Thème n°1 : Les textiles des matériaux essentiels ACTIVITÉ n°11

Thème n°1 : Les textiles des matériaux essentiels ACTIVITÉ n°11 NOMS :

Objectifs : EXTRUSION DES MATIERES SYNTHETIQUES

OBTENTION DES FILS, DES FILMS, DES BOUTEILLES…

- Connaitre les modes d’extrusion de polymères : filage (fils), soufflage (sacs plastiques), moulage - Repérer sur un schéma les principales parties d’une extrudeuse fabriquant des fils

- Identifier les propriétés des différentes formes de sections de fils.

- Echantillonner des matières en polyester.

- Observer au microscope des fibres de polyester - Réaliser la combustion du polyester

- polymérisation formant un polyester : identifier les groupes fonctionnels des monomères et du polymère.

- Connaitre des exemples de recyclage de bouteilles plastiques en PET (polyester = polyéthylène téréphtalate)

Travail par groupe de 2 étudiants. Compte rendu à compléter et à rendre à la fin de la séance.

1)

EXTRUSION DE POLYMERES :

http://matexweb.chez-alice.fr

Préparation du polymère :

Dans le cas par exemple du polyester le filage se fait par fusion (car le polymère à un point de fusion net, et ne se

décompose pas une fois fondu). Le procédé peut être continu (le polymère dès qu'il est fabriqué, donc encore sous forme visqueuse, est immédiatement utilisé au fur et à mesure pour être filé.) ou discontinu (On fabrique le polymère qui est ensuite mis sous forme de granulé solide. Cet état permet de le stocker et de le transporter pour être utilisé par la suite.

Ces granulés sont ensuite refondus par l'utilisation d'une extrudeuse, afin de le placer dans un état de viscosité

permettant l'opération de filage). La fabrication en continu malgré sa mise en œuvre plus délicate, permet quand même d'obtenir un fil de meilleure qualité, et présente quand même un intérêt économique car une seule opération.

Extrusion-Filage:

Cette opération consiste à faire passer le polymère à travers une filière afin d'obtenir des filaments (qui composeront le fil). Selon la viscosité du produit filable, il faudra exercer une pression plus ou moins élevée pour réaliser l'extrusion.

Cette pression devra avoir un débit suffisant et constant. Une pompe doseuse de très haute précision va permettre de réguler la quantité de polymère (selon le titre du fil que l'on veut obtenir).

Puis le polymère va passer au travers des différents filtres du pack de filage qui ont pour but d'éliminer toutes les impuretés. Le pack de filage est composé d'un empilage de filtres calibrés (tissus, grilles, poudres,…). En dessous des filtres se trouve les filières. Les filières sont des plaques en inox, très résistantes aux pressions (> 10 MPa), percées de 1 jusqu'à 15000 trous (monofilament ou multifilaments). Chaque capillaire a un diamètre de 0,05 mm à plusieurs mm. Les sections des capillaires peuvent être rondes (dans la majorité des cas) ou quelconque selon le type de fil à obtenir.

Chaque filière permet d'obtenir un fil. Le nombre de capillaire dans la filière déterminera le nombre de filaments dans le fil.

Solidification-Coagulation des filaments :

En sortie de filière, les filaments doivent être solidifiés le plus rapidement possible, sans être déformés, et en évitant qu'ils se collent entre eux. Dans le cas du Polyester (filage par fusion), le refroidissement se fait par de l'air ou de l'eau dans la cheminée de la filière. Le refroidissement par air soufflé par la filière est de plus en plus utilisé, car on obtient un

refroidissement identique à l'intérieur et à l'extérieur des filaments, et par besoin de sécher. La solidification se fait très rapidement, ce qui permet d'atteindre des vitesses de filage très élevées (>1000 m/min).

Structuration des filaments :

Cette opération est primordiale et conditionne toute la qualité du fil. C'est à ce niveau que l'on va donner aux filaments (donc au fil) leur propriétés physiques et chimiques: c'est l'étirage.

On va durant cette phase, aligner, allonger, déplier les chaines macromoléculaires qui composent le filament. Cette opération ne peut se faire que si les macromolécules ont une certaine mobilité et une déformabilité suffisante. Cet étirage va modifier le taux de cristallisation du polymère (30 à 40%). Les zones amorphes (macromolécules non alignées) vont devenir des zones cristallines (macromolécules alignées).

Vidéo sur la fabrication des fils de polyester :

http://www.youtube.com/watch?v=Yhx7-DB-_y4 (anglais 3 min)

a) Compléter le schéma du principe d’extrusion de fils en indiquant à quoi correspondent les numéros de 1 à 7 (s’aider de la liste de mots suivants) :

Filière zone de chauffe

rouleaux d’étirage

vis sans fin

polymère extrudé et coagulé

bobine d’enroulement du fil

Polymère en granulé ou visqueux

http://fr.wikipedia.org

b) D’après la vidéo, indiquer les mots anglais utilisés correspondants aux mots soulignés : Le polyester est issu du pétrole.

Le polyester est fondu pendant l’extrusion.

Comment dit-on filament ?

Un fil est l’assemblage de plusieurs filaments.

c) Quelle est la dimension du diamètre d’un filament par rapport à un cheveu ? d) Quelle est la longueur de fil produite en 1 heure ?

e) Comment est le fil après le passage dans les rouleaux d’étirement ?

Exemple de filières de différentes formes et dimensions :

http://matexweb.chez-alice.fr

6

6 7

4 5 2

1

3

Exemples de sections de filaments obtenus :

Nommer les sections des fibres en vous aidant de la liste suivante :

microfibre Section triangulaire Fibre creuse Fibre trilobée

Fibre bi composante Fibre multilobée Fibre cylindrique homogène

Trouver les propriétés des fibres en fonction de leur type de section et composition en vous aidant de la liste suivante : Evacue très bien la

transpiration (ou les liquides) par capillarité

Isolation thermique Aspect nacré, brillant,

satiné Agrippe facilement la saleté Se comporte comme un

prisme en réfléchissant la lumière

Toucher savonneux et aspect mat

Combine plusieurs propriétés complémentaires (résistante mécanique, résistance au feu...)

Schéma de la section de la

fibre dénomination propriété

2)

ECHANTILLONNAGE DE POLYESTER :

Prélever des échantillons de polyester et indiquer leurs utilisations, propriétés…

échantillons

utilisations

3)

OBSERVATION AU MICROSCOPE D’UNE FIBRE DE POLYESTER :

à agrafer Schémas et Observations

N°1

4)

COMBUSTION DU POLYESTER :

agrafer : Indiquer sa Composition

Comportement à l’approche de la

flamme

Comportement dans la flamme

Comportement retiré de la flamme

Nature et aspect des cendres

Déterminer si le polyester est thermoplastique ou thermodurcissable. Expliquer.

5)

OBTENTION DU POLYESTER (PET : polyéthylène téréphtalate) : équation de polymérisation : Voici l’équation de polymérisation permettant d’obtenir le PET :

C O

HO C

O

OH + HO (CH

)

OH

C O

C

O

(CH

)

O

O + 2n H2O

a) Compléter l’équation.

b) Recopier les groupes fonctionnels présents sur les monomères et donner le nom des groupes fonctionnels.

c) A quelle famille appartient chacun des monomères ?

d) Recopier le groupe fonctionnel présent dans le motif du polymère. Donner le nom de ce groupe.

e) Comment appelle-t-on cette polymérisation ?

6)

Levi's® Debuts Waste<Less™ Denim Collection:

http://www.textileworld.com

San Francisco-based Levi Strauss & Co. has introduced the Levi's®

Waste<Less™ collection of denim jeans and trucker jackets made using materials derived from post-consumer recycled (PCR) polyethylene terephthalate (PET) bottles and food trays. The garments, to be featured in the Levi's Spring 2013 collection for men and women, will include a minimum of 20-percent PCR content, with an average of eight 12- to 20-ounce PCR PET bottles going into each pair of jeans and more than 3.5 million bottles going into the overall Spring 2013 Waste<Less collection.

The PCR materials include brown, green and clear bottles and black food trays; and will be sorted by color and processed into flake and then into fiber.

The fiber will be blended with cotton in yarns that Greensboro, N.C.-based Cone Denim will weave with cotton yarn into fabric for the collection. Levi's notes that the color of the bottles used will provide an undertone to the fabric and a unique finish to the garment.

According to James Curleigh, global president, Levi's brand, the new collection demonstrates the company's commitment to reducing its environmental impact and encouraging others to do the same, while providing products of good quality. "By adding value to waste, we hope to change the way people think about recycling, ultimately incentivizing them to do more of it," he said. "This collection proves that you don't have to sacrifice quality, comfort or style to give an end a new beginning."

Répondre en français aux questions suivantes : a) Nommer les articles textiles concernés.

b) De quoi vont-ils être composés ? indiquer des compositions en %.

c) Décrire les étapes de transformations d’un des composants de l’article textile.

7)

Fabrication des films plastiques,sac poubelle, bouteilles:

Voici des vidéos à visionner sur You tube :

extrusion gonflage :

http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=a5M1 k5RB7I4&feature=endscreen Pour la fabrication des sacs plastiques, sacs poubelles

-

Fabrication des bouteilles en PET :

http://www.youtube.com/watch?v=KvXAXr9Kqfs&feature=related

Extrusion par soufflage :