Étude et développement de nouveaux medias fibreux à fibres ultrafines : application à la filtration de l’air

The goal of the thesis is the study and development of fibrous media with ultrafine fibers through the use of nano-meltblown technology as well as the use of bicomponent islands-in-sea fibers. This approach involves dual work, both on obtaining ultrafine fibers and on the homogeneity of fibrous media. Indeed, for each technology, the elaboration of a fibrous media induces heterogeneities. The origin of this heterogeneity is multiple: distribution of filament diameters, local variation in thickness, packing density or basis weight. This led us to carry out a study and a modeling of the filtration performance in order to better understand the impact of ultrafine fibers and the heterogeneity of fibrous media in air filtration. Most of filtration models (permeability and efficiency) consider an ideal fibrous media with monodisperse fibers and a homogeneous distribution of matter within the fibrous media. In reality, these conditions are rarely met, so understanding the influence of different heterogeneities on filtration performance can be an important issue to improve the performance of filtering media. The modeling of this heterogeneity is based on the correction of the models of effectiveness of the literature from the experimental dataL’objectif de la thèse est l’étude et le développement de médias fibreux avec des fibres ultrafines à travers l’utilisation de la technologie nano-meltblown ainsi que de l’utilisation de fibres bicomposantes îles-en-mer. Cette approche implique un double travail, à la fois sur l’obtention de fibres ultrafines et sur l’homogénéité des médias fibreux. En effet, pour chaque technologie, l’élaboration d’un média fibreux induit une certaine hétérogénéité. L’origine de cette hétérogénéité est multiple : distribution des diamètres des filaments, variation locale de l’épaisseur, de compacité ou de la masse de fibres. Ce qui nous a conduit à mener, en parallèle des travaux d’élaboration de médias, une étude et une modélisation des performances de filtration afin de mieux comprendre l’impact des fibres ultrafines et de l’hétérogénéité des médias fibreux en filtration de l’air. La majorité des modèles de filtration (perméabilité et efficacité) considèrent, en effet, un média fibreux idéal avec des fibres monodisperses et une répartition de matière homogène au sein du média fibreux. Or, en réalité, ces conditions sont rarement réunies, ainsi comprendre l’influence des différentes hétérogénéités sur les performances de filtration peut s’avérer un enjeu important pour améliorer les performances des médias filtrants. La modélisation de cette hétérogénéité se fonde sur la correction des modèles d’efficacité de la littérature à partir des données expérimentale