisseur comprise entre 0,4 mm et 0,8 mm. Plus préférablement, la couche étanche (c) en butadiène acrylonitrile et a une épaisseur de 0,45 mm et une masse surfacique de 493 g/m2. De la même façon, de préférence la couche (a) en coton gratté a une épaisseur comprise entre 1,9 mm et 3 mm. Plus préférablement, la couche (a) en coton gratté a une épaisseur de 2,1 mm et une masse surfacique de 350 g/m2. Quant à la couche (b) en polymère du type aramide, de préférence elle est en poly(paraphénylène téréphtalamide). Egalement de préférence, la couche (b) en polymère du type aramide a une épaisseur comprise entre 1,6 et 3,0 mm. Plus préférablement, la couche (b) en polymère du type aramide gratté sur au moins une de ses faces a une épaisseur de 1,8 mm et une masse surfacique de 380 g/m2. Dans un second mode de réalisation préféré de l'invention, la structure d'isolation thermique selon l'invention est constituée des couches (a) et (b) 30 et a une épaisseur comprise entre 3,5 mm et 6 mm. De préférence, elle a une épaisseur totale comprise entre 3,9 mm et 5,0 mm. L'invention propose également un équipement de protection contre la chaleur caractérisé en ce qu'il comprend au moins une partie composée d'une structure d'isolation thermique selon l'invention. Dans un premier mode de réalisation, cet équipement est un 5 équipement de protection individuelle de la main. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative qui suit. L'invention repose sur la découverte que, lorsqu'on utilise une 10 couche grattée (a) avec une performance donnée (al) associée à une couche grattée (b) avec une performance donnée (b 1), l'association des couches grattées (a) + (b) donne de façon surprenante entre 10 à 20 fois la somme des deux performances attendues (al) + (bl). On a découvert également que, de façon surprenante, même lorsque 15 ces couches n'étaient pas de même nature, cette propriété d'isolation thermique améliorée n'était pas perdue. Dès lors, l'invention propose une structure d'isolation thermique comprenant deux couches disposées l'une sur l'autre, chaque couche ayant au moins une face en un matériau gratté. Dans la structure d'isolation thermique de l'invention, 20 l'une des couches est destinée à être en contact avec la peau. Elle est choisie en coton, gratté sur au moins une de ses faces. Cette couche sera appelée ci-après "couche en coton gratté". Le coton n'a qu'une faible propriété d'isolation thermique en lui-même, même lorsqu'il est gratté. 25 La seconde couche de la structure d'isolation thermique étanche de l'invention est une couche en un polymère du type aramide, gratté sur au moins une de ses faces. De préférence, on utilise comme polymère, un polymère de poly(paraphénylène téréphtalamide), tel que le Kevlar� ou le Twaron�. 30 Cependant, d'autres polymères du type aramide tels que le Nomex�, qui est un poly(métaphénylène isophtalamide) ainsi qu'un polymère de polyamide imide tel que le Kermel� peuvent également être utilisés. Mais, pour des raisons de coût, le Kevlar� ou ses équivalents sont préférés dans l'invention. Pour un usage alimentaire, la structure d'isolation thermique étanche de l'invention comprend de préférence, de plus, une couche étanche en un polymère compatible avec la manipulation d'aliments chauds recouvrant la couche en polymère du type aramide gratté sur au moins une de ses faces. Le plus préférablement, la structure d'isolation thermique étanche de l'invention est constituée de ces trois couches. Le polymère compatible avec la manipulation d'aliments est de préférence un polymère à base de butadiène acrylonitrile car ce type de polymère ne se dégrade pas en présence d'huile, d'alcool, d'acide et d'eau. Cependant, une couche de silicone peut également être utilisée. Pour les températures et les durées de protection voulues, la couche en coton, désignée (a), a une épaisseur comprise entre 1,9 et 3,0 mm inclus. De préférence, elle a une épaisseur de 2,1 mm et une masse surfacique de 350 g/m2. Quant à la couche en polymère du type aramide gratté sur au moins une des ses faces, elle a de préférence une épaisseur comprise entre 1,6 et 3,0 mm. De préférence, elle a une épaisseur de 1,8 mm et une masse 20 surfacique de 380 g/m2. Cette structure bi-couches a une épaisseur comprise entre 3,5 mm et 6,0 mm inclus. De préférence, elle a une épaisseur de 3,7 mm et une masse surfacique de 735 g/m2. 25 Quant à la couche en polymère à base de butadiène acrylonitrile, elle a une épaisseur comprise entre 0,4 mm et 0,8 mm. De préférence, elle a une épaisseur de 4,5 mm et une masse surfacique de 493 g/m2. Lorsque la structure à trois couches est utilisée, l'épaisseur totale de 30 la structure d'isolation thermique étanche de l'invention a une épaisseur comprise entre 4,0 mm et 5,0 mm inclus. Elle est de préférence de 4,5 mm. La structure d'isolation thermique étanche de l'invention telle que décrite est utilisée pour fabriquer un équipement de protection individuelle. Cet équipement de protection individuelle peut être un gant, un tablier ou tout autre équipement de protection du corps. Le plus couramment, se sera un équipement de protection individuelle de la main tel qu'un gant à trois ou cinq doigts, une moufle ou encore une manique. Le gant, tout comme la moufle, peuvent être équipés d'une manchette protégeant également l'avant bras. La structure d'isolation thermique de l'invention peut ne constituer qu'une partie de l'équipement de protection individuelle selon l'invention. Dans ce cas, bien entendu, elle constitue au moins la partie de l'équipement de protection individuelle en contact avec la source de chaleur. Mais, l'équipement de protection individuelle peut être entièrement constitué de la structure d'isolation thermique selon l'invention. Les deux ou trois couches constituant la structure d'isolation thermique étanche de l'invention ne sont pas collées l'une à l'autre mais sont séparées par une couche d'air qui est également un isolant. Les deux ou trois couches de la structure d'isolation thermique étanche de l'invention sont de préférence solidarisées entre elles par collage ou couture sur l'extrémité de l'équipement thermique de protection individuelle. Afin de mieux faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire à titre purement illustratifs et non limitatifs plusieurs modes de mise en oeuvre. Exemple 1 : fabrication d'un gant à cinq doigts Une toile en coton ayant une face grattée, une épaisseur de 2,1 mm et une masse surfacique de 350 g/m2, est posée, côté face grattée, sur la face grattée d'une toile de Kevlar� ayant une face grattée, une épaisseur de 1,8 mm et une masse surfacique de 380 g/m2. La forme d'un gant à cinq doigts est découpée dans chaque couche et les deux formes obtenues sont assemblées par couture. Dans le sous gant de l'exemple 1, la face grattée de la couche de coton est en contact avec la face non grattée de la couche de Kevlar�. On obtient alors un sous gant. On notera que la forme obtenue peut également être collée pour 5 solidariser ensemble les différentes couches du sous gant, comme cela apparaîtra clairement à l'homme du métier. Les coutures, ou le collage, sont effectués sur le contour des formes pour les solidariser ensemble mais la face palmaire comme la face dorsale du sous gant est constituée des différentes couches non collées entre elles afin de maintenir 10 une � épaisseur � d'air. Le gant ainsi obtenu a une épaisseur de la face palmaire et de la face dorsale constituée de l'empilement de la couche de coton gratté et de la couche de Kevlar� gratté de 3,9 mm. Séparément, sur un moule en trois dimensions d'un gant à cinq 15 doigts, on trempe une couche de butadiène acrylonitrile. Cette couche a une épaisseur de 0,45 mm et une masse surfacique de 493 g/m2. On obtient alors la couche externe étanche du gant selon l'invention. Les doigts, du côté palmaire, peuvent comporter des motifs en relief 20 apportant des propriétés d'anti-glissement au gant. Le sous gant constitué de la structure à deux couches selon l'invention est alors introduit dans le gant en butadiène acrylonitrile. Le sous gant et le gant en butadiène acrylonitrile sont solidarisés ensembles par un collage. 25 Si un collage est utilisé, une colle silicone est utilisée pour ses qualités de tenue en température. Là encore, il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que le collage aux extrémités des doigts n'est pas obligatoire : il sert uniquement à maintenir en place le sous gant dans le gant de butadiène acrylonitrile et d'éviter à l'utilisateur, lors 30 du retrait du gant, d'entraîner avec sa main le sous gant. Et là encore, la partie du gant protégeant la main, c'est-à-dire la paume, et éventuellement la partie dorsale du gant en butadiène acrylonitrile n'est pas collée à la couche de Kevlar, afin de maintenir une épaisseur d'air. De la même façon, le collage ou la couture autour du poignet du sous gant avec le gant de butadiène acrylonitrile n'est pas non plus obligatoire et a 5 encore uniquement pour but de maintenir ensemble le gant et le sous gant. Le gant obtenu a la face en coton non gratté à l'intérieur du gant. C'est celle qui sera en contact avec la main. Elle présente l'avantage d'être confortable. La face grattée de la couche de coton est, elle, en contact avec la 10 face non grattée de la couche de Kevlar�. Ce qui signifie que la face grattée de la couche de Kevlar° est en contact avec la couche de nitrile. Cet agencement est préféré dans l'invention mais d'autres agencements peuvent être utilisés : les deux faces grattées peuvent être en contact, ou encore les deux faces non grattées peuvent être en contact. 15 Par ailleurs, l'épaisseur totale de la structure à trois couches du gant selon l'invention est de 4,5 mm, ce qui permet à l'utilisateur de conserver une bonne dextérité dans la saisie et la préhension de différents ustensiles de cuisine. L'utilisation de deux couches de Kevlar� grattées en tant que structure isolante présente l'inconvénient de ne pas être confortable et de diminuer la 20 souplesse et la flexibilité de la structure isolante selon l'invention. C'est pourquoi on a préféré dans l'invention utiliser une couche de Kevlar� associée à une couche de coton. Pour tester les propriétés d'isolation thermique de ce gant, on l'a placé sur une plaque chauffante maintenue à une température de 200°C et un poids 25 permettant d'appliquer une pression de 1 300 kg/m2 est placé à l'intérieur du gant. Cette pression correspond à la pression d'une main saisissant un plat. On a placé à l'intérieur du gant, sous le poids, un thermocouple et on a mesuré le temps au bout duquel le thermocouple indiquait une température de 60°C, 30 qui est la limite de température supportable par la peau de la main d'un utilisateur, avant qu'il y ait brûlure. 20 25 30 8 Cette durée est, dans le cas du gant de l'exemple 1, d'environ Exemple 2 : fabrication d'une manique On a, comme à l'exemple 1, superposé une toile de coton ayant une face grattée, sur une toile de Kevlar� ayant une face grattée. La face grattée de la toile en coton étant en contact avec la face non grattée de la toile de Kevlar�. On a découpé un carré de 20 cm de côté dans les couches 10 superposées et on a cousu la périphérie du carré. Exemple 3 : fabrication de maniques avec différentes couches de matériaux. Différentes maniques ont été fabriqués avec : uniquement une couche de coton ayant une face grattée, - une couche de coton gratté sur une face, superposée sur la face non grattée d'une autre couche de coton gratté sur une face, - une couche de Kevlar� avec une face grattée, - une couche de Kevlar� avec une face grattée, superposée sur la face non grattée d'une couche de Kevlar� ayant une face grattée, une couche de coton avec une face grattée, et une couche de Kevlar� avec une face grattée, la face grattée de la couche de coton étant en contact avec la face non grattée de la couche de Kevlar�. Les maniques ont été déposées sur une plaque chauffante maintenue à une température de 200°C. Un thermocouple a été posé sur chaque manique, sur la face non en contact avec la plaque chauffante et une pression de 1300 kg/m2 a été exercée sur le thermocouple et la manique. La durée au bout de laquelle le thermocouple indiquait une température de 60°C a été mesurée. Les résultats obtenus sont regroupés au tableau 1 ci-après : 1052 secondes. 5 Tableau 1 Nom Nom Chimique Masse Epaisseur Temps commercial/nbre surfacique (mm) Contact(s) de couche (g/m2) Coton gratté Coton 350 +/- 5 2,1 +/- 0,2 47 Coton gratté X2 Coton 700 +/- 15 3,4 +/- 0,2 826 Kevlar� gratté Polyparaphénylène 380 +/- 5 1,8 +1- 0,2 78 téréphtalamide Kevlar gratté Polyparaphénylène 760 +/- 15 3,4 +/- 0,2 1215 X2 téréphtalamide Coton gratté + 735 +/- 5 3,7 +/- 0,2 1052 Kevlar gratté Comme on le voit à partir du tableau 1, ce sont les couches de polymère à base d'aramide qui permettent d'obtenir les temps de contact les plus longs, avant brûlure. On voit également à partir de ce tableau, que lorsque deux couches d'un même composé ayant une face grattée sont superposées, le temps de contact est multiplié par 10 à 20 fois. Ce résultat est totalement inattendu. On constate également que la structure de protection thermique selon l'invention, bien que non composée de deux couches identiques, conserve la propriété d'un effet synergique entre les deux couches à faces grattées. REVENDICATIONS1. Structure d'isolation thermique étanche caractérisée en ce qu'elle 5 comprend : - une couche (a) en coton gratté sur au moins une de ses faces, et - une couche (b) en un polymère du type aramide gratté sur au moins une de ses faces, lesdites couches (a) et (b) étant superposées l'une sur l'autre. 10 2. Structure d'isolation thermique étanche selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comprend de plus une couche (c) en un polymère du type butadiène acrylonitrile ou silicone, disposée sur la couche (b) en polymère du type aramide. 3. Structure d'isolation thermique étanche selon la revendication 1 15 ou 2 caractérisée en ce qu'elle consiste en l'empilement des couches (a), (b) et (c). 4. Structure d'isolation thermique étanche selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la couche (c) est en un polymère de butadiène acrylonitrile. 5. Structure d'isolation thermique étanche selon l'une quelconque 20 des revendications précédentes caractérisée en ce que la couche (c) est en polymère butadiène acrylonitrile d'une épaisseur comprise entre 0,4 mm et 0,8 mm. 6. Structure d'isolation thermique étanche selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la couche en polymère du type butadiène acrylonitrile a une épaisseur de 0,45 mm et une masse surfacique de 493 25 g/m2. 7. Structure d'isolation thermique étanche selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la couche (a) en coton gratté a une épaisseur comprise entre 1,9 mm et 3 mm. 8. Structure d'isolation thermique étanche selon l'une quelconque 30 des revendications précédentes caractérisée en ce que la couche (a) en coton gratté a une épaisseur de 2,1 mm et une masse surfacique de 350 g/m2. 9. Structure d'isolation thermique étanche selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la couche (b) en polymère du type aramide est une couche en poly(paraphénylène téréphtalamide). 10. Structure d'isolation thermique étanche selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la couche (b) en polymère du type aramide a une épaisseur comprise entre 1,6 et 3,0 mm. 11. Structure d'isolation thermique étanche selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la couche (b) en polymère du type aramide a une épaisseur de 1,8 mm et une masse surfacique de 380 g/m2. 12. Structure d'isolation thermique étanche selon l'une quelconque des revendications 1 et 7 à 11 caractérisée en ce qu'elle est constituée des couches (a) et (b) et en ce qu'elle a une épaisseur comprise entre 3,5 mm et 6 mm. 13. Structure d'isolation thermique étanche selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle est constituée des couches (a), (b) et (c) et en ce qu'elle a une épaisseur totale comprise entre 3,9 mm et 5,0 mm. 14. Equipement de protection contre la chaleur caractérisé en ce qu'il comprend au moins une partie composée d'une structure d'isolation thermique étanche selon l'une quelconque des revendications 1 à 13. 15. Equipement selon la revendication 14 caractérisé en ce qu'il s'agit d'un équipement de protection individuelle de la main.