<strong>Chapitre</strong> 1Médium PlanSommaire1.1 <strong>Intro</strong>duction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.1.1 Généralités sur les média non-tissés . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.1.2 Média utilisés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.2 Caractérisation <strong>de</strong>s média fibreux . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.2.1 Structure interne . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.2.2 Perméabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.3 Choix du modèle <strong>de</strong> perméabilité . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311.3.1 Aperçu bibliographique sur l’estimation <strong>de</strong> la perméabilité . . . . . 311.3.2 Comparaisons <strong>de</strong>s modèles aux résultats expérim<strong>en</strong>taux . . . . . . . 391.3.3 Modèle multi-fibres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451.1 <strong>Intro</strong>ductionNous procédons pour l’étu<strong>de</strong> du colmatage d’un médium plissé, par une étu<strong>de</strong> à plusieurséchelles. Ce chapitre est consacré à l’étu<strong>de</strong> à l’échelle <strong>de</strong>s fibres et à l’échelle du médium plat.L’objectif <strong>de</strong> ce chapitre est <strong>de</strong> pouvoir prédire l’évolution <strong>de</strong> la chute <strong>de</strong> pression <strong>en</strong> fonction<strong>de</strong> la vitesse <strong>de</strong> filtration.Nous pouvons dans le cas <strong>de</strong> notre étu<strong>de</strong> nous cont<strong>en</strong>ter <strong>de</strong> résultats expérim<strong>en</strong>taux pourcaractériser le médium. Cep<strong>en</strong>dant, afin <strong>de</strong> pouvoir disposer d’un outil <strong>de</strong> développem<strong>en</strong>t permettant<strong>de</strong> mettre au point un médium fibreux <strong>de</strong> spécifications données, nous avons évaluéplusieurs modèles <strong>de</strong> perméabilité <strong>de</strong> milieux fibreux. Le modèle choisi permet, à partir <strong>de</strong>s différ<strong>en</strong>tescaractéristiques du médium <strong>de</strong> déterminer l’évolution <strong>de</strong> la chute <strong>de</strong> pression <strong>en</strong> fonction<strong>de</strong> la vitesse <strong>de</strong> filtration.Nous allons prés<strong>en</strong>ter dans ce chapitre différ<strong>en</strong>ts résultats affér<strong>en</strong>ts à la caractérisation dumédium fibreux sans colmatage. Nous comm<strong>en</strong>çons par expliquer le procédé <strong>de</strong> fabrication dumédium fibreux, section 1.1.1, puis nous inv<strong>en</strong>torions les média utilisés, section 1.1.2. Nous caractérisons<strong>en</strong>suite qualitativem<strong>en</strong>t la structure <strong>de</strong> ces média par <strong>de</strong>s observations au microscopeélectronique à balayage, section 1.2.1. Nous déterminons expérim<strong>en</strong>talem<strong>en</strong>t dans la section suivante,1.2.2, l’évolution <strong>de</strong> la chute <strong>de</strong> pression <strong>en</strong> fonction <strong>de</strong> la vitesse <strong>de</strong> filtration.À partir <strong>de</strong>s différ<strong>en</strong>tes informations sur le médium fibreux et <strong>de</strong>s résultats expérim<strong>en</strong>taux,nous choisirons, dans la partie 1.3, un modèle <strong>de</strong> perméabilité. Pour cela, après un aperçu biblio-3
<strong>Chapitre</strong> 1. Médium Plangraphique sur le sujet, nous comparerons différ<strong>en</strong>ts modèles avec les résultats expérim<strong>en</strong>taux,parties 1.3.2 et 1.3.3.1.1.1 Généralités sur les média non-tissés<strong>Les</strong> média utilisés pour les filtres à air automobile font partie <strong>de</strong> la famille <strong>de</strong>s non-tissés.Afin <strong>de</strong> bi<strong>en</strong> appréh<strong>en</strong><strong>de</strong>r les différ<strong>en</strong>tes problèmatiques liées à l’utilisation <strong>de</strong> ce matériau, ilconvi<strong>en</strong>t <strong>de</strong> prés<strong>en</strong>ter le matériau utilisé ainsi que certains aspects <strong>de</strong>s procédés industriels <strong>de</strong>production.Un matériau non-tissé est, selon les normes ISO 9092 et EN 29092, une feuille manufacturéeconstituée <strong>de</strong> voiles ou <strong>de</strong> nappes <strong>de</strong> fibres ori<strong>en</strong>tées directionnellem<strong>en</strong>t ou au hasard, liées parfriction et/ou cohésion, et/ou adhésion, à l’exclusion du papier et <strong>de</strong>s produits obt<strong>en</strong>us partissages, tricotages, tuftages, couturages incorporant <strong>de</strong>s fils ou filam<strong>en</strong>ts <strong>de</strong> liage ou feutrés parfoulage humi<strong>de</strong>, qu’ils soi<strong>en</strong>t ou non aiguilletés. L’INDA 1 , quant à elle, définit le non-tissé commeune feuille ou un voile <strong>de</strong> fibres naturelles et/ou <strong>de</strong> fibres ou filam<strong>en</strong>ts manufacturés, exclusionfaite du papier, qui n’ont pas été tissés et qui peuv<strong>en</strong>t être liés <strong>en</strong>tre eux <strong>de</strong> différ<strong>en</strong>tes façons.L’utilisation <strong>de</strong>s matériaux non-tissés est très variable et se r<strong>en</strong>contre dans différ<strong>en</strong>ts domaines.Ainsi nous les retrouvons pour les :– Produits d’hygiène et <strong>de</strong> propreté : linge <strong>de</strong> table, serviettes, torchons, chiffons, filtres...– Produits à usage sanitaire : usage unique pour soins corporels, couches bébé, serviettespériodiques, incontin<strong>en</strong>ce, etc.– Produits à usage médical : champs opératoires, habits, masques, pansem<strong>en</strong>ts, compresses,etc.– Produit support seul ou incorporé <strong>en</strong> composite : garnitures <strong>de</strong> pavillons, portières, tapis,insonorisation pour l’industrie automobile, revêtem<strong>en</strong>ts <strong>de</strong> sols ou <strong>de</strong> murs pour lebâtim<strong>en</strong>t, supports pour la reliure, le cuir synthétique, etc.– Produits <strong>de</strong> filtration : séparation par échange d’ions et séparation catalytique, industrieagroalim<strong>en</strong>taire, conditionnem<strong>en</strong>t <strong>de</strong> l’air, sachets <strong>de</strong> thé, infusettes <strong>de</strong> tisanes, sacsaspirateur, etc.– Produits d’étanchéité et <strong>de</strong> r<strong>en</strong>forcem<strong>en</strong>t : feutres <strong>de</strong> toiture, géotextiles pour le terrassem<strong>en</strong>t,drainage– Produits pour l’agriculture et le jardinage : nappe <strong>de</strong> protection <strong>de</strong>s cultures, <strong>de</strong> capillarité,serres, protège semis et racines– Produits à usage industriel : gaines <strong>de</strong> câbles, membranes <strong>de</strong> haut-parleurs, ant<strong>en</strong>nes paraboliques,matériaux d’<strong>en</strong>duction, matériaux d’âme, abrasifs...– Produits d’emballage et <strong>de</strong> protection : pochettes, <strong>en</strong>veloppes, emballages, sacs à nourriture,t<strong>en</strong>tes...– Produits support d’impression : reproduction <strong>de</strong> tableau, produits pour décoration <strong>de</strong>smurs ou plafonds, ouvrages d’arts, livres pour <strong>en</strong>fants, résistance au mouillé...Ainsi, un non-tissé est constitué ess<strong>en</strong>tiellem<strong>en</strong>t par <strong>de</strong>s fibres, et selon le procédé <strong>de</strong> fabrication,<strong>de</strong> polymères et d’adjuvant. <strong>Les</strong> fibres peuv<strong>en</strong>t être d’origines naturelle cellulosique, lesfibres <strong>de</strong> résineux et d’eucalyptus sont <strong>de</strong>s exemples <strong>de</strong> fibres naturelles. <strong>Les</strong> fibres peuv<strong>en</strong>t êtred’origines animale, sous forme <strong>de</strong> poil ou <strong>de</strong> bave. <strong>Les</strong> fibres synthétiques constitu<strong>en</strong>t, à prés<strong>en</strong>t,une gran<strong>de</strong> part <strong>de</strong>s fibres utilisées pour la production <strong>de</strong> non-tissés. Ces fibres sont alors <strong>de</strong>spolymères, dont le polyester et le polyéthylène. Enfin, il existe <strong>de</strong>s non-tissés dont les fibressont d’origines minérales, comme les fibres <strong>de</strong> verre ou l’amiante. Ces différ<strong>en</strong>tes fibres sont très1 Association Américaine <strong>de</strong>s non-tissés4