Étude des effets du vieillissement sur les vêtements de combat contre les incendies


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Les vêtements de combat contre les incendies utilisés actuellement au Québec sont réalisés à l’aide de fibres synthétiques développées relativement récemment. Par contre, très peu d’information est disponible sur le comportement en service de ces matériaux.

Ce projet évalue de manière spécifique les mécanismes et les conséquences de l’action en vieillissement accéléré par action de la température, de l’eau, de la lumière et de l’usure, sur les matériaux composant les couches des vêtements de protection incendie. Une première série de résultats obtenus sur un mélange de fibres Kevlar®-PBI formant le revêtement extérieur des habits actuellement utilisés au service de protection incendie de la Ville de Montréal a montré une diminution importante et rapide de la résistance mécanique des fils et des tissus suite au vieillissement thermique, même à la valeur la plus faible de l’indice thermique des matériaux (190ºC). Cet endommagement a pu être attribué en partie à un phénomène de coupure de chaînes.

L’effet de la température et du temps de vieillissement sur la résistance mécanique du revêtement supérieur a pu être décrit de manière satisfaisante par le modèle d’Arrhenius. Une illumination sous rayons UV à une température de 70ºC provoque également une diminution de la résistance mécanique. Dans le cas de la barrière hydrofuge des habits actuellement utilisés au service de protection incendie de la Ville de Montréal, qui sont composés d’un tissu de Nomex® recouvert d’un film de PTFE expansé, une diminution de la résistance mécanique en déchirure suite au vieillissement thermique est également observée, qui inclut à la fois une contribution de la dégradation du Nomex® et de celle du e-PTFE, comme l’indique les valeurs obtenues pour l’énergie d’activation données par le modèle d’Arrhenius. Un effet très important du vieillissement thermique sur la membrane hydrofuge est également observé au niveau de la perméabilité à la vapeur d’eau. Deux comportements opposés ont été mis en évidence selon la valeur de la température de vieillissement. En dessous d'environ 260ºC, une diminution progressive de la perméabilité à la vapeur d’eau se produit, qui a été associée principalement à une fermeture des pores de la membrane. Par contre, pour une température supérieure à 260ºC environ et quel que soit le temps de vieillissement, la perméabilité à la vapeur d’eau est plus élevée. Ce phénomène est relié à l’apparition de fissures et de trous dans la membrane e-PTFE. Cette température de 260ºC correspond d’ailleurs à la température de service indiquée par le manufacturier, mais se situe en dessous des conditions parfois rencontrées en opération par les pompiers. L’effet d’une combinaison d’humidité et d’une température de 80ºC produit également une diminution de la résistance mécanique en déchirure, associée entre autres à une augmentation de la cristallinité du Nomex®.

Ces travaux ont été étendus à l’ensemble des types de fibres synthétiques rencontrés dans les vêtements de protection contre le feu afin de pouvoir comparer leur comportement selon les types de vieillissement. Ces recherches sont menées en partie en collaboration avec le Professeur Éric David de l’ÉTS. Une partie des résultats est inclus dans la thèse de doctorat de Carlos Arrieta intitulée « Étude de l’effet du vieillissement sur les propriétés d’un tissu en mélange Kevlar®-PBI utilisé dans le revêtement extérieur des habits de protection contre le feu ».