SRTX | Lab test 03

LAB

TEST 03

Essais de résistance à la traction et comparaison des fibres Sheertex et de l'acier

Dave Cox

Technologue principal
SRTX Labs

SAMIRA KHAJEHI, BSC MBA

Vice-président de la stratégie d'entreprise
SRTX Labs

RÉSUMÉ

Pour démontrer la résistance, l'un des matériaux de référence les plus couramment utilisés est l'acier, en raison de ses propriétés de résistance bien documentées. SRTX Labs a mis au point une méthodologie pour comparer le polymère contenu dans le tricot Sheertex à l'acier, en tenant compte de variables telles que la densité du matériau et la différence de section transversale, un facteur important pour déterminer la résistance à la traction. Au final, le polymère Sheertex s'est avéré plus de dix fois plus résistant que l'acier de construction.

I- INTRODUCTION

La bonneterie est une industrie qui pèse plusieurs milliards de dollars, avec des milliards de paires de collants vendues chaque année dans le monde entier [1]. Ces collants sont largement sujets à des types d'usure similaires, à savoir les accrocs, les déchirures et les trous [2]. Chez Sheertex, nous pensons que si les vêtements étaient fabriqués avec des matériaux plus résistants, les produits seraient plus durables, ce qui permettrait aux consommateurs de les porter plus longtemps. Si les consommateurs peuvent porter leurs paires de collants plus longtemps, ils devraient être moins nombreux à finir dans les décharges. À l'échelle de l'ensemble du secteur, le simple fait de doubler la résistance et la durabilité inhérentes aux collants permettrait de réduire de manière significative les déchets de post-consommation.

En utilisant un polymère généralement réservé aux applications de haute performance telles que les gilets pare-balles et les équipements d'escalade, Sheertex a formulé un tricot qui était suffisamment transparent et extensible pour être utilisé comme bas.

Pour s'assurer que la résistance du polymère n'était pas compromise en le rendant transparent et extensible, SRTX Labs a comparé la résistance de ses fibres à celle de plusieurs variétés d'acier.

La comparaison de la résistance à la traction de matériaux aussi radicalement différents pose quelques problèmes. Les fils utilisés dans la bonneterie transparente ont un diamètre extrêmement faible - bien inférieur à un dixième de millimètre - et sont souvent multifilaments. Ces propriétés font que les appareils tels que les micromètres extérieurs ou les pieds à coulisse ne sont d'aucune utilité pour déterminer la surface critique de la section transversale du matériau, ce qui signifie que d'autres méthodes sont nécessaires pour obtenir des résultats avec un degré raisonnable de certitude.

Enfin, une résistance à la traction exprimée en grammes par mm2 a été produite pour le fil polymère Sheertex à l'aide d'une machine conforme à la norme ASTM D2256 [3]. Dans le cas de l'acier, les valeurs de comparaison proviennent d'une publication réputée identifiée lors d'une analyse documentaire. Cela a permis de comparer les valeurs de résistance à l'identique lors de l'examen des mesures relatives par matériau.

II- HYPOTHÈSE

Nous prévoyons que la résistance à la traction des fibres Sheertex sera au moins dix fois supérieure à celle de l'acier de construction.

III- APPAREILS

Pour les essais de fibres en interne, un testeur à colonne unique Instron 34SC-1 a été équipé d'une cellule de charge de 50 N et de pinces à fil pneumatiques (numéro de catalogue 2714-031). Un plan d'essai conforme à la norme ASTM D2256 [3] a été suivi. Pour les mesures du denier et de la surface transversale, une balance OHAUS AX423/E à microgrammes a été utilisée, avec une résolution de 0,001 g.

IV- MÉTHODES

Cinq mètres de fil Sheertex ont été placés dans la balance à microgrammes et pesés. Ensuite, 250 mm de chaque échantillon coupé ont été serrés dans la machine d'essai Instron. La méthode d'essai ASTM D2256 a été appliquée aux échantillons pour déterminer le nombre de newtons de force de traction nécessaire pour casser l'échantillon. Tous les échantillons se sont rompus au point médian et non autour de l'appareil de serrage, ce qui indique que la résistance à la traction du tissu a été mesurée avec précision. Pour corréler la force de rupture à la surface de la section transversale, le poids de l'échantillon a d'abord été multiplié par la densité relative du matériau pour obtenir le volume de l'échantillon. Ensuite, le rayon de chaque fil de l'échantillon a été calculé, en supposant qu'il s'agit d'un cylindre parfait. La surface de la section transversale de l'échantillon a finalement été calculée en mm2 à l'aide du rayon.

Des aciers définis par leurs propriétés de traction ont été sélectionnés comme comparateurs, à savoir l'acier S275JOH "acier doux de construction" et les barres d'armature 500B utilisées dans les conceptions de béton armé.

V- RÉSULTATS

Le poids moyen des échantillons, combiné à leur densité relative, a été utilisé pour déterminer la section transversale de l'échantillon afin de déterminer la limite d'élasticité des matériaux en MPa. Les résultats de ces calculs ainsi que la limite d'élasticité du fil sont visibles dans le tableau I :

TABLEAU I

PROPRIÉTÉS PHYSIQUES DE L'ÉCHANTILLON DE FIBRE

En utilisant ces valeurs, ainsi que les valeurs de limite d'élasticité des aciers de construction courants - ici nous avons choisi S275 et B500 - nous pouvons alors établir une comparaison similaire de la résistance relative de la fibre Sheertex et des aciers de construction.

Fig. 1. Comparaison des matériaux en MPa [5], [6]

La différence de résistance entre la fibre Sheertex et tous les autres matériaux comparés est évidente. Plus précisément, elle est 13,1 fois plus résistante que l'acier de construction S275 et 7,21 fois plus résistante que l'acier B500 (barres d'armature).

VI- CONCLUSION

L'acier est un matériau connu pour sa solidité en raison de son utilisation courante dans la construction et la fabrication de véhicules. La fibre utilisée dans le tricot Sheertex est indéniablement plus résistante que l'acier, par un facteur de plus de dix. La résistance des bas Sheertex se traduit par une diminution du nombre de fibres déchirées, ce qui rend les produits plus durables et plus résistants.

VII- ACCUSÉ DE RÉCEPTION

Nous remercions Amy Dam, Amanda Fleury et Charlotte Fauqueux pour leur aide à la rédaction et à la clarification de ce rapport.

RÉFÉRENCES

[1]

Grand View Research. Hosiery Market Size, Share & Trends Analysis Report By Product (Sheer, Non-sheer), By Application (Women, Men).

[2]

L'associationHalte à l'ObsolescenceProgrammée (HOP)-Collants:cas d'obsolescence programmée ?

[3]

Méthode d'essai standard pour les propriétés de traction des fils par la méthode du brin unique, ASTM D2256-21.

[4]

Omnexus. Densité des plastiques :
Propriétés techniques. Densité des matières plastiques : Tableau des propriétés techniques
. Consulté le 7 décembre 2022 à l'adresse https://omnexus.specialchem.com
/polymer- properties/properties/density

[5]

MatWeb : Données sur les propriétés des matériaux.
B500 Metal-coated Mild Steel Mate-
rial Properties. Consulté
le 16 décembre 2022, sur
https://www.matw eb.com/search/datasheet.aspx?matguid=affca50c735d466ca
3abc20e27a26d59).

[6]

MatWeb : Données sur les propriétés des matériaux.
S275J0 Acier à haute teneur en manganèse, structurel,
laminé à chaud, propriétés des matériaux. Consulté le 16 décembre,
2022, sur https://www.matweb.com
/search/DataSheet.aspx?MatGUID =59940161328c4f1aaf52a1f838c35184

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CE TRAVAIL EST FINANCÉ PAR SRTX LABS.