Etude des mécanismes d’adhésion et de déformation à l’origine du frottement de surfaces textiles

Study of adhesion and deformation mechanisms at the origin of the textile surface friction

• Auteur / Autrice : Romain Bocquet
• Direction : Marie-Ange Bueno
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 28/11/2013
• Etablissement(s) : Mulhouse
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale pluridisciplinaire Jean-Henri Lambert, ED 494 (Mulhouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique et Mécanique Textiles / LPMT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Textiles et tissus

Tribologie (technologie)

Mots clés libres

Tribologie

Frottement

Textile

Surface

Pilosité

Tactile

Poil

Fibre

Tribology

Friction

Textile

Surface

Hairiness

Tactile

Hair

Fiber

Résumé

Ce travail consiste à de étudier les mécanismes survenant lors du frottement de surfaces textiles pileuses, en particulier dans les conditions du toucher humain. Le but final est de proposer une méthode permettant de concevoir des surfaces textiles qui aurait le toucher demandé. La première étape a été d'établir un modèle de frottement, et ensuite de le valider au moyen d’un tribomètre développé au laboratoire et enfin de l'appliquer à des surfaces textiles industrielles. Nous avons pu montrer que la force tangentielle à l'avant du frotteur est proportionnelle à la largeur de celui-ci et a une origine essentiellement mécanique, alors que la force sous le frotteur est proportionnelle à l’aire de contact entre le frotteur et la surface textile et est de nature mécanique (déformation de la surface) et adhésive. Nous avons pu alors définir et déterminer les contraintes de frottement à l’avant et sous le frotteur, caractéristiques de l’étoffe textile utilisée pour une charge normale fixe. La dépendance de la force de frottement à la vitesse de glissement a été mise en évidence. Une étude portant sur le frottement de macro-surfaces pileuses modèle a été réalisée pour expliquer cette viscosité. Des essais de frottement analogues à ceux de l’étude menée sur les surfaces réelles ont été réalisés. En faisant varier les paramètres cinématiques de l’essai ainsi que les propriétés physico-chimiques des fibres, nous avons pu déterminer que l'origine de la viscosité observée sur les surfaces textiles réelles provient majoritairement du frottement inter-fibres d’origine physico-chimiques.

This work is to study the mechanisms occurring during friction of hairy textile surfaces, especially in terms of human touch. The final aim is to offer a method for designing textile surfaces with the required touch. The first step was to establish a model of friction, and then to validate it by means of a tribometer developed in the laboratory and then apply it to industrial textile surfaces. We have shown that the tangential force in front of the slider is proportional to the width of this one and has essentially a mechanical origin, while the friction under the slider is proportional to the contact area between the slider and the textile surface and is of a mechanical nature (surface deformation) and adhesive. We could then determine and define the friction stress in front and under the slider, characteristic of the textile fabric used for a fixed normal load. The dependence of the frictional force to the sliding velocity was highlighted. A study on the friction of model hairy macro-surfaces was performed to explain this viscosity. Similar tests to those of the friction study on real surfaces were performed. By varying the kinematic parameters of the test and the physico-chemical properties of the fibers, we were able to determine that the origin of the viscosity observed on real textile surfaces mainly comes from inter-fiber friction with physicochemical origin.