Soutenance mémoire
Ces travaux de thèse font l’objet d’un partenariat, financé par le ministère de l’enseignement supérieur, de la recherche et de l’innovation à travers le dispositif C.I.F.RE (Convention Industrielle de Formation à la Recherche), entre la société dieppoise PEG S.A.S, spécialiste français dans la production de couettes et d’oreillers, ainsi que dans la production de non-tissés fabriqués selon le procédé textile par voie sèche à destination de l’isolation thermique de l’humain, et la laboratoire LECAP (EA 4528) devenue équipe E.I.R.C.A.P (Equipe Internationale de Recherche sur la Caractérisation des matériaux Amorphes et des Polymères) du laboratoire G.P.M (Groupe Physique des Matériaux – UMR CNRS 6634) de l’Université de Rouen Normandie en Janvier 2017. Cette équipe est spécialisée dans l’étude de la transition vitreuse et dans l’étude des relaxations moléculaires dans des systèmes « simples » comme « complexes » (membranes multi-couches, composites , roches , composés pharmaceutiques etc…).
La société PEG S.A.S, forte de ses connaissances sur l’isolation thermique de l’humain, a décidé d’appliquer son savoir-faire sur l’isolation des bâtiments. La société commercialise, après plusieurs années de développement son isolant thermique ECOPEG®, composé de fibres de polyéthylène téréphtalate (PET) issues du recyclage de bouteilles plastiques. L’essor de matériaux d’isolation thermique eco-sourcés (fibres PET recyclées, fibres de coton issues du recyclage de vêtements usagés) et bio-sourcés (fibres naturelles : lin, chanvre, bois, etc…) a contraint à la fois les fabricants, comme les acteurs de certification nationaux (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment et le Laboratoire National d’Essai), à s’adapter aux normes et protocoles d’essais existants sur les matériaux d’isolation « historiques » (laines minérales). La nature des fibres, ainsi que le procédé de fabrication, étant différents d’un type d’isolant à un autre, poussent les acteurs à collaborer pour mettre en exergue les propriétés et modèles régissant leur produit d’isolation, notamment leur comportement dans le temps une fois installé dans le bâtiment.
Quid du matériau ECOPEG®
L’état de l’enveloppe d’un bâtiment influence considérablement sa consommation d’énergie (été comme hiver). Les déperditions thermiques ont de multiples origines, portes et fenêtres, sol, toit, murs, etc…, ce qui impacte fortement leur bilan énergétique. Il est donc nécessaire aujourd’hui d’optimiser l’isolation thermique des bâtiments. Il est intéressant de noter qu’un Français sur trois déclare en 2014 que son logement est insuffisamment isolé, 38% considèrent nécessaire d’entreprendre des travaux destinés à diminuer leur consommation d’énergie. Durant la même année, les Français ont engagé 38 760 M€ pour des travaux d’entretien et d’amélioration de leurs logements. Sur les 7 694 000 logements concernés, 13 490 M€ ont servi à la rénovation énergétique de 2 533 000 d’entre eux. Ce qui représente près de 33% du marché de l’entretien et de l’amélioration de l’habitat. Face à ce constat, les pouvoirs publics décident à travers la loi 2015-992 du 17 Août 2015 , relative à la transition énergétique pour la croissance, de rendre obligatoire la rénovation énergétique des bâtiments (article 3 : La France se fixe comme objectif de rénover énergétiquement 500 000 logements par an à compter de 2017, dont au moins la moitié est occupée par des ménages aux revenus modestes, visant ainsi une baisse de 15 % de la précarité énergétique d’ici 2020″). En parallèle de cette loi, les réglementations thermiques (RT) évoluent et tendent vers l’économie et la production d’énergie verte (RT 2020).
Ces préoccupations énergétiques sont fortement liées aux récentes négociations en faveur de l’environnement (COP 21, 22 et 23 de 2017). Celles-ci ont conclu qu’il fallait favoriser l’économie circulaire, offrir une seconde vie aux déchets générés par l’Homme et les industries et soulager l’impact de nos modes de consommation. Afin de préserver les ressources naturelles de la planète, et de limiter l’empreinte carbone de nos activités, il est donc indispensable d’intégrer les notions de recyclage, d’écoconception, d’énergies vertes dans tout développement de nouveaux produits.
Non-tissés et procédés de fabrication
Un matériau textile peut être fabriqué selon trois procédés, deux permettant de fabriquer une surface textile à partir d’un fil et la dernière à partir d’un matelas de fibres :
– le tissage : cette technique consiste à entrecroiser des fils de chaîne (verticaux) avec des fils de trame (horizontaux) selon une combinaison particulière appelée « armure », la plus commune étant la toile (enchainement consécutif d’un fil de chaîne et d’un fil de trame). On distingue deux catégories de métiers à tisser, ceux où l’intégralité des fils sont pilotés ensembles et ceux où les fils sont commandés de façon individuelle (métiers Jacquards) permettant la réalisation de tissus plus complexes.
– le tricotage : contrairement à l’opération de tissage où chaîne et trame s’entrecroisent, un tricot est obtenu par l’entre-bouclage d’un fil avec lui-même ou d’autres fils. On distingue également deux catégories de tricots, ceux où un seul fil formera les rangées de mailles sur la largeur du tricot, l’opération se répétant sur autant de rangées que nécessaire (tricot à maille cueillie), et ceux où un groupe de fils forme des colonnes de mailles tout au long du tricot (tricot à maille jetée).
– le non-tissé : comme son nom l’indique, il s’agit d’un matériau textile qui est obtenue ni par tissage, ni même par tricotage. Il est défini par l’EDANA (European Disposal and Nonwoven Association) comme étant une surface obtenue par un voile de fibres individuelles, orientées directement ou au hasard, qui sont liées par friction, cohésion ou adhésion. Il existe trois grandes familles de non-tissés chacune tirant son origine d’une tierce industrie : ceux obtenus par voie sèche («drylaid ») dont le procédé est tiré de celui de la filature notamment sur l’étape de formation du voile (opération de cardage), ceux obtenus par coagulation («wetlaid») venant de l’industrie papetière, et ceux obtenus par voie filée («spunmelt ») issus de l’industrie de l’extrusion des matériaux polymères.
Le principe de fabrication est commun aux trois procédés : préparation et ouverture des fibres, formation du voile, consolidation, apprêtage et mise en forme. Il existe au sein de l’industrie une seconde répartition des non-tissés : ceux qui sont dits «jetables » ; ils sont utilisés dans le domaine médical (blouses ou draps jetables) et dans le domaine de la filtration d’air et de liquides, et ceux dits « durables » ; ils sont utilisés dans l’agriculture (contrôle des mauvaises herbes, drainage) ou dans la construction (stabilisation de structure et de route).
La société PEG étant spécialisée dans la production de non-tissés, nous allons nous attarder sur les trois procédés évoqués précédemment, notamment celui par voie sèche.
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Table des matières
Introduction générale
CHAPITRE I – QUID DU MATERIAU ECOPEG®
I/A – Non-tissés et procédés de fabrication
I/A_1 – Procédé par voie humide « wetlaid »
I/A_2 – Procédé par voie soufflée-fondue « spunmelt» 9
I/A_3 – Procédé par voie sèche « drylaid»
I/A_3-a – Ouverture des balles de fibres
I/A_3-b – Ouverture du mélange de fibres
I/A_3-c – Création du voile de fibres
I/A_3-d – Superposition du voile de carde
I/B – Filage textile
I/B_1 – Filage textile de fibres mono-composant
I/B_2 – Filage textile de fibres bi-composants
I/C – Recyclage et performance de fibres issues du recyclage
I/C_1 – Procédé « bottle to fiber »
I/C_2 – Fibres “vierges”, fibres issues du recyclage
Conclusion
Bibliographie
CHAPITRE II- LES DIFFERENTES PHASES ATTENDUES POUR UNE FIBRE
II.A – La transition vitreuse, le verre
II.B – Phénomène de relaxation structurale
II.C – Vieillissement, aspects pratiques : matériaux et durée de vie
Bibliographie
CHAPITRE III – MATERIAUX & METHODES
III.A – Matériaux
III.A.1 – Fibres textiles
III.A_2 – Matériau ECOPEG®
III.B – Méthodes
III.B_1 – Analyse mécanique dynamique (DMA)
III.B_2 – Analyse thermique
III.B_2-a – Analyse calorimétrique différentielle (DSC)
III.B_2-b – Analyse calorimétrique différentielle à température modulée (MT-DSC)
III.B_2-c – Analyse thermique locale (Nano Thermal Analysis)
III.B_2-c – Analyse thermogravimétrie (ATG)
III.C – Spectroscopie InfraRouge à Transformée de Fourier (FTIR)
III.D – Conductivité thermique
Conclusion
Bibliographie
CHAPITRE IV – PREMIERS RESULTATS ET PREMIERES DISCUSSIONS SUR LES FIBRES ET LES NAPPES
IV.A – Analyse thermique
IV.A.1– Résultats obtenus sur la fibre mono-composant W_5.3N
IV.A.2 – Résultats obtenus sur la fibre bi-composants W_4.8T
IV.A.3 – Résultats obtenus sur l’isolant E_39
IV.A.4 – Comportement du produit fini à hautes températures
IV.B – Spectroscopie ITRF
IV.B.1 – Résultats obtenus sur la fibre W_5.3N
IV.B.2 – Résultats obtenus sur la fibre W_4,8T
IV.B.3 – Résultats obtenus sur l’isolant E_39
IV.C – Etude du produit fini E_39
IV.C.1 – Détermination du pouvoir isolant du produit fini
IV.C.2 – Vieillissement sous atmosphère locale
Conclusion
Bibliographie
Conclusion générale
