Formulation, mise en oeuvre, comportement et tenue en service de textiles techniques éco-performants pour application nautique

Formulation, processing, behaviour and in-service strength of eco-efficient technical textile for nautical applications

• Auteur / Autrice : Pierre-Baptiste Jacquot
• Direction : Patrick Ienny
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et génie civil
• Date : Soutenance le 27/09/2017
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre des Matériaux des Mines d'Alès (Alès ; 2000-2019)
• Jury : Président / Présidente : José Miguel Martín Martínez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Ienny, José Miguel Martín Martínez, Christine Campagne, Noëlle Billon, Dominique Millet, Romain Léger, Didier Perrin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christine Campagne, Noëlle Billon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écoconception

Éco-matériaux

Textiles et tissus à usages techniques

Mots clés libres

Textiles techniques

Éco performant

Application nautique

Technical textile

Eco-Efficient

Nautical application

Résumé

Les textiles techniques enduits sont de plus en plus utilisés pour des applications telles que les structures gonflables, les airbags ou les voiles de parachutes. Ces textiles performants et de faible grammage, sont constitués d’un renfort en tissu polyester thermoplastique (polyéthylène téréphtalate (PET)) ou polyamide (PA) et d’une matrice généralement en PVC. Cependant les contraintes environnementales imposent d’envisager une substitution au PVC, nocif et difficilement recyclable. Les polyuréthanes thermoplastiques représentent des candidats potentiels à cette substitution, mais l’absence d’adhésion inhérente à l’incompatibilité chimique avec le tissu constitue l’un des principaux verrous.Les travaux de cette thèse s’inscrivent dans le cadre du projet INOVANEX ayant pour objectif de réduire l’impact environnemental de textiles enduits types PVC / PET conventionnels par substitution isoperformante d’enduction polyuréthane thermoplastique TPU/ PET suivant une démarche d’éco-conception.Les travaux ont consisté à :1) Améliorer l’adhésion de l’enduction TPU sur le tissu PET via une augmentation de la température d’extrusion. Cette augmentation de la température a été rendue possible grâce à l’ajout de PEBD dans la matrice TPU (avec et sans compatibilisant) pour maintenir une viscosité suffisamment importante pour que le film puisse être extrudé.2) Étudier les propriétés rhéologiques et mécaniques des mélanges TPU/PEBD avec et sans ajout de compatibilisant3) Améliorer l’adhésion du TPU sur le tissu en effectuant des prétraitements du renfort et étudier la tenue en service des matériaux ainsi développés Les recherches menées ont montré une augmentation importante de la force d’adhésion de l’enduction sur le tissu pour les deux méthodes suivies. L’étude de la compatibilisation du mélange TPU/PEBD a montré une forte diminution de la tension interfaciale et une augmentation de la résistance à l’amorçage de la déchirure des mélanges avec ajout du compatibilisant.

Coated technical textiles are widely used for several industrial applications. A lot of producers use the extrusion calendering process to produce coated fabrics because it is one of the cheapest processes. Most of these coated fabrics are made with a polyester fabric and a polyvinyl chloride coating but in order to reduce the environmental impact, the producers are willing to substitute PVC by thermoplastic polyurethane (TPU). However, a technological lock of the calendering of TPU on polyester fabric is the ability to get a good adhesion of the coating on the fabric.This PhD has been realized in collaboration with the different partners of the INOVANEX project which aim is to reduce the environmental impact of PVC coated textiles by the substitution with TPU coated textiles.The main steps of the PhD were:1) Increase the peel strength of the coating on the fabric by increasing the extrusion temperature. It was possible to increase the extrusion temperature thanks to a blend with TPU and LDPE. The LDPE enabled us to maintain the viscosity of the extruded sheet high enough to get a good film2) Study the rheological and mechanical properties of the TPU/LDPE blends with or without compatibilizer3) Increase the peel strength of the TPU on the fabric thanks to several treatments on the fabric before the extrusion of TPU. Study the in-service strength of the materials that have been developed.The results showed a strong adhesion of the coating on the fabric for both studied methods. The study of the compatibilization of the blend has shown an important decrease of the interfacial tension and a strong increase of the resistance to crack ignition with the addition of the compatibilizer.