EP4702182A1 - Tissu tridimensionnel à fils de chaîne entrelacés adapté pour résister aux impacts et gilet pare-balles pour torse féminin et son procédé de fabrication - Google Patents
Tissu tridimensionnel à fils de chaîne entrelacés adapté pour résister aux impacts et gilet pare-balles pour torse féminin et son procédé de fabricationInfo
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- EP4702182A1 EP4702182A1 EP24722203.7A EP24722203A EP4702182A1 EP 4702182 A1 EP4702182 A1 EP 4702182A1 EP 24722203 A EP24722203 A EP 24722203A EP 4702182 A1 EP4702182 A1 EP 4702182A1
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Abstract
L'invention concerne un tissu tridimensionnel (16) à fils de chaîne entrelacés, adapté pour résister aux impacts, le tissu tridimensionnel (16) présentant une armure (22) dont le motif de répétition comprend au moins un premier fil de trame (Pa1) et un deuxième fil de trame (Pb1) qui forment une première colonne verticale, un premier fil de trame (Pa2) et un deuxième fil de trame (Pb2) qui forment une deuxième colonne verticale, et deux fils de chaîne de liage (C11, C21) qui évoluent suivant un pas longitudinal de un fil de trame, et suivant une profondeur de liage verticale de deux fils de trame.
Description
DESCRIPTION
Titre : Tissu tridimensionnel à fils de chaîne entrelacés adapté pour résister aux impacts et gilet pare-balles pour torse féminin et son procédé de fabrication
Domaine de l ’invention
La présente demande de brevet se rapporte au domaine des tissus adaptés pour résister aux impacts, et plus particulièrement aux tissus tridimensionnels à fils de chaîne entrelacés.
La présente invention concerne également un gilet pare-balles pour torse féminin réalisé avec un tel tissu et son procédé de fabrication.
Cette invention pourra trouver une application dans le domaine de la marine, l'aérospatiale, le transport, le sport, l'aéronautique et plus généralement dans tout domaine nécessitant un tissu à haute performance qui est déformable sans compromettre sa capacité à résister aux impacts.
Etat de la technique
L'industrie de la protection balistique s'est principalement concentrée sur la conception et la fabrication de gilets pare-balles destinés au torse masculin, en utilisant divers tissus à impact balistique, notamment des tissus bi-dimensionnels, des quasi-unidirectionnels tissés, des laminés unidirectionnels, etc.
Aussi, des efforts ont été réalisés pour développer des gilets pare-balles adaptés au torse féminin. En effet, il est connu que l'efficacité des gilets pare-balles féminins dépend fortement de l’ajustement du gilet au corps qui le porte, et en particulier de l’ajustement du panneau de protection balistique qui couvre le torse.
En d’autres termes, plus le gilet épouse la forme du corps, plus la protection est efficace.
Pour donner une forme proche d’un buste féminin à un gilet pare-balles, il est connu d’utiliser des techniques de "coupé-cousu" sur des tissus balistiques avec différentes coutures.
Bien que de conception simple, ce type de technique présente des points de faiblesse au niveau des coutures pour résister à l'impact balistique.
On connaît également un gilet pare-balle qui est réalisé par pliage et couture, tel que décrit et représenté dans le document US4183097A.
Ce document décrit un gilet pare-balles profilé en tissu pour la protection du torse d'une femme, comprenant un panneau de protection frontal profilé composé d'une pluralité de couches de tissu de protection balistique en aramide
Les couches de tissus sont pliées sur elle-même en les décalant angulairement d'une direction à l'autre.
Le panneau de protection est profilé grâce au chevauchement des couches de tissu pliées qui sont cousues de façon à joindre deux sections latérales à une section centrale du panneau de manière à amener le panneau de protection à épouser la courbure du buste d'une femme.
Cette méthode vise à répartir sensiblement l'épaisseur ajoutée, d'éviter les bourrelets et d'améliorer le confort.
Toutefois, un panneau de protection réalisé suivant cette conception par pliage présente des surépaisseurs, provoquant des démangeaisons, une mobilité personnelle réduite et un certain inconfort.
Aussi, on connaît une structure tissée stratifiée multicouche pour vêtement de protection balistique qui peut être moulée pour se conformer sensiblement à un torse féminin, telle que décrite dans le document US6281149B1.
Selon ce document, la structure tissée tridimensionnelle est utilisée pour la couche fonctionnelle de base du vêtement de protection balistique.
En outre, un matériau thermoplastique est utilisé pour fusionner les fibres des couches de la structure tissée tridimensionnelle les unes aux autres dans le but d’améliorer la résistance de la structure tissée.
Toutefois, le manque de souplesse de ce type de structure tissée et thermo-moulée crée des plis qui peuvent à terme poser des problèmes d'ajustement et de confort.
On connaît également un panneau de protection pour gilet pare-balles moulé et imprégné de résine durcissable, qui est conçu pour s'adapter aux torses féminins, tel que décrit dans le document US2009255022A1.
Ce panneau est constitué de plusieurs couches de tissu tissées flottantes, chaque couche de tissu étant fabriquée avec des fils de trame et des fils de chaîne avec de longs flottés dans une ou plusieurs directions, pour favoriser le moulage et la mise en forme du panneau.
De plus, les fils de chaque couche sont imprégnés de résine adhésive et plusieurs couches de tissu balistique sont placées sur un moule préformé adapté à la forme souhaitée du corps.
Les couches de tissu, avec l'adhésif appliqué, sont comprimées dans le moule afin d’obtenir la forme requise grâce aux longs flottés trames du tissu.
Bien que le tissu tissé flottant favorise la mise en forme du panneau de protection pour gilet pare- balles, un tel panneau peut présenter un manque de souplesse et de confort.
Enfin, une autre technique consiste à utiliser un panneau de protection balistique qui est réalisé à base d’un tissu tridimensionnel à fils de chaîne entrelacés, aussi connu sous le nom de tissu tridimensionnel interlock chaîne.
Ce type de tissu tridimensionnel présente une excellente aptitude au moulage lui permettant de s'adapter aux contours du torse féminin.
Toutefois, les performances balistiques de ce type de tissu sont inférieures à celles de leurs homologues, les tissus bidimensionnels, appelés tissus 2D, ou les laminés unidirectionnels dits « laminés UD ».
La différence entre un tissu bidimensionnel et un tissu tridimensionnel réside dans le fait que les tissus tridimensionnels présentent des fils évoluant dans l’épaisseur du tissu.
Comme le montre une étude intitulée « Engineering of 3D warp interlock p-aramid fabric structure and its energy absorption capabilities against ballistic impact for body armour applications », les performances balistiques du tissu tridimensionnel à fils de chaîne entrelacés sont inférieures à celles de leurs homologues, les tissus 2D ou les laminés UD.
En effet, lors de la déformation du tissu, la contrainte de déformation peut ne pas être uniforme sur l’entièreté du panneau de protection, causant un problème pour les performances balistiques finales du gilet pare-balles.
Problème technique
Comme indiqué précédemment, il existe différentes techniques pour mettre au point des gilets pare- balles féminins, notamment des techniques de "coupé-cousu" sur des tissus balistiques avec différentes coutures, y compris des coutures aboutées et superposées.
Ces techniques permettent certes, d’améliorer le confort et l’aisance d’utilisation du gilet mais au détriment de la protection au niveau des coutures.
Pour améliorer la protection contre les impacts et le confort de l'utilisateur, il est donc avantageux de proposer un gilet pare-balles dont le panneau de protection en tissu est réalisé sans découpe ni couture, sans pliage extensible ni pliage.
Aussi, il est connu que l'efficacité des gilets pare-balles féminins dépend fortement de l’ajustement du panneau de protection balistique au torse.
Toutefois, lors de la mise au point de gilets pare-balles féminins profilés, les tissus balistiques peuvent avoir des propriétés mécaniques différentes, notamment l'angle de cisaillement de la surface, les valeurs de résistance du matériau et les endommagements mécaniques correspondants, ce qui pourrait affecter les propriétés mécaniques, y compris les performances en cas d’impact.
Les tissus balistiques du type tissu tissé 2D ou tissu stratifié unidirectionnel sont composés de fibres à haute résistance et sont utilisés pour développer des équipements de protection balistique, dont des gilets pare-balles féminins, en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques et de leur meilleure résistance à la fatigue.
Toutefois, en raison du manque de flexibilité de ces tissus, les techniques de mise en forme entraînent des plis qui posent des problèmes d'ajustement et de performance finale en cas d'impact. Enfin, les tissus tridimensionnels présentent une excellente capacité à être moulé et mis en forme, pour s'adapter aux contours du torse féminin, mais leurs performances balistiques sont inférieures à celles de leurs homologues, les tissus 2D ou les laminés unidirectionnels.
Ainsi, la présente invention vise à proposer un tissu tridimensionnel à fils de chaîne entrelacés, qui présente des performances mécaniques et dynamiques améliorées en vue de résister aux impacts sur une surface plate ou en relief, et qui peut être mis en forme et ajusté à un torse féminin en vue de la conception d’un gilet pare-balles féminin, sans compromettre les performances balistiques.
Exposé de l ’invention
Un objet de la présente invention est de fournir un tissu tridimensionnel à fils de chaîne entrelacés, adapté pour résister aux impacts, le tissu présentant une armure dont le motif de répétition comprend au moins :
- un premier groupe de fils de trame transversaux comprenant au moins un premier fil de trame et un deuxième fil de trame qui forment une première colonne verticale,
- un deuxième groupe de fils de trame transversaux comprenant au moins un premier fil de trame et un deuxième fil de trame qui forment une deuxième colonne verticale, le premier fil de trame du premier groupe et le premier fil de trame du deuxième groupe formant une première couche de fils de trame, et le deuxième fil de trame du premier groupe et le deuxième fil de trame du deuxième groupe formant une deuxième couche de fils de trame,
- un premier groupe de fils de chaîne de liage qui comprend au moins un premier fil de chaîne de liage longitudinal, et
- un deuxième groupe de fils de chaîne de liage qui comprend au moins un premier fils de chaîne de liage longitudinal,
Avantageusement, chaque fil de chaîne de liage évolue suivant un pas longitudinal de un fil de trame, et suivant une profondeur de liage verticale de deux fils de trame, de sorte que le premier fil de chaîne de liage du premier groupe s’étend longitudinalement en prenant au moins les deux fils de trame de la première colonne et en laissant successivement les deux fils de trame de la deuxième colonne, et le premier fil de chaîne de liage du deuxième groupe s’étend longitudinalement en
laissant les deux fils de trame de la première colonne et en prenant au moins les deux fils de trame de la deuxième colonne.
Un tel tissu tridimensionnel selon l’invention présente une bonne stabilité dimensionnelle qui est particulièrement adapté à être utilisé comme matériau de protection contre les chocs.
Le tissu tridimensionnel selon l’invention offre la possibilité d'être mis en forme sans affecter ses performances mécaniques.
Aussi, le tissu tridimensionnel selon l’invention réduit le couplage des ondes de choc après l'impact aux points de liaison des fils de trame et des fils de chaîne, ce qui améliore la résistance à la délamination des couches du tissu tridimensionnel 16, en particulier dans le cas d'impacts multiples. Suivant d’autres caractéristiques optionnelles de l’invention, prises seules ou en combinaison :
- le motif de l’armure présente une structure orthogonale, les fils de chaîne de liage étant entrelacées orthogonalement avec les fils de trame ;
- le premier groupe de fils de trame comprend au moins cinq fils de trame appartenant chacun à la première colonne verticale, le deuxième groupe de fils de trame comprend au moins cinq fil de trame appartenant chacun à la deuxième colonne verticale, le premier groupe de fils de chaîne de liage comprend au moins quatre fils de chaîne de liage, le deuxième groupe de fils de chaîne de liage comprend au moins quatre fils de chaîne de liage, et chaque fil de chaîne de liage évolue suivant un pas longitudinal de un fil de trame, et suivant une profondeur de liage verticale de deux fils de trame ;
- le tissu tridimensionnel comprend au moins un fils de chaîne de renfort qui s’étend longitudinalement entre chaque couche de fils de trame ;
- la proportion des fils de chaîne de liage représente entre cinquante pourcents et soixante-dix pourcents de l’ensemble formé par les fils de chaîne de liage et les fils de chaîne de renfort. Or, on observe que les tissus tridimensionnels qui comprennent un taux compris entre cinquante pourcents et soixante-dix pourcents de fils de chaîne de liage par rapport aux fils de chaîne de renfort, présentent une meilleure capacité d'absorption d'énergie lorsque le tissu est soumis à un impact, que le tissu soit à plat ou en relief. Cette caractéristique contribue à offrir une protection optimale contre les chocs tout en minimisant les défauts lors de la fabrication du tissu ;
- les fils de chaîne et les fils de trame qui composent le tissu tridimensionnel sont réalisés chacun dans un des matériaux compris dans le groupe suivant : para-aramide, méta-aramide, copolymère de para-aramide, polyester haute performance, polyéthylène haute densité, polybenzoxazole, polybenzothiazole, fibre de verre.
L’invention concerne également un panneau de protection adapté pour la confection d’un gilet pare- balles pour torse féminin, ledit panneau comportant une pluralité de strates de tissu tridimensionnel à fils de chaîne entrelacés du type décrit précédemment.
L’invention concerne également un gilet pare-balles pour torse féminin comprenant au moins un panneau de protection du type décrit précédemment.
L’invention concerne également un procédé pour la fabrication d’un gilet pare-balles pour torse féminin du type décrit précédemment, ledit gilet comprenant au moins un panneau de protection qui est adapté pour couvrir un torse féminin et qui comporte une pluralité de strates de tissu tridimensionnel à fils de chaîne entrelacés, caractérisé en ce qu’il comprend successivement au moins :
- une étape de formage du panneau qui consiste à disposer une pluralité de strates dudit tissu tridimensionnel dans un moule en forme de buste et à exercer une pression sur lesdites strates de tissu au moyen du moule pendant un temps prédéterminé pour former une partie en relief destinée à épouser les formes d’un torse féminin,
- une étape de démoulage du panneau formé par lesdites strates, et
- une étape d’application d’une résine à base d’élastomère sur au moins la partie en relief du panneau. L’étape de formage présente l’avantage d’être réalisée à température ambiante, c’est à dire sans apport de chaleur supplémentaire.
Aussi, le procédé selon l’invention comprend au moins une étape de traitement thermique qui est réalisée à la suite de l’étape d’application de la résine et qui consiste à chauffer le panneau moulé pendant un temps prédéterminé, pour favoriser la cohésion entre la résine et les fils qui composent le panneau.
Brève description des dessins
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
[Fig. 1] est une vue en perspective d’un gilet pare-balles comprenant un panneau frontal moulé, selon l’invention ;
[Fig. 2] est une vue schématique d’une portion du panneau frontal de la figure 1, comprenant huit strates de tissus tridimensionnel selon l’invention ;
[Fig. 3] est une vue schématique en coupe transversale du tissu tridimensionnel de la figure 2, qui illustre le motif de répétition de l’armure du tissu tridimensionnel ;
[Fig. 4] est une table de lecture du motif de répétition de l’armure du tissu tridimensionnel selon l’invention ;
[Fig. 5] est un tableau de lecture du motif de répétition de l’armure du tissu tridimensionnel selon l’invention ;
[Fig. 6] est une vue schématique en perspective d’un moule pour la mise en œuvre du procédé de fabrication d’un panneau frontal pour gilet pare-balles de la figure 1, selon l’invention.
Dans la description et les revendications, on adoptera à titre non limitatif la terminologie longitudinal, vertical et transversal en référence au trièdre L, V, T indiqué sur la figure 3, en considérant que l’épaisseur du tissu tridimensionnel s’étend verticalement.
Sur l’ensemble de ces figures, les éléments identiques ou similaires sont repérés par des signes de référence identiques ou similaires.
Description détaillée de modes de réalisation de l ’invention
On a représenté à la figure 1 un gilet pare-balles 10 adapté à la forme d’un torse féminin.
Le gilet pare-balles 10 comprend un panneau 12 frontal de protection contre les impacts balistiques qui présente une portion en relief 13 qui épouse la forme du torse féminin illustré à la figure 1. Selon un exemple de réalisation du gilet pare-balles 10 selon l’invention illustré schématiquement à la figure 2, le panneau 12 frontal comporte huit strates 14, ou plis, d’un tissu tridimensionnel 16 à fils de chaîne entrelacés, avec un arrangement des strates 14 à zéro degré.
Le panneau 12 frontal comporte une face intérieure 18 où le traumatisme est créé et une face extérieure 20 où le projectile touche le panneau 12 frontal.
Le tissu tridimensionnel 16 à fils de chaîne entrelacés selon l’invention, couramment appelé tissu tridimensionnel « interlock » chaîne, ou encore « tissu 3D interlock » chaîne, désigne un tissu qui présente des fils évoluant dans l’épaisseur du tissu, à l’inverse d’un tissu bidimensionnel, ou « tissu 2D ».
La présente invention vise notamment à proposer un tissu tridimensionnel 16 à fils de chaîne entrelacés qui présente une armure 22, représentée dans un encadré à la figure 3, adaptée pour répartir les efforts dans différentes directions et favoriser les propriétés mécaniques du tissu. L’armure d’un tissu désigne le mode d'entrecroisement des fils de chaîne et des fils de trame qui le composent.
Selon un exemple de réalisation illustré aux figures 3 à 5, le motif de répétition de l’armure 22 du tissu tridimensionnel 16 selon l’invention comprend un premier groupe PI de fils de trame transversaux, un deuxième groupe P2 de fils de trame transversaux, un premier groupe Cl de fils de chaîne de liage longitudinaux, un deuxième groupe C2 de fils de chaîne de liage et un troisième
groupe C3 de fils de chaîne de renfort qui s’étendent chacun longitudinalement entre une couche de fils de trame.
Le premier groupe PI de fils de trame comprend cinq fils de trame Pal, Pbl, Pci, Pdl, Pel transversaux qui forment une première colonne s’étendant verticalement suivant l’épaisseur du tissu tridimensionnel 16.
De même, le deuxième groupe P2 de fils de trame comprend cinq fils de trame Pa2, Pb2, Pc2, Pd2, Pe2 transversaux qui forment une deuxième colonne s’étendant verticalement suivant l’épaisseur du tissu tridimensionnel 16.
Le premier fil de trame Pal du premier groupe PI et le premier fil de trame Pa2 du deuxième groupe P2 forment une première couche de fils de trame qui s’étend longitudinalement.
Aussi, le deuxième fil de trame Pbl du premier groupe PI et le deuxième fil de trame Pb2 du deuxième groupe P2 forment une deuxième couche de fils de trame qui s’étend longitudinalement, et ainsi de suite, de sorte que le tissu tridimensionnel 16 comprend cinq couches de fils de trame. Toujours selon un exemple de réalisation de l’invention, le premier groupe Cl de fils de chaîne de liage comprend quatre fils de chaîne de liage Cil, C12, C13, C14, représentés chacun en trait continu à la figure 3.
De même, le deuxième groupe C2 de fils de chaîne de liage comprend quatre fils de chaîne de liage C21, C22, C23, C24, représentés chacun en trait discontinu à la figure 3.
Comme on peut le voir à la figure 2, d’une façon générale, chaque fil de chaîne de liage Ci l, C12, C13, C14, C21, C22, C23, C24 évolue suivant un pas longitudinal d’un fil de trame, et suivant une profondeur de liage verticale de deux fils de trame.
Plus particulièrement, le premier fil de chaîne de liage Cl 1 du premier groupe Cl ondule longitudinalement en prenant les cinq fils de trame Pal, Pbl, Pci, Pdl, Pel de la première colonne et en laissant les deux premiers fils de trame Pa2, Pb2 de la deuxième colonne.
Chaque fil de chaîne de liage du premier groupe Cl évolue de la même façon que le premier fil de chaîne de liage Cil, avec un décalage vertical d’un fil de trame dans l’épaisseur du tissu tridimensionnel 16.
Ainsi, le fil de chaîne de liage C12 prend quatre fils de trame Pbl, Pci, Pdl, Pel de la première colonne et laisse les trois premiers fils de trame Pa2, Pb2, Pc2 de la deuxième colonne, le fil de chaîne de liage C13 prend trois fils de trame Pci, Pdl, Pel de la première colonne et laisse les quatre premiers fils de trame Pa2, Pb2, Pc2, Pd2 de la deuxième colonne et le fil de chaîne de liage C14 prend deux fils de trame Pci, Pdl de la première colonne et laisse les cinq fils de trame Pa2, Pb2, Pc2, Pd2, Pe2 de la deuxième colonne.
Les fils de chaîne de liage du deuxième groupe C2 ondulent longitudinalement de façon « déphasée » par rapport aux fils de chaîne de liage du premier groupe Cl.
Ainsi, le fil de chaîne de liage C21 du deuxième groupe C2 laisse les deux premiers fils de trame Pal, Pbl de la première colonne et prend les cinq fils de trame Pa2, Pb2, Pc2, Pd2, Pe2 de la deuxième colonne, le fil de chaîne de liage C22 laisse les trois premiers fils de trame Pal, Pbl, Pci de la première colonne et prend quatre fils de trame Pb2, Pc2, Pd2, Pe2 de la deuxième colonne, le fil de chaîne de liage C23 laisse les quatre premiers fils de trame Pal, Pbl, Pci, Pdl de la première colonne et prend trois fils de trame Pc2, Pd2, Pe2 de la deuxième colonne, le fil de chaîne de liage C24 laisse les cinq fils de trame Pal, Pbl, Pci, Pdl, Pel de la première colonne et prend deux fils de trame Pd2, Pe2 de la deuxième colonne.
On notera que les fils de chaîne de liage Cil, C12, C13, C14 du premier groupe Cl évoluent symétriquement aux fils de chaîne de liage C21, C22, C23, C24 du deuxième groupe C2, suivant un plan de symétrie S vertical illustré à la figure 3.
On notera aussi que le motif de l’armure 22 présente une structure orthogonale, ce qui signifie que les fils de chaîne de liage sont entrelacés orthogonalement avec les couches de fils de trame.
Enfin, le troisième groupe C3 de fils de chaîne de renfort comprend quatre fils de chaîne de renfort C31, C32, C33, C34 qui s’étendent longitudinalement chacun entre une couche de fils de trame et qui sont représentés chacun en trait pointillé à la figure 3.
Plus précisément, le premier fil de chaîne de renfort C31 s’étend entre la première couche de fils de trame formée par les fils Pal, Pa2 et la deuxième couche de fils de trame formée par les fils Pbl, Pb2, le deuxième fil de chaîne de renfort C32 s’étend entre la deuxième couche de fils de trame formée par les fils Pbl, Pb2 et la troisième couche de fils de trame formée par les fils Pci, Pc2, le troisième fil de chaîne de renfort C33 s’étend entre la troisième couche de fils de trame formée par les fils Pci, Pc2 et la quatrième couche de fils de trame formée par les fils Pdl, Pd2 et le quatrième fil de chaîne de renfort C34 s’étend entre la quatrième couche de fils de trame formée par les fils Pdl, Pd2 et la cinquième couche de fils de trame formée par les fils Pel, Pe2.
On comprendra que le motif de l’armure 22 est répété dans le sens transversal et dans le sens longitudinal pour former le tissu tridimensionnel 16.
Sur la partie supérieure du tableau de la figure 5, les désignations « UWp » et « LWp » font référence aux actions de levée et de baisse des cadres de la machine de tissage (non représentée) qui est utilisée par la fabrication du tissu tridimensionnel 16.
Aussi, les désignations « UWp » et « LWp » correspondent à la position haute ou basse respectivement des fils de chaîne sélectionnés et des fils de trame, les désignations « UWp » et
« LWp » représentant respectivement les fils de chaîne au-dessus des fils de trame considérés et le fils de chaîne au-dessous des fils de trame considérés.
On peut lire sur la partie inférieure du tableau de la figure 5 le nombre de fils de trame laissés par le fil de chaîne considéré.
Aussi, on a représenté sur le tableau inférieur de la figure 4, qui comprend dix lignes, le motif de tissage de l’armure 22 du tissu tridimensionnel 16, une case noire représentant un fil de trame qui est pris par le fil de chaîne de liage considéré, une case blanche représentant un fil de trame qui est laissé par le fil de chaîne considéré et une case grise représentant un fil de trame qui est pris par le fil de chaîne de renfort considéré.
Le tableau supérieur de la figure 4 qui comprend deux premières représente le plan de levage des cadres de la machine de tissage (non représentée) qui est utilisée par la fabrication du tissu tridimensionnel 16.
Avantageusement, le tissu tridimensionnel 16 selon l’invention comporte huit fils de chaîne de liage Ci l, C12, C13, C14, C21, C22, C23, C24 et quatre fils de chaîne de renfort C31, C32, C33, C34, de sorte que le tissu tridimensionnel 16 comporte deux fois plus de fils de chaîne de liage que de fils de chaîne de renfort C31, C32, C33, C34.
La proportion des fils de chaîne de liage représente entre cinquante pourcents et soixante-dix pourcents de l’ensemble formé par les fils de chaîne de liage et les fils de chaîne de renfort. Or, on observe que les tissus tridimensionnels qui comprennent un taux compris entre cinquante pourcents et soixante -dix pourcents de fils de chaîne de liage par rapport aux fils de chaîne de renfort, présentent une meilleure capacité d'absorption d'énergie lorsque le tissu est soumis à un impact, que le tissu soit à plat ou en relief.
Cette caractéristique contribue à offrir une protection optimale contre les chocs tout en minimisant les défauts lors de la fabrication du tissu.
De plus, chaque fil de chaîne de liage Cil, Cl 2, C13, C14, C21, C22, C23, C24 forme un point de liage en prenant deux fils de trame, ce qui correspond à un point de liage sur deux, soit cinquante pourcents de points de liage.
Ce taux de liage assure une bonne stabilité dimensionnelle du tissu tridimensionnel 16 utilisé comme matériau de protection contre les chocs, et assure la possibilité d'être mis en forme sans affecter ses performances mécaniques.
Aussi, ce taux de liage réduit considérablement le couplage des ondes de choc aux points de liaison après l'impact, ce qui améliore la résistance à la délamination des couches du tissu tridimensionnel 16, en particulier dans le cas d'impacts multiples.
Les fils de chaîne de renfort C31, C32, C33, C34 n'ont pas de point de liage mais contribuent à la rigidité du tissu tridimensionnel 16.
Les fils qui constituent le tissu tridimensionnel 16 selon l’invention sont de préférence des fils fabriqués à partir de fils à haute densité et à haute performance dérivés des familles de polymères inorganiques, minéraux et organiques sous la forme de fils simples ou mélangés.
Ces fils comprennent par exemple des polyamides aromatiques tels que le para-aramide du type poly(p phénylènetéréphtalamide), le méta-aramide du type poly(m-phenylene isophthalamide), les copolymères de para-aramide, les polyesters haute performance, le polyéthylène haute densité (PEHD), ou des polybenzoxazoles tels que le PBO (p-phénylène benzobisoxazole) et le PIPD (polypropylène dobisimidazole), ou des polybenzothiazoles, ou des fibres de verre.
Par exemple, les fils présentent un module d'élasticité minimum de 2,52 gigapascal (GPa), 2,31 gigapascal (GPa) et 62 gigapascal (GPa) respectivement. De plus, les fibres susmentionnées présente également un module d’élasticité minimal de 2,52 gigapascal (GPa), 2,31 gigapascal (GPa) et 62 gigapascal (GPa) respectivement.
La masse linéaire des fils qui composent le tissu tridimensionnel 16 est déterminée de manière à ce que le tissu tridimensionnel 16 présente une masse surfacique comprise entre 800 et 900 grammes par mètre carré (g/m2).
Ainsi, le panneau 12, qui comprend huit strates de tissu tridimensionnel 16, présente une masse surfacique de l'ordre d'environ 7 200 grammes par mètre carré (g/m2).
La masse surfacique des fils de chaîne et des fils de trame contribue dans des proportions égales à la masse surfacique totale du tissu tridimensionnel 16.
Le tissu tridimensionnel 16 selon l’invention présente une épaisseur d'environ deux à trois millimètres, par exemple.
L’invention concerne également un procédé pour la fabrication d’un panneau 12 frontal pour gilet pare-balles 10 pour torse féminin, du type décrit précédemment.
Le procédé comprend une étape de formage du panneau 12 qui consiste à disposer les strates 14 du tissu tridimensionnel 16 décrit précédemment dans un moule 24 en forme de buste d’une machine de formage (non représentée).
Le moule 24 comprend une première partie 26a supérieure qui délimite une empreinte femelle correspondant à la forme d’un buste féminin et une seconde partie 26b complémentaire qui délimite une empreinte mâle.
Au cours de l’étape de formage, une pression est exercée sur les strates 14 au moyen du moule 24 fermé pendant un temps prédéterminé pour former le panneau 12 et lui donner la forme délimitée
par le moule 24, et pour former notamment la partie en relief 13 qui épouse la forme de la poitrine du torse féminin.
De préférence, la pression est exercée sur les strates 14 pendant au moins quatre heures.
Aussi, l’étape de formage est réalisée à sec et à température ambiante, c’est à dire sans apport de chaleur supplémentaire.
Le procédé comprend une étape de démoulage du panneau 12 qui est réalisée à la suite de l’étape de formage.
L’étape de démoulage est suivie par une étape d’application d’une résine sur le panneau 12 moulé. La résine est de préférence appliquée sur tout le panneau 12, mais à titre non limitatif, elle peut être appliquée uniquement sur la partie en relief 13 du panneau 12 moulé.
La résine vise à maintenir la forme du panneau 12 donnée par le moulage pendant toute la durée de vie du panneau 12 équipant le gilet pare-balles 10.
De préférence, la résine est une résine à base d’élastomère à faible viscosité, par exemple à base de polyuréthane, qui permet de favoriser l’imprégnation de la résine dans les fils du tissu tridimensionnel 16.
L’étape d’application de la résine est suivie par une étape de traitement thermique qui consiste à chauffer le panneau 12 moulé pendant une durée déterminée et selon une température déterminée, pour favoriser la cohésion entre la résine et les fils qui composent le panneau 12 et pour permettre le durcissement de la résine.
L’étape de traitement thermique dure treize-minutes maximum, par exemple.
La température du traitement thermique est fixée en dessous de la température de transition des fils qui composent les strates 14 de tissu tridimensionnel 16 du panneau 12 afin d'éviter la dégradation des fils, par exemple entre 240 et 260 degrés Celsius pour des fils du type para-aramide.
Une telle réticulation de la résine permet de maintenir la forme déformée finale du panneau 12, tout en conservant une flexibilité suffisante et donc un confort satisfaisant pour le porteur du gilet.
On notera que les strates 14 du panneau 12 sont liées entre elles sans recours à des techniques d'assemblage telles que la fusion, la couture, le collage ou le piquage.
Naturellement, l’invention est décrite dans ce qui précède à titre d’exemple.
Il est entendu que l’homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l’invention sans pour autant sortir du cadre de l’invention.
Par exemple, le premier groupe PI de fils de trame et le deuxième groupe P2 de fils de trame du motif de répétition du tissu tridimensionnel 16 peut comporter un nombre supérieur à cinq fils de trame, selon les capacité de la machine de tissage.
Claims
1. Tissu tridimensionnel (16) à fils de chaîne entrelacés, adapté pour résister aux impacts, le tissu tridimensionnel (16) présentant une armure (22) dont le motif de répétition comprend au moins :
- un premier groupe (PI) de fils de trame transversaux comprenant au moins un premier fil de trame (Pal) et un deuxième fil de trame (Pbl) qui forment une première colonne verticale,
- un deuxième groupe (P2) de fils de trame transversaux comprenant au moins un premier fil de trame (Pa2) et un deuxième fil de trame (Pb2) qui forment une deuxième colonne verticale, le premier fil de trame (Pal) du premier groupe et le premier fil de trame (Pa2) du deuxième groupe formant une première couche de fils de trame, et le deuxième fil de trame (Pbl) du premier groupe et le deuxième fil de trame (Pb2) du deuxième groupe formant une deuxième couche de fils de trame,
- un premier groupe (Cl) de fils de chaîne de liage qui comprend au moins un premier fil de chaîne de liage (Cil) longitudinal, et
- un deuxième groupe (C2) de fils de chaîne de liage qui comprend au moins un premier fils de chaîne de liage (C21) longitudinal, caractérisé en ce que chaque fil de chaîne de liage (Ci l, C21) évolue suivant un pas longitudinal de un fil de trame, et suivant une profondeur de liage verticale de deux fils de trame, de sorte que le premier fil de chaîne de liage (Cil) du premier groupe (Cl) s’étend longitudinalement en prenant au moins les deux fils de trame (Pal, Pbl) de la première colonne et en laissant successivement les deux fils de trame (Pa2, Pb2) de la deuxième colonne, et le premier fil de chaîne de liage (C21) du deuxième groupe (C2) s’étend longitudinalement en laissant les deux fils de trame (Pal, Pbl) de la première colonne et en prenant au moins les deux fils de trame (Pa2, Pb2) de la deuxième colonne.
2. Tissu tridimensionnel (16) à fils de chaîne entrelacés selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit motif de l’armure (22) présente une structure orthogonale, les fils de chaîne de liage (Cil, C21) étant entrelacées orthogonalement avec les fils de trame (Pal, Pbl, Pa2, Pb2).
3. Tissu tridimensionnel (16) à fils de chaîne entrelacés selon Tune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier groupe (PI) de fils de trame comprend au moins cinq fils de trame (Pal, Pbl, Pci, Pdl, Pel) appartenant chacun à la première colonne verticale,
- le deuxième groupe (P2) de fils de trame comprend au moins cinq fil de trame (Pa2, Pb2, Pc2, Pd2, Pe2) appartenant chacun à la deuxième colonne verticale,
- le premier groupe (Cl) de fils de chaîne de liage comprend au moins quatre fils de chaîne de liage (Cil, C12, C13, C14), et
- le deuxième groupe (C2) de fils de chaîne de liage comprend au moins quatre fils de chaîne de liage (C21, C22, C23, C24), et en ce que chaque fil de chaîne de liage (Cl 1, Cl 2, Cl 3, Cl 4, C21, C22, C23, C24) évolue suivant un pas longitudinal de un fil de trame, et suivant une profondeur de liage verticale de deux fils de trame.
4. Tissu tridimensionnel (16) à fils de chaîne entrelacés selon Tune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend au moins un fils de chaîne de renfort (C31, C32, C33, C34) qui s’étend longitudinalement entre chaque couche de fils de trame.
5. Tissu tridimensionnel (16) à fils de chaîne entrelacés selon la revendication 1, caractérisé en ce que la proportion des fils de chaîne de liage (Cil, C12, C13, C14, C21, C22, C23, C24) représente entre cinquante pourcents et soixante-dix pourcents de l’ensemble formé par les fils de chaîne de liage (Cil, C12, C13, C14, C21, C22, C23, C24) et les fils de chaîne de renfort (C31, C32, C33, C34).
6. Tissu tridimensionnel (16) à fils de chaîne entrelacés selon Tune quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits fils (Ci l, C12, C13, C14, C21, C22, C23, C24, C31, C32, C33, C34, Pal, Pbl, Pci, Pdl, Pel, Pa2, Pb2, Pc2, Pd2, Pe2) qui composent le tissu tridimensionnel (16) sont réalisés chacun dans un des matériaux compris dans le groupe suivant : para-aramide, méta-aramide, copolymère de para-aramide, polyester haute performance, polyéthylène haute densité, polybenzoxazole, polybenzothiazole, fibre de verre.
7. Panneau (12) de protection adapté pour la confection d’un gilet pare-balles (10) pour torse féminin, ledit panneau (12) comportant une pluralité de strates (14) de tissu tridimensionnel (16) à fils de chaîne entrelacés selon Tune quelconque des revendications précédentes.
8. Gilet pare-balles (10) pour torse féminin comprenant au moins un panneau (12) de protection selon la revendication 7.
9. Procédé pour la fabrication d’un gilet pare-balles (10) pour torse féminin selon la revendication 8, ledit gilet pare-balles (10) comprenant au moins un panneau (12) de protection qui est adapté pour couvrir un torse féminin et qui comporte une pluralité de strates (14) de tissu tridimensionnel (16) à fils de chaîne entrelacés, caractérisé en ce qu’il comprend successivement au moins :
- une étape de formage du panneau (12) qui consiste à disposer une pluralité de strates (14)
dudit tissu tridimensionnel (16) dans un moule (24) en forme de buste et à exercer une pression sur lesdites strates (14) au moyen du moule (24) pendant un temps prédéterminé pour former une partie en relief (13) destinée à épouser les formes d’un torse féminin,
- une étape de démoulage du panneau (12) formé par lesdites strates (14), et - une étape d’application d’une résine à base d’élastomère sur au moins la partie en relief du panneau (12).
10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend au moins une étape de traitement thermique qui est réalisée à la suite de l’étape d’application de la résine et qui consiste à chauffer le panneau (12) moulé pendant un temps prédéterminé, pour favoriser la cohésion entre la résine et les fils qui composent le panneau (12).
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