Dans un premier temps, ce chapitre s’intéressera aux différents procédés permettant d’obtenir, à partir du lin brut, des fils ou mèches à usage technique. Ensuite, une analyse et une comparaison des différents types de fils seront établies. Enfin, en utilisant des tissus avec différents traitements et des quasi-UD, la dernière partie portera sur l’étude de l’influence du tissage sur les propriétés mécaniques des fils.
2.1.1
Le fil en fibres naturelles et pour des applications techniques
Différentes étapes sont effectuées après la récolte des fibres de lin afin d’avoir des fibres longues ou courtes [1-4]. La fibre de lin est une fibre naturelle extraite des tiges donc elle a une longueur finie moyenne entre 4-80 mm. Au sens de l’industrie textile, la fibre de lin est considérée comme une fibre longue, étant donné qu’elle dépasse 60 mm [5-7]. Suite aux différentes phases de préparation des fibres telles que le rouissage et le teillage, abordées dans le chapitre 1, pour obtenir le fil ou mèche, la filature proprement dite est décomposée en trois étapes : affinage, torsion et bobinage. Ces étapes sont réalisées à travers le cardage, le peignage et les finisseurs selon la nature de la fibre et les caractéristiques demandées [8]. Cardage
Le cardage, après l’étape de teillage, permet d’obtenir le premier sous-produit de la chaine de filature. Elle est utilisée surtout pour les matières naturelles comme le coton et la laine où les fibres en entrée sont sous forme de bourre. Le principe de la carde est présenté sur la Figure 2-1, elle est constituée de cylindres garnis d’aiguilles qui permettent d’individualiser les paquets de fibres présents dans la bourre et de les paralléliser. De plus, la carde possède d’autres fonctions telles que le nettoyage et l’ouvraison de la matière, le contrôle de l’orientation des fibres en constituant un ruban linéique et l’élimination de certaines impuretés. Cette individualisation des fibres est une étape très importante en
filature, par contre la séparation est assez agressive. Par conséquent, les fibres de lin peuvent être dégradées et présenter une diminution de la résistance.
Figure 2-1: Principe d'une carde [9] Peignage
Le peignage est la dernière étape de préparation avant la filature. Les fibres sont passées dans un peigne pour les parraléliser et éliminer les fibres courtes, qui pourraient être néfastes aux propriétés mécaniques. Pour notre matière constituée de fibres longues, les fibres sont passées directement en peignage. Le lin teillé est peigné avec des peignes de plus en plus fins afin d’enlever les impuretés (pailles et petits fragments de fibres) restantes et séparer les faisceaux de fibres. A la sortie de la peigneuse, un ruban souple continu avec des faisceaux de fibres parallèles et alignées est obtenu. Durant cette étape, l'orientation des fibres de lin reste inchangée.
Etirage
Après le peignage, les rubans sont assemblés pour une meilleure homogéniété puis étirés pour obtenir en sortie un ruban régulier, parallélisé et de titre défini préalablement.
Filature
Le ruban en sortie d’étirage est ensuite affiné et légèrement tordu pour obtenir une mèche, étape intermédiaire avant l’obtention du fil (Figure 2-2). Il existe deux types de filature possibles pour les fils de lin :
- Filature au mouillé : utilisée surtout pour les fibres longues peignées. Elle consiste à tremper les fibres dans l’eau à une température entre 60-70°C pour avoir des fibres plus flexibles. Après, elles sont tordues et étirées à l’aide d’un Continu A Filer (CAF) jusqu’à avoir un fil plus fin. Ce procédé est fréquent pour les produits textiles en habillement.
- Filature au sec: les fibres sont peignées et étirées à sec. A la sortie, le fil est plus épais en comparaison à la filature mouillée, et il est utilisé surtout pour des applications techniques.
L’étape de filature peut être introduite à la fin de la chaîne afin de rajouter une torsion supplémentaire au paquet de fibres. Dans le cas des fibres de verre, les rovings sont
constitués de faisceaux plats et bien parallèles, mais pour les fibres de lin, une certaine torsion est nécessaire. Le principe de la torsion consiste à tourner le fil autour de son axe en maintenant fixe une extrémité et à retordre l’autre dans le sens des aiguilles d’une montre ou à l’inverse (S ou Z), comme présenté sur la Figure 2-3. En effet, étant discontinues, les fibres naturelles ont besoin d’une cohésion assurée par la torsion afin de pouvoir tisser, tricoter ou tresser la préforme tout en maintenant les propriétés mécaniques. Cette dernière opération modifie, par conséquent, les performances du fil.
Figure 2-2: Etape de la filature du lin : A gauche. Peignage (à gauche). A droite. Filature sur Continu A Filer [9]
Figure 2-3: Présentation de fil torsadé et non torsadé (ou tordu et non-retordu)
2.1.2 Gamme de fils utilisée
Entre le lin brut et le lin tissé, plusieurs changements sont amenés sur les fibres et les fils. La première étape fondamentale dans la fabrication de tissus est la filature. Des procédés, comme la filature, apportent des changements permanents sur le fibres. On a besoin alors d’étudier l’influence de ce procédé sur les propriétés mécaniques. Les propriétés structurelles des fils diffèrent selon le type de fibres, de filature et de la torsion utilisée. Dans le cadre de ces travaux de thèse, trois types de fils fournis par la société SAFILIN, sont étudiés (Tableau 2-1).
Long brin Y1: C’est un fil avec une faible torsion composé essentiellement de fibres longues et peignées
Etoupe Y2: Il est obtenu avec une filature au sec et contient des fibres plus courtes que celles du long brin Y1, même s’il s’agit du même type de fibre. L’étoupe est fortement tordue afin de garder le même titrage utilisé pour Y1. Le fil obtenu avec ce type de filature est plus épais que celui avec la filature au mouillé. Concernant la qualité de la fibre, les fibres étoupes sont plus enchevetrées et contiennent plus de défauts nécessitant ainsi plus de nettoyage et de cardage.Ce type de fibre est surtout utilisé pour leur faible coût mais présente de faibles performances mécaniques. En revanche, N. Martin et al. [2] ont constaté qu’en dépit de la mauvaise qualité des fibres étoupes en lin brut, elles présentent des performances mécaniques semblables à celles du long brin teillé après qu’elles soient alignées et nettoyées.
Roving Y3: Les fibres sont assemblées en une bande parallèle maintenue grâce à une faible torsion. Le but est de garder les fibres selon la même orientation, afin d’avoir une meilleure imprégnation [11,12] et des performances mécaniques adaptées aux applications techniques. L’étude des propriétés mécaniques des rovings à l’échelle sec (fil) n’est pas très approfondie dans la littérature puisque, à l’état sec, il y a moins de cohésion entre les fibres, donc le roving ne présente pas une grande résistance en traction.
Les fils ont différentes propriétés structurelles en fonction des méthodes de fabrication et, en outre, la torsion exercée. Une caractérisation expérimentale est nécessaire afin de définir l’impact de ses paramètres sur les propriétés des fils.