Understanding the phenomena governing the spinnability of KermelP® fiber : Application to manufacturing and spinning processes

L’étude des propriétés mécaniques et morphologiques de la fibre synthétique ne semble pas suffisante pour caractériser sa maniabilité et son aptitude à se transformer en fil, traduits par le terme « travaillabilité ». Un facteur semble déterminant : l’ensimage.Dans un soucis d’amélioration continue, une collaboration CIFRE a été établie entre le LPMT et la société KERMEL® située à Colmar. L’activité principale de l’entreprise est la production d’une fibre ignifuge : le KermelP®. Il s’agit d’une fibre aramide de type polyamide-imide, connue pour ses caractéristiques de résistance à la chaleur et aux flammes grâce à sa structure chimique aromatique.Dans le cadre de cette collaboration, cette thèse vise donc à trouver les bonnes caractéristiques, notamment au niveau de la formulation de l’ensimage, afin d’avoir une fibre « tout terrain », définie comme une fibre qui se transforme facilement en fil, indépendamment du filateur et des conditions de filature. Pour ce faire, une étude comparative de l’ensimage a été entamée moyennant les analyses RMN (Résonance magnétique nucléaire). Différents types d’ensimages, ainsi que des mélanges ont été testés par la suite. Ils étaient caractérisés de part de leurs effets sur les propriétés frictionnelles et mécaniques de la fibre et de leurs effets électrostatiques lors de la filature.Cette étude a été complétée par une modélisation du comportement frictionnel de la fibre en fonction de ses propriétés intrinsèques ainsi que du pourcentage d’ensimage.La dernière partie de cette thèse a été consacrée au développement du dispositif de mesure SFT3 (Static Friction Tester) afin d’avoir une machine universelle valable pour des tests sur fibres courtes et longues et effectuant différents tests de frottement.The study of the mechanical and morphological properties of the synthetic fiber does not seem to be sufficient for the characterization of its workability and its ability to be transformed into yarn. An additional factor seems to be decisive: the spin-finish, also known as sizing.A CIFRE collaboration was established between the LPMT and the company KERMEL® located in Colmar. The main activity of the company is the production of a fire-retardant fiber: KermelP®. It is an aramid fiber of polyamide-imide type, known for its characteristics of resistance to heat and flames thanks to its aromatic chemical structure.Within this framework, this thesis aims to find the suitable characteristics, especially in terms of the spin-finish composition, in order to have a fiber easily transformed into yarn, regardless of the spinner. F, a comparative study of the spin-finish has been carried out through NMR (Nuclear Magnetic Resonance) analysis. Different types as well as mixtures of spin-finishes were tested thereafter. They were analyzed by their effects on fiber frictional and mechanical behavior, on the one hand, and by their electrostatic effects during spinning on the other hand.This study was completed by a model of the frictional behavior of the fiber as a function of its intrinsic properties and the percentages of spin-finish.The last part of this thesis was devoted to the development of the SFT3 measuring device (Static Friction Tester) in order to have a universal machine valid for tests on short fibers as well as long ones and performing different types of friction tests