Academic literature on the topic 'Fibres textiles – Propriétés acoustiques'

Ce projet de recherche s'inscrit dans une démarche d'éco-conception de matériaux architecturés à fort potentiel acoustique. On s'intéresse en particulier dans ce travail de thèse à la description des phénomènes de dissipation et de propagation des ondes acoustiques dans un milieu fibreux par une approche multi-échelle et multi-physique. Dans cette étude, il s'agit de décrire les propriétés acoustiques du milieu fibreux à partir d'une description de la géométrie à l'échelle locale de milieux fibreux. Le milieu fibreux est constitué de fibres d'asclépiades, qui sont typiquement des fibres végétales adoptant la forme de longs cylindres. Pour traiter ce problème, la méthodologie employée consiste en quatre étapes principales : (i) caractérisation et modélisation de la géométrie du milieu fibreux; (ii) calcul des paramètres de transport et acoustiques du milieu fibreux reconstruit; (iii) validation expérimentale de propriétés de transport et acoustiques; (iv) évaluation des évolutions de propriétés de transport en fonction des paramètres de la géométrie à l'échelle locale de matériau. En particulier, un modèle isotrope spatialement stationnaire de lignes droites (processus de Poisson) et le tenseur d'orientation angulaire correspondant, constituent des outils de modélisation de la géométrie aléatoire du milieu fibreux permettant de représenter les principales caractéristiques susceptibles d'influencer ses propriétés de transport. Il s'agit ensuite de résoudre les principaux problèmes aux limites gouvernant le comportement acoustique à l'échelle supérieure en appliquant une technique classique d’homogénéisation numérique. On montre dans un premier temps que la méthode développée permet de prédire le comportement en absorption d'un milieu fibreux aléatoire en se basant uniquement sur la description des caractéristiques géométriques du matériau fibreux réel (porosité, rayon de fibres, distributions des orientations angulaires) sans coefficient d'ajustement, validations expérimentales à l'appui. Sur la base de ce travail de reconstruction tridimensionnel, on étudie ensuite systématiquement l'ensemble des phénomènes de transport d'intérêt sur une large gamme de porosité et d'orientations angulaires, de manière à produire des lois qui peuvent être appliquées par la suite par d'autres utilisateurs sur une large gamme de milieux fibreux réels. Finalement, on examine plus particulièrement l'hypothèse classique selon laquelle un milieu fibreux peut être décrit à partir de la moyenne arithmétique du diamètre de ses fibres, afin de cerner les limites de cette approche et ses conditions d'applicabilité lorsque le milieu fibreux présente une distribution étendue de diamètres de fibres ou bimodale
This research project was inscribed in an eco-conception approach for architected materials with high acoustic potential. In this research project, we are interested particularly in the description of dissipation and propagation phenomena of sound waves in a fibrous medium by using multi-scale and multi-physics approaches. In this work, we determine the transport and acoustic properties of fiber media based on the description of geometry at their local scale. The fiber media consist of asclepias fibers which are typically vegetable fibers adopting a long hollow cylinder. To solve this problem, the methodology consists of 4 principle steps below: (i) Characterize and model the geometry of fiber medium; (ii) Calculate the transport parameters and acoustic properties of reconstructed fiber medium; (iii) Validate the results of the transport and acoustic properties by comparing with experimental measurements; (iv) Evaluate the evolution of transport parameters as function of geometrical parameters at the local scale. For the geometrical reconstruction, isotropic model of straight lines (Poisson processes) and angular orientation tensor were used. They allow representing of principle characteristics influencing the transport and acoustic properties of material at macroscopic scale. The resolutions of principal problems governing the acoustic behavior at the macroscopic scale were then performed by using the numerical homogenization method. We firstly demonstrate that the developed method allows predicting of absorption behavior of a random fiber medium based on only their geometrical characteristic description (porosity, fibers radius, angular orientation distribution) without adjustment coefficient, and the validated by experimental measurements. Secondly, based on the reconstruction method, one can systematically study the whole transport phenomena on a wide range of porosity and angular orientation in order to provide the laws which can be applied by other user on a wide range of real fiber media. Finally, we verify more particular the hypothesis that a fibrous material can be described by a mean diameter value of their fibers, this work allows identifying the limit of this approach and their application conditions when a fiber medium is constituted of a large distribution of fiber diameters or bimodal

Cette thèse explore les relations complexes entre microstructures, propriétés acoustiques et processus de fabrication des matériaux fibreux non tissés. Elle étudie deux familles de milieux fibreux composites, issues de fibres textiles recyclées (coton, PET), offrant une diversité de polydispersité. Grâce à la caractérisation microstructurale et à l'homogénéisation numérique, ces travaux ont permis d'identifier les paramètres clés associés aux propriétés de transport et d'absorption sonore.Les diamètres moyens pondérés en volume Dv et en volume inverse Div se sont révélés être des descripteurs géométriques essentiels. Ils expliquent les comportements acoustiques à différentes fréquences, révélant que les échanges visqueux et thermiques se produisent à travers les canaux les plus larges de la microstructure à basse fréquence, tandis qu'à haute fréquence, la signature acoustique est influencée par l'ensemble de la microstructure, y compris les étranglements les plus petits. Les contributions originales de cette recherche comprennent (1) le développement des Volumes Élémentaires Représentatifs (VERs) pour les milieux fibreux polydisperses; (2) la résolution d'un problème d'optimisation basé sur le degré de polydispersité; (3) et la proposition d'une technique expérimentale pour estimer les propriétés de transport à hautes fréquences de milieux fibreux résistifs. En somme, cette thèse offre des perspectives prometteuses pour la compréhension et l'optimisation des propriétés acoustiques des milieux fibreux polydisperses, tout en identifiant les descripteurs microstructuraux cruciaux pour ces matériaux complexes
This thesis explores the complex relationship between the structures, acoustic properties, and manufacturing processes of non-woven fiber materials. Two families of composite fibrous media, derived from recycled textile fibers and recycled PET fibers, were studied, offering a diversity of polydispersity. Through microstructural characterization and numerical homogenization, this research identified key parameters associated with transport and sound absorption properties.The volume-weighted mean diameter Dv and inverse volume weighted mean diameter Div were found to be essential geometric descriptors. They explain acoustic behaviors at different frequencies, revealing that viscous and thermal exchanges occur through the widest channels of the microstructure at low frequencies; while at high frequencies, the acoustic signature is influenced by the entire microstructure, including the smallest constrictions.The original contributions of this research include (1) the development of Representative Elementary Volumes (REVs) for polydisperse fibrous media; (2) solving an optimization problem based on the degree of polydispersity; (3) and proposing an experimental technique to estimate transport properties at high frequencies.In summary, this thesis offers promising perspectives for understanding and optimizing the acoustic properties of polydisperse fibrous media while identifying crucial microstructural descriptors for these complex materials

L'utilisation des composites textiles a progressé récemment dans les industries avancées afin de remplacer les composites traditionnels et les stratifiés. La prédiction des propriétés élastiques des composites textiles présente une étape très importante qu’on peut se baser sur, afin de comprendre le comportement mécaniques de ces matériaux. L’objectif de cette thèse est de proposer un modèle analytique fiable et généralisée profitant des avantages des méthodes analytiques relativement aux méthodes numériques. Le modèle généralisé a été appliqué à toutes sortes de composites textiles, où il a donné de très bons résultats en particulier pour les modules d’Young et de cisaillement en plan. La mémoire est présentée sous forme d’une thèse par articles/publications. La thèse est composée de huit chapitres : le chapitre de coordination, les six chapitres qui correspondent aux six articles et la conclusion générale
The use of textile composites has increased recently in advanced industries to replace traditional composites and laminates. The prediction of elastic properties of textile composites presents an important step to understand the mechanical behavior of these materials. The objective of this thesis is to propose a reliable analytical model benefits from analytical methods advantageous against numerical methods. The proposed generalized model has been applied to all kinds of textile composites, where it yields very good results especially for the Young's modulus and shear plane. The thesis consists is a thesis by articles/publications. The thesis consists of eight chapters: Coordinating chapter, six chapters correspond to six publications and a general conclusion

Les surfaces textiles se caractérisent par leurs paramètres géométriques et structuraux aux trois échelles : à l'échelle microscopique (morphologie des fibres), à l'échelle mésoscopique (assemblage des fibres entre elles) et à l'échelle macroscopique (assemblage des fils entre eux). L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence de ces paramètres sur le comportement thermique en régime transitoire des structures fibreuses et simultanément sur le comportement tribologique des surfaces de ces structures. L'expérimentation est menée sur deux appareillages distincts : un tribomètre multi-directionnel et un prototype développé durant cette étude. Le tribomètre multi-directionnel fournit une information sur la rugosité de la surface et sur le frottement qu'elle induit. ' L'appareillage thermique permet, par son procédé de régulation en température, d'évaluer la quantité de chaleur absorbée par la structure fibreuse lors des premiers instants qui suivent la mise en contact entre le textile et une plaque plane portée à une température supérieure. Les structures fibreuses étudiées sont des tricots dont la taille de la maille varie. Lis sont fabriqués à partir de fils simples et retors (assemblage de deux fils simples entre eux). Les fibres employées à la réalisation des fils sont d'une part des fibres naturelles de coton et d'autre part des fibres synthétiques de polyester. Les résultats font apparaître l'existence d'un lien entre l'énergie absorbée par une structure fibreuse et son état de surface. Par exemple, lorsque la rugosité augmente, l'aire de la surface effective de contact diminue et le transfert de chaleur est moindre. Cette étude fait également apparaître des notions de couplages entre les paramètres structuraux aux différentes échelles ; les effets de ces couplages sont visibles sur les deux comportements étudiés. Il semble alors possible, grâce à la combinaison de paramètres aux différentes échelles, d'obtenir plusieurs surfaces textiles aux même propriétés.

Les fibres creuses d'ultrafiltration, élaborées à base de polymère, peuvent se déformer de manière irréversible sous l'application de pressions lors de la filtration, ou de tensions lors de leur fabrication. Leur caractère viscoélastique est superposé à un domaine plastique au-delà d'un certain seuil. Un test mécanique de compression transverse permet de déterminer une pression limite au-delà de laquelle la fibre est soumise à un compactage de la structure. Des essais de traction et de relaxation longitudinaux révèlent un état instable, fortement dépendant de l'environnement climatique. Pour assurer la qualité de la constance des propriétés mécaniques lors du filage, un capteur de tension à faible embarrage a été choisi pour un contrôle in situ. Au préalable, une étude de frottement a comparé divers matériaux qui introduiraient un contact avec la fibre en formation. Le signal recueilli par le capteur est une partition entre la rigidité, la géométrie et la tension mécanique de la fibre. La recherche de défauts périodiques est fondée sur l'analyse spectrale, alors que des moyens statistiques permettent la détection de défauts ponctuels et brefs. Cette analyse montre la validité de ce contrôle de tension par rapport à d'autres moyens d'investigation qui souffrent de l'environnement de la fibre lors du filage ou d'informations incomplètes et moins sensibles

L'étude et la conception d'un nouveau système de mesure de la masse surfacique de nappes textiles ont été effectuées. Ce système, basé sur l'absorption d'un rayonnement laser par le matériau traversé, permet une mseure pour une surface élémentaire de 5 mm2. L'étude de la vitesse d'écoulement au voisinage d'un géotextile, à l'aide d'un système de vélocimétrie laser à effet Doppler, et le développement d'un logiciel de représentations synthétiques ont été réalisés. Les résultats des mesures obtenues à l'aide des deux outils mis au point ont permis de mettre en évidence l'influence du mode de fabrication dans la répartition de la masse surfacique ; ils ont permis de définir deux coéfficients de longueur d'influence et d'absorption de défauts caractérisant le comportement des géotextiles en milieu aqueux. Entre les résultats de répartition de masse et de vitesse obtenus, une étude de corrélation a été amorcée

Les textiles fonctionnels sont présents dans tous les domaines d'application. Leur essor fulgurant provient de leur grande diversité et de leurs nombreuses qualités. Dans notre étude, deux applications particulières ont retenu notre attention: les fibres anti-taches et les fibres antibactériennes. La première propriété est affectée au poly( éthylène téréphtalate) et la seconde est afIectée au polyamide 6,6. Cette étude est consacrée à la mise au point de procédures de grefIage par voie chimique radicalaire. Nous sommes parvenu à fixer un mélange d'acrylates fluoré/non fluoré sur les fibres de polyester et des acrylates comportant des groupements d'ammonium quaternaire sur les tricots de nylon 6,6. Nous avons essayé d'optimiser les différents paramètres expérimentaux pour donner aux textiles les caractéristiques souhaitées. Nous sommes parvenus à des taux de greffage notables. Suite au greffage, les textiles modifiés ont été caractérisés par difIérentes techniques. Certaines techniques ont permis de confirmer la présence de greffons (analyse élémentaire, ATG, IR). D'autres ont été utilisées pour vérifier la présence des propriétés recherchées. Nous avons caractérisé thermodynamiquement les surfàces des fibres de PET par l'intermédiaire d'une technique de tensiométrie. Cette technique nous a permis de mettre en évidence une amélioration de la propriété d'hydrofugation et d'oléofugation des fibres de poly(éthylène téréphtalate ). Les effets bactériostatiques du polyamide 6,6 sur les microorganismes ont été évalués par une méthode adaptée du protocole de la recherche du pouvoir inhibiteur intrinsèque selon le Journal Officiel du 03/07/72 et de la norme XP G 39-010 de caractérisation et mesure de l'activité antibactérienne. Les essais ont démontré l'effi͏̈cacité des textiles traités vis-à-vis du Staphylococcus aureus. L'examen de la croissance de bactéries à la surface même du textile a permis de noter l' échanti lion traité comme étant sans croissance de bactéries.

Rappel sur les polymères mésomorphes. Etude de la rigidité des chaines macromoléculaires. Phases mésomorphes-thermotropes et lyotropes : diagramme de phase et rhéologie. Les polymères thermotropes. Les polymères lyotropes : cas d'un solvant isotrope, cas d'un mélange de solvants isotropes, cas d'un solvant anisotrope, cas d'un solvant contenant une faible quantité de sel. Cas des mélanges de polymères. Filage des solutions lyotropes

Ce travail de recherche a pour but d'analyser et d'expliquer la différence de comportement tinctorial observé entre les microfibres et les fibres classiques de PET en étudiant la structure, la texture et la cinétique de teinture de ces deux fibres. Une caractérisation de la structure et du comportement viscoélastique des microfibres et fibres classiques de PET a été réalisée à l'aide des techniques d'analyse habituelles telles que la calorimétrie différentielle à balayage (DSC), la diffraction des rayons-X, la spectrographie infrarouge (IR), la colonne à gradient de densité, l'analyse thermo-mécanique (TMA), la viscoelasticimètrie (DMTA) et la microscopie électronique à transmission. Les résultats ont mis en évidence la différence de ces comportement entre ces deux fibres aussi bien à l'état ″brut de filage″, qu'après un traitement thermique. Une analyse plus fine de la micromorphologie par une méthode de «coloration» par OsO4 révèle, d'une part, une différence de structure très nette entre la peau et le coeur de la même fibre, et d'autre part, une différence entre les deux types des fibres. Les résultats de l'étude de teinture réalisée sur les deux types de fibres dans des conditions identiques montrent une cinétique de teinture plus rapide et une consommation en colorant environ une fois et demi plus importante dans le cas des microfibres. Cette différence de comportement est probablement liée à la température de plastification de la phase amorphe des échantillons. En fin, la confrontation de l'ensemble des résultats expérimentaux montre une bonne cohérence du point de vue qualitatif et quantitatif, et aussi permet de corréler directement les caractéristiques structurales et le comportement tinctorial des fibres.

La métrologie actuelle n'est plus adaptée à la caractérisation des propriétés mécaniques des fils sous les conditions de sollicitations rencontrées en cours de fabrication industrielle. C'est pourquoi nous nous sommes attachés à concevoir, à développer et à réaliser un appareil ainsi qu'une méthodologie permettant de caractériser mécaniquement des fils soumis à des sollicitations identiques, voire supérieures à celles rencontrées en fabrication. Cet appareil comporte deux modules de mesure : un dynamomètre rapide à vitesse d'appel constante (de l'ordre de 20 m/s) et un couplemètre rapide (16000 rds/s), afin de caractériser les fils à la traction et à la torsion. Les premiers résultats obtenus en dynamométrie rapide ont permis de mettre en évidence un comportement non encore expliqué des filés de coton