Tribologie des textiles - Frottement, usure et propriétés mécaniques

Les textiles – le terme textile est à prendre ici au sens de matériaux fibreux obtenus par des procédés 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, c’est-à-dire qu’au moins une de leurs dimensions est négligeable devant les autres (le rapport entre les dimensions doit être de quelques dizaines au minimum). L’entité élémentaire est la fibre. Plusieurs fibres sont assemblées pour former à la fin 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, donc l’existence, des fils, des tissus, des tricots, des tresses ou encore de la plupart des non-tissés est due uniquement aux frottements et leurs propriétés mécaniques en dépendent donc fortement. 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 (pour une même masse linéique ou surfacique et un même matériau de constitution).

Le tissage et 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, de sa 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, c’est-à-dire le frottement et l’usure d’un textile lors du contact avec d’autres matériaux, est important :

• 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) ;

• lors de son utilisation finale avec les cas particuliers des contacts peau-textile dans l’habillement ou le vêtement de sport, et textiles-textiles.

L’objectif est ici de décrire les types de frottement pouvant se produire à l’intérieur d’un matériau textile et durant son utilisation, ainsi que les méthodes principales de caractérisation de ce frottement.

Les domaines industriels concernés sont très variés car le matériau textile est présent dans de nombreux secteurs avec des destinations finales diverses qui peuvent être l’habillement, l’ameublement mais également les vêtements de sport, de protection, les matériaux fibreux présents dans les transports (pneumatique, isolation, filtre, conduites, etc), le génie civil (routes, habitat, structures tendues [C2470]), l’agriculture (protection des champs et des cultures), les renforts de matériaux composites [AM5130] [AM5132] [AM5134] [AM5236] destinés à l’automobile, le sport, l’aéronautique, l’électronique, la santé [N2570], les paliers secs [B 5330].