FR3118969A1 - Tissu en polyester pour structure de traction de bateau - Google Patents

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Abstract

Tissu en polyester pour structure de traction de bateau Un tissu pour structure de traction de bateau, formé de fils de chaîne et de fils de trame multifilamentaires continus et enduit sur une ou ses deux faces par un polyuréthane (PU), le tissu nu présentant un taux de couverture TC compris entre 1,8 et 4, les fils étant en poly(téréphtalate d’éthylène) (PET le tissu ayant une densité comprise entre 20 et 50 fils/cm en chaîne et en trame, le polyuréthane étant un PU réticulé à base polyéther, polyester ou polycarbonate, et étant issu de la réticulation (1) d’un polyuréthane monocomposant ayant un module à 100% d’allongement inférieur ou égal à 5 MPa, notamment compris entre 1 et 4 MPa, en particulier entre 1 et 3 MPa, selon la norme DIN 53504, mis en œuvre en phase solvant organique, (2) par un réticulant, à raison d’une proportion de réticulant sec par rapport à l’élastomère sec compris entre environ 5 % et environ 30% en poids, le tissu présentant un poids, enduction comprise, allant de 43 ou 44 à 250 g/m2. Une structure de traction de bateau, notamment du type voile de parapente, confectionnée avec un tel tissu. Figure pour l'abrégé : néant

Description

Tissu en polyester pour structure de traction de bateau
La présente invention concerne un tissu utilisable pour la traction de bateaux, notamment pour servir de moyen de déplacement auxiliaire. Ce tissu est notamment destiné à former tout ou partie d’une structure de traction aérienne, telle qu’une structure de voile de parapente à caissons. L’invention concerne aussi les structures de traction, notamment de type parapente à caissons, dans lesquelles ce tissu forme la majeur partie ou la totalité de la partie formée de tissu de la structure. L’invention a aussi pour objet un procédé de fabrication de ce tissu.
Il existe un besoin de proposer des structures aériennes de traction utilisables comme moyen permettant de faire se déplacer des bateaux ou navires d’un certain tonnage ou d’une certaine taille, comme les navires de commerce, les cargos, les yachts, etc., en générale des navires mus principalement par moteurs thermiques ou fonctionnant à l’énergie fossile. Ces structures aériennes de traction peuvent dans certains cas être utilisées seules pour la course du navire. Plus généralement, la structure est un moyen d’appoint ou auxiliaire, venant compléter le mode principal.
Près de 90% du commerce international transite actuellement par voie maritime. La combustion du fioul lourd engendre des émissions de CO2, d’oxydes d’azote et de souffre, posant un problème environnemental. Afin de réduire la dépendance du commerce maritime aux énergies fossiles, des acteurs développent l’utilisation de voiles portées par des mâts ou des voiles autoportantes. D’autres s’orientent vers l’utilisation de dispositifs de traction à la manière de voiles libres (cerfs-volants ou kite-surfs) qui sont reliés au bateau par un une corde ou filin.
La présente invention a pour objectif de fournir un tissu présentant une stabilité de sa porosité sous les fortes contraintes générées par les efforts qu’il va subir en utilisation en milieu maritime (eau, humidité, sel, UV, etc.) lors de la traction de bateaux ou navires d’un certain tonnage ou d’une certaine taille, comme les navires de commerce, les cargos, les bateaux de pêche, les yachts, etc.
Un autre objectif de l’invention est de proposer un tel tissu qui conserve les meilleures propriétés mécaniques nécessaires à l’utilisation, avec notamment une raideur appropriée dans le biais.
Un autre objectif est de pouvoir imprimer le tissu par sublimation, et donc de proposer des tissus enduits aptes à être ainsi imprimés.
Un autre objectif est de proposer des structures de traction aérienne, telle qu’une structure de voile de parapente à caissons, dans lesquelles le tissu constitutif présente, et confère à l’ensemble de la structure, une stabilité de sa porosité sous les fortes contraintes générées par les efforts qu’il va subir en utilisation en milieu maritime (eau, humidité, sel, UV, etc.) lors de la traction de bateaux ou navires d’un certain tonnage ou d’une certaine taille, comme les navires de commerce, les cargos, les bateaux de pêche, les yachts, etc.
D’autres objectifs encore apparaîtront à la lecture de la description de l’invention qui va suivre.
Ces objectifs ainsi que d’autres sont atteints grâce à un tissu qui est capable de conserver une porosité déterminée grâce à la combinaison d’une structure textile ayant un taux de couverture (TC) adapté et d’une enduction de polymère suffisamment souple pour conférer au tissu enduit une capacité d’allongement dans le biais et une durabilité de l’enduction.
Le tissu de l’invention est formé de fils de chaîne et de fils de trame multifilamentaires continus en poly(téréphtalate d’éthylène) (PET) et enduit sur une ou ses deux faces par un polyuréthane (PU). Le tissu a de préférence une densité comprise entre 20 et 50 fils/cm en chaîne et en trame. Le polyuréthane est avantageusement un PU réticulé à base polyéther, polyester ou polycarbonate. Suivant une autre caractéristique préférée, le PU est obtenu à partir d’un élastomère polyuréthane monocomposant. Cet élastomère est formé des segments polyols (polyéther, polyester ou polycarbonate), des segments isocyanates, et d’un allongeur de chaînes ou d’un agent réticulant hydroxylé, comme cela est connu en soi. Une caractéristique préférée importante est que l’élastomère a un module à 100% d’allongement inférieur ou égal à environ 5 MPa, notamment compris entre 1 et 4 MPa, en particulier entre 1 et 3 MPa, par exemple 2 MPa environ, selon la norme DIN 53504. Une autre caractéristique préférée importante est que l’élastomère est en mélange avec un réticulant (à ne pas confondre avec l’agent réticulant utilisé pour former l’élastomère). Notamment, la proportion de réticulant sec par rapport à l’élastomère sec compris entre environ 5 % et environ 30% en poids, notamment entre environ 7 et environ 20 % en poids, en particulier entre environ 8 et environ 18 % en poids (par exemple environ 8 et environ 16 % en poids). Le réticulant comprend notamment un isocyanate, de la mélamine, ou un mélange d’isocyanate et de mélamine. Ce réticulant permet notamment de bloquer tout ou partie des fonctions réactives (notamment NCO et alcool) subsistant sur l’élastomère, de créer des liaisons ou réticulations supplémentaires, et d’obtenir le PU réticulé formant l’enduction du tissu.
Le tissu selon l’invention est destiné à, ou apte à former, des structures de traction de bateau, notamment, comme il sera décrit en détail plus loin, des structures de type voiles de parapente pour cet usage.
Le tissu a avantageusement un taux de couverture TC compris entre 1,8 et 4, notamment entre 2,6 et 3,2. Le TC (taux de couverture) est celui du tissu en PET issu de l’opération de tissage, et avant toute opération éventuelle de calandrage ou similaire. Le TC est calculé comme suit : TC = (nombre de filaments/cm x diamètre d’1 filament en cm)chaîne+ (nombre de filaments/cm x diamètre d’1 filament en cm)trame. Les valeurs de TC retenues pour l’invention correspondent à des valeurs conférant au tissu une configuration suffisamment fermée, accentuée ensuite par un éventuel et avantageux calandrage, permettant d’une part, de limiter le taux d’emport du matériau d’enduction pour l’obtention d’une basse porosité adaptée au domaine d’utilisation du tissu, et en conséquence, d’autre part, de limiter le poids final du tissu enduit.
L’invention concerne notamment un tissu, notamment pour structure de traction de bateau, formé de fils de chaîne et de fils de trame continus et enduit sur une ou ses deux faces par un polyuréthane (PU), caractérisé en ce que le tissu nu présentant un taux de couverture TC compris entre 1,8 et 4, notamment entre 2,6 et 3,2, en ce que les fils sont en poly(téréphtalate d’éthylène) (PET), en ce que le tissu a une densité comprise entre 20 et 50 fils/cm en chaîne et en trame, en ce que le polyuréthane est un PU réticulé à base polyéther, polyester ou polycarbonate, et en ce que ce PU est issu de la réticulation (1) d’un élastomère de polyuréthane monocomposant ayant un module à 100% d’allongement inférieur ou égal à 5 MPa, notamment compris entre 1 et 4 MPa, en particulier entre 1 et 3 MPa, selon la norme DIN 53504, mis en œuvre en phase solvant organique (notamment dissout dans un solvant), (2) par un réticulant, à raison d’une proportion de réticulant sec par rapport à l’élastomère sec compris entre environ 5 % et environ 30% en poids, notamment entre environ 7 et environ 20 % en poids, en particulier entre environ 8 et environ 18 % en poids.
Les tissus selon l’invention ont une capacité surprenante à conserver leur porosité initiale (à neuf), ou à connaître seulement une augmentation légère de cette porosité, lors du vieillissement et donc l’utilisation du tissu. En parallèle, ces tissus présentent aussi l’avantage de ne subir qu’une augmentation réduite de leur absorption d’eau au cours de leur vieillissement ou de leur utilisation. Il a donc été trouvé la formule permettant de proposer un tissu pour voile de vol, notamment parapente, ayant d’excellentes propriétés de porosité, de moindre sensibilité, voire d’insensibilité, à la prise d’eau, au cours du temps et de l’utilisation, permettant de conserver durablement les propriétés de performances mécaniques permettant un usage performant et sûr de la voile.
Le tissu peut avoir un poids, enduction comprise, supérieur ou égal à 43, 44, 45 ou 50 g/m2. Ce poids peut ainsi aller d’environ 44 à environ 250 g/m2, notamment d’environ 44 à environ 130 g/m2, par exemple d’environ 44 à environ 95 g/m2.
Suivant un mode de réalisation, le taux d’emport sec du matériau d’enduction est supérieur ou égal à 10 % en poids, notamment compris entre 10 et 30%, de préférence compris entre 12 et 30 % en poids, mieux entre 12 et 25 %. Le taux d’emport sec est le ratio en poids d’enduction (notamment PU réticulé) sec sur le tissu enduit, il est représentatif du poids d’enduction séchée/réticulée présent sur le tissu final.
Le PET est constitué d'unités répétées de téréphtalate d'éthylène ; toutefois, entrent dans le champ de l’invention des variantes comportant une quantité minoritaire d’autres unités, par exemple moins de 10% molaire, notamment moins de 5 % molaire d’autres unités, par chaîne moléculaire du polyester (le comonomères pour former ces autres unités comprennent, par exemple, l'acide isophtalique, les acides naphtalène dicarboxyliques, l'acide adipique, les acides hydroxybenzoïques, le diéthylène glycol, le propylène glycol, l'acide trimellitique et le pentaérythritol).
Les fils de polyester sont multifilamentaires. Ils sont formés de multiples filaments continus. Suivant un mode de réalisation, le tissu comporte ou est constitué de fils de chaîne et de fils de trame qui ont un titre en dtex compris entre 33 et 470 dtex, par exemple entre 44 et 115 dtex. Notamment le DPF (decitex par filament) des fils de chaîne et des fils de trame est compris entre 1 et 4, de préférence entre 1,3 et 3,7.
Dans un mode de réalisation, les fils de chaîne et les fils de trame sont de même titre et de même DPF.
Dans un autre mode de réalisation, les fils de chaîne et les fils de trame ont des titres différents, le titre des fils dans un sens étant strictement supérieur au titre des fils dans l’autre sens. Par exemple, le titre des fils dans un sens est compris entre 33 et 470 dtex, notamment entre 78 et 115 dtex, tandis que le titre des fils dans l’autre sens est compris entre 33 et 115 dtex, notamment entre 44 et 78 dtex, le titre des fils dans le premier sens étant strictement supérieur au titre des fils dans l’autre sens. Suivant une modalité, les fils de titre supérieur sont en sens trame. Suivant une autre modalité, les fils de titre supérieur sont en sens chaîne.
Dans un autre mode de réalisation, on peut prévoir des titres panachés dans un même sens, chaîne ou trame, ou dans les deux sens, chaîne et trame. Dans ce cas, en chaîne et/ou en trame, il y a au moins deux types de fils de titres différents.
La ténacité (ou résistance à la traction) des fils de PET est notamment supérieure ou égale à 6 cN/dtex, en particulier comprise entre 6 et 7 cN/dtex. Leur allongement à la rupture est notamment supérieur ou égal à 20%, en particulier compris entre 20 et 30 %, selon la norme DIN EN ISO 2062.
Des fibres ou fils de PET ayant ces caractéristiques sont accessibles commercialement et/ou peuvent être produits à façon.
Les fils de polyester contiennent éventuellement un ou plusieurs additifs, par exemple un agent stabilisant et/ou un agent antistatique.
Suivant un mode de réalisation, le tissu de PET mis en œuvre est un tissu calandré, ce qui signifie qu’il a subi un calandrage avant son enduction par le PU. Le calandrage écrase le tissu et étale les fils ainsi que les filaments constitutifs, ce qui contribue à refermer les pores du tissu et en diminuer la porosité.
Le tissu de la présente invention est obtenu par enduction de polyuréthane en phase solvant. L’enduction peut avoir l’une quelconque des caractéristiques mentionnées ci-après. En premier lieu, le tissu peut être enduit sur une ou deux faces, de préférence il est enduit sur une face.
Un polyuréthane comporte une partie raide (isocyanate) et une partie souple (polyol). L’homme du métier sait trouver le compromis entre le ratio isocyanate/polyol et la nature des composants pour obtenir l’élastomère de raideur voulue, caractérisée par le module à 100% d’allongement. De préférence, l’élastomère engagé dans l’enduction est monocomposant, l’isocyanate ayant réagi sur le polyol, puis avec l’allongeur de chaîne ou l’agent réticulant, formant un élastomère renfermant généralement encore des fonctions réactives type NCO et alcool. L’homme du métier pourra se référer à la littérature sur la production de copolymères ou élastomères obtenus à partir d’isocyanate, de polyol et d’allongeurs de chaîne ou d’agent réticulant, en particulier à la Thèse en Matériaux Polymères et Composites de Ségolène Hibon, INSA de Lyon, France, 2006.
La composition d’enduction est complétée par un réticulant, en particulier un isocyanate ou une mélamine, ou encore un mélange des deux. Par isocyanate, on entend à la fois un isocyanate et un polyisocyanate, seul ou en mélange avec un ou plusieurs autres isocyanates et/ou polyisocyanates. Le terme « isocyanate" doit être compris ici comme regroupant les termes "isocyanate" et "polyisocyanate". Les polyisocyanates sont préférés. Pour ce qui est de la mélamine, il peut notamment s’agir de la mélamine proprement dite (1,3,5-triazine-2,4,6-triamine) ou d’un composé ou d’une résine contenant de la mélamine, par exemple une résine mélamine-formaldéhyde.
Suivant un mode de réalisation, la proportion de réticulant sec par rapport à l’élastomère sec est compris entre environ 5 % et environ 30% en poids, notamment entre environ 7 et environ 20 % en poids, en particulier entre environ 8 et environ 18 % en poids.
Suivant un mode de réalisation, le polyuréthane (et l’élastomère de départ) est à base polyéther. Notamment, le polyuréthane base polyéther est linéaire ou ramifié et comporte une partie polyol de type polyéther et une partie isocyanate.
Suivant un autre mode de réalisation, le polyuréthane (et l’élastomère de départ) est à base polyester. Notamment, le polyuréthane base polyester est linéaire ou ramifié et comporte une partie polyol de type polyester et une partie isocyanate.
Suivant un autre mode de réalisation, le polyuréthane (et l’élastomère de départ) est à base polycarbonate. Notamment, le polyuréthane base polycarbonate est linéaire ou ramifié et comporte une partie polyol de type polycarbonate et une partie isocyanate.
Pour ce qui est de l’élastomère et du réticulant, la partie isocyanate est de préférence aliphatique, en effet les isocyanates aromatiques ont notamment l’inconvénient de jaunir au cours du temps, ce qui les rends moins préférés, même s’ils sont utilisables.
Dans un mode de réalisation, le tissu de la présente invention est obtenu par enduction de polyuréthane en phase solvant. Cette méthode de production d’un tissu enduit à partir du tissu polyester est un autre objet de l’invention. L’enduction peut avoir l’une quelconque des caractéristiques mentionnées ci-après.
L’étape d’enduction est effectuée par les techniques classiquement utilisées dans l’enduction des textiles, comme l’enduction directe. On entend par « enduction directe » une enduction par dépose directe, par exemple à l’aide d’une racle, d’un cylindre, par lame d’air, par foulard, à la barre Meyer (ou procédé Champion).
Dans un mode de réalisation, le tissu de la présente invention est caractérisé par une raideur dans le biais. Le biais sens chaîne est la direction à 45° par rapport aux fils de chaîne. Le biais sens trame est la direction à 45° par rapport aux fils de trame. On mesure l’allongement en % sous une force de 3 livres (Lbs, soit 1,36 kg) appliquée dans le biais. Cet allongement caractérise la raideur du tissu dans le biais. La norme utilisée est la NF EN ISO 13934-1 : on réalise des éprouvettes de largeur 50 mm et de longueur 300 mm. Les mords du dynamomètre sont éloignés de 200 mm et la mesure est réalisée à une vitesse de 100 mm/min.
En particulier, le tissu enduit selon l’invention a un allongement dans le biais sens chaîne et trame sous 3 Lbs inférieur ou égal à 10 %. Cet allongement peut ainsi être compris entre 1 et 10%, de préférence entre 3 et 10%.
Suivant un mode de réalisation, à neuf, le tissu a une porosité ou perméabilité à l’air inférieure ou égale à 20 L/m2/min sous une pression de 2000 Pa, telle que mesurée selon la norme NFG 07111 (surface de mesure de 100 cm2) ; et/ou (de préférence et) une absorption d’eau selon la norme Tappi 441 om-90 inférieure ou égale à 1%, notamment inférieure ou égale à 0,9%, par exemple inférieure ou égale à 0,5%.
Le tissu de l’invention présente avantageusement une durabilité élevée, notamment une stabilité à l’eau importante. Cette stabilité peut s’apprécier par différentes méthodes de vieillissement accéléré, décrites dans la partie exemples. Les propriétés de porosité ou perméabilité à l’air et d’adsorption d’eau évoluent peu après utilisation dans le cas d’un tissu selon l’invention :
  • porosité ou perméabilité à l’air après hydrolyse et sollicitation mécanique : elle reste après vieillissement de préférence inférieure ou égale à 30 L/m2/min, notamment inférieure ou égale à 20 L/m2/min , en particulier inférieure ou égale à 15 L/m2/min selon la norme NFG07111 ; et/ou
  • l’absorption d’eau selon la norme Tappi 441 om-90 reste inférieure ou égale à 1%, notamment inférieure ou égale à 0,9%, par exemple inférieure ou égale à 0,5%.
Un autre objet de l’invention est l’utilisation d’un élastomère de PU ou d’une enduction de PU réticulé tel que défini ici, pour l’enduction d’un tissu en PET haute ténacité tel que défini ici. Cette enduction est notamment destinée à lui conférer la ou les propriétés décrites ici, notamment un allongement dans le biais tel que décrit ici ; et/ou une très faible absorption d’eau à neuf et après vieillissement ou utilisation comme décrit ici ; et/ou une porosité qui n’augmente pas ou que très peu entre le tissu enduit neuf et le tissu enduit après vieillissement ou utilisation comme décrit ici. Cette utilisation peut se traduire par le procédé de fabrication qui suit et qui est un autre objet de l’invention.
Le procédé de fabrication d’un tissu enduit comprend notamment les étapes suivantes :
  1. on dispose d’un tissu en polyester selon l’invention ; on peut éventuellement calandrer ce tissu ;
  2. on enduit une ou deux faces de ce tissu à l’aide d’un PU en phase solvant selon l’invention, de préférence à partir d’un élastomère monocomposant dissout dans le solvant et en mélange avec le réticulant, comme décrit ici, avec un taux d’enduction conforme à l’invention ;
  3. on chauffe le tissu jusqu’au séchage et la réticulation de l’enduction,
  4. on obtient un tissu enduit conforme à l’invention ;
  5. éventuellement, on imprime le tissu, par exemple par sublimation, sur une ou ses deux faces.
L’invention a notamment pour objet un procédé de fabrication d’un tissu enduit dans lequel :
  • on dispose d’un tissu en poly(téréphtalate d’éthylène) (PET) ayant une densité comprise entre 20 et 50 fils/cm, en chaîne et en trame;
  • on enduit une ou deux faces de ce tissu à l’aide d’un mélange d’élastomère de polyuréthane monocomposant ayant un module à 100% d’allongement inférieur ou égal à environ 5 MPa, notamment compris entre 1 et 4 MPa, en particulier entre 1 et 3 MPa, selon la norme DIN 53504, de solvant de l’élastomère et d’un réticulant, à raison d’une proportion de réticulant sec par rapport à l’élastomère sec comprise entre environ 5 % et environ 30 % en poids, notamment entre environ 7 et environ 20 % en poids, en particulier entre environ 8 et environ 18 % en poids ;
  • on chauffe le tissu jusqu’au séchage et la réticulation de l’enduction,
  • on obtient un tissu enduit ;
  • éventuellement, on imprime le tissu, par exemple par sublimation, sur une ou ses deux faces.
Ce procédé vise à fabriquer un tissu tel que décrit ci-avant et par conséquent, les caractéristiques des éléments entrant dans la composition du tissu sont applicables au procédé, au choix de ces éléments pour leur mise en œuvre dans le procédé, sans qu’il soit nécessaire de les répéter dans ce qui suit.
Le tissu PET peut subir un calandrage avant enduction.
Suivant un mode de réalisation, on calandre le tissu PET avant enduction entre un outil, cylindre ou rouleau de calandrage et une contre-platine. La face du tissu qui subi le passage de l’outil de calandrage, appelée face de calandrage, est lissée par rapport à l’autre face.
Suivant une modalité, on réalise l’enduction sur cette face de calandrage. On peut améliorer l’accroche du polymère en appliquant au préalable, sur cette face lisse, un traitement d’apprêt. Il peut s’agir d’un traitement physique ou d’un traitement chimique. Il s’agit par exemple d’un traitement chimique apportant des groupements fonctionnels susceptibles de réagir avec des groupements du polymère pour former des liaisons chimiques.
Suivant une autre modalité, on réalise l’enduction sur l’autre face, non lissée. On comprend que le taux d’emport varie selon la face concernée, ce taux étant plus élevé sur la face non lissée, ce qui permet à l’homme du métier de jouer sur la quantité et le poids de l’enduction. On peut aussi enduire les deux faces.
Suivant un autre mode de réalisation, on calandre le tissu PET avant enduction entre deux outils, cylindres ou rouleaux de calandrage. Les deux faces du tissu sont lissées. L’une ou les deux faces sont ensuite enduites, avec ou sans traitement d’accroche tel que décrit ci-dessus.
Le calandrage du tissu de PET est réalisé de préférence à une température comprise entre 150 et 250 °C, de préférence entre 180 et 210 °C. Le calandrage est de préférence réalisé avec une pression allant de 150 à 250 kg, de préférence entre 180 et 230 kg. La vitesse de rotation de la calandre peut être compris entre 1 et 30 m/min, de préférence entre 10 et 20 m/min.
Le tissu de la présente invention est obtenu par enduction de polyuréthane en phase solvant. L’enduction peut avoir l’une quelconque des caractéristiques mentionnées ci-après.
Le PU a un module à 100% d’allongement inférieur ou égal à environ 5 MPa, notamment compris entre 1 et 4 MPa, en particulier entre 1 et 3 MPa, selon la norme DIN 53504. Il est mis en solution dans un solvant organique. Le polymère est dissout dans le milieu. On ajoute à cette solution le réticulant du PU. Notamment, la proportion de réticulant sec par rapport au polyuréthane sec est compris entre environ 5 % et environ 30% en poids, notamment entre environ 7 et environ 20 % en poids, en particulier entre environ 8 et environ 18 % en poids.
Le tissu de la présente invention est obtenu par enduction de polyuréthane dissout dans un solvant. Notamment, l’enduction contient l’élastomère monocomposant (formé notamment à partir de l’isocyanate, du polyol et de l’allongeur de chaîne ou de l’agent réticulant), en solution dans le solvant. Le film se forme naturellement lors de l’évaporation du solvant. Le solvant est un solvant organique et peut notamment être choisi dans le groupe constitué par les solvants aromatiques, les alcools, les cétones, les esters, le diméthylformamide et la n-méthylpyrolidone. Dans un mode de réalisation particulier le solvant est choisi dans le groupe constitué par le toluène, le xylène, l’isopropanol, le butanol, le 1-méthoxypropane-2-ol, la méthyl éthyl cétone, l’acétone, la butanone, l’acétate d’éthyle, le diméthylformamide, la n-méthylpyrolidone, et un mélange d’au moins deux d’entre eux. Par exemple, un mélange de toluène et d’isopropanol.
Dans un mode de réalisation, le polyuréthane phase solvant peut être caractérisé par sa concentration comprise entre 20 et 50% en poids de PU non réticulé, notamment élastomère monocomposant, par rapport au mélange PU et solvant. Dans un mode de réalisation ce polyuréthane phase solvant, notamment l’élastomère en solution dans le solvant, peut être caractérisé par une viscosité inférieure à 100 000 mPa.s à 23 °C, de préférence comprise entre 5 000 et 60 000 mPa.s à 23 °C (norme DIN EN ISO/A3).
Notamment, l’étape de séchage et réticulation comprend d’abord le séchage, par exemple à une température comprise entre environ 90 et environ 120 °C, puis la réticulation à une température comprise entre environ 140 et environ 210° C.
La composition d’enduction du tissu de la présente invention peut comprendre en outre des additifs. Lesdits additifs peuvent être tout additif couramment employés dans les compositions d’enduction de tissu. Ils sont notamment choisis dans le groupe constitué par les modificateurs de viscosité, les stabilisateurs UV, les colorants, les dispersants, les tensio-actifs. Suivant un mode de réalisation, l’enduction comprend un agent anti-UV.
Dans un mode de réalisation, le procédé comprend après de séchage et réticulation, une ou plusieurs étape(s) de post-traitement conférant au tissu des propriétés anti-salissures et/ou déperlantes. On entend, par traitement anti-salissure, un traitement à l’aide de produits anti-statiques et/ou anti-tack. On entend, par traitement déperlant, un traitement à l’aide de résines fluorées avec ou sans réticulant de la résine fluorée, par exemple unisocyanate. Le traitement déperlant est suivi d’une étape de séchage/réticulation. Dans un mode de réalisation, le post-traitement est appliqué par toute méthode connue de l’homme du métier et notamment par foulardage, enduction, pulvérisation ou traitement plasma.
Les tissus enduits décrits ici se révèlent capable d’être imprimés par la technique dite par sublimation. Selon un aspect de l’invention, ce tissu enduit est coloré, imprimé ou décoré par une technique de sublimation. Celle-ci peut notamment être mise en œuvre en imprimant un motif sur un support (support de transfert) avec un ou des colorants sublimables à température élevée. Le support est ensuite appliqué au contact du tissu enduit, puis calandré à chaud, par exemple à 200°C environ et sous pression. Les colorants passent en phase gazeuse et sont transférés dans l’enduction, et/ou à la surface et/ou dans la fibre. Le polyester PET reste stable à cette température.
L’invention a aussi pour objet un tissu obtenu ou susceptible d’être obtenu par la mise en œuvre du procédé selon l’invention.
L’invention a ainsi pour objet une structure de traction aérienne comportant ou confectionnée à partir d’un tissu selon l’invention. Par structure de traction aérienne, on entend une structure ou voile comprenant au moins une couche de tissu selon l’invention, apte à être reliée à un bateau ou navire et à assurer ou à contribuer au déplacement dudit bateau ou navire sous l’effet du vent, réel et/ou apparent. Notamment la structure est du type voile de parapente à caissons, et comporte de préférence deux couches de tissu (intrados et extrados), toutes deux réalisées avec le tissu de l’invention. Pour disposer des intrados et des extrados de dimensions souhaitées, ces derniers sont un assemblage de laizes du tissu selon l’invention, notamment par couture.
Les deux couches de tissu sont reliées par des cloisons, qui peuvent être réalisées dans le même tissu ou dans un autre tissu. Dans un mode de réalisation, les cloisons sont également en tissu PET avec une enduction PU de même nature que celle des tissus décrits ci-avant. Toutefois, on préfère utiliser des PU ayant un module à 100% d’allongement compris entre environ 6 et environ 40 MPa et un taux de réticulant compris entre environ 40 et environ 200% en poids.
La structure peut porter un motif imprimé par sublimation, notamment sur l’intrados et/ou l’extrados dans le cas d’une voile de type parapente.
La structure de traction, notamment l’intrados et l’extrados d’une structure type parapente, peuvent avoir une surface comprise entre 50 et 800 m2, notamment entre 100 et 500 m2.
Les structures de traction peuvent être utilisées et dimensionnées pour l’utilisation sur des bateaux de tonnage divers, notamment de tonnage compris entre 100 tonnes et 550 000 tonnes, par exemple entre 10 000 et 260 000 tonnes.
De manière classique, comme décrit dans EP 2 475 577 (dont le contenu entier est incorporé ici par référence), la voile de type parapente présente un intrados et un extrados. A l’avant de la voile, l’intrados et l’extrados sont reliés par un bord d’attaque, tandis que, à l’arrière de la voile, l’intrados et l’extrados se rejoignent pour former un bord de fuite. Entre l’intrados et l’extrados sont délimités des caissons antéro-postérieurs, qui débouchent vers l’avant sur le bord d’attaque et qui sont séparés deux à deux, suivant la direction latérale, par des parois inter-caissons.
Les composants de la voile, en particulier son intrados, son extrados et ses parois inter-caissons, sont constitués de pièces de tissu, assemblées fixement les unes aux autres, notamment par couture. Chaque pièce est ainsi constituée essentiellement, voire exclusivement, par un tissu conforme à l’invention.
Ce tissu est formé de fils de chaîne continus et de fils de trame continus, ces fils de chaîne et de trame étant entrelacés selon des techniques traditionnelles de tissage. A titre d’exemple, le maillage du tissu est carré. Ce tissu peut être de type ripstop, c’est-à-dire intégrant des fils de renfort pour améliorer la performance d’anti-déchirure du tissu.
L’assemblage des pièces est prévu pour que, au sein de la voile, les fils de chaîne s’étendent en longueur selon la direction antéro-postérieure AP de la voile, tandis que les fils de trame s’étendent en longueur selon la direction latérale L. Autrement dit, en projection dans un plan horizontal, les fils de chaîne et de trame s’étendent respectivement de manière parallèle à la direction antéro-postérieure AP et à la direction latérale L, et ce aussi bien pour le tissu des pièces appartenant à l’intrados et à l’extrados, que pour le tissu des pièces constituant les parois inter-caissons.
L’invention va maintenant être décrite à l’aide d’exemples correspondant aux modes de réalisation préférés, ceux-ci étant donnés à titre d’illustration sans pour autant être limitatifs.
Exemple 1:
Cet exemple compare l’impact d’une enduction polyuréthane sur une face d’un tissu classique de polyamide 6.6 enduit PU raide (Témoin 1), d’un tissu polyester enduit PU raide sur une face (Témoin 2) et d’un tissu de polyéthylènetéréphtalate (PET) haute ténacité enduit sur une face PU (exemple selon l’invention).
Témoin 1 : le PA6.6 est un tissu de polyamide classique dans le domaine du spinnaker, avec une enduction PU obtenue à partir d’élastomère de PU ayant un module à 100% d’allongement de 8 MPa et de réticulant isocyanate + mélamine formaldéhyde. La proportion de réticulant sec par rapport à l’élastomère sec est de 66,9 %. Le PU est mis en œuvre dans un mélange 50/50 de toluène et d’isopropanol.
Témoin 2 : une enduction PU obtenue à partir d’élastomère de PU ayant un module à 100% d’allongement de 32,4 MPa et de réticulant isocyanate + mélamine formaldéhyde. La proportion de réticulant sec par rapport à l’élastomère sec est de 137%. Le PU est mis en œuvre dans un mélange 50/50 de toluène et d’isopropanol.
Le PET a une enduction PU obtenue à partir d’élastomère de PU ayant un module à 100% d’allongement de 2 MPa et de réticulant isocyanate + mélamine formaldéhyde. La proportion de réticulant sec par rapport à l’élastomère sec est de 8,4%. Le PU est mis en œuvre dans un mélange 50/50 de toluène et d’isopropanol.
Dans les deux témoins et dans l’exemple de l’invention, le PU est un PU monocomposant à base de polycarbonate aliphatique.
La ténacité du PET est de 6,6 cN/dtex. L’allongement à la rupture est de 21%.
L’enduction est réalisée en utilisant une racle, et est suivie d’un séchage à 100°C, puis d’une réticulation à 180° C. La vitesse est de 27 m/min.
Témoin 1 Témoin 2 Conforme à l’invention
Nature fil PA6.6 PET PET
Titre (dtex) (chaîne et trame) 110 114 114
DPF 3,2 3,6 3,6
Nombre de fils de chaîne x fils de trame 35x30,0 33,6x30,5 33,6x30,5
Poids enduit (g/m²) 85,2 84 90
Porosité à neuf (L/m²/min) 5 6 2
Porosité après vieillissement (L/M²/min) 44 >200 7
Absorption d’eau à neuf (%) 0,2 0,1 0,1
Absorption d’eau après vieillissement (%) 1,8 1,3 0,7
Allongement dans le biais sous 3 Lbs (%) 0,9 0,5 4,1
Méthodes pour la mesure de la porosité et de l’absorption d’eau détaillées plus loin.
Exemple 2:
Cet exemple compare l’impact d’une enduction polyuréthane sur une face d’un tissu classique de polyamide 6.6 enduit PU raide (Témoin 3), d’un tissu polyester enduit PU raide sur une face (Témoin 4) et d’un tissu de polyéthylènetéréphtalate (PET) haute ténacité enduit sur une face PU (exemple selon l’invention).
Témoin 3 : le PA6.6 est un tissu de polyamide classique dans le domaine du spinnaker, avec une enduction PU obtenue à partir d’élastomère de PU ayant un module à 100% d’allongement de 8 MPa et de réticulant isocyanate + mélamine formaldéhyde. La proportion de réticulant sec par rapport à l’élastomère sec est de 66.9%. Le PU est mis en œuvre dans un mélange 50/50 de toluène et d’isopropanol.
Témoin 4 : une enduction PU obtenue à partir d’élastomère de PU ayant un module à 100% d’allongement de 8 MPa et de réticulant isocyanate + mélamine formaldéhyde. La proportion de réticulant sec par rapport à l’élastomère sec est de 66.9%. Le PU est mis en œuvre dans un mélange 50/50 de toluène et d’isopropanol.
Le PET a une enduction PU obtenue à partir d’élastomère de PU ayant un module à 100% d’allongement de 2 MPa et de réticulant isocyanate + mélamine formaldéhyde. La proportion de réticulant sec par rapport à l’élastomère sec est de 15,4%. Le PU est mis en œuvre dans un mélange 50/50 de toluène et d’isopropanol.
Dans les deux témoins et dans l’exemple de l’invention, le PU est un PU monocomposant à base de polycarbonate aliphatique.
La ténacité du PET est de 6,6 cN/dtex. L’allongement à la rupture est de 21%.
L’enduction est réalisée en utilisant une racle, et est suivie d’un séchage à 100°C, puis d’une réticulation à 180° C. La vitesse est de 27 m/min.
Témoin 3 Témoin 4 Conforme à l’invention
Nature fil PA6.6 PET PET
Titre (dtex) (chaîne et trame) 50 44 44
DPF 3,8 3,2 3,2
Nombre de fils de chaîne x fils de trame 42x42 39,3x39 39,3x39
Poids enduit (g/m²) 54.8 47 44,9
Porosité à neuf (L/m²/min) 5 2 2
Porosité après vieillissement (L/M²/min) 75 >200 27
Absorption d’eau (%) 0,2 0,1 0,1
Absorption d’eau après vieillissement (%) 0,8 0,3 0,2
Allongement dans le biais sous 3 Lbs (%) 1,2 0,9 3,2
Méthodes pour la mesure de la porosité et de l’absorption d’eau détaillées plus loin.
Conclusions sur les deux exemples :
Le support PA6.6 n’est pas idéal à cause de sa reprise d’eau plus élevée après vieillissement. Les tissus enduits conformément à l’invention présentent de bonnes propriétés de porosité (perméabilité à l’air), et cette bonne porosité est stable comme l’essai sous vieillissement le démontre. L’allongement dans le biais supérieur pour les tissus de l’invention contribue à ce maintien de la porosité. Les tissus de l’invention ont aussi le meilleur comportement en termes d’absorption d’eau à neuf et après vieillissement. Ces propriétés rendent ces tissus aptes à l’utilisation pour former des structures de traction aériennes utilisées en milieu marin.
Méthodes employées dans les deux exemples:
La porosité (perméabilité à l’air) et l’absorption d’eau ont été évaluées à neuf et après vieillissement.
Pour le vieillissement, on mesure également la porosité du tissu après hydrolyse. Pour ce faire on place le tissu pendant 4 heures dans un autocuiseur Cocotte minute (« pressure cooker ») avec de l’eau à température et pression de fonctionnement. On applique ensuite 30 minutes de traitement en faisant flotter à l’air libre et à grande vitesse le tissu fixé sur un montage de type moulin (montage à 4 pales, le tissu étant fixé au bout d’une des pales).
L’absorption d’eau à neuf et après vieillissement a été mesurée selon la norme Tappi 441 om-90.
La porosité a été mesurée à neuf et après vieillissement conformément à la norme NFG 07111.
On a mesuré l’allongement en % sous une force de 3 pounds (Lbs) appliquée dans le biais. Cet allongement caractérise la raideur du tissu dans le biais. La norme utilisée est la NF EN ISO 13934-1. On a réalisé des éprouvettes de largeur 50 mm et de longueur 300 mm. Les mords du dynamomètre ont été éloignés de 200 mm et la mesure a été réalisée à une vitesse de 100 mm/min.

Claims (11)

  1. Tissu pour structure de traction aérienne de bateau, le tissu étant formé de fils de chaîne et de fils de trame multifilamentaires continus et étant enduit sur une ou ses deux faces par un polyuréthane (PU), caractérisé en ce que le tissu nu présente un taux de couverture TC compris entre 1,8 et 4, de préférence compris entre 2,6 et 3,2, le TC étant calculé selon la formule TC = (nombre de filaments/cm x diamètre d’1 filament en cm)chaîne+ (nombre de filaments/cm x diamètre d’1 filament en cm)trame, en ce que les fils sont en poly(téréphtalate d’éthylène) (PET), en ce que le tissu a une densité comprise entre 20 et 50 fils/cm en chaîne et en trame, en ce que le polyuréthane est un PU réticulé à base polyéther, polyester ou polycarbonate, et en ce que ce PU est issu de la réticulation (1) d’un polyuréthane monocomposant ayant un module à 100% d’allongement inférieur ou égal à 5 MPa, notamment compris entre 1 et 4 MPa, en particulier entre 1 et 3 MPa, selon la norme DIN 53504, mis en œuvre en phase solvant organique, (2) par un réticulant, à raison d’une proportion de réticulant sec par rapport à l’élastomère sec compris entre environ 5 % et environ 30% en poids, notamment entre environ 7 et environ 20 % en poids, en particulier entre environ 8 et environ 18 % en poids, et en ce que le tissu présente un poids, enduction comprise, allant de 43 ou 44 à 250 g/m2.
  2. Tissu selon la revendication 1, caractérisé en ce que la ténacité des fils de PET est notamment supérieure ou égale à 6 cN/dtex, en particulier comprise entre 6 et 7 cN/dtex et/ou leur allongement à la rupture est notamment supérieur ou égal à 20%, en particulier compris entre 20 et 30 %, selon la norme DIN EN ISO 2062.
  3. Tissu selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le tissu présente un poids, enduction comprise, allant de 44 à 130 g/m2.
  4. Tissu selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le taux d’emport sec du matériau d’enduction est supérieur ou égal à 10 % en poids, notamment compris entre 10 et 30%, de préférence compris entre 12 et 30 % en poids, mieux entre 12 et 25 %.
  5. Tissu selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tissu comporte ou est constitué de fils de chaîne et de fils de trame qui ont un dtex compris entre 33 et 470 dtex, de préférence entre 44 et 115 dtex, avec notamment un DPF (decitex par filament) compris entre 1 et 4, de préférence entre 1,3 et 3,7.
  6. Tissu selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réticulant du PU est un isocyanate, un polyisocyanate, de la mélamine, un composé comprenant de la mélamine, ou un mélange d’isocyanate et de mélamine.
  7. Tissu selon l’une quelconque des revendications précédentes, ayant une perméabilité à l’air inférieure ou égale à 20 L/m2/min sous 2000 Pa, telle que mesurée selon la norme NFG07111 sur une surface de mesure de 100 cm2 ; et/ou une absorption d’eau selon la norme Tappi 441 om-90 inférieure ou égale à 1% à neuf comme après vieillissement.
  8. Tissu selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il présente un allongement dans le biais sens chaîne et trame sous 3 Lbs inférieur ou égal à 10 %, notamment compris entre 1 et 10%, de préférence entre 3 et 10%, selon la norme NF EN ISO 13934-1.
  9. Structure de traction aérienne ou voile, comprenant un tissu selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
  10. Structure ou voile selon la revendication 9, caractérisée en ce qu’elle porte un motif imprimé par sublimation.
  11. Procédé de fabrication d’un tissu enduit selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel :
    • on dispose d’un tissu en poly(téréphtalate d’éthylène) (PET) ayant une densité comprise entre 20 et 50 fils/cm, en chaîne et en trame;
    • on enduit une ou deux faces de ce tissu à l’aide d’un mélange d’élastomère de polyuréthane monocomposant ayant un module à 100% d’allongement inférieur ou égal à environ 5 MPa, notamment compris entre 1 et 4 MPa, en particulier entre 1 et 3 MPa, selon la norme DIN 53504, d’un solvant de l’élastomère et d’un réticulant, à raison d’une proportion de réticulant sec par rapport à l’élastomère sec comprise entre environ 5 % et environ 30 % en poids, notamment entre environ 7 et environ 20 % en poids, en particulier entre environ 8 et environ 18 % en poids ;
    • on chauffe le tissu jusqu’au séchage et la réticulation de l’enduction,
    • on obtient un tissu enduit ;
    • éventuellement, on imprime le tissu, par exemple par sublimation, sur une ou ses deux faces.
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