Mécanismes d'usure de polymères orientés : Application à l'abrasion des fibres de polyamide

• Auteur / Autrice : Juliette Cayer-Barrioz
• Direction : Philippe Kapsa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Matériaux. Mécanique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Ecully, Ecole centrale de Lyon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône1970-)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fibres

Polyamides

Usure (mécanique)

Mots clés libres

Nanofrottement

Nanoindentation

Résumé

La résistance à l'abrasion des fibres est une propriété d'usage fondamentale dans de nombreuses applications techniques de surfaces textiles. Cette étude s'intéresse donc aux mécanismes d'usure des fibres. Une caractérisation mécanique et structurale met en évidence l'hétérogénéité et la forte anisotropie de la structure microfibrillaire. Un tribomètre simulant l'abrasion des fibres dans des conditions maîtrisées, a été développé. Une équivalence des mécanismes d'usure et de rupture des fibres est observée, indépendamment de la nature de la fibre et des conditions de sollicitation. Des expériences de nanofrottement soulignent le rôle des fluctuations de vitesses locales sur le frottement et la présence de cisaillement dans une zone interfaciale située entre la pointe et la fibre. Un mécanisme lélémentaire d'usure est alors proposé. Enfin, l'étude des relations usure/structure/propriétés mécaniques conduit à établir une loi d'évolution de l'usure.

The abrasion resistance of fibres is a basic property in the textile industry. The goal of this study is to investigate the wear mechanisms of fibres. A mechanical and structural characterization enables to underline the heterogeneity and the strong anisotropy of the microfibrillar structure. A tribometer simulating the fibre abrasive wear under controlled conditions has been developed. An equivalence of the wear macromechanisms has been found independently of the experimental conditions or the fibre molecular weight. Nanofriction experiments point out the role of local speed fluctuations on friction and the influence of shear stress in an interfacial zone between the indentor and the fibre. Based on the synthesis of the tribological experiments, a wear micromechanism has been proposed. Relations between wear, structure and mechanical properties have been studied which leads us to establish a wear law.