STRATIFIE FLEXIBLE DE HAUTE RESISTANCE AUX PIQURES ET

PERFORATIONS, GANT ET ENVELOPPE DE PNEUMATIQUE

CONSTITUES DE CE STRATIFIE.

. La présente invention concerne un stratifié flexible de haute résistance aux piqûres et perforations, tel qu'un gant, qui comprend au moins une couche interne métallique formant barrière à ces piqûres et perforations. L'invention s'applique ainsi plus particulièrement mais non exclusivement à un gant à usage industriel constitué de ce stratifié, étant également applicable à d'autres articles manufacturés flexibles tridimensionnels ou non présentant une telle résistance, comme par exemple des enveloppes de pneumatique.

A ce jour, on a proposé relativement peu de gants propres à être utilisés dans l'industrie pour la protection des mains contre les risques de piqûre et de perforation inhérents à la manipulation d'objets munis de pointes fines, telles que des pointes d'aiguilles. En pratique, les gants anti-piqûre et anti-perforation connus comprennent notamment :

- les gants de structure fibreuse : ces gants sont typiquement à base d'un tricot de fibres textiles (e.g. d'aramide) imprégnées ou pas d'un élastomère sur au moins une partie de leur surface, et ils présentent comme inconvénient principal de limiter simplement le risque de piqûre par des pointes fines sans le supprimer ;

- les gants de structure fibreuse ou autre incorporant des éléments anti-piqûre : ces gants, qui peuvent être à base d'un tricot textile ou bien d'une couche polymérique, et qui comportent à certains endroits seulement des plaques rigides par exemple en acier inoxydable présentant une résistance élevée aux piqûres, présentent notamment le double inconvénient de ne protéger que partiellement la main de l'utilisateur et de présenter une aptitude réduite à la pliure du fait de la taille relativement importante de ces plaques, ce qui peut entraver la liberté de mouvement des doigts et ainsi altérer considérablement la précision des gestes ;

- les gants de structure lamellaire : ces gants, qui sont par exemple à base de lamelles métalliques amorphes comme décrit dans le document FR-A-2 808 975 au nom de la Demanderesse, apparaissent comme étant à ce jour les mieux appropriés à répondre aux exigences d'utilisation et de résistance aux piqûres, tout en requérant cependant la mise en œuvre d'un procédé de fabrication relativement complexe et donc coûteux.

Par ailleurs, on a proposé de très nombreux gants résistant aux piqûres mais spécifiquement destinés à un usage chirurgical ou médical, le corps médical utilisant beaucoup d'instruments pointus et étant de ce fait particulièrement exposé à des risques de piqûre et donc de contamination dans sa pratique quotidienne. Ces gants destinés au corps médical doivent satisfaire à des critères d'élasticité, d'extrême finesse et de souplesse particulièrement rigoureux pour ne pas altérer le tact nécessaire à la réalisation d'actes chirurgicaux ou médicaux. Il en résulte que la protection offerte par ces gants est très inférieure à celle recherchée pour des gants destinés à la réalisation de travaux industriels comme la manutention, la collecte, le tri de déchets, le découpage et le désossage de la viande ou encore l'équarrissage et, qu'en conséquence, les solutions techniques proposées pour les gants chirurgicaux ou médicaux ne peuvent pas être retenues pour des gants à usage industriel.

Un but de la présente invention est de proposer un stratifié flexible, de haute résistance aux piqûres et perforations et destiné en particulier à constituer un gant ou une enveloppe de pneumatique, le stratifié comprenant au moins une couche interne métallique formant barrière auxdites piqûres et perforations, ladite ou chaque couche présentant une épaisseur inférieure à 50 μm, qui permette notamment d'obtenir un gant à usage industriel permettant de remédier aux inconvénients précités en assurant une protection très efficace contre les risques de piqûres et de perforation, y compris des piqûres par les pointes les plus fines, sans pénaliser la souplesse de ce stratifié.

A cet effet, un stratifié selon l'invention est tel que ladite ou chaque couche comporte au moins une feuille métallique de structure continue qui présente une largeur supérieure à 10 mm et/ou une longueur supérieure à 50 mm et qui présente à la fois les propriétés suivantes, mesurées à 20° C :

(i) une limite d'élasticité Rp _o , ₂ (à 0,2 % d'allongement relatif) égale ou supérieure à 1200 MPa,

(ii) un module d'Young inférieur ou égal à 210 GPa, et

(iii) une résistance à la rupture supérieure à 1200 MPa.

On notera que la ou les feuille(s) métallique(s) continue(s) qui caractérisent les stratifiés selon l'invention se caractérisent par des propriétés mécaniques remarquables incluant notamment les trois propriétés (i) à (iii) recensées ci-dessus. En outre, on notera que ces feuilles présentent également une excellente aptitude à la courbure qui fait qu'elles peuvent supporter de manière quasiment élastique des courbures autour d'un rayon proportionnel à leur épaisseur.

Or, de manière inattendue, la Demanderesse a mis en évidence que l'on peut notamment obtenir, grâce à ces feuilles métalliques continues présentant ces propriétés mécaniques, des gants alliant en utilisation des qualités de haute résistance à la perforation et surtout à la piqûre (la résistance à la perforation étant mesurée conformément à la norme

NF EN 388 d'avril 2004 ou à la norme ASTM F 1342 de 2005) à des qualités de souplesse très satisfaisantes, en dépit de l'incompatibilité que présentent généralement entre elles ces deux qualités pour un gant.

On notera également que cette structure de feuille(s) continue(s) pour la ou chaque couche métallique du stratifié selon l'invention se distingue clairement de la structure discontinue à lamelles décrite dans le document FR-A-2 808 975 précité, ce qui permet notamment d'obtenir des résultats satisfaisants en termes de résistance aux piqûres et aux perforations avec un coût de fabrication réduit en comparaison de celui inhérent à l'utilisation de ces lamelles.

On notera en outre que la ou chaque couche métallique que présente le stratifié de l'invention peut être indifféremment sensiblement plane (i.e. à deux dimensions) ou bien tridimensionnelle.

Avantageusement, ladite feuille ou l'une au moins desdites feuilles peut présenter une largeur supérieure à 20 mm et/ou une longueur supérieure à 70 mm.

De préférence, ladite feuille ou l'une au moins desdites feuilles présente à la fois les propriétés suivantes, mesurées à 20° C :

(i) la limite d'élasticité Rp _o , ₂ égale ou supérieure à 1500 MPa, (ii) un module d'Young inférieur ou égal à 200 GPa, et

(iii) la résistance à la rupture égale ou supérieure à 1500 MPa.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite ou chaque couche peut être formée d'une juxtaposition ordonnée de plusieurs desdites feuilles qui s'étendent de manière adjacente entre elles en regard de tout ou partie d'une face externe du stratifié.

Selon un exemple de réalisation de l'invention, le stratifié comporte une pluralité de ces couches au moins partiellement superposées et qui sont de préférence au nombre de deux. En effet, la force de rupture varie de façon linéaire en fonction du nombre de couches utilisées.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention, la ou chaque feuille est réalisée en un matériau choisi dans le groupe constitué par les aciers au carbone, les aciers faiblement alliés, les aciers inoxydables et les alliages base nickel dure et, de préférence, elle est réalisée en un acier inoxydable austénitique laminé à froid et vieilli, tel qu'un acier de dénomination commerciale Sandvik Nanoflex® par exemple de grade « 1 RK91 ».

Selon un second mode de réalisation de l'invention, ladite ou chaque feuille est réalisée en un métal ou alliage métallique amorphe, par exemple à base de fer, tel qu'un verre métallique de dénomination commerciale « Met Glass 2605 S01 ».

Par feuilles réalisées « en un métal ou alliage métallique amorphe », on entend au sens de la présente invention des feuilles obtenues par la technique d'hypertrempe d'un métal ou d'un alliage métallique. Cette technique, qui est notamment décrite dans les documents FR-A-2 700 282 et FR-A-2 732 628, consiste à envoyer un jet liquide de métal ou d'alliage en fusion sur une surface refroidie en défilement rapide telle qu'une roue, de telle sorte que le métal ou l'alliage s'étale sur cette surface en une pellicule de très faible épaisseur, se refroidit très rapidement et se solidifie ainsi dans un état amorphe.

Un gant de haute résistance aux piqûres et aux perforations selon l'invention est tel qu'il est constitué d'un stratifié tel que défini ci-dessus.

Selon une autre caractéristique de l'invention, ce gant peut comporter ladite couche métallique à titre de couche métallique interne unique ou bien, de préférence, une superposition au moins partielle de deux desdites couches métalliques.

Avantageusement, ladite ou chaque couche métallique peut être formée d'une juxtaposition ordonnée de plusieurs desdites feuilles qui s'étendent de manière adjacente et espacée entre elles, en regard d'au moins une face palmaire du gant.

De préférence, ces feuilles juxtaposées au sein de la ou chaque couche métallique du gant s'étendent en regard de la seule face palmaire du gant (i.e. pas en regard de la face dorsale de ce gant).

Comme indiqué précédemment, on notera que cette juxtaposition de feuilles peut être bidimensionnelle ou tridimensionnelle.

Encore plus avantageusement, ladite ou chaque couche métallique peut comprendre entre 10 et 20 desdites feuilles qui couvrent sensiblement la totalité de la face palmaire du gant en incluant la pince de la main et qui peuvent couvrir en outre le dessus des ongles, incluant par exemple une premier groupe de feuilles couvrant la paume de ladite face palmaire et un second groupe de feuilles qui sont plus petites que celles du

premier groupe et qui sont réparties sur chacun des doigts de cette face palmaire.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le gant peut avantageusement comporter deux couches métalliques, lesdites feuilles juxtaposées de la ou chaque couche présentant chacune une épaisseur inférieure à 40 μm. Comme expliqué ci-dessus, cette structure à deux couches métalliques procure alors pour ce gant un compromis très satisfaisant entre une très haute résistance à la piqûre et une bonne souplesse en utilisation. Selon une autre caractéristique de l'invention, le gant peut avantageusement comporter une nappe encollée d'un tissu textile de préférence tramé qui est appliquée sur l'une au moins des deux faces de ladite ou de chaque couche métallique, cette nappe encollée étant d'une part apte à minimiser le bruit généré par les plis ou courbures de ladite ou chaque couche lors du maniement du gant, et permettant d'autre part d'obtenir une flexibilité plus grande. Ladite ou chaque nappe encollée peut être par exemple à base de polyester ou de coton, telle qu'une nappe de type « adhésif double face tramée » commercialisée sous la dénomination SUPERPROTECT® ou SUPERTAPE®. En variante, le tissu textile de la ou de chaque nappe encollée peut être à base d'un autre polymère naturel ou de synthèse, tel qu'un polyéthylène à haute ténacité.

On notera que ce gant selon l'invention présente alors avantageusement à la fois une haute résistance aux piqûres et aux perforations, une souplesse satisfaisante et également une aptitude à être manié de manière quasiment silencieuse (i.e. avec un bruit minimisé lors des mouvements des doigts de l'utilisateur). Le gant incorporant ladite ou chaque nappe encollée présente également des performances mécaniques selon la norme NF EN 388 d'avril 2004 qui sont améliorées.

Selon un exemple particulier de réalisation de l'invention, le gant peut comporter un empilement desdites feuilles métalliques qui présentent respectivement des coupures ou lumières mutuellement décalées,

lesquelles sont conçues pour définir des lignes de pliure ou de couture du gant en utilisation.

Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, le gant peut avantageusement comporter au moins deux couches desdites feuilles métalliques qui sont agencées de manière décalée en superposition et dont chaque feuille de l'une de ces couches est reliée à l'une au moins des feuilles d'une autre couche adjacente par un liant souple, de telle sorte que les feuilles de chaque couche puissent se déplacer par rapport à celles de la couche adjacente. Selon une autre caractéristique de l'invention, le gant peut comporter :

- vers l'extérieur de ladite ou desdites couche(s), un revêtement externe souple du gant qui est par exemple en tricot textile, en cuir ou simili cuir, en caoutchouc ou en une matière thermoplastique, et - vers l'intérieur de ladite ou desdites couche(s), un revêtement interne absorbant du gant destiné à recouvrir la main de l'utilisateur et par exemple à base d'un tissu textile tissé ou non tissé apte à absorber la transpiration.

Une enveloppe de pneumatique selon l'invention est constituée d'un stratifié tel que défini ci-dessus. Avantageusement, cette enveloppe de pneumatique incorpore ladite ou lesdites couche(s) métaliique(s) dans sa bande de roulement et/ou dans ses flancs.

On notera qu'un stratifié selon l'invention est également utilisable pour former d'autres articles tridimensionnels ou non susceptibles d'être soumis à des piqûres ou à des perforations, tels que des semelles de chaussures (en particulier de bottes), à titre non limitatif. On peut notamment citer d'une manière générale des articles d'habillement tels que bottes, manchettes, tabliers, gilets, casques, cagoules, ainsi que des textiles « géologiques », à titre non limitatif.

D'autres caractéristiques, avantages et détails de la présente invention ressortiront à la lecture de la description suivante de plusieurs exemples de réalisation de l'invention, donnés à titre illustratif et non limitatif, ladite description étant réalisée en référence avec les dessins joints, parmi lesquels : la figure 1 est une vue en plan montrant l'intérieur d'une structure stratifiée à une couche métallique de feuilles continues, sur la face palmaire d'un gant selon un exemple de réalisation de l'invention, ce gant étant illustré sensiblement à l'échelle 1/1 , la figure 2 est une vue schématique en coupe de la structure stratifiée à deux couches métalliques d'un gant selon une variante de l'invention incorporant en outre deux revêtements interne et externe, la figure 3 est une vue schématique en coupe illustrant une variante de la structure stratifiée à deux couches de la figure 2, dans laquelle les feuilles de ces couches sont reliées entre elles par un liant souple, la figure 4 est une vue en coupe d'un dispositif utilisé pour des tests de piqûre et de perforation et réalisés sur des éprouvettes selon l'invention et sur des éprouvettes « témoin », les figures 5 et 6 sont respectivement deux photographies illustrant selon des vues de côté (après rotation d'un quart de tour) la géométrie de l'extrémité de percement de chaque aiguille hypodermique utilisée pour les tests de piqûre réalisés sur ces éprouvettes, la figure 7 est une vue schématique en coupe d'une éprouvette selon un exemple de l'invention à base d'un stratifié à une couche métallique unique, et la figure 8 est une vue schématique en coupe d'une éprouvette à base d'un gant surmontant un stratifié selon une variante de l'invention à deux couches métalliques superposées,

Le gant 1 illustré en écorché à la figure 1 est formé d'un stratifié tridimensionnel comportant, en regard de sa seule face palmaire, une unique couche interne métallique formant barrière aux piqûres et perforations

et constituée d'une juxtaposition ordonnée de feuilles métalliques continues 2 qui s'étendent de manière adjacente et espacée entre elles en regard de la zone de cette face palmaire correspondant à la paume P et aux cinq doigts D1 à D5 de la main d'un utilisateur. Est en outre visible à la figure 1 un revêtement interne 3 absorbant du gant 1 qui est destiné à recouvrir la main de l'utilisateur et qui est par exemple à base d'un tissu textile tissé ou non tissé apte à absorber la transpiration (le revêtement externe souple du gant 1 , qui est par exemple réalisé en cuir, en caoutchouc ou en une matière thermoplastique, n'est pas représenté à des fins de clarté pour illustrer les feuilles 2 intercalées entre ces deux revêtements interne et externe).

Selon l'invention, chacune des feuilles 2 du gant 1 présente une épaisseur inférieure à 50 μm et de préférence inférieure à 40 μm, et présente à la fois les trois propriétés suivantes, mesurées à 20° C :

(i) une limite d'élasticité Rp _o , ₂ (à 0,2 % d'allongement relatif) égale ou supérieure à 1200 MPa et de préférence égale ou supérieure à 1500 MPa,

(ii) un module d'Young inférieur ou égal à 210 GPa et de préférence inférieur ou égal à 200 MPa, et

(iii) une résistance à la rupture supérieure à 1200 MPa et de préférence égale ou supérieure à 1500 MPa.

Pour satisfaire simultanément à ces trois critères, chaque feuille 2 est de préférence réalisée :

- soit en un acier inoxydable austénitique laminé à froid et vieilli de dénomination commerciale Sandvik Nanoflex® de grade « 1 RK91 », - soit en un alliage métallique amorphe à base de fer de dénomination commerciale « Met Glass 2605 S01 ».

De plus et comme on peut le voir à la figure 1 , l'une au moins des trois feuilles 2 de la zone P du gant 1 correspondant à la paume - de géométrie sensiblement rectangulaire - présente une largeur supérieure à 20 mm et une longueur supérieure à 70 mm (voir la feuille 2 supérieure de la paume P adjacente à la zone des doigts D2 à D5). Quant aux 13 feuilles 2 qui sont réparties sur les zones D1 à D5 des doigts, elles présentent presque

toutes une géométrie sensiblement rectangulaire de largeur au moins égale à 10 mm.

En variante de la figure 1 , on notera qu'un gant selon l'invention pourrait comporter une unique feuille métallique continue ou bien une superposition continue de plusieurs feuilles métalliques (i.e. sans espace libre au droit de ces feuilles), de sorte à former une barrière continue aux piqûres et aux perforations.

La structure stratifiée 10 de gant illustrée à la figure 2 selon une variante de réalisation de l'invention comporte essentiellement deux couches métalliques intérieure 11 et extérieure 12 superposées, qui sont réalisées en un matériau tel que celui des feuilles 2 du gant 1 de la figure 1 (i.e. de préférence un acier inoxydable Sandvik Nanoflex® de grade « 1 RK91 » ou bien un alliage amorphe « Met Glass 2605 S01 ») et qui ont chacune de leurs deux faces interne et externe recouvertes d'un ruban 11a, 11 b, 12a, 12b formé d'une nappe encollée d'un tissu textile tramé. Ce ruban 11a, 11b, 12a, 12b est de préférence à base de polyester ou de coton, répondant par exemple à la dénomination SUPERPROTECT® ou SUPERTAPE®, et il est utilisé pour minimiser le bruit généré par les plis de ces deux couches 11 et 12 lors du maniement du gant. En variante de cette nappe encollée, on pourrait utiliser une couche d'un polymère naturel ou de synthèse jouant le rôle de liant ou de couche de protection.

De plus, cette structure stratifiée 10 comporte, vers l'extérieur du ruban 12b recouvrant la face externe de la couche métallique extérieure 12, un revêtement externe souple 13 pour le gant qui est par exemple en cuir (à titre non limitatif) et, vers l'intérieur du ruban 11a recouvrant la face interne de la couche métallique intérieure 11 , un revêtement interne absorbant 14 du gant destiné à recouvrir la main de l'utilisateur et par exemple à base d'un tissu textile comme du coton (à titre non limitatif) absorbant la transpiration.

La structure stratifiée 20 à deux couches métalliques intérieure 21 et extérieure 22 selon l'invention illustrée en variante à la figure 3 se différencie essentiellement de celle de la figure 2, en ce que chaque feuille

métallique continue 21a, 21b ou 22a de l'une de ces couches 21 ou 22 est reliée à au moins une feuille 22a ou 21a, 21b de l'autre couche 22 ou 21 par un liant souple 23 adapté, ce qui permet avantageusement que les feuilles de chaque couche 21 puissent se déplacer dans pratiquement toutes les directions par rapport à celles de la couche 22 et inversement (voir les flèches A et B à la figure 3).

On a réalisé sur neuf éprouvettes « témoin » et selon l'invention des essais de percement (via les aiguilles hypodermiques selon les figures 5 et 6), au moyen du dispositif 30 illustré à la figure 4 et d'un dynamomètre associé. Pour chaque éprouvette testée, on a procédé aux opérations de percement à une même vitesse de traverse de 100 mm/min.

Le dispositif de percement 30 de la figure 4 qui a été utilisé pour ces essais comporte, dans sa partie inférieure, un bloc porte-éprouvette 31 de serrage et de centrage de chaque éprouvette à tester et, dans sa partie supérieure, un bloc de support et d'amenée 32 de chaque aiguille 33 qui est monté mobile en translation par rapport au bloc 31.

Comme visible aux figures 5 et 6, chaque aiguille hypodermique présente un corps principal cylindrique de diamètre égal à 0,61 mm et, en son extrémité percée et biseautée, une ouverture oblongue de longueur égale à 2,75 mm et de largeur interne égale à 0,38 mm. De plus, cette extrémité percée présente deux biseaux successifs formant respectivement des angles de 9,6° et de 16° avec la direction du corps cylindrique de l'aiguille. II est essentiel de noter ici que les tests de percement réalisés par la Demanderesse au moyen des aiguilles hypodermiques précitées rendent bien compte de la résistance à la piqûre des stratifiés testés, tels que des gants, à la différence des tests usuels de perforation qui sont typiquement mis en œuvre au moyen de pointes d'acier relativement épaisses et non d'aiguilles ou de pointes fines, tels que les tests de perforation décrits au paragraphe 6.4 de la norme NF EN 388 d'avril 2004.

Afin de confectionner les éprouvettes n°1 à 4 selon l'invention, on a utilisé deux types de feuilles fines A et B métalliques et continues, l'une réalisée en un acier inoxydable austénitique laminé à froid et vieilli de dénomination commerciale Sandvik Nanoflex® de grade « 1 RK91 », et l'autre en un alliage métallique amorphe (également appelé verre métallique) à base de fer de dénomination commerciale « Met Glass 2605 S01 ». Le tableau 1 ci- après recense les principales propriétés mécaniques ainsi que les épaisseurs respectives de ces deux feuilles.

Tableau 1

Les neuf éprouvettes testées présentaient les caractéristiques structurelles et dimensionnelles suivantes : - éprouvette n°1 selon l'invention: constituée d'une unique couche métallique formée de la feuille A précitée ; éprouvette n°2 selon l'invention : constituée d'une unique couche métallique formée de la feuille B précitée ; éprouvette n°3 selon l'invention : constituée de deux couches métalliques qui sont chacune formées de la feuille A précitée et qui sont directement empilées l'une sur l'autre ; éprouvette n°4 selon l'invention : constituée de deux couches métalliques qui sont chacune formées de la feuille B précitée et qui sont directement empilées l'une sur l'autre ;

éprouvette n°5 selon l'invention : constituée de quatre couches métalliques qui sont chacune formées de la feuille B précitée et qui sont directement empilées l'une sur l'autre ; éprouvette n°6 « témoin » : constituée d'une composition de caoutchouc pour enveloppe de pneumatique d'épaisseur égale à 2 mm ; éprouvette n°7 « témoin » : plaque de cuir « blanc » d'épaisseur égale à 1 ,05 mm ; éprouvette n°8 « témoin » : premier gant témoin antipiqûre commercialisé aux Etats-Unis sous la dénomination « Turtle » ; et - éprouvette n°9 « témoin » : troisième gant témoin de dénomination « Mapa Ultrane plus 557 » en latex vert (de niveau 3 pour la résistance à la perforation, selon la norme NF EN 388).

Le tableau 2 ci-après illustre en base 100 (la référence 100 choisie correspondant à l'éprouvette n°8 « témoin ») les résultats obtenus pour les autres éprouvettes n°1 à 7 et 9 soumises à des essais de percement via les aiguilles précitées, en termes de force de percement (en N), étant précisé que les valeurs de force de percement qui sont supérieures à 100 témoignent d'une résistance à la piqûre améliorée en comparaison de cette référence.

Tableau 2 :

II ressort essentiellement de ce tableau 2 que les éprouvettes selon l'invention et notamment les éprouvettes n°3 à 5, qui ont en commun de comporter plusieurs couches métalliques superposées satisfaisant aux trois critères (i) à (iii) précités et étant indifféremment constituées des feuilles A en « Nanoflex » ou des feuilles B en « Met Glass »), présentent grâce à ces couches une résistance à la piqûre nettement améliorée en comparaison de celle des éprouvettes « témoin », tout en présentant une souplesse satisfaisante rendant notamment ces stratifiés utilisables dans des gants à usage industriel. On notera en particulier que l'éprouvette n°5 selon l'invention à base de quatre couches métalliques présente la résistance à la piqûre la plus élevée, puisque c'est l'aiguille elle-même qui a été brisée lors de cet essai de percement.