Recyclage des jeans pour faire des non-tissés d isolation

Recyclage des jeans pour faire des non-tissés d isolation Abd-errahmane RADI P. Vroman L. Koehl Ando RAHARIVONY «Advanced nonwovens» Salem BEN YAHMED Option TTMA AU 2008/2009

I Contexte de l application La fin du vingtième siècle révèle une humanité qui se soucie davantage de l'économie mais aussi et surtout de l'écologie. De plus, tant que les consommateurs continueront d'acheter, les déchets continueront d'augmenter. C'est donc dans ce cadre qu'on va s intéresser au recyclage des textiles qui sont à la base presque 100 % recyclables. Les textiles comme les jeans possèdent un cycle de vie de plus en plus bas et donc leur qualité baisse très vite à l'usage. La qualité baisse tellement que dans certains cas, on parle de textile jetable. Au lieu de jeter ces jeans qui ne peuvent plus être utilisé, pourquoi pas les recycler pour leur donner une deuxième vie. L'une des applications, la plus facile techniquement, est de réaliser un non-tissé. Le développement durable, le recyclage sont aujourd'hui des enjeux cruciaux dans tous les secteurs d'activités et même le textile. Donc réaliser un non-tissé avec une application concrète c'est vraiment d'actualité, cette application nous permettra d'économiser en matière première et d'éviter l'incinération de ces jeans. Dans ce qui suit, on s intéressera à l application des feutres non-tissés, à base de vêtements usagés, notamment des jeans, utilisées comme isolants dans le bâtiment. Ainsi, notre produit est destiné à l'isolation thermique, il permet de réduire les pertes caloriques, à l isolation acoustique et enfin à la régulation de l humidité. BEN YAHMED - RADI - RAHARIVONY 2

II - Cahier des charges fonctionnel et technique a- Cahier des charges fonctionnel Analyse du besoin But: Proposer un produit d'isolation thermique, isolation acoustique et régulateur d'humidité, avec notamment des jeans usagés pour baisser l'incinération de textiles et obtenir un produit final moins coûteux et de qualité. Schématisation du besoin: Aux particuliers Jeans usagés Non-tissé Isolation dans les habitations BEN YAHMED - RADI - RAHARIVONY 3

Expression fonctionnelle du besoin : Fonctions du produit Fonction principale Fp Doit assurer une bonne isolation thermique, phonique et une bonne régulation de l'humidité Fonctions complémentaires et contraintes Fc1 Produit suffisamment épais Fc2 Respect des normes Française en matière d'isolation Fc3 Coût raisonnable Fc4 Facile à découper et à installer Exigences concernant la production Dans le «process» de fabrication, il faut obtenir un non-tissé en utilisant la voie sèche, sans ajout chimique et obtenir un résultat final assez épais. Dans le «process» il y aura des éléments qui permettront d'enlever tous les objets métalliques qu'on trouve habituellement sur les jeans. Contrôles Pour le contrôle, on va préconiser «une chaîne de mesure intégrée sur PC» dont les principaux constituants sont les suivants: Un capteur, transformant une grandeur physique en une grandeur électrique Un conditionneur, amplifiant et conditionnant le signal électrique pour son analyse. Une plate-forme d'acquisition, permettant d'effectuer les mesures proprement dites. Un ordinateur, permettant la visualisation des résultats, la réalisation des calculs et à l'archivage des données Pour l'hygrométrie, on peut utiliser un hygromètre résistif dans les laboratoires de métrologies et valider le produit en fonction de nos exigences. Et pour l isolation on peut utiliser la méthode de la plaque chaude graduée. b- Cahier des charges technique Notre produit sera utilisé dans le domaine des bâtiments, donc celui-ci doit avoir des caractéristiques précises et répondre à un certain nombre de normes : - La couleur : bleu, elle n est pas vraiment importante vu que l isolant va être recouvert - Durée de vie : 100 ans. - Traitement contre les insectes (acariens, mites et thermites). - Traitement fongique (champignons / moisissures). BEN YAHMED - RADI - RAHARIVONY 4

caractéristiques Dimensions Normes Masse surfacique 2000 3000 g/m 2 ISO 9073-1 Epaisseur 50 200 mm ISO 9073-2 Conductivité thermique 0.039-0.041 W/mK ISO 8302 :1991 Résistance à la traction F max : 10,9 N EN 1607 Capacité d absorption d eau 27% de sa masse volumique EN 1609 Humidification partielle 0 mm soit aucune variation d épaisseur ACERMI III Type de fibres utilisées En général, un jeans est composé à 100% de coton. Cependant, effet de mode oblige, on trouve sur le marché des produits qui sont composés à 98% de coton et 2% d'élasthane. Ainsi, dans notre application, la fibre la plus utilisée est le coton. Le coton est un une fibre naturelle végétale et cellulosique, ainsi il sera un très bon absorbant pour un système «masse-ressort-masse». Ce qui assurera une bonne isolation acoustique. La structure cellulosique offre une bonne régulation de l'humidité. L'application, bien qu'utilisant majoritairement du jeans (de l'ordre de 70%), implique également le recyclage d'autres vêtements. Ainsi on disposera d'autres fibres qui apporteront leur vertu à l'édifice. La laine et l'acrylique, par exemple, vont renforcer la résistance du produit et l'empêcher de se tasser avec le temps. Le polyester, quant à lui, va servir de liant permettant ainsi une non-adjonction de colle. IV - Procédé de fabrication Pour réaliser notre non-tissé, nous allons utiliser le procédé «voie sèche»: Découpage effilochage Cardage Nappage Thermoliage BEN YAHMED - RADI - RAHARIVONY 5

Découpage, effilochage Utilisation d'une machine qui va permettre de découper et effilocher les jeans et ensuite séparer les parties métalliques de ce textile. Cardage : Permet la formation mécanique d'un voile de fibre parallèle. Nappage : Permet de faire un multi-couche pour augmenter l'épaisseur du produit final. Thermoliage : L'opération consiste à consolider le non-tissé en utilisant un four comme le Strahm HiPer par exemple. Grâce à l'introduction de fibres thermofusibles, il sera possible de réaliser un liage thermique et donc de consolider le non-tissé Aujourd'hui il est techniquement possible de réaliser ce procédé de fabrication, car les machines nécessaires existent et elles sont toutes commercialisées. V - Contrôle des performances Comme tous les produits de la construction, les isolants, quelles que soient leur famille et leur nature, doivent faire l objet de Fiches de Déclarations Environnementales et Sanitaires (FDE&S) conformes à la norme NF P 01-010. Ces fiches sont consultables sur la base de données publique www.inies.fr ainsi que sur les sites Internet des industriels. Elles s appuient sur des analyses de cycle de vie des produits[1]. Le contrôle des performances est important pour s assurer que le produit est conforme et qu il peut être commercialisé. Dans ce cas il faut contrôler les trois propriétés du produit : - L isolation thermique - L isolation acoustique - La régulation de l humidité et l hygrométrie BEN YAHMED - RADI - RAHARIVONY 6

Nous détaillerons chacune des fonctions en donnant tout d abord des définitions sur ces propriétés, le résultat attendu et enfin le nom d un appareil qui peut nous permettre de contrôler chacune des performances cité. Dans le domaine du bâtiment, l'isolation thermique permet de réduire les pertes caloriques. Cet isolant est utilisé dans des toitures, murs, cloisons ou planchers. Caractéristique thermique d un isolant : LA CONDUCTIVITE THERMIQUE : est la grandeur qui caractérise la diffusion de la chaleur dans les milieux sans mouvement macroscopique de matière. La diffusion de la chaleur s effectue des parties chaudes vers les parties froides. Dans un matériau homogène et isotrope, la densité de flux de chaleur est liée au gradient de température grad T par l intermédiaire de la conductivité thermique (loi de Fourier) : = - grad T La conductivité s exprime en watts par mètre et par kelvin (W m -1 K -1 ). Pour un transfert de chaleur dans un mur d épaisseur e dont les deux faces planes de surface S sont maintenues aux températures uniformes et constantes T 1 et T 2 (T 2 > T 1 ), le flux de chaleur (quantité de chaleur traversant le mur) est, en régime permanent : = S e (T 2 T 1 ) LA RESISTANCE THERMIQUE: Si la paroi est constituée d un seul matériau, on a la relation R = épaisseur / lambda. R est exprimé en m². C/W. CHALEUR SPECIFIQUE : Cp en kj/kg C MASSE VOLUMIQUE : en kg/m3 Ces deux derniers paramètres déterminent la chaleur stockée dans le matériau Pour notre produit Cp=2000 J/kg C =70 kg/m3 FLUX DE CHALEUR EN REGIME PERMANENT BEN YAHMED - RADI - RAHARIVONY 7

Remarques : Dans le cas d'une paroi composée, comme pour les résistances électriques, les résistances s'ajoutent : R= e1/1 + e2/2 + 1/U=R + 1/hi + 1/he Résistance thermique ISO 8302 :1991 Méthode de la plaque chaude graduée : La matière est introduite dans un dessiccateur ou une étuve ventilée, à une température convenant au matériaux.on travail dans une salle à atmosphère normalisé de laboratoire ( température de 296 K +/- 1 K, humidité relative 50 % +/- 10 %) BEN YAHMED - RADI - RAHARIVONY 8

Calcul : Masse Volumique : calculer la masse volumique d essai, d et/ou s de l éprouvette conditionnée, à partir des formules suivantes : Où d = M 2 /V s = M 3 /V d est la masse volumique d essai du matériau sec, en kilogrammes par mètre cube ; s la masse volumique d essai du matériau qui a subi un conditionnement avec un mode opératoire plus complexe, en kilogrammes par mètre cube ; M 2 est la masse du matériau après un séchage, en kilogrammes ; M 3 est la masse du matériau après un conditionnement plus complexe, en kilogrammes ; V est le volume occupé par le matériau après séchage ou conditionnement, en mètre cube. Propriétés de transmission thermique : Calculer la résistance thermique R en mère carré Kelvin par Watt, à l aide de la formule suivante : φd R= Α( T1 T 2) Ou le facteur de transfert ζ en Watts par mètre Kelvin, à l aide de la formule suivante : φd ζ = Α( T1 T 2) Où φ est la puissance fournie par la section centrale de l élément chaud, en Watts ; T1 est la température moyenne du coté chaud de l éprouvette, en Kelvins ; T2 est la température moyenne du coté froid de l éprouvette, en Kelvins ; est la surface mesurée en mètres carrés d est l épaisseur moyenne de l éprouvette, en mètres On peut calculer soit la transmission thermique t, soit la conductivité thermique à l aide de la formule suivante : t ou = φd Α( T1 T 2) BEN YAHMED - RADI - RAHARIVONY 9

Le son est une onde produite par la vibration mécanique d'un support fluide ou solide et propagée grâce à l'élasticité du milieu environnant sous forme d'ondes longitudinales [2]. De ce fait, pour pouvoir s'isoler du son, il faut tenir compte des trois principes suivants: La loi de masse: plus la masse volumique d'un matériau est élevée mieux ce dernier isole, en d'autres termes pour une même épaisseur donnée, une cloison constituée de béton isolera acoustiquement mieux qu'une cloison de plâtre. La loi masse-ressort-masse: entre deux matériaux on insère un absorbant, ainsi lorsque le son traverse le premier matériau, il est ralenti par l'absorbant. Ce qui diminue notablement le son avant de franchir le deuxième matériau. La loi d'étanchéité, le son étant une onde, si on arrive à immobiliser l'air environnant, il n'y aura pas de transport d'énergie donc pas de bruit. BEN YAHMED - RADI - RAHARIVONY 10

On est, dans notre application, dans le cas «masse-ressort-masse». En effet, c'est ce dernier qui apporte le meilleur résultat, en terme de poids et de qualité d'isolation. En terme de mesure acoustique, les progrès technologiques jouent un grand rôle, ainsi nous avons quatre grandes générations de sonomètres: les sonomètres classiques (années 50) les sonomètres intégrateurs (années 70) les sonomètres intégrateurs à mémoire (années 80) les micro-ordinateurs sonomètres (année 90) Très semblable au sonomètre micro-ordinateur on peut également utilisé «une chaîne de mesure intégrée sur PC» dont les principaux constituants sont les suivants: Un capteur, transformant une grandeur physique en une grandeur électrique Un conditionneur, amplifiant et conditionnant le signal électrique pour son analyse. Une plate-forme d'acquisition, permettant d'effectuer les mesures proprement dites. Un ordinateur, permettant la visualisation des résultats, la réalisation des calculs et à l'archivage des données Définition de l'hygrométrie L hygrométrie caractérise l humidité relative de l air, celle-ci est variable dans l espace et dans le temps. L hygrométrie est influencée par la température, la proportion de vapeur d eau dans l air et les courants atmosphériques. Pourquoi est il nécessaire de contrôler l'hygrométrie Dans un espace intérieur, si on a une mauvaise régulation de l'humidité, on peut avoir des conséquences néfastes pour la santé dans les cas d'un taux trop bas et trop haut de l'humidité. BEN YAHMED - RADI - RAHARIVONY 11

Pour un taux d'humidité trop haut: Dans ce cas là, il est facile de se rendre compte que l'espace, dans lequel on est, possède un taux d'humidité trop élevé. Il suffit de regarder nos fenêtres, si on est dans le cas ci-dessous avec beaucoup d'humidité sur les vitres c'est qu'on a un taux d'humidité élevé. Il faut savoir qu'un taux élevé d'humidité va favoriser les allergies induites par la présence d'acariens. Pour un taux d'humidité trop bas: Un taux d'humidité trop bas est également néfaste pour la santé, car il peut amener à une déshydratation et à l'empoussièrement. Par conséquent, il nous paraît évident d'assurer une bonne régulation d'humidité dans les espaces intérieurs en utilisant des non-tissés d'isolation dont on aura vérifié l'efficacité avant utilisation. Pour cela, on peut utiliser un hygromètre : Ce type d'appareil de HANNA instrument peut être utilisé dans les laboratoires de métrologies mais ainsi que dans n importe quel espace pour contrôler le taux d'humidité et conclure sur la régulation de notre matériau. BEN YAHMED - RADI - RAHARIVONY 12

VI - Les produits existants et fabricants Ce produit existe sous le nom de Métisse crée par le Relais Emmaüs qui réalise ce produit après avoir collecté les textiles usagés (notamment le jeans) chez les particuliers. Ce non-tissé est composé de 70 % de coton (essentiellement des jeans, d où sa couleur bleutée), 15 % de laine et d acrylique et 15% de fibres de polyester servant de liant. Ce produit est commercialisé à 11,25 TTC le m². UltraTouch Cotton est aussi un isolant composé de 85 % de masse fibreuse à base de textile 100% recyclé. Il est commercialisé par une entreprise Américaine Bonded Logic. Chez ISOA Isolation, le Baticoton est un isolant thermique composé de fibres textiles issues de vêtements usagés (60 %), de laine de mouton (20 %) et de fibres thermofusibles assurant le liage et la tenue mécanique du produit dans le temps. BEN YAHMED - RADI - RAHARIVONY 13

VII - Le marché et les tendances Etant dans une ère écologique, notre application correspond exactement aux tendances actuelles. De plus, le marché de l'immobilier est loin d'être à son plus bas niveau. En effet, l'individu lambda recherche le confort, à l'image d'une bonne isolation acoustique, et une stabilité économique, réalisable grâce une bonne isolation thermique. Ce produit répond parfaitement à l attente des clients, de plus il est réalisé avec des fibres recyclés, sans l ajout de produits chimique (donc respect des l environnement), ce qui va nécessairement baissé le coût du produit final. VIII - Actualité recherche Le but étant de recycler les vêtements usagés pour en faire un feutre non-tissé. Et comme ce que nous avons précédemment remarqué, ce produit est facile à réaliser et est d'ores et déjà en vente. La recherche qui reste à faire ne se fera donc pas sur la méthode de réalisation du produit mais les caractéristiques du produit, influence de l'épaisseur par exemple, ou encore l'influence d'un mélange de fibres. Donc il faut optimiser le produit pour avoir une meilleure production. Par contre en aval il faut créer de plus en plus de centres de collecte tout en communicant sur l intérêt du recyclage pour sensibiliser un peu plus les citoyens. BEN YAHMED - RADI - RAHARIVONY 14

Références bibliographiques et Internet Sites Internet : [1] http://www.toutsurlisolation.com/choisir-son-isolant/materiaux-isolants/lainesvegetales/textile-recycle, [Décembre 2008] [2] http://fr.wikipedia.org/wiki/onde_sonore, [Décembre2008] http://www.moinsdebruit.com/l-isolation-phonique/l-isolationphonique.html,[décembre 2008] http://www.toutsurlisolation.com/comprendre-l-isolation/principes-d-une-bonneisolation/performance-de-l-isolation-acoustique/bruits-exterieurs,[décembre 2008] http://fr.wikipedia.org/wiki/isolation_phonique, [Décembre 2008] http://www.naturoquotidien.com/construire-ecologique/le-recyclage-de-nosvetements-...-une-belle-idee-.../, [Décembre 2008] www.isolantmetisse.com, [Décembre 2008] http://www.freepatentsonline.com, [Décembre 2008] http://www.techniques-ingenieur.fr, [Décembre 2008] http://www.aceve-environnement.org/metisse-isolant-a-la-fibre.html, [Décembre 2008] http://fr.wikipedia.org/, [Décembre 2008] http://images.google.fr/imgres?imgurl=http://www.dimcee.fr/dosverif/intervention/imag es/mesure.gif&imgrefurl=http://www.dimcee.fr/dosverif/intervention/intervention.html& usg= Dp8TMvccoZzsrK2if5z2xlYPZP4=&h=189&w=200&sz=4&hl=fr&start=6&um= 1&tbnid=0rpcuLP2- NPEJM:&tbnh=98&tbnw=104&prev=/images%3Fq%3Dhygrom%25C3%25A9trie%2 Br%25C3%25A9sistif%26um%3D1%26hl%3Dfr%26client%3Dfirefoxa%26rls%3Dorg.mozilla:fr:official%26sa%3DN, [Décembre 2008] http://www.labrivert58.fr/swap/doc/conducte.pdf, [Décembre 2008] http://www.paysgrandbrianconnais.fr/fileadmin/user_files/bois%20%c3%a9nergie/3_ -THERMIQUE-2007-10-25.pdf, [Décembre 2008] http://www.altracustica.org/docs/mesure_acoustique.pdf [Décembre 2008] www.onera.fr/congres/jso2003mat-bruit/pdfs/cstb-c-guigou.pdf, [Décembre 2008] www.isoa.fr, [Décembre 2008] http://www.coler.com/l4_4.asp http://www.hannacan.com/fiches_techniques/n-hygrometers/hygrometer_intro_fr.pdf Ouvrage : AFNOR, Norme internationale ISO 8302 :1991, Août 1991 BEN YAHMED - RADI - RAHARIVONY 15