Brevet FR3032867A1 — publié le 20160826

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne le domaine général de la cotte de mailles, notamment pour les équipements individuels de protection (gants, tabliers, gilets, etc.). ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les équipements individuels de protection pour certaines industries (notamment l'industrie de la viande), ou pour la protection contre les agressions par projectiles (balles, etc.) ou armes blanches, comportent fréquemment des parties en particules métalliques. Ces particules métalliques consistent avantageusement en des tissus de cotte de mailles formés par un entrelacement d'anneaux métalliques. De tels équipements individuels de protection sont appréciés en particulier pour leurs qualités intrinsèques de résistance à la coupure et à la perforation. Etant donné la fonction protectrice recherchée, on souhaite obtenir des nappes métalliques ayant des caractéristiques de résistance et de sécurité optimales. Ces caractéristiques de performance sont par exemple définies dans la norme NF EN ISO 13998. Selon cette norme, les équipements individuels de protection de niveau I de performance (testés en perforation à 2.45 Joules) offrent une certaine protection contre les coupures et conviennent seulement dans les situations de travaux légers et si des mouvements violents pour trancher vers le corps n'ont pas lieu. Encore selon cette norme, les équipements individuels de protection de niveau II de performance (testés en perforation à 4.9 Joules) conviennent pour les utilisations dans les abattoirs, dans les opérations de désossage et dans les industries de transformation lorsque des couteaux à lames étroites sont utilisés pour des opérations de découpe dans lesquelles la pointe du couteau n'est pas dirigée vers le corps Ils conviennent également lorsque des couteaux à larges lames sont utilisés pour des opérations de découpe dans lesquelles la pointe du couteau peut être dirigée vers le corps. Toujours selon cette norme, la résistance à la traction des anneaux doit être au minimum de : 3 0 3 2 86 7 2 - 100 N +/- 10 N pour le niveau I de performance, et - 200 N +/- 10 N pour le niveau II de performance. Il existe également des normes relatives aux pares armes blanches, par exemple les normes HOSDB Knife and Spikes et NIJ standard 0115.00, 5 pour les niveaux de performance KR1/SP1, KR2/SP2, et KR3/SP3. Pour cela, par exemple, dans le document FR-2 898 249, il a été proposé de réaliser le tissu en cotte de mailles avec des anneaux qui ont un diamètre intérieur compris entre 3 et 3,2 mm et qui sont fabriqués avec un fil ayant un diamètre inférieur à 0,45 mm. 10 Ces anneaux de cotte de mailles sont avantageusement réalisés en acier inoxydable. Cependant, d'une manière générale, l'homme du métier considère que les techniques de fabrication des cottes de mailles, et en particulier les opérations nécessaires de découpe, d'emboutissage, de mise en forme, de 15 cintrage et/ou de soudage des particules métalliques, limitent les possibilités d'utiliser des métaux très durs et très résistants. De ce fait, on utilise traditionnellement des aciers (316L, 304L ...), dont les caractéristiques de résistance et de dureté sont à la limite des possibilités de découpe, de façonnage et de soudage des particules constitutives des 20 nappes précitées. A côté de cela, quelques solutions ont été proposées pour la fourniture de cottes de mailles réalisées dans des métaux permettant l'obtention de nappes ayant des propriétés de résistance et de dureté supérieures aux nappes classiques, ou ayant des propriétés similaires mais dont le poids 25 serait inférieur du fait de l'utilisation d'une épaisseur moindre. Par exemple, le document FR-2 898 250 décrit un procédé de fabrication particulier d'un vêtement de protection ou d'une partie de vêtement de protection, comportant une nappe de particules métalliques assemblées entre elles, genre nappe d'anneaux métalliques entrelacés, ou 30 nappe de plaquettes métalliques assemblées par des anneaux métalliques de jonction ou autre moyen. Le procédé correspondant consiste - dans un premier temps, partant d'un métal ou de métaux à durcissement structural n'ayant pas subi de traitement thermique final, à découper les particules métalliques, les façonner et les 35 assembler entre elles pour obtenir la nappe métallique recherchée, - dans un 3032 86 7 3 second temps, à traiter thermiquement la nappe métallique obtenue, ceci de manière adaptée pour augmenter les caractéristiques de résistance et de dureté des particules métalliques constitutives de ladite nappe, - et enfin à utiliser la nappe métallique traitée thermiquement pour fabriquer le vêtement 5 de protection recherché, ou pour finaliser la fabrication de ce vêtement. Selon un autre exemple, le document WO-2013/007298 décrit quant à lui un équipement individuel de protection comprenant un tissu de cotte de mailles dont les anneaux ont un diamètre extérieur compris entre 3,98 et 4,02 mm et sont fabriqués avec un fil dont le diamètre est compris entre 0,47 10 et 0,52 mm, présentant une résistance à la traction comprise entre environ 1 200 et 1 500 N/mm2. Dans ce document, le fil métallique constitutif des anneaux comprend de l'acier ayant une structure austéno-ferritique de composition standard, à savoir du Fe avec : 15 - une teneur en C non supérieure à 0,03 % en poids ; - une teneur en Mn ne dépassant pas 2,00 % en poids ; - une teneur en Si non supérieure à 0,75 % en poids ; - une teneur en S non supérieure à 0,01 % en poids ; - une teneur en P non supérieure à 0,030 % en poids ; 20 - une teneur en Ni comprise entre 4,50 % en poids et 6,50 % en poids ; - une teneur en Cr comprise entre 21 % en poids et 23 % en poids ; - une teneur en Mo comprise entre 2,50 % en poids et 3,50 % en poids ; 25 - une teneur en N comprise entre 0,15 % en poids et 0,20 % en poids ; le reste étant essentiellement du Fe et des impuretés accidentelles. Cette composition est quasiment identique à la nuance 1.4462 de la norme FR EN 10088-1 (2005) ou 329LN de la norme AISI. Toutefois, le document WO-2013/007298 ne divulgue pas une cotte 30 de mailles dont les performances sont optimales sur le plan de la résistance à la traction et de l'abrasion. Ces caractéristiques intrinsèques ne permettent alors pas de descendre en diamètre de fil inférieur à 0.47mm, engendrant alors des problèmes de poids des équipements. 3032 86 7 4 L'homme du métier connait en outre le risque de chercher à trop augmenter la résistance à la traction du fil, sous peine d'obtenir un matériau cassant du fait de sa faible capacité d'allongement à la rupture et donc imparfait pour répondre à ces normes. 5 Compte tenu de ce qui précède, il s'avère intéressant de proposer de nouvelles solutions pour l'obtention de cottes de mailles ayant des propriétés de résistance et/ou de dureté supérieures aux nappes précitées, ou ayant des propriétés similaires mais dont le poids serait inférieur du fait de l'utilisation d'une épaisseur moindre (voire une cotte de mailles offrant un 10 compromis entre ces deux objectifs). OBJET DE L'INVENTION L'invention vise à remédier à cet inconvénient de l'art antérieur en proposant une cotte de mailles, c'est-à-dire constituée d'un treillis d'anneaux 15 métalliques entrelacés, dont lesdits anneaux de cotte de mailles sont réalisés avec un fil en acier inoxydable comprenant : - du carbone (C) dans une proportion en poids comprise entre 0,01 et 0,03 %, bornes incluses, - du silicium (Si) dans une proportion en poids comprise entre 0,4 et 20 0,6 %, bornes incluses, - du manganèse (Mn) dans une proportion en poids comprise entre 0,7 et 0,9 %, bornes incluses, - du phosphore (P) dans une proportion en poids inférieure ou égale à 0,03 0/0, 25 - du souffre (S) dans une proportion en poids inférieure ou égale à 0,015 %, - du chrome (Cr) dans une proportion en poids comprise entre 21 et 23 %, bornes incluses, - du molybdène (Mo) dans une proportion en poids comprise entre 2,9 30 et 3,5 %, bornes incluses, - du nickel (Ni) dans une proportion en poids comprise entre 4,5 et 5,5 %, bornes incluses, - de l'azote (N) dans une proportion en poids comprise entre 0,14 et 0,22 %, et 3032 86 7 5 - du fer (Fe), dans une proportion en poids restante pour obtenir 100 %, sauf impuretés accidentelles. Les inventeurs ont constaté que, de manière surprenante et inattendue, une telle composition spécifique permet l'obtention d'anneaux de 5 cotte de mailles ayant une résistance mécanique élevée, tout en conservant une capacité d'allongement et de malléabilité adaptée à la mise en oeuvre de techniques conventionnelles de fabrication des cottes de mailles, et en particulier les opérations traditionnelles de découpe, d'emboutissage, de mise en forme, de cintrage et/ou de soudage des particules métalliques. 10 Les anneaux de cette cotte de mailles sont moins sujets aux déformations dues aux agressions mécaniques extérieures lors de l'utilisation et de l'entretien (coups de couteaux, tensions, happement par des machines en rotation, lors des opérations de nettoyages dans les machines, etc.) ; ils comportent également une très grande résistance à l'usure 15 (frottements contre les tables de découpe, contre les billots, lors des opérations de nettoyages, etc.). Un tel fil a également une plage étroite de résistance à la traction par rapport à la valeur cible (+/- 25 N avantageusement), et apporte une constance et une répétabilité de la résistance mécanique. 20 De plus, les inventeurs ont montré qu'un tel matériau permet l'obtention soit d'une cotte de mailles ayant des propriétés de résistance et de dureté supérieures aux nappes précitées, soit d'une cotte de mailles ayant des propriétés similaires mais dont le poids serait inférieur du fait de l'utilisation d'une épaisseur moindre (voire d'une cotte de mailles offrant un 25 compromis entre ces deux objectifs). Une telle cotte de mailles confère ainsi : - légèreté, - résistance à la déformation, et - résistance à l'usure. 30 De préférence, les anneaux de cotte de mailles sont réalisés avec un fil en acier inoxydable comprenant : - du carbone (C) dans une proportion en poids comprise entre 0,012 et 0,021 %, bornes incluses, - du silicium (Si) dans une proportion en poids comprise entre 0,46 et 35 0,59 %, bornes incluses, 3032867 6 - du manganèse (Mn) dans une proportion en poids comprise entre 0,76 et 0,88 %, bornes incluses, - du phosphore (P) dans une proportion en poids comprise entre 0,021 et 0,027 %, bornes incluses, 5 - du souffre (S) dans une proportion en poids comprise entre 0,0005 et 0,0009 %, bornes incluses, - du chrome (Cr) dans une proportion en poids comprise entre 22,09 et 22,37 %, bornes incluses, - du molybdène (Mo) dans une proportion en poids comprise entre 10 3,15 et 3,27 %, bornes incluses, - du nickel (Ni) dans une proportion en poids comprise entre 5,18 et 5,32 %, bornes incluses, - de l'azote (N) dans une proportion en poids comprise entre 0,162 et 0,20 %, bornes incluses, et 15 - du fer (Fe), dans une proportion en poids restante pour obtenir 100 %, sauf impuretés accidentelles. Les anneaux de cotte de mailles sont avantageusement réalisés avec un fil en acier inoxydable de structure bi-phasée composée de ferrite et d'austénite. 20 Encore de préférence, les anneaux de cotte de mailles sont réalisés avec un fil en acier inoxydable dont la résistance à la traction est comprise entre 1600 et 2550 N/mm2, bornes incluses, de préférence entre 1750 et 2550 N/mm2, bornes incluses, de préférence encore comprise entre 1900 et 2300 N/mm2, bornes incluses. 25 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La présente invention concerne ainsi une cotte de mailles qui est notamment adaptée à la fabrication d'un équipement individuel de protection qui est destiné en particulier : 30 - à l'industrie de la viande, pour assurer la protection de la main d'une personne qui utilise des outils coupants ou tranchants, ou - à la protection contre les agressions par projectiles (balles, etc.) ou armes blanches. De tels équipements individuels de protection sont par exemple décrits 35 dans le document FR-2 898 249. 3032 86 7 7 Par exemple, un gant comprend une partie main prolongée par une partie en forme de manchon cylindrique destiné à venir recouvrir le poignet de l'utilisateur. Cette partie peut être prolongée d'une extension formant manchette de protection de l'avant-bras ou du bras. 5 Ce gant peut encore être équipé d'un système de serrage au niveau du poignet pour assurer une tenue efficace sur la main. Cet équipement individuel de protection comprend au moins une partie en cotte de mailles. La cotte de mailles est constituée par un treillis d'anneaux métalliques 10 entrelacés, dit encore « tissu de cotte de mailles ». Les anneaux métalliques sont avantageusement entrelacés de manière classique, de préférence pour obtenir une cotte de mailles à l'anglaise. Selon l'invention, les anneaux de cotte de mailles sont réalisés avec 15 un fil en acier inoxydable dont la résistance à la traction est comprise entre 1600 et 2550 N/mm2, bornes incluses, de préférence entre 1750 et 2550 N/mm2, bornes incluses, et de préférence encore comprise entre 1900 et 2300 N/mm2, bornes incluses. Par « acier inoxydable », on entend en particulier la famille d'aciers 20 (alliages de fer et de carbone) auxquels est ajouté essentiellement du chrome qui provoque la formation d'une couche protectrice d'oxyde de chrome qui confère à ces aciers leur inoxydabilité. D'autres éléments peuvent être ajoutés, notamment : - le nickel qui améliore les propriétés mécaniques en général et la 25 ductilité en particulier, ou - le molybdène qui améliore la stabilité de l'alliage pour des températures autres que la température ambiante. Les inventeurs ont identifié un acier inoxydable particulier, dont la composition chimique spécifique génère la résistance à la traction précitée et 30 permet la réalisation d'un fil particulièrement adapté à la réalisation d'anneaux de cotte de mailles. A cet égard, les anneaux de cotte de mailles sont réalisés avec un fil en acier inoxydable comprenant : - du carbone (C) dans une proportion en poids comprise entre 0,01 et 35 0,03 %, bornes incluses, 3032867 8 - du silicium (Si) dans une proportion en poids comprise entre 0,4 et 0,6 %, bornes incluses, - du manganèse (Mn) dans une proportion en poids comprise entre 0,7 et 0,9 %, bornes incluses, 5 - du phosphore (P) dans une proportion en poids inférieure ou égale à 0,03 - du souffre (S) dans une proportion en poids inférieure ou égale à 0,015% - du chrome (Cr) dans une proportion en poids comprise entre 21 et 10 23 %, bornes incluses, - du molybdène (Mo) dans une proportion en poids comprise entre 2,9 et 3,5 %, bornes incluses, - du nickel (Ni) dans une proportion en poids comprise entre 4,5 et 5,5 %, bornes incluses, 15 - de l'azote (N) dans une proportion en poids comprise entre 0,14 et 0,22 %, bornes incluses, et - du fer (Fe), dans une proportion en poids restante pour obtenir 100 %, sauf impuretés accidentelles. De préférence encore, les mailles sont réalisées avec un fil en acier 20 inoxydable comprenant : - du carbone (C) dans une proportion en poids comprise entre 0,012 et 0,021 %, bornes incluses, - du silicium (Si) dans une proportion en poids comprise entre 0,46 et 0,59 %, bornes incluses, 25 - du manganèse (Mn) dans une proportion en poids comprise entre 0,76 et 0,88 %, bornes incluses, - du phosphore (P) dans une proportion en poids comprise entre 0,021 et 0,027 %, bornes incluses, - du souffre (S) dans une proportion en poids comprise entre 0,0005 et 30 0,0009 %, bornes incluses, - du chrome (Cr) dans une proportion en poids comprise entre 22,09 et 22,37 %, bornes incluses, - du molybdène (Mo) dans une proportion en poids comprise entre 3,15 et 3,27 %, bornes incluses, 3032867 9 - du nickel (Ni) dans une proportion en poids comprise entre 5,18 et 5,32 %, bornes incluses, - de l'azote (N) dans une proportion en poids comprise entre 0,162 et 0,20 %, bornes incluses, et 5 - du fer (Fe), dans une proportion en poids restante pour obtenir 100 %, sauf impuretés accidentelles. Un tel acier inoxydable comporte avantageusement une structure biphasée composée de ferrite et d'austénite, dit encore « acier duplex ». Un tel acier inoxydable est encore désigné comme appartenant à la 10 famille des aciers austéno-ferritiques. Différents tissus en cotte de mailles peuvent ainsi être fabriqués à partir de cet acier inoxydable pour la réalisation d'équipements individuels de protection. Selon un premier mode de réalisation, les anneaux de cotte de mailles 15 ont un diamètre extérieur compris entre 3,8 mm et 4,2 mm, bornes incluses, et sont réalisés en fil d'acier inoxydable dont le diamètre est compris entre 0,38 mm et 0,6 mm, bornes incluses. Dans ce cas, de préférence, les anneaux sont réalisés en fil d'acier inoxydable dont le diamètre est compris entre : 20 - 0,38 mm et 0,5 mm, bornes incluses, de préférence entre 0,38 mm et 0,45 mm, bornes incluses ; - 0,45 mm et 0,6 mm, bornes incluses, de préférence entre 0,5 mm et 0,6 mm, bornes incluses. Sans être limitatif, les anneaux comportent une résistance à la traction 25 qui est supérieure à 300 N, avec de préférence : - une résistance à la traction comprise entre 300 et 400 N pour un fil de diamètre 0,4 mm et - une résistance à la traction comprise entre 500 et 600 N pour un fil de diamètre 0,5 mm. 30 Dans ce cadre, pour la réalisation d'un gant ou d'un tablier par exemple, les anneaux de cotte de mailles ont un diamètre extérieur de 4 mm, et sont réalisés en fil d'acier inoxydable dont le diamètre est de 0,4 mm. Le fil comporte alors une résistance à la traction de l'ordre de 2100 N/mm2; et les anneaux ont une résistance à la traction de l'ordre de 350 N. 3032867 10 Un tel équipement de protection individuelle remplit alors un niveau I de performance (testé en perforation à 2,45 Joules suivant la norme NF EN ISO 13998). Selon un autre exemple, pour la réalisation d'un tablier, les anneaux 5 de cotte de mailles ont un diamètre extérieur de 4 mm, et sont réalisés en fil d'acier inoxydable dont le diamètre est de 0,5 mm. Le fil comporte alors également une résistance à la traction de 2100 N/ mm2; et les anneaux ont une résistance à la traction de l'ordre de 600 N. Un tel équipement de protection individuelle remplit alors un niveau II 10 de performance (testé en perforation à 4,9 Joules suivant NF EN ISO 13998). Selon un second mode de réalisation, les anneaux ont un diamètre extérieur compris entre 6,5 mm et 8 mm, bornes incluses, et sont réalisés en fil d'acier inoxydable dont le diamètre est compris entre 0,6 mm et 1 mm, 15 bornes incluses. Une telle cotte de mailles est en particulier intéressante dans les utilisations balistiques, notamment sous forme d'un pack pare arme blanche ajouté à une solution balistique. Dans ce cas, cette cotte de mailles est utilisée en association avec un 20 complexe multicouche de textile technique (fibres aramides, polyester haute ténacité, etc.). Les anneaux de cette cotte de maille peuvent ainsi être réalisés avec un fil de diamètre réduit, tout en conservant des qualités de performance adaptées. Les anneaux comportent alors avantageusement un diamètre 25 extérieur habituel mais un diamètre intérieur augmenté. Une telle cotte de mailles comporte alors un poids significativement réduit du fait de la synergie entre : - la réduction du poids de chaque anneau, mais aussi - la diminution de la densité d'anneaux par unité de surface. 30 De manière générale, les différents domaines selon l'invention s'entendent bornes incluses. De manière avantageuse, cet acier inoxydable peut tout-à-fait être travaillé par la mise en oeuvre d'un procédé classique de fabrication de cotte de mailles, utilisant des machines conventionnelles. 35 REVENDICATIONS- 1.- Cotte de mailles, c'est-à-dire constituée d'un treillis d'anneaux métalliques entrelacés, caractérisée en ce que lesdits anneaux de cotte de mailles sont réalisés avec un fil en acier inoxydable comprenant : - du carbone (C) dans une proportion en poids comprise entre 0,01 et 0,03 %, bornes incluses, - du silicium (Si) dans une proportion en poids comprise entre 0,4 et 0,6 %, bornes incluses, - du manganèse (Mn) dans une proportion en poids comprise entre 0,7 et 0,9 %, bornes incluses, - du phosphore (P) dans une proportion en poids inférieure à 0,03 %, - du souffre (S) dans une proportion en poids inférieure à 0,015 %, - du chrome (Cr) dans une proportion en poids comprise entre 21 et 23 %, bornes incluses, - du molybdène (Mo) dans une proportion en poids comprise entre 2,9 et 3,5 %, bornes incluses, - du nickel (Ni) dans une proportion en poids comprise entre 4,5 et 5,5 %, bornes incluses, - de l'azote (N) dans une proportion en poids comprise entre 0,14 et 20 0,22 %, et - du fer (Fe), dans une proportion en poids restante pour obtenir 100 %, sauf impuretés accidentelles. 2.- Cotte de mailles selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits anneaux de cotte de mailles sont réalisés avec un fil en acier 25 inoxydable comprenant - du carbone (C) dans une proportion en poids comprise entre 0,012 et 0,021 %, bornes incluses, - du silicium (Si) dans une proportion en poids comprise entre 0,46 et 0,59 %, bornes incluses, 30 - du manganèse (Mn) dans une proportion en poids comprise entre 0,76 et 0,88 %, bornes incluses, - du phosphore (P) dans une proportion en poids comprise entre 0,021 et 0,027 %, bornes incluses, - du souffre (S) dans une proportion en poids comprise entre 0,0005 et 35 0,0009 %, bornes incluses, 3032867 12 - du chrome (Cr) dans une proportion en poids comprise entre 22,09 et 22,37 %, bornes incluses, - du molybdène (Mo) dans une proportion en poids comprise entre 3,15 et 3,27 %, bornes incluses, 5 - du nickel (Ni) dans une proportion en poids comprise entre 5,18 et 5,32 %, bornes incluses, - de l'azote (N) dans une proportion en poids comprise entre 0,162 et 0,20 %, bornes incluses, et - du fer (Fe), dans une proportion en poids restante pour obtenir 10 100 %, sauf impuretés accidentelles. 3.- Cotte de mailles selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits anneaux de cotte de mailles sont réalisés avec un fil en acier inoxydable de structure bi-phasée composée de ferrite et d'austénite. 15 4.- Cotte de mailles selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que lesdits anneaux de cotte de mailles sont réalisés avec un fil en acier inoxydable dont la résistance à la traction est comprise entre 1600 et 2550 N/mm2, bornes incluses. 5.- Cotte de mailles selon la revendication 4, caractérisée en ce que lesdits anneaux de cotte de mailles sont réalisés avec un fil en acier inoxydable dont la résistance à la traction est comprise entre 1900 et 2300 N/mm2, bornes incluses. 6.- Cotte de mailles selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que lesdits anneaux de cotte de mailles ont un diamètre extérieur compris entre 3,8 mm et 4,2 mm, bornes incluses, et sont réalisés en fil d'acier inoxydable dont le diamètre est compris entre 0,38 mm et 0,6 mm, bornes incluses. 7.- Cotte de mailles selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits anneaux sont réalisés en fil d'acier inoxydable dont le diamètre est compris entre : - 0,38 mm et 0,5 mm, bornes incluses, de préférence entre 0,38 mm et 0,45 mm, bornes incluses ; ou - 0,45 mm et 0,6 mm, bornes incluses, de préférence entre 0,5 mm et 0,6 mm, bornes incluses. 3032867 13 8.- Cotte de mailles selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que lesdits anneaux ont un diamètre extérieur compris entre 6,5 mm et 8 mm, bornes incluses, et sont réalisés en fil d'acier inoxydable dont le diamètre est compris entre 0,6 mm et 1 mm, bornes 5 incluses. 9.- Equipement individuel de protection comprenant au moins une partie en cotte de mailles selon l'une quelconque des revendications précédentes.