Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Filage en voie fondue bicomposant“

Cette étude s'inscrit dans le cadre du projet européen Interreg entre la Haute de France et la Belgique. Le projet s'appelle Photonitex.L'objectif de ce projet est de développer un textile intelligent de régulation thermique personnelle qui contrôle dynamiquement la température de la peau. Ce travail a été réalisé en collaboration entre le Centre Européen des Textiles Innovants (CETI) et l'Ecole Nationale Supérieure des Arts et Industries Textiles (ENSAIT).L'objectif de cette thèse est de développer une fibre bi-composant pour un textile de confort thermique. La revue de la littérature a été faite pour sélectionner les matériaux polymères les plus appropriés qui sont couramment utilisés dans l'industrie textile. De plus, sur la base de la revue de la littérature, la conception des fibres trilobées bicomposantes a été finalisée pour réaliser le textile de confort thermique dynamique. De plus, les matériaux polymères utilisés doivent présenter une différence hydrophile pour obtenir les propriétés thermiques dynamiques des tissus. Le matériau intérieur de cette fibre trilobée bicomposant doit être plus hydrophile que le matériau extérieur. PA6 et PA6-6 ont été sélectionnés comme noyau hydrophile et matériau extérieur hydrophobe en PET pour les filaments bicomposants trilobés. Cependant, PA6 et PA6-6 sont incompatibles et non miscibles au PET. L'enjeu majeur pour obtenir les fibres bicomposants recherchées est d'acquérir une adhérence suffisante à l'interface pour éviter le pré-clivage ou la séparation entre ces deux matériaux polymères. Afin d'améliorer leur miscibilité à l'interface, PA12 a été ajouté dans PA6 et PA6-6 à 5, 10, 15 % en poids via un procédé de mélange de polymères. les matériaux polymères jouent un rôle important. Afin de sélectionner les matériaux les plus appropriés pour la fibre bicomposant trilobée, des études rhéologiques ont été menées sur des mélanges purs et polymères à l'aide d'un rhéomètre capillaire. De plus, les propriétés hydrophiles de chaque polymère et de leurs mélanges ont également été testées sur des tissus tricotés avec des mesures d'angle de contact et de mèche. Pour évaluer l'effet du PA12 sur l'adhérence interfaciale du PET et du PA6, des fibres bicomposants PET/PA6 gaine/cœur ont été produites via un procédé de filage à l'état fondu et l'adhérence interfaciale a été étudiée par des techniques (test de traction, analyse thermique mécanique dynamique (DMTA), diffraction des rayons X à grand angle (WAXD), calorimétrie différentielle à balayage (DSC) et microscope électronique à balayage (SEM)). Sur la base des résultats obtenus à partir des techniques mentionnées ci-dessus, la composition la plus appropriée a été produite en fibres bicomposantes trilobées pour les tissus de confort thermique. Des études de simulation ont également été réalisées à l'aide du logiciel Compuplast 3D FEM pour optimiser les paramètres du processus de filage à l'état fondu et produire des fibres bicomposantes trilobées.Le textile fabriqué à partir de ces fibres bicomposantes innovantes montrera un phénomène d'auto-actionnement autonome, auto-responsabilisé et adaptatif à l'environnement. Cela contribuera à atténuer les consommations d'énergie plus élevées des systèmes de chauffage, de refroidissement et de ventilation intérieurs conventionnels et, à terme, à minimiser les consommations d'énergie globales et les problèmes climatiques
This study is part of Interreg European Project between Haute de France and Belgium. The project is called Photonitex. The aim of this project is to develop a personal thermal regulation intelligent textile that dynamically controls skin temperature. This work was done in collaboration between Centre Européen des Textiles Innovants (CETI) and School National Superior of Textile Arts and Industries (ENSAIT).The objective of this thesis is to develop a bicomponent fibers for thermal comfort textile. The literature review was done to select the most suitable polymer materials that are commonly used in textile industry. In addition, based on the literature review, the design of the trilobal bicomponent fibers was finalized to realize the dynamic thermal comfort textile. Moreover, used polymer materials must exhibit hydrophilic difference to achieve the dynamic thermal properties in fabrics. The inner material of this bicomponent trilobal fiber must be more hydrophilic than the outer material. PA6 and PA6-6 were selected as hydrophilic core and PET hydrophobic outer material for trilobal bicomponent filaments. However, PA6 and PA6-6 are incompatible and immiscible to PET. The major challenge to achieve the desired bicomponent fibers is to acquire a sufficient adhesion at the interface to avoid the pre-splitting or separation between these two polymer materials. In order to improve their miscibility at the interface PA12 was added in PA6 and PA6-6 at 5, 10, 15% wt % via polymer compounding process. In order to produce trilobal bicomponent filament via coextrusion melt spinning process, rheological behavior of the used polymer materials play an important role. To select the most suitable materials for trilobal bicomponent fiber, rheological studies were conducted on pure and polymer blends using capillary rheometer. In addition, hydrophilic properties of each polymer and their blends were also tested on knitted fabrics with contact angle and wicking measurements. To evaluate the effect of PA12 on PET and PA6 interfacial adhesion, bicomponent PET/PA6 sheath/core fibers were produced via melt spinning process and interfacial adhesion was investigated through techniques (tensile test, dynamic mechanical thermal analysis (DMTA), Wide Angle Xray Diffraction (WAXD), Differential scanning calorimetry (DSC), and Scanning Electron Microscope (SEM)). Based on the obtained results from the above mentioned techniques, the most suitable composition was produced in trilobal bicomponent fibers for thermal comfort fabrics. Simulation studies were also performed using Compuplast 3D FEM software to optimize the melt spinning process settings and produce trilobal bicomponent fibers.The textile made out of such innovative bicomponent fibers will show a self-actuation phenomenon are autonomous, self-empowered, and adaptive to the environment. This will help to mitigate the higher energy consumptions by conventional indoor heating, cooling, and ventilation systems and eventually minimizes the global energy consumptions and climate issues

Cette étude s’inscrit dans le cadre du projet de recherche européen IMS&CPS (Innovative Material Synergies & Composite Processing Strategies), et vise à développer de nouvelles fibres à base d’un polymère thermoplastique thermostable : le polyéthersulfone (PES) chargé en nanotubes de carbone (NTC). Le principal objectif du projet est l’alignement, l’orientation et l’intégration des NTC dans des matériaux composites structuraux afin d’obtenir des propriétés mécaniques, thermiques et électriques améliorées, en vue de la protection des pièces contre les interférences électromagnétiques (EMI) et la foudre. L’utilisation des NTC comme charges conductrices permettra d’intégrer la fonction de conductivité électrique dans les fibres PES, puis dans le composite final par dissolution de ces dernières et migration des NTC dans la matrice composite époxy. Une première partie de cette étude concerne la conductibilité et les propriétés de tenue au feu des nanocomposites PES/NTC après extrusion. Dans une seconde partie, deux procédés pour la mise en œuvre des fibres sont étudiés : le filage en voie fondue et le filage en voie solvant. Le procédé en voie fondue du PES nécessite l’introduction d’un plastifiant et l’adaptation de panneaux radiants afin d’améliorer la filabilité et de réduire les températures de mise en œuvre de ce polymère thermostable. Des fibres de PES contenant jusqu’à 1,5 % de NTC en masse ont ainsi pu être obtenues. Une pré-orientation et un alignement des NTC sont observés dans l’axe de production des fibres. Un procédé de tissage a ensuite permis une orientation en 2D des NTC. Le filage en voie solvant du PES permet une incorporation d’un taux plus élevé de NTC (2 % en masse). Des fibres semi-conductrices sont obtenues avec un seuil de percolation électrique situé aux alentours de 1 % de NTC en masse. Dans les deux méthodes de mise en œuvre, une corrélation entre le procédé utilisé, la morphologie, la tenue mécanique et la conduction électrique de chacune des fibres est effectuée. L’évolution de la morphologie et des propriétés électriques des fibres après dissolution du PES dans la résine époxy est aussi abordée montrant une amélioration significative de la conductivité électrique dans la matrice composite
This study falls within the framework of the European project IMS&CPS (Innovative Material Synergies & Composite Processing Strategies) and aims at developing new carbon-nanotubes-based thermostable polyethersulfone (PES) fibres. The main goal of this project is the alignment, orientation and integration of carbon nanotubes (CNT) in structural composite materials in order to obtain improved mechanical, thermal and electrical properties, for shielding against electromagnetic interference (EMI) and protection against lightning strike. Using CNT as conductive fillers allows the improvement of electrical conduction inside the fibres and then in the composites by the fibres’ dissolution and the CNT migration in the epoxy composite matrix. A first part focuses on the conductibility and the fire behaviour of the nanocomposites PES/CNT. In a second part, melt and wet spinning were studied as methods for producing nanocomposite fibres. To process PES/CNT by melt spinning it was necessary to add a plasticizer and adapt the heating panels, and this allowed PES melt-spun fibres containing up to 1.5 wt. % CNT to be obtained. CNT pre-orientation and alignment in the production axis of the fibres was also noticed. Then, a weaving process permitted CNT orientation in different directions. Using the wet spinning process, a higher CNT content (2 wt. %) was incorporated in the PES fibres. An electrical percolation threshold of around 1 wt. % CNT incorporated in the PES wet-spun fibres was reached. In both spinning methods, a correlation between processing, morphologies, mechanical and electrical properties of the elaborated fibres was established. The evolution of the fibres’ morphologies and electrical properties after their dissolution in epoxy resins is also mentioned and reveals a significant improvement of their electrical conductivity in the composite matrix

Ce travail s’inscrit dans le cadre du projet européen Inteltex dont l’objectif est l’élaboration de nouvelles structures textiles pour la détection de solvants. L’utilisation de CPC (Composite Polymère Conducteur), composé d’une matrice polymère isolante et de charges conductrices d’électricité, permet de détecter la présence de solvant du polymère par son gonflement entraînant une déconnexion du réseau conducteur et une chute de la conductivité électrique. L’utilisation de nanotubes de carbone (NTC) en tant que charge conductrice, permet d’incorporer une faible quantité de charges pour une conductivité électrique recommandée pour la détection (10-3 S/m). Les matrices polymères, sensibles aux solvants et possédant un caractère filable, sont le polycarbonate (PC), le polylactide (PLA) et le polyéthylène téréphtalate (PET). Le seuil de percolation des NTC dans les monofilaments issus de l’extrusion de 1,5 mm de diamètre est déterminé entre 1,5 et 2 % en masse. La transformation de ces composites en fil multifilamentaire par filage en voie fondue montre une chute de la conductivité des filaments avec l’étirage. Un filament de PLA contenant au moins 4 % de NTC et de diamètre minimal de 80 µm permet de conserver les propriétés électriques. Le filage de cette fibre nécessite l’introduction d’un plastifiant afin d’améliorer la filabilité du mélange. Les propriétés électriques, thermiques, mécaniques, morphologiques et la fluidité des filaments sont étudiées en fonction du procédé de transformation et de leur composition. Des filaments proches du seuil de percolation et incorporés dans une structure tissée, montrent une sensibilité à l’humidité, à l’éthanol et au toluène
This work is performed through the European project Inteltex. The aim is to develop new textile structures for the solvent detection. The use of CPC (Conductive Polymer Composite) composed of an insulating polymer matrix and conductive fillers, allows to detect the solvent presence by the swelling of the polymer that induces the conductive network deconnexion and the decrease of the electrical conductivity. The use of carbon nanotubes (CNT) as conductive fillers is a biggest advantage because only a low content is necessary to achieve the appropriate electrical conductivity for sensing (10-3 S/m). The different sensitive and spinnable matrices are polycarbonate (PC), polylactide (PLA) and polyethylene terephthalate (PET). The percolation threshold of CNT in 1.5 mm diameter monofilament, produced by extrusion, is determined between 1.5 and 2 wt.% of CNT. The elaboration of multifilament yarns by melt spinning process show a decrease of the conductivity with the drawing effect. In order to maintain the electrical properties, PLA fibers containing at least 4 % of CNT and having a minimum diameter of 80 µm have to be produced. In this way it is necessary to introduce a plasticizer to improve the composites spinnability. The electrical, thermal, mechanical, morphological properties and fluidity of filaments were studied depending on the processing conditions and their composition. Composite fibers, close the percolation threshold, show sensitivity to humidity, ethanol and toluene

Le but de ce travail est de développer des filaments fonctionnels de polypropylène (PP) poreuses mais aussi des microfibres de PP par filage voie fondu de mélange de polymères immiscibles PP/Poly(vinyl-alcool) (PVA) après extraction sélective de la phase de PVA. Le premier objectif est de déterminer le ratio optimal entre le PP et le PVA afin d’obtenir la filabilité du mélange et de localiser les charges à l’interface du mélange biphasique. Les charges utilisées sont à la fois des nanoparticules de silices modifiées ainsi que des particules Janus à base de kaolinite, favorisant la localisation à l’interface. Les morphologies et les localisations des charges ont été analysées à la fois sur des joncs extrudés ainsi que sur des fibres. Le travail s’est concentré principalement sur des ratios de polymères permettant d’obtenir des fibres de PP poreuses, mais un travail exploratoire a permis de déterminer les conditions d’obtention de microfibres de PP. Le ratio PP/PVA avec 70 % de PP et 30 % de PVA en masse est la formulation idéale pour fabriquer ces fibres poreuses. La localisation des nanocharges de silice dans le mélange biphasique est principalement contrôlée par la thermodynamique du mélange, et en fonction des tensions de surface des nanosilices, la localisation à l’interface a pu être obtenue. De plus, les particules Janus permettent une voie alternative afin d’obtenir une localisation à l’interface, qui apportent un renforcement mécanique de la formulation. La faisabilité de la production de microfibres via l’inversion de phase PVA/PP avec l’ajout de nanocharges a été démontrée
The work aims to make the functional porous polypropylene (PP) fibers as well as PP microfibers, by the melt spinning of PP-poly(vinyl alcohol) (PVA) blends followed with the selective phase extraction of PVA. The objective is to first find out the optimal ratio of PP and PVA for fabrication of multifilament yarns by melt spinning, and to localize the filler at the biphasic interface. The fillers include not only the homogenously modified silica nanoparticles, but also the kaolinite Janus particles. The concomitant morphology evolution of the extrudates and fibers were observed. The work mainly discusses about the fabrication of porous fibers, but also makes an exploratory experiment to reverse the ratio to fabricate the microfibers. It was found that the ratio of two polymers as 70 wt.%/30 wt.% is an ideal formula for fabricating the porous fibers. Both of the two fillers are successfully tailored at the biphasic interface. The localization of silica nanoparticles within the biphasic can be fixed by the thermodynamic control, and one of the sorts has been dominantly localized at the biphasic interface. In addition, the Janus particles provide an alternative way to have the interface localization, which even helps the mechanical enhancement. The feasibility of microfiber production with the embedment of the fillers was also demonstrated

Le textile français est une industrie très concurrencée où les différents acteurs cherchent à se démarquer en améliorant ou en apportant de nouvelles propriétés à leurs produits. Le coût restant une préoccupation majeure, le PP, polymère présentant un compromis coût / propriété intéressant, est donc largement utilisé. Différentes voies existent alors pour le fonctionnaliser. L’une d’elle consiste à lui adjoindre des charges. Toutefois, la taille et le taux de particules communément ajoutés pour atteindre des propriétés satisfaisantes provoquent des difficultés de mise en œuvre lors de l’étape de filage en voie fondue. De par leurs caractéristiques (taille et quantité nécessaire), les nanoparticules offrent une alternative intéressante à explorer. Des mélanges PP / Argile ont été préparés avec une extrudeuse bi-vis avant d’être filés. Une forte diminution des propriétés d’allongement des filaments en présence d’argile, imputable sans doute à sa faible délamination, nous à amener à envisager la réalisation de mélanges ternaires (PP / PA6 / Argile). La morphologie spécifique de tels mélanges a toutefois rendu impossible leur mise en œuvre sous forme de filaments pour un taux de charge supérieur à 1%. Des filaments de PP chargé en argile et en graphite ainsi que des filaments de PP chargé en nanoparticules à base de manganèse ont également été produits pour évaluer leurs propriétés thermiques et mécaniques. Toutes les nanocharges testées ont entraîné une amélioration de la stabilité thermique du PP sous air. Pour finir, les filaments réalisés ont été utilisés pour produire des étoffes maillées, dont les propriétés feu ont été étudiées à l’aide d’un calorimètre à cône
The french textile industry meets stiff competition. The firms try to differentiate themselves by improving or adding new properties to their products. The cost remaining a major concern, PP, polymer with an interesting compromise cost / ownership, is therefore widely used. Different ways exist to functionalize this polymer. One of them is to add fillers. However, the size and rate of particles commonly added to achieve satisfactory properties cause difficulties during the melt spinning process. Due to their characteristics (size and filler rate), nanoparticles offer an interesting alternative to explore. Blends PP / Clay were prepared with a twin-screw extruder before being spun. A strong decrease in the elongation properties of filaments in the presence of clay, probably due to its low exfoliation, brings us to consider the preparation of ternary blends (PP / PA-6 / Clay). However, it was not possible to spin these blends for a filler rate higher than 1 wt% due to their specific morphologies. Filaments of PP filled with clay and graphite and filaments of PP filled with based manganese nanoparticles have also been produced to assess their mechanical and thermal properties. Under air, thermal stability of PP has been improved with all tested fillers. And finally, the filaments made were used to produce knitted fabrics, whose fire properties have been studied with a cone calorimeter

Cette thèse rapporte l’étude des propriétés de fibres composites polymère/nanotubes de carbone obtenues par voie fondu. Contrairement aux fibres produites jusqu’à présent par cette technologie, les fibres réalisées dans cette thèse sont conductrices. Les propriétés électriques sont étudiées en fonction de différents paramètres dont la température et les contraintes mécaniques. Par un modèle analytique, il est montré que l’étirement induit par leprocédé entraine une translation relative des nanotubes et une perte de contacts électriques.Ces fibres possèdent aussi des propriétés thermomécaniques originales comme des effets à mémoire de forme et à mémoire de température. Cette dernière est reflétée par un pic de contrainte générée à la température de déformation du matériau. Ces effets ont pu être mis en évidence sur des déformations de type traction et torsion. Même si ces effets sont gouvernés par le polymère, l’introduction des nanotubes apporte des améliorations des propriétés
This thesis reports the study of the properties and structure of carbon nanotube / polymercomposite fibers obtained by melt spinning. By contrast to most fibers produced by thistechnology, the fibers produced in this thesis are electrically conductive. The conductivityproperties are studied as a function of various parameters including temperature andmechanical stress. It is shown that fiber drawing induced by the process leads to a relativetranslation of the nanotubes relative to each other and to a loss of electrical contacts. Ananalytical model accounts for this phenomenon and reproduces the experimental results.Polymer-nanotube fibers exhibit also particularly original thermomechanical properties suchas shape memory effects that are controllable by the programming process. Surprisingly, thefibers have a temperature memory reflected by a peak of the generated stress at thetemperature at which the materials has been programmed. These effects have beendemonstrated for various types of deformations including elongation and torsion. Althoughthese effects are governed by the properties of the polymer, it is shown that the introductionof nanotubes provides significant improvements of the thermomechanical properties

Ces travaux concerne le développement de capteurs/effecteurs piézoélectrique et pyroélectrique de faible diamètre intégrable dans des structures textiles par exemple les tissus, ce qui permet soit d'avoir différentes informations sur le comportement mécanique et de température de ces structures (piézoélectricité directe) ou bien de changer les propriétés mécaniques de ces structures (piézoélectricité inverse), ce qui permettrait d'avoir des tissus à contention variable.A ce jour, sur le marché il n'existe pas de capteurs/effecteurs filamentaires piézoélectriques et/ou pyroélectriques flexibles de faibles diamètres intégrables dans les structures textiles. Les instrumentations des structures textiles qui existent se font par le biais de filaments résistifs agissant comme résistances entrecroisées qui permettent seulement d'avoir une information sur la localisation d'une pression sur ces structures textiles. Le but ces travaux est de remédier aux inconvénients des procédés connus ci-dessus. Ce but est atteint grâce à la fabrication de câbles filamentaires à l'aide d'un procédé de filage par voie fondue.Ces composites filamentaires sont caractérisé puis polariser avant de les introduire dans différents textiles par exemple les tissus, ce qui permet soit d'avoir différentes informations sur le comportement mécanique et de température de ces structures (capteurs de déformations et de température) ou bien de changer leurs propriétés mécaniques (effecteurs).Ces travaux ont été brevetés par la cellule Conectus Alsace et ils ont été sélectionnés pour le second prix International Théophile Legrand de l'innovation textile 2012.

Au cours des dernières décennies, l’utilisation de polymères biodégradables a connu un regain d’intérêt pour des applications agricoles. Dans cette étude, nous nous concentrons sur le développement de textiles biodégradables destinés à la protection anti-insecte des cultures. Actuellement, ces textiles doivent être collectés par des entreprises après la saison agricole et entraîne un coût non négligeable pour l’utilisateur. Une alternative serait d’avoir des agro-textiles qui pourraient être collectés par l’utilisateur et minéralisés après quelques mois. Les polymères biodégradables pourraient répondre à ces objectifs. Dans cette étude, nous nous sommes concentrés sur le poly(butylene succinate) un polymère biodégradable et biosourcé. Le PBS a été synthétisé sur un pilote de polycondensation. Néanmoins, le PBS issu de cette synthèse présente de faibles propriétés rhéologiques. La structure du PBS a donc été modifiée par l’incorporation de branchements ou d’allongeurs de chaines. Les propriétés mécaniques ont également été optimisées via la synthèse de systèmes PBS/PLA transréagits et de PBS nanocomposites. Ces PBS modifiés ont été testés au filage. Finalement un fil de PBS avec 0,5% de silice sphérique a été produit à plus grande échelle et un textile a été fabriqué. Le vieillissement de ces fils PBS a été étudié et la conservation des propriétés mécaniques durant l’utilisation du fil en extérieur a été validée. Enfin, une dernière approche plus exploratoire a été testée. Elle consiste en la modification du PBS par des interactions supramoléculaires réversibles en température
In the last decade, biodegradable polymers have gained significant interest for agricultural applications. Here we focus on the development of biodegradable textiles for insect-proof nets. Currently these textiles must be collected by specialized companies after the growing season and generate disposal cost. An ideal agrotextile would be collected by the user at the end of the growing season, and undergo full mineralization within few months. These requirements can be achieved by using biodegradable polymers. In this study, poly(butylene succinate) (PBS), a biobased and biodegradable polymer was studied. PBS was synthesized by polycondensation on a pilot plant reactor. Because of low rheological properties of the synthesized polyester, the chemical structure of PBS was modified by several approaches like chain extension or branching. The mechanical properties were tuned with the synthesis of PBS/PLA transreacted systems and PBS nanocomposites. These modified PBS were tested upon fiber spinning. Finally a PBS yarn with 0,5% spherical silica was produced at higher scale and a textile was done. Ageing of the PBS yarns was also studied and the conservation of the mechanical properties during use of the textile was validated. Lastly a more exploratory approach was tested. It is synthesis of modified PBS by supramolecular interactions, which are reversible upon temperature