CA2464718C

CA2464718C - Complexe textile pour isolation thermique

Info

Publication number: CA2464718C
Application number: CA2464718A
Authority: CA
Inventors: Laurent Thiriot
Original assignee: Kermel SNC
Current assignee: Kermel SNC
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2010-04-20
Anticipated expiration: 2022-11-07
Also published as: AU2002361312B2; NO20041864D0; DE60216957T2; DE60216957D1; CN1578633A; NO20041864L; NZ532393A; FR2831772B1; HUP0402008A2; DK1441613T3; CA2464718A1; JP2005507469A; US20050070189A1; BR0214063A; BR0214063B1; EP1441613A1; JP4319912B2; FR2831772A1; ES2279000T3; PT1441613E

Abstract

Ce complexe textile pour isolation thermique est remarquable en ce que l'une des parois (P1) au moins, notamment la paroi destinée à être soumise, en premier lieu, à la chaleur, est apte à se rétracter sous l'effet de la chaleur pour provoquer, d'une manière concomitante, le redressement des fils de liaison (F) correspondant ô un accroissement de l'espacement entre lesdites parois (P1) et (P2) réalisées en totalité ou en partie pour être thermostables.

Description

COMPLEXE TEXTILE POUR ISOLATION THERMIQUE
L'invention se rattache au secteur technique des articles textiles pouvant être uülisés comme isolants thermiques, notamment pour la réalisation de complexes textiles de protection aux risques liés au feu.
L'invention vise avantageusement une application du complexe textile pour la confection de vêtements d'intervention et de protection pour 1 o les sapeurs-pompiers. Bien évidemment, cette application ne doit pas être considérée comme limitative.
Ainsi, le complexe textile selon l'invention trouve une application dans tous les cas où l'on se trouve en présence de conditions extrêmes, par exemple lors d'un incendie, et plus généralement pour assurer une protection contre une source de chaleur élevée.
Généralement, comme le montre schématiquement la figure 1, pour réaliser des vestes d'intervention et de protection, on utilise, d'une manière connue, des structures multicouches qui se composent de quatre éléments, à
savoir - un tissu externe (A) ;
- une membrane imper-respirante, généralement associée à un substrat (B) ;
- une barrière thermique constituée généralement par un feutre aiguilleté (C) ;
- une doublure de finition (D).

2 Cet état de la technique peut être illustré par l'enseignement du brevet FR 1.213.415.
On sait par ailleurs que ce type de vêtements de protection doit posséder un certain nombre de critères, notamment de protection contre la chaleur radiante et contre la chaleur convective, posséder une bonne stabilité thermique des matériaux constitutifs, remplir des critères d'ini~amm~.b~l~~~ pure et posséder une bonne imperméabilité.
1 o I1 est ~~~le~ent ~~paru excessivement iy~or~~nt de pouvoir se prémunir du rïs~~e c~e stress thermique qui est un p~ënomène physiologique résultant d'une ~~évatie~z~ c~~ la températNce inter~.e çiu c~~s qui ne parvient plus à se tj~.er~p~~~éguler. Il peut en résp~t~r une perte de çapa~ité
physique,.
une perte de lucidité, un évanouissem~pt ~ou bien un arrêt cardiaque Il est éga~~tu~~t apparu impo~~.nt de pQ~ypir protéger l'opérateur, dans les conditiq~~ ~~trêmes et acci~y~.te~~s, ~ptment en lui ménageant un temps de fuit. .~1 existe en effet des situations dans lesquelles peut apparaître une étapè de transition très rapide du développement d'un feu 2o générant une augmentation très rapide, en quelques secondes, de la température de 500 à 600°C par exemple ce qui correspond à un flux de chaleur incidente de l'ordre de 40 kW au m2. Il est donc important de résister à cette augmentation brutale de température pendant un temps suffisant pour s'écarter du foyer.
Pour tenter d'atteindre ces objectifs, on a proposé des complexes textiles incorporant un isolant thermique constitué par un tricot à mailles

3 tridimensionnelles, comme il ressort de l'enseignement du brevet EP
0.443.991, ou par un feutre susceptible d'emprisonner de l'air, comme il ressort de l'enseignement du brevet EP 0.364.370. L'isolation thermique, résultant de l'air emprisonné, confère une protection importante contre les flux de chaleur. Toutefois, dans cette forme de réalisation de l'isolant thermique (mailles tridimensionnelles ou feutres), le toucher et l'aspect ne sont pas satisfaisants. Le vétement est souvent considéré comme peu hygiénique, désagréable à porter et peu esthétique d'où la nécessité
d'associer au complexe textile réalisé, une doublure de propreté. Cette 1 o solution tend toutefois à alourdir le complexe tout en compliquant sa confection.
On a également observé que les mailles tridimensionnelles ou les feutres ont tendance à limiter l'évacuation de la vapeur d'eau résultant de la transpiration, ce qui accroit les phénomènes de stress thermique.
Pour tenter de remédier à ces inconvénients, on a proposé de remplacer les isolants thermiques constitués de mailles tridimensionnelles ou feutres, par d'autres structures susceptibles d'emprisonner de l'air. IJne 2o solution ressort de l'enseignement de la demande de brevet W~99/35926 qui fait état d'une membrane sur laquelle sont disposés, à intervalles réguliers, des espaceurs afin de créer une couche d'air entre ladite membrane et une surface textile faisant par exemple office de doublure. Les espaceurs, constitués par des plots de polymère fixés sur ladite membrane, ont tendance à augmenter la sensibilité à l'abrasion des autres couches du complexe ainsi réalisé.

4 Dans la demande internationale WO00/66823, on a proposé de disposer des bourrelets en matériau textile, à la surface d'une doublure. Ces bourrelets créent des canaux d'air entre.une nappe textile ininflammable et la doublure. La présence de ces bourrelets augmente la sensibilité à
l'abrasion de la couche du complexe qui porte les bourrelets.
On a également proposé des solutions mettant en oeuvre des couches parallèles espacées assujetties à des moyens aptes à faire varier l'espace entre lesdites couches pour créer, d'une manière correspondante, une 1o barrière thermique. On peut citer par exemple l'enseignement du brevet GB
2.264.705 qui divulgue un article textile composé de deux couches parallèles constituëes d'une pluralité de fils. Chacune des couches coopère avec des moyens devant être actionnés manuellement pour les déplacer l'une par rapport â l'autre, ce qui provoque l'inclinaison ou le redressement des fils de liaison correspondant à un rapprochement desdites couches, en position inclinée des fils, et à un écartement des couches en position redressée desdits fils. Cette solution nécessite une intervention manuelle et vise exclusivement une application poux une protection contre le froid.
2o Dans la demande internationale W099/05926, le complexe comprend deux couches totalement indépendantes l'une de l'autre disposées dans deux plans parallèles afm de délimiter un espace pour le positionnement d'un matériau à mémoire de forme. Sous l'effet de Ia chaleur, le matériau à mémoire de forme fait varier l'espace entre les deux couches. Cette solution nécessite donc des moyens de mise en aeuvre particulier et gënère une structure manquant de souplesse.

A partir de cet état de la technique et pour remédier aux inconvénients précités, le problème que se propose de résoudre l'invention est de créer une barrière thermique permettant d'obtenir une isolation modérée en situation normale correspondant à une faible épaisseur pour un

5 plus grand confort d'utilisation et d'obtenir automatiquement une isolation plus forte et localisée aux endroits où la chaleur est plus forte en situation d'urgence.
Pour résoudre un tel problème, il a été conçu et mis au point un 1 o complexe textile pour isolation thermique notamment pour la réalisation de vétements de protection présentant une structure tissée ou tricotée ayant au moins deux parois liées d'une manière espacée par une pluralité de fils qui a tendance naturellement à se coucher, de sorte que, dans cette position, l'espacement est réduit et inférieur à la longueur des fils de liaison. L'une des parois au moins, notamment la paroi destinée à être soumise à la chaleur, est apte à se rétracter sous l'effet de la chaleur pour provoquer, d'une manière concomitante, le redressement des fils de liaison correspondant à un accroissement de l'espacement entre lesdites parois réalisées en totalité ou en partie pour être thermostables.
Avantageusement, les fils de liaison sont tissés ou tricotés partiellement avec chacune des couches.
Dans une forme de réalisation, chaque paroi ou couche résulte d'un entrelacement de fils de chaîne et de fils de trame, les fils de liaison sont disposës en chaire, Ie couchage desdits fils s'effectuant dans le sens trame.

6 Compte tenu de ces dispositions, il apparait que le fait d'utiliser, pour l'une des couches au moins, une matière thermo-rétractable en trame de la face externe permet d'obtenir une réacïion intéressante à la chaleur.
En effet, lorsque Ia température atteinte par la couche ou paroi thermo-rétractable est suffisamment élevée, il se produit une rétraction de la trame, ce qui a pour effet de redresser les fils de liaison et, d'une manière concomitante, d'augmenter, au fiu- et à mesure de l'élévation en température, l'épaisseur du complexe et par conséquent sa capacité isolante.
Par ailleurs, la sélection d'un fil de liaison en matière para-aramide Io permet d'obtenir, d'une part, une bonne résilience et, d'autre part, une résistance suffisante à la compression lorsque la barrière thermique a été
partiellement carbonisée, compte tenu des caractéristiques de thermostabilité du fil de liaison.
Avantageusement, les fils de chaîne et de trame de chaque paroi sont sélectionnés paxmi ceux de Ia famille des polyamides-imides du type de ceux connus sou la marque « I~ERMEL », en pur ou en mélange avec d'autres fibres.
2o Chaque paroi présente la même densité de fils, ou bien les deux parois présentent des densités de fils différentes.
Le complexe, tel que défini, peut être combiné avec une nappe externe en matériau ignifugé et une membrane imper-respirante avec substrat.

7 L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des figures des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique illustrant, comme indiqué, un complexe multicouches du type de ceux parfaitement connus et utilisés à ce jour pour la réalisation de vêtements de personnel d'intervention dans des conditions de risque, notamment de vêtements de sapeurs-pompiers ;
- la figure 2 est une vue en perspective d'une forme de réalisation du complexe textile selon l'invention ;
- la figure 3 est une vue en perspective à caractère purement lo schématique montrant le complexe textile soumis à une température considérée comme normale ; dans cette position, les fils de liaison sont couchés ;
- la figure 4 est une vue correspondant à la figure 3 montrant, sous l'effet d'une chaleur importante, la rétraction d'une des parois provoquant le redressement des fils de liaison et l'augmentation de l'épaisseur du complexe ;
- la figure 5 est un graphique montrant la réponse du complexe pendant la montée en température dans le cas d'une chaleur radiante ;
- la figure 6 est un graphique montrant Ia réponse du complexe 2o pendant la montée en température dans le cas d'une chaleur convective.
Le principe du complexe textile selon l'invention est illustré aux figures 3 et 4 des dessins. Le complexe présente une structure tissée ou tricotée ayant deux parois ou couches (Pl) et (P2) liées d'une manière espacée par une pluralité de fils (F). Les fils de liaison (F) sont tissés ou tricotés partiellement avec chacune des couches.

8 Or, il est apparu que les fils de liaison (F) ont une tendance naturelle à se coucher sur le côté, de sorte que l'épaisseur (e) du complexe considérée entre les deux couches (P 1) et (P2), est moins importante que la longueur des fils de liaison. Il en résulte donc qu'un redressement de ces fils de liaison, va provoquer, d'une manière correspondante, une augmentation de l'espace (e).
Pour obtenir ce résultat, l'une des parois au moins, notamment la paroi (P 1) destinée à être soumise à une chaleur importante, est apte à se 1 o rétracter sous l' effet de ladite chaleur. II en résulte que lorsque la température atteinte par la couche (Pl) est suffisamment élevée, de l'ordre de 200 à 300°C par exemple, il peut y avoir, comme le montre schématiquement la figure 4, une rétraction de ladite couche, ce qui aura pour effet de redresser les fils de liaison (F) provoquant, d'une manière concomitante, une augmentation de l'épaisseur (e) au fur et à mesure de la montée de température. Il en résulte bien évidemment une augmentation de Ia capacité isolante d'un tel complexe.
A partir de ce concept de base, différentes formes de réalisation 2o peuvent étre envisagëes.
Par exemple, chaque paroi ou couche (P1) et (P2) résulte d'un entrelacement de fils de chaîne et de trame. Les fils de liaison, (F) sont disposés en chaîne, de sorte que le couchage de ces derniers s'effectue dans le sens de la trame. La réalisation de ce type de complexe par tissage ou tricotage de fils est parfaitement connue pour un homme du métier.

9 Comme il sera indiqué dans la suite de la description, les fils de liaison {F) sont un para-aramide connu pour sa très bonne thermostabilité, ce qui permet d'obtenir, d'une part, une bonne résilience et, d'autre part, une résistance suffisante à la compression, lorsque Ia barrière thermique est parkiellement carbonisée.
On rappelle qu'au moins une des parois est tissée ou tricotée à partir de fils comprenant des fils thermostables.
20 Les fils de chaîne et de trame de chaque paroi (Pl) et (P2) sont avantageusement sélectionnés parmi ceux de Ia famille des méta-aramides en pur ou en mélange, du type de ceux connus sous la marque « KERMEL »
(RHODLA) ou « N~ME~» (DUPONT) ou « CONEX » (TEIJIN). Dans l'exemple de la figure 2, Ia paroi (P1) est réalisée en fils de chaîne (C1) et i5 en fils de trame (TI), en matière thermo-rétractable. Avantageusement, seul (TI) est thermorétractable. La paroi (P2) est réalisée en fils de chaîne (CZ) et en fils de trame (T2). Les fils de liaison (F) sont avantageusement constitués par un fil de chaîne reliant les fils de trame (T1) et (T2) de chacune des parois (P 1) et (P2).
Chaque paroi (P 1) et (P2) peut présenter, par tissage ou tricotage, la même densité de fil. Ou bien, pour chaque paroi, cette densité peut être différente.
Par exemple, le tissage ou tricotage le plus dense constitue la paroi destinée à étre dirigée vers l'utilisateur en faisant avantageusement office de doublure.

Les fils thermostables utilisés peuvent être réalisés en matériau synthétique artificiel ou naturel, ou en un mélange. D'une manièxe préférée, on utilise des fils à base de méta-aramide par exemple de métaphénylène isophtalamide ou de polyamide-imide, éventuellement en combinaison avec 5 de la viscose ignifugée. Il est également possible d'utiliser des fls à base d'un mélange de fibres de modacrylique et de coton ignifugé.
Comme indiqué, la longueur du fil d'espacement entre les parois (Pl) et (PZ) détermine l'espace (e) entre ces parois et par conséquent

10 l'épaisseur du matelas d'air ainsi constitué pour l'isolation thermique. La longueur du fiI de liaison (F) est de préférence comprise entre 1 et 10 mm environ. On rappelle que Ie fil d'espacement est avantageusement un fiI à
base de para-aramide tel que le paraphénylène téréphtalamide par exemple (« KE1~LAR » de DUPONT, « TWARON » et « TECHNORA » de TEIJIN) 7. 5 Le complexe textile tel que défini selon Ies caractéristique de l'invention peut être utilisë seul ou en combinaison avec d'autres nappes de fils ou de fibres poux constituer un article multicouches du type de ceux connus pour un homme du métier (figure 1).
Par exemple, le complexe tel que défini est combiné avec une nappe constituée d'un textile ignifugé et d'une nappe constituée d'une membrane.
La membrane est de préférence comprise entre le textile ignifugé et le complexe textile d'isolation thermique, selon l'invention. Le textile ignifugé
est destiné à former une face ou paroi qui ne sera pas en contact avec l'utilisateur. Par exemple, le textile ignifugé est de préférence constitué
d'un tissu à base de fils ou fibres de métaphénylène isophtalamide ou de

11 polyamide-imide, avec éventuellement des fils ou fibres de paraphénylène téréphtalamide, etlou des fils ou fibres antistatiques ou autre para-aramide ou fibres ou fils type PB~ ou PBI.
La membrane peut être constituée pax un filin xnicroporeux ou hydrophile, par exemple à base de polytétrafluoroéthylène, de polyuréthane ignifugé ou de polyester. Cette membrane peut âtre libre dans le complexe ou associée par .exemple par contre collage à un support textile, tel qu'un tissu ou un non-tissé à base de fibres de mâta-aramide ou de polyamide-2 o imide.
Cet effet de retrait de l'une des couches peut également résulter de la présence d'une membrane fixée sur la couche considérée. Par exemple, cette membrane peut être exécutée en tout matériau susceptible de présenter un retrait sous l'effet de la chaleur teI que du polyuréthane microporeux, du polyuréthane hydrophile, du polyester hydrophile, ....
Le complexe selon l'invention en combinaison avec un textile ignifugé et une membrane, trouve une application particulièrement 2o avantageuse pour la confecüon d'un vêtement pour la protection contre les risques liés au feu, par exemple une veste de sapeur-pompier.
On décrit ci-après un exemple de réalisation d'un complexe textile selon l'invention, les parois (P1) et (P2) relevant de l'armure illustrée figure 2.

12 - les fils de châme (C1) de la paroi (P1) sont constitués par des filés de fibres de polyamide-imide de titre Nm 8012 de densité 13 fils/cm ;
- les fils de trame (TI) de la paroi (Pl) sont constitués par des filés de fibres de polyamide-imide de titre Nm 60/1 de densité 27 duites/cm ;
- les fils de chaîne (C2) et de trame (T2) de la paroi (P2) sont constitués par des filés de fibres de polyamide-imide de titre Nm 80/2 de densité respective 20 et 27 fils/cm ;
lo - les fils de chaire d'espacement (F) sont constitués par des filés de fibres de para-aramide de titre Nm 80/2 de densité 6 fils/cm ;
La masse surfacique de l'article est d'environ 240 g/m2 et l'espacement entre les parois (P1) et (P2), d'environ 2 mm en position normale (liaison couchée).
Des mesures de la protection aux flux thermiques du complexe ont donné les résultats suivants _ Selon Ia norme EN 366, test â la chaleur radiante : 28 secondes en 2o ta et 7,3 secondes en t2-tl. On renvoie au diagramme de la figure 5.
- Selon 1a norme EN 367, test â la chaleur convective (figure 6) ~ HTI 24 (temps théorique de brûlure) de 18 secondes ~ HTI 24 - HTI 12 (temps théorique de douleur) de 5 secondes Il résulte de ces graphiques, d'une manière remarquable, que les valeurs types « temps de fuite », c'est-à-dire les différences entre les temps

13 théoriques de bnîlure (t2 ou HTI 24), et les temps théoriques de douleur (tl ou HTI 12), sont supérieures à la moyenne générale observée pour des complexes de ce niveau. On observe également une élévation significative de l'épaisseur sous l'effet de la chaleur radiante, et une augmentation de 1a différence entre (tI) et (t2) signifiant une augmentation théorique de la protection après Ie seuil de douleur.
Les avantages ressortent bien de la description, en particulier on souligne que le complexe obtenu présente une excellente respirabilité, un 1 o excellent aspect visuel, ainsi qu'une excellente protection thermique.

Claims

REVENDICATIONS

-1- Complexe textile pour isolation thermique notamment pour la réalisation de vêtements de protection présentant une structure tissée ou tricotée ayant au moins deux parois (P1) et (P2) liées d'une manière espacée par une pluralité de fils (F) qui a tendance naturellement à se coucher, de sorte que, dans cette position, l'espacement est réduit et inférieur à la longueur des fils de liaison, caractérisé en ce que l'une des parois (P1) au moins, notamment la paroi destinée à être soumise, en premier lieu, à la chaleur, est apte à se rétracter sous l'effet de la chaleur pour provoquer, d'une manière concomitante, le redressement des fils de liaison (F) correspondant à un accroissement de l'espacement entre lesdites parois (P1) et (P2) réalisées en totalité ou en partie pour être thermostables.

-2- Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils de liaison (F) sont tissés ou tricotés partiellement avec chacune des couches ou parois (P1) et (P2).

-3- Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils de liaison (F) sont à base de para-aramide.

-4- Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque paroi (P1) et (P2) résulte d'un entrelacement de fils de chaîne et de fils de trame, les fils de liaison sont disposés en chaîne, le couchage desdits fils s'effectue dans le sens trame.

-5- Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fils de chaîne et de trame de chaque paroi (P1) et (P2) sont sélectionnés parmi ceux de la famille des méta-aramides, en pur ou en mélange.
-6- Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque paroi (P1) et (P2) présente la même densité de fils.
-7- Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux parois (P1) et (P2) présentent des densités de fils différentes.
-8- Complexe textile selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est combiné avec une nappe externe en matériau ignifugé et une membrane imper-respirante avec substrat.
-9- Utilisation du complexe selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 pour la réalisation d'un vêtement de protection, notamment pour sapeurs-pompiers.