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Auteur(s)
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Marie-Ange BUENO : Ingénieur textile, Docteur en sciences de l'ingénieur - Professeur des Universités, Université de Haute Alsace, École nationale supérieure d'ingénieurs Sud Alsace, Laboratoire de physique et mécanique textiles (EAC 7189 CNRS/UHA)
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Les textiles sont des matériaux multi-échelles, comme tout matériau, mais dont les éléments aux différentes échelles sont visibles à l'œil nu. De plus, ces éléments sont élancés : au moins une de leur dimension est négligeable devant les autres. L'entité élémentaire est la fibre. Plusieurs fibres sont assemblées pour former un fil. Les fils linéiques sont transformés en surface par tricotage, tissage ou tressage. Il est également possible de réaliser une surface textile directement par assemblage de fibres, il s'agit des non-tissés. La cohésion du fil, du tissu, du tricot, de la tresse ou encore de la plupart des non-tissés est due uniquement au frottement.
Les forces de frottement entre les fibres ou entre les fils sont plus faibles que les forces physico-chimiques reliant les molécules à l'origine de la cohésion des matériaux homogènes. Les matériaux textiles sont alors plus souples que les matériaux homogènes équivalents (même masse linéique ou surfacique et même matériau de constitution).
Le tissage ou le tressage permettent d'augmenter la cohésion du fil précurseur, donc sa force de rupture.
Le frottement dans le matériau textile est donc à l'origine de sa grande souplesse et résistance mécanique et de sa capacité à être mis en forme sous faibles sollicitations, d'où une utilisation non seulement en habillement, mais également comme renfort de matériaux composites, en génie civil, dans l'industrie, dans le secteur médical...
Outre les frottements dans le matériau textile, le comportement tribologique d'un textile lors du contact avec d'autres matériaux est important :
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lors du procédé de fabrication dans le cas du contact avec les organes des machines, au cours de la formation du textile linéique ou surfacique ou encore pendant les opérations d'ennoblissement (traitements chimiques et mécaniques visant à conférer au textile ses propriétés organoleptiques et fonctionnelles finales) ;
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lors de son utilisation finale avec les cas particuliers des contacts peau-textile dans l'habillement ou le vêtement de sport, et textiles-textiles [B 5330] par exemple.
un matériau est élancé lorsqu'au moins une de ses dimensions est négligeable devant les autres, le rapport entre les longueurs doit être de quelques dizaines au minimum.
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- Version courante de déc. 2015 par Marie-Ange BUENO
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Usure abrasive du matériau textile3. Frottement du matériau textile avec son environnement
3.1 Frottement pendant le procédé de fabrication
À chaque stade du procédé de fabrication, il y a frottement entre le matériau fibreux et les organes des machines.
La mesure du frottement des textiles avec les différents organes se fait en essayant de représenter au mieux la configuration réelle.
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L'objectif de la grosse préparation et du cardage est d'individualiser les fibres sans les rompre. Depuis longtemps, les industriels du secteur textile savent que ces opérations cassent les fibres, mais il faut réduire ce désagrément qui nuit à la qualité finale du produit. Les lubrifiants naturels du coton et de la laine, par exemple, ne sont éliminés par voie chimique si possible qu'à la fin du procédé. Les fibres artificielles et synthétiques sont lubrifiées par ensimage.
Lors des opérations d'étirage, les fibres doivent adhérer suffisamment aux organes pour que l'étirage se produise par différence entre la vitesse des rouleaux à l'entrée et à la sortie du train d'étirage. L'étirage consiste donc en un glissement des fibres les unes par rapport aux autres. L'adhésion entre les fibres et les garnitures des rouleaux doit être suffisante pour être à l'origine de ce glissement entre fibres, mais ne doit pas être trop importante pour que les fibres ne restent pas collées à ces rouleaux à la sortie du train d'étirage. Une humidité de l'air réduisant les phénomènes dus à l'accumulation d'électricité statique est alors recherchée. Les matériaux recouvrant les rouleaux d'étirage sont des élastomères.
Dès que les fibres sont sous forme de ruban et ceci jusqu'au fil, le guidage de la matière se fait au travers d'œillets lisses métalliques pour les rubans, puis sont recouverts de céramiques pour le fil, afin de limiter l'usure.
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En tissage, les fils de chaîne sont soumis au frottement des œillets, appelés lices, dans lesquels ils sont rentrés pour pouvoir être relevés et abaissés pour former l'entrecroisement...
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Frottement du matériau textile avec son environnement
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - BAUSSAN (E.) - Étude tribologique et modélisation du contact peau – chaussette. Application à la course à pied - , Thèse de doctorat, Université de Haute Alsace, Mulhouse, 2010.
-
(2) - BREUGNOT (C.) - Contribution à la caractérisation mécanique du toucher des surfaces textiles à partir de critères neurosensoriels - , Thèse de doctorat, Université de Haute Alsace, Mulhouse, 2005.
-
(3) - FONTAINE (S.) - Contribution à la compréhension des mécanismes tribologiques lors d'une usure abrasive ou chimique de structures fibreuses. Applications industrielles aux tissus en PET-laine. - Thèse de doctorat, Université de Haute Alsace, Mulhouse, 2001.
-
(4) - GASSMANN (V.), KNITTEL (D.), PAGILLA (P. R.) et BUENO (M.-A.) - Fixed-order H∞ tension control in the unwinding section of a web handling system using a pendulum dancer – IEEE Transactions on Control Systems Technology, - DOI 10.1109/TCST. 2011. 2107554, 2011.
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(5) - LAMY (B.) et BUENO (M.-A.) - Caractérisation tribologique...
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