DEVELOPPEMENT ET CARACTERISATION DUN NOUVEAU PDF

08?/12?/2020 ECOLE DOCTORALE : Mathématiques Sciences de l'Information et de l'Ingénieur ... de déformation en fonction du diamètre de l'impacteur et de ...

DEVELOPPEMENT ET CARACTERISATION DUN NOUVEAU

15?/10?/2018 ECOLE DOCTORALE : Mathématiques Sciences de l'Information et de l'Ingénieur ... de déformation en fonction du diamètre de l'impacteur et de ...

Année 2018 : (attribué par le SCD)

UNIVERSITÉ DE HAUTE-ALSACE

UNIVERSITÉ DE STRASBOURG

THESE -ALSACE ECOLE DOCTORALE : Mathématiques, Sciences de l'Information et de l'Ingénieur (ED 269)

Discipline : Doctorat de Mécanique

Présentée et soutenue publiquement

Par

ABDELBAKI DJERBOUA

Le 15/10/ 2018

DEVELOPPEMENT ET CARACTERISATION D'UN

NOUVEAU PRODUIT, NON TISSE PLISSEE 3D

ANTICHOC, INSERABLE DANS LES VETEMENTS

POUR LA PROTECTION

Sous la direction du Prof. Dominique ADOLPHE, & Prof. Laurence SCHACHER. Jury : Dr. Jaouachi BOUBAKER, Université de Monastir (Rapporteur) Prof. Xianyi ZENG, Université de Lille (Rapporteur) Prof. Dominique ADOLPHE, Université de Haute Alsace (Co-Directeur de thèse) Prof. Laurence SCHACHER, Université de Haute Alsace (Directrice de thèse)

Dédicaces

A la mémoire de mes parents

A ma femme et mes enfants

A tous, ceux qui me sont chers

Remerciements

Les travaux présentés dans ce mémoire de thèse ont été réalisés au Laboratoire de Physique et

té, précieuse de mes encadrants, tous investigateurs de ces travaux. C par remercier chaleureusement Madame Laurence SCHACHER et Monsieur Dominique

apprendre tous les jours un peu plus. Enfin, je ne peux que souligner la qualité de leur

encadrement, leur disponibilité permanente ainsi que leur éternelle bonne humeur qui contribue

Je voudrais remercier Messieurs

ment mes plus vifs remerciements à Monsieur PIDANCIER Christian pour la disponibilité à mon égard. Un grand merci également à Madame CHANTAL Longhino pour sa gentillesse, sa disponibilité et son efficacité dans les tâches administratives. dans une ambiance très sympathique. objectif

Abstract

As part of this research, we investigated the effect of various influence parameters on low- impact Vertilap® non-woven behavior. This material has been developped for the protection of the human body. This new textile product offers the best low-speed impact resistance solutions to fill the gap of competing products on the market, in the field of personal protection. In this respect, a new three-dimensional (3D) fibrous structure made of polyester (PET) material has been developed to enrich or replace the range of protective products. These new 3D fabricated fibrous structures are laminated with needled and spunbonded sheets. The leaves are 100% PET, to obtain a single-component product. Characterization of the physical and mechanical properties of these new 3D fibrous structures, test methods must be developed. Based on human body protection specifications, a methodology has been put in place to test the impact behavior of these new products. In order to answer the replacement question, typical warp knit products were also characterized, and comparisons with other products were made. The results of this study show that Vertilap® nonwovens can be used as an effective material for the protection of the human body because of their high energy absorption capacity at different stages of impact. The studied Vertilap® nonwovens reduce the deformation depth by approximately 44% and the deformation volume by 70% depending on the impactor diameter and the impact energy. The properties of the new 3D fibrous structure are interesting in terms of impact behavior compared to knitted warp fabrics. These results are important requirements for the design of Vertilap® for cushioning and protection applications in protective clothing, shoe soles, etc. There are two parts in this thesis. The first part of the work presents the bibliographic research part and the second part of the work is based on characterization of the behavior and impact performance of the new Vertilap® structure. These performances will be studied, by two methods specially developed as part of this work in the first place, and then a comparative study between this new fibrous structure and another product known on the market, by its protection capacity will be conducted in second place, to position performance in terms of human protection.

Keywords :

Non-woven 3D fibrous structure ; warp-knitted fabric ; fall tower ; impact ; energy absorption ; deformation ; protection ;

Résumé

Dans le cadre de cette recherche, nous avons étudié l'effet de divers paramètres d'influençant le

-tissé Vertilap® 3D à faible impact. Ce matériau a été développé pour la protection du corps humain. Ce nouveau produit textile offre les meilleures solutions de résistance aux chocs à basse vitesse, pour combler le vide des produits concurrents sur le marché, dans le domaine de la protection individuelle. À cet égard, une nouvelle structure

fibreuse tridimensionnelle (3D) en matériau polyester (PET) a été développée pour enrichir ou

remplacer la gamme de produits de protection. Ces nouvelles structures fibreuses 3D fabriquées

sont stratifiées avec des non-tissés aiguilletées et thermolié. Les feuilles sont en 100% PET,

pour obtenir un produit monocomposant. Pour la caractérisation des propriétés physiques et

mécaniques de ces nouvelles structures fibreuses 3D, des méthodes d'essais doivent être

développées. Sur la base des spécifications de protection du corps humain, une méthodologie a

répondre à la question des produits existants et de leur remplacement, certains produits en tricot

chaine ont également été caractérisés, et des comparaisons avec d'autres produits ont été faites.

Les résultats de cette étude montrent que les non-tissés Vertilap® peuvent être utilisés comme

un matériau efficace pour la protection du corps humaine contre les chocs en raison de leur

grande capacité d'absorption d'énergie à différents stades d'impact. Les non-tissés 3D Vertilap®

étudiés permettent de réduire d'environ 44% la profondeur de déformation et de 70% le volume

de déformation en fonction du diamètre de l'imp

Les propriétés de la nouvelle structure fibreuse 3D sont intéressantes en termes de

comportement d'impact par rapport aux tricots chaine. Ces résultats sont des informations importantes pour la conception de Vertilap® pour des applications d'amortissement et de protection dans les vêtements de protection et les semelles de chaussures, etc.

Il y a deux volets de ce travail dans cette thèse. Le premier volet de ce travail présente la partie

de recherche bibliographique et le deuxième volet à ce travail est basé sur la caractérisation du

Ces performances seront étudiées, par deux méthodes spécialement développées dans le cadre

de ces travaux en premier lieu, et puis une étude comparative, entre cette nouvelle structure

fibreuse et un autre produit connu sur le marché par sa capacité de protection, sera menée en

deuxième lieux, afin de positionner les performances de ce nouveau produit en termes de protection humaine.

Mots clés :

Structure fibreuse 3D non-

déformation ; protection ;

TABLE DES MATIÈRES

CHAPITRE 1

1.1 Motivation de la recherche....................................................................................................1

1.2 Objectifs des travaux de thèse................................................................................................3

1.3

CHAPITRE 2 : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE.....................................................................9

2.1 Introduction...........................................................................................................................9

2-2 Protection contre les impacts................................................................................................9

2-3 Principes généraux de protection..........................................................................................9

2.4.1 Réponse du corps humain aux chocs...............................................................................10

2.4.2 Protectio

2.4.3 Équipement de protection individuelle............................................................................12

2.6 Différentes normes..............................................................................................................15

2.6.1 Normes généralistes.........................................................................................................15

2.6.3 Les différents types de blousons et de vestes ..................................................................17

2.6.4 Les équipements récents..................................................................................................18

2.7.1 Impact basse vitesse : entre 0 et 50 m.s-1........................................................................21

2.7.2 Impact à vitesse modérée : entre 50 et 200 m.s-1............................................................22

2.7.3 Impact à vitesse élevée : entre 200 et 1000 m.s-1............................................................22

2.7.4 Impact hyper vitesse : supérieure à 4000 m.s-1...............................................................23

..............................23 ...............................23 ........23

2.9.2 Impact basse vitesse et basse énergie sur tour de chute...................................................25

2.9.4. Influence du mode de fixation du produit.......................................................................27

2.9.5 .28

2.9.6 Énergie dynamique..........................................................................................................28

2.9.7 Énergie emmagasinée......................................................................................................29

2.9.8 Énergie absorbée..............................................................................................................29

2.9.9 Énergie dissipée...............................................................................................................30

2.10.1 Principe des matériaux de protection.............................................................................31

2.10.3 Caractéristiques des matériaux de rembourrage............................................................33

2.10.4 Les différentes produits commercialisés........................................................................33

2.10.5.1 Structures textiles tricotées épaisses...........................................................................33

2.10.5.3 2.11 Dispositif de test de ré

2.1 CHAPITRE 3 : PROCÉDURE EXPÉRIMENTALE DE CARACTERISATION

PREMILINAIRE DU NON-TISSE VERTILAP® 3D ANTI-

3.3.1 Non-ti

3.4.2 Montage de fixation de

4.1 Analyses des résultats préliminaires de la méthode expérime

b. Analyse visuelle des résultats préliminaires de Vertilap® impactés et mesures de

4.1 CHAPITRE 5 : ÉTUDE COMPARATIVE ENTRE DEUX MATERIAUX SOUPLES CONTRE LE CHOC, INSERABLES DANS DES VETEMENTS POUR LA 5.1

5.2.1 Structure 3D Spacer®

5.2.1.2 Processus technologique des

5.3.1 Résistance a

5.3.2.3

CHAPITRE 6 : ETUDE COMPA

produit Vertilap® r de peau sur le comportement au choc du produit Spacer® produit Vertilap® t Vertilap® 120

6.2.4 Analyses des

CHAPITRE 7 : CONCLUSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVE.................................129

LISTE DES FIGURES

Figure 1.1 : Non-tissé plissé 3D " Vertilap®

Figure1.2 : Processus Vertilap®

Figure 2.1 : Répartition relative des blessures sportives par type et lieu

Figure 2.2 : Indentat

Figure 2.4 : De

Figure 2.7 : Exemple de courbe déplacement-

Figure 2.8 : Exemple de courbe énergie-

Figure 2.9 : Modèle élasto-

Figure 2.10

Figure 3.3 : Dispositif de test de

Figure 3.10

Figure 3.12 : Exemple de différentes empreintes représentant le volume de la déformation ap

Figure 3.13 : Processus Vertilap®

Figure 3.14 : ligne de fabrication Vertilap®

Figure 3.15 : Composition de la structure non-tissé 3D Vertilap®

Figure 3.16 : Vue de dessus de Vertilap®

Figure 3.17 : Coupe transversale de non-tissé 3D Vertilap®

Figure 3.19 : Photo du dispositif de fi

Figure 4.2 : Evolution de la déformation en fonction du temps d'im Figure 4.3 : Faces avant et arrière des échantillons de Vertilap® impactées Figure 4.4 : Faces avant et arrière des échantillons de Vertilap® impactées Figure 4.6 : Petite rupture de la face opposée à 36J avec le diamèt Figure 4.8 : Influence du nombre de plis en fonction de Figure 4.9 : Profondeur de la déformation résiduelle en fonction

Figure 4.11 : Volume de déformation en fonct

le Vertilap®

Figure 4.12 : Absorption de choc par Vertilap®

des conditions de se Figure 5.2 : Principe de production d'étoffes d'espacement sur une barre à double aiguille Métier Raschel : (a) schéma [40] ; (b) RD 6 par Karl M en tricotée chaîne, connus sous le terme " Spacer® Figure 5.5 : Evolution de la profondeur de déformation en fonction Figure 5.6 : Volume de la déformation de la Plasticine avec le Vertilap®quotesdbs_dbs42.pdfusesText_42

[PDF] DEVELOPPEMENT ET CARACTERISATION DUN NOUVEAU

Développement et caractérisation dun nouveau produit non-tissé