Étude de monofilaments à hautes performances thermiques : développement d’outils de filage et caractérisations

par Pauline Weisser

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Jean-Yves Dréan.


  • Résumé

    Cette recherche s’inscrit dans un contexte d’amélioration des performances et du confort des vêtements textiles d’intervention contre le feu et la chaleur. L’objectif est de réduire le poids total des équipements de protection individuelle (EPI), en remplaçant leur structure actuelle par un tissu complexe de type « Spacer Fabric », qui résulte de l’assemblage de deux couches, aux propriétés différentes, par un fil de liage. Ces travaux de thèse se concentrent sur le développement du fil de liage et peuvent se définir comme une étude de faisabilité visant à prouver la possibilité de filer des monofilaments de « gros » diamètre (200 – 300 μm) à partir d’une solution de polyamide-imide Kermel®. Pour mener ce projet à terme, un dispositif expérimental de filage par coagulation a été développé. Entièrement automatisé, il permet aussi bien l’étude de l’influence des paramètres de filage sur la qualité des monofilaments obtenus, que la simulation d’une production de type industriel. Pour répondre à notre problématique, cet outil de prototypage a été appliqué au développement des monofilaments souhaités. Un plan d’expériences a été construit, comprenant quatre facteurs : le diamètre d’extrusion, la concentration en solvant du bain de coagulation et les taux d’étirage appliqués dans le bain et dans l’air. Cette étude expérimentale a mis en évidence l’importance de la maîtrise de la cinétique de coagulation, avec une influence hautement significative des facteurs diamètre d’extrusion et concentration du bain de coagulation, notamment sur l’évolution du taux de vide des monofilaments obtenus.

  • Titre traduit

    Study of high thermal performances monofilaments : development of wet-spinning tools and characterizations


  • Résumé

    This research aims to improve the performance and the comfort requirements of textile protective clothing against heat and flames. The main purpose is to reduce the weight of such personal equipment by replacing their current structure with complex woven “Spacer Fabric”, composed of an assembly of two textile layers, having different properties, and linked by a binder yarn. These works particularly focus on the development of this binder yarn and consist in a feasibility study to demonstrate the possibility to demonstrate the possibility to spun monofilaments having a large diameter (200 – 300 μm) from a polyamide-imide solution (Kermel®). A dedicated experimental wet-spinning device has been designed to carry out this project. Such fully automated machine enables to conduct detailed studies concerning the influence of multiple spinning parameters on the physical properties of the manufactured monofilaments, therefore providing a simulation of an industrial production of such fibers. Hence, this prototyping tool has been used to develop monofilaments addressing the initially stated issue. A four factor Design of Experiments has been built to investigate the effects and combinations between the following parameters: extrusion diameter, concentration of the coagulation bath, drawing rates applied in the bath and in the air. The derived results mainly showed the importance of controlling the coagulation kinetic. Moreover, highly significant influences of both extrusion diameter and concentration of coagulation bath factors have been highlighted, especially concerning the evolution of the void fraction of the monofilaments.

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