Comparaison des matériaux des EPI : Kevlar (fibres para-aramides) vs HPPE (fil composite de polyéthylène haute performance)

Les équipements de protection individuelle (EPI) sont très réglementés et exigés par de nombreux métiers. Avec de nombreux types d'EPI sur le marché, comme le Kevlar, qui est une marque courante de matériaux para-aramides, et le fil composite de polyéthylène haute performance (HPPE), il est difficile de savoir quel matériau sera le plus performant dans votre environnement pour vos travailleurs. Pour faciliter la décision, voici une analyse des avantages et des inconvénients des matériaux para-aramides et du HPPE.

Solidité et durabilité

Kevlar

Le kevlar (matériau para-aramide) a été introduit à l'échelle commerciale en tant qu'EPI dans les années 1960 et 1970. Aujourd'hui encore, il est réputé pour sa résistance. Au moment de leur création, les fibres para-aramides ont une résistance d'environ 2,03/2,06 N/tex. N/tex est la même chose que GPa/g/cm^3 - ce qui équivaut à un million de newton-mètres par kilogramme. N/tex est une mesure de la force par densité linéaire. 

Les fibres para-aramides sont des fibres synthétiques reliées par des liaisons hydrogène dans des chaînes de polymères rigides. Le processus de fabrication des fibres para-aramides, ainsi que leur structure cristalline, les rend vulnérables à l'affaiblissement au fil du temps.

Qu'est-ce qui affaiblit les fibres para-aromides ?

Les fibres para-aramides sont naturellement jaunes. Tout additif, y compris les colorants, affaiblit ces fibres. Cela dit, le lavage des fibres para-aramides compromet également leur liaison hydrogène et laisse le matériau plus faible qu'à sa sortie d'usine. 

En général, les fibres para-aramides perdent 15 % de leur résistance après huit cycles de lavage. Ce pourcentage peut être encore plus élevé si l'on ajoute de l'eau de Javel au linge, ce qui entraîne la décomposition des fibres. Comme de nombreux détergents contiennent une petite quantité d'eau de Javel, il n'est pas toujours possible d'éviter cette détérioration du matériau. 

Les rayons ultraviolets et l'humidité affaiblissent également le matériau. Cela signifie que les para-aramides ne sont pas idéaux pour les environnements de travail extérieurs où le soleil brille et où les gens transpirent. Toute humidité, telle que la sueur d'une personne, allonge les fibres. Lorsque les fibres s'allongent, la composition moléculaire du matériau est modifiée. Les fibres para-aramides sont également plus lourdes que les fibres HPPE en moyenne, ce qui en fait un matériau plus chaud et moins respirant pour travailler et augmente la probabilité qu'une personne transpire.

HPPE

Le HPPE présente le rapport résistance à la traction/masse le plus élevé de toutes les fibres disponibles. Il est 15 fois plus résistant que l'acier, avec une résistance à la traction d'environ 3,8-3,9 N/tex. Sa composition moléculaire est lisse et chimiquement inerte, ce qui rend le matériau plus résistant à l'abrasion que les fibres para-aramides. Il est également plus résistant lorsqu'il est confronté à une forte force abrasive. 

Le HPPE n'est pas affecté par l'humidité (par exemple la sueur) ou les rayons UV. Cela signifie qu'il est capable de maintenir son intégrité moléculaire malgré des environnements de travail difficiles, tels que les journées d'été dans le sud-est des États-Unis, à l'intérieur d'usines dont l'environnement n'est pas contrôlé ou sous la lumière directe du soleil. 

En raison de leur capacité à résister à l'abrasion et de leur résistance générale, les matériaux HPPE sont les meilleurs produits pour les personnes travaillant dans les secteurs du verre, du recyclage des déchets, de l'aiguisage des couteaux, de la transformation des aliments, de la production de tôles et de la construction automobile.

Température

Kevlar

Les fibres para-aramides ne fondent pas. Toutefois, elles commencent à se dégrader à des températures supérieures à 500°C. Cela signifie qu'elles ne brûlent pas tant qu'elles ne sont pas exposées à des températures de près de 1 000°F. C'est pourquoi les fibres para-aramides sont souvent utilisées par les troupes militaires. La solidité des fibres para-aramides et leur capacité à résister à des températures extrêmes en font un excellent équipement de protection dans les zones de combat où les attaques hostiles peuvent survenir rapidement et sans avertissement. 

Les fibres para-aramides sont également les mieux adaptées aux personnes qui travaillent sur ou à proximité de fours/feux ou avec du matériel de soudage. Ces fibres sont souvent le principal matériau d'EPI utilisé par les pompiers.

HPPE

Le HPPE est un plastique polyéthylène, ce qui signifie qu'il brûle rapidement. Le HPPE commence à se dissoudre à des températures de 220°F ou plus, ce qui pose un risque de sécurité pour les personnes qui travaillent dans des environnements à haute température. 

Plutôt que de brûler, le polyéthylène fond à haute température. C'est un avantage lorsque l'on veut recycler le matériau, mais un inconvénient si ce plastique chaud et liquéfié entre en contact avec la peau d'une personne. Le HPPE ne doit donc pas être utilisé dans des endroits où des températures élevées inattendues peuvent survenir, car le matériau pourrait fondre sur la peau d'une personne et lui causer d'importantes brûlures. C'est pour cette raison que les fibres HPPE sont interdites dans les contrats d'habillement militaire.

Personnalisation

Kevlar

Comme indiqué précédemment, le Kevlar est d'une teinte jaune dans sa forme naturelle. N'oubliez pas que lorsque la couleur ou la respirabilité du matériau est modifiée, le matériau devient plus faible. Par exemple, les militaires demandent souvent des fibres para-aramides noires pour le camouflage. Bien que la différence de résistance ne soit pas directement visible pour la personne qui porte le vêtement, elle est apparente et peut également réduire la longévité du produit. Il est préférable de conserver les fibres para-aramides en l'état lorsqu'elles sortent des filières de filage à sec et à l'eau.

HPPE

Le HPPE est totalement personnalisable. Ses fibres sont produites par un processus de filage en gel et leur composition moléculaire ne s'affaiblit pas sous l'effet d'additifs. Par conséquent, les clients peuvent ajouter des adoucissants, des colorants, des huiles et différentes fibres de protection à leur HPPE sans que cela n'ait de conséquences. Le polyester hi-vis ANSI et la bande de visibilité réfléchissante peuvent également être ajoutés au produit afin de le rendre plus visible pour les travaux de construction ou dans les zones dangereuses, comme le long des autoroutes. 

Les fabricants ont commencé à mélanger l'huile de CBD avec le HPPE pour aider au maintien de la douleur et promouvoir un environnement de travail calme. Les fabricants ajoutent aussi souvent du coton ou d'autres matériaux doux pour rendre l'EPI plus attrayant et plus confortable pour les travailleurs. Une autre personnalisation courante consiste à ajouter des trous et des boucles pour le pouce, ainsi que des dos en filet. 

Les trous pour les pouces et les boucles empêchent l'EPI de se déplacer lorsque les travailleurs bougent leurs coudes ou soulèvent des objets lourds, et le dos en maille augmente la respirabilité et favorise le refroidissement. Avec toutes les caractéristiques personnalisables, la force moléculaire et la flexibilité du HPPE, il nécessite généralement un investissement initial plus important que les para-aramides. Cependant, la durabilité des produits HPPE peut entraîner des économies à long terme, car ils sont remplacés beaucoup moins souvent que les EPI para-aramides.

Le verdict

Voici les "gagnants", sur la base des éléments décrits dans cet article. Les matériaux d'EPI préférés en fonction des éléments suivants sont les suivants :

Haute température - Kevlar Para-aramide EPI gagne

• La fibre para-aramide est l'EPI préféré dans les environnements exposés à de fortes chaleurs.
• C'est le matériau de prédilection pour la lutte contre l'incendie, le soudage, le travail à proximité de fours, etc.

Solidité et durabilité - Le HPPE l'emporte

• Le HPPE est un matériau beaucoup plus résistant (ténacité) que le Kevlar (tissu para-aramide) et il est très résistant aux coupures et à l'abrasion.
• Le HPPE ne se dégrade pas sous l'effet des UV et de la sueur comme les EPI en Kevlar para-aramide et peut durer jusqu'à 6 fois plus longtemps. 
• C'est le matériau de prédilection pour travailler dans les industries du verre, du recyclage des déchets, de l'affûtage des couteaux, de la transformation des aliments, de la production de tôles et de la construction automobile, entre autres.

Personnalisation - HPPE gagne

• Les fils composites HPPE sont totalement personnalisables sans compromettre leur résistance supérieure.
• Les EPI en Kevlar para-aramide s'affaiblissent sous l'effet des additifs et des couleurs personnalisées ; ils doivent donc être remplacés plus souvent.

En fin de compte, il n'y a pas de bon ou de mauvais matériau. Votre choix dépendra de votre environnement de travail. Toutefois, maintenant que vous connaissez les forces et les faiblesses de chaque matériau et les environnements auxquels ils conviennent le mieux, vous pouvez prendre une décision en connaissance de cause et en toute sérénité.