Tissu maillé tricoté : structure, types et applications industrielles

Tissu en maille tricoté est fondamentalement différent du maillage tissé car sa structure est créée par boucles de fil ou de fil entrelacées plutôt qu'en croisant les fils de chaîne et de trame à angle droit . Cette architecture en boucle confère au maillage tricoté un ensemble de propriétés que le maillage tissé ne peut pas reproduire : il peut s'étirer et récupérer dans plusieurs directions sans déformation permanente, il peut être façonné en formes tridimensionnelles complexes sans coupure ni plissage, et lorsqu'une seule boucle se brise, les dommages sont contenus plutôt que de se propager comme une échelle sur toute la longueur du tissu. Les deux catégories principales sont les mailles tricotées en chaîne et les mailles tricotées en trame, qui se distinguent par la direction dans laquelle les boucles de fil sont formées. Le maillage tricoté en chaîne, où les boucles s'étendent verticalement sur toute la longueur du tissu, est la structure dominante pour les applications industrielles, de filtration et architecturales en raison de sa stabilité dimensionnelle et de sa capacité à le produire dans une large gamme de tailles d'ouverture allant du sous-micron à plusieurs centimètres. La maille tricotée en trame, où un seul fil s'étend horizontalement sur toute la largeur, est principalement utilisée dans les applications de vêtements et de tissus d'ameublement où l'étirement et le drapé sont les principales exigences.

La structure en boucle tricotée et ses conséquences mécaniques

L’élément fondamental d’un maillage tricoté est le point : une boucle de fil ou de fil qui passe à travers la boucle située en dessous et est elle-même maintenue en place par la boucle située au-dessus. Cette chaîne à boucles imbriquées crée une structure dans laquelle chaque point agit comme une petite charnière. Lorsque le tissu est étiré, les boucles se déforment élastiquement de leur forme incurvée détendue vers une configuration plus droite sans que le fil lui-même ait besoin de s'étirer de manière significative. C'est pourquoi un tricot peut s'étendre de 20 % à 100 % ou plus dans le sens de l'étirement avec une force relativement faible, puis retrouve ses dimensions d'origine lorsque la force est supprimée, à condition que le matériau du fil n'ait pas été contraint au-delà de sa limite élastique.

La géométrie de la boucle est définie par plusieurs paramètres interdépendants que contrôle la machine à tricoter : longueur de point (la longueur du fil dans une boucle complète), le espacement des colonnes (la distance entre les colonnes adjacentes de boucles), et la espacement des cours (la distance entre les rangées adjacentes de boucles). Une longueur de point plus longue produit un maillage plus lâche et plus ouvert avec des ouvertures plus gretes et une plus grete extensibilité. Une longueur de point plus courte produit un maillage plus dense et plus serré avec des ouvertures plus petites et une plus grande stabilité dimensionnelle. La taille de l'ouverture (l'ouverture entre les boucles adjacentes) est le principal paramètre de performance pour les applications de filtration et de séparation, où le maillage doit permettre le passage d'une taille de particule spécifique tout en retenant les particules plus grosses. Dans une maille tricotée, l'ouverture n'est pas un carré ou un rectangle précis comme dans une maille tissée ; il s'agit d'une ouverture irrégulière, approximativement elliptique, dont la taille effective dépend de la géométrie du point et de la tension appliquée au tissu.

Maille tricotée en chaîne ou tricotée en trame : deux voies de fabrication distinctes

La distinction entre le tricot chaîne et le tricot trame n'est pas qu'un simple détail de fabrication ; il détermine le comportement mécanique fondamental du treillis et son adéquation à différentes applications. Le tableau ci-dessous présente les différences structurelles et de performances entre les deux méthodes de tricotage.

Le tricot chaîne utilise une machine où chaque aiguille est alimentée par son propre fil provenant d'une ensouple de chaîne, une grande bobine contenant des centaines ou des milliers d'extrémités de fil parallèles. Les fils sont guidés par un ensemble de barres de guidage qui oscillent entre les aiguilles, enroulant le fil autour de chaque aiguille selon un motif prédéterminé pour former le point. Le Rachel and Tricot Les machines à tricoter chaîne sont les deux principaux types, les machines Raschel étant la bête de somme pour le maillage industriel car elles peuvent gérer des fils plus lourds et des motifs de points plus complexes. Une machine Raschel moderne peut tricoter des mailles avec des tailles d'ouverture d'environ 50 microns à plus de 10 millimètres en modifiant le motif de point, la taille du fil et le calibre de la machine – le nombre d'aiguilles par pouce, qui varie de calibre 6 (grossier, grandes ouvertures) à 40 (fines, petites ouvertures) et au-delà pour les machines spécialisées.

Treillis tricoté en métal : matériaux métalliques et performances industrielles

Le treillis tricoté en métal est produit sur des machines à tricoter spécialisées qui manipulent du fil au lieu du fil, avec des diamètres de fil allant de 0,035 mm (35 microns) à plus de 1,0 mm en fonction de l'application. Le matériau du fil est sélectionné pour sa résistance à la corrosion, sa capacité à résister à la température et sa résistance mécanique dans des conditions de fonctionnement spécifiques. L'acier inoxydable (grades 304, 316L et 310) est la famille de matériaux la plus courante, le 316L étant spécifié pour les environnements marins et chimiques en raison de sa teneur en molybdène qui offre une résistance à la corrosion par piqûre induite par les chlorures. Pour les applications à haute température telles que la filtration des gaz d'échappement ou les pare-flammes, Inconel 600 ou 625 les alliages à base de nickel sont utilisés car ils conservent leur résistance à la traction et à l'oxydation à des températures supérieures à 800°C, là où l'acier inoxydable perdrait son intégrité mécanique.

Le processus de tricotage des treillis métalliques est fondamentalement similaire au tricotage textile, mais la machine doit être nettement plus robuste. Les aiguilles à tricoter, les plombs et les barres de guidage sont fabriqués à partir d'acier à outils trempé et le châssis de la machine est renforcé pour supporter les forces plus élevées nécessaires pour plier et former des boucles avec le fil métallique. Le fil doit avoir un diamètre constant et une finition de surface lisse pour passer à travers les guides sans accroc, et il doit avoir une ductilité suffisante pour être formé en boucle sans se fracturer. Le résistance à la traction du fil -généralement 500 à 800 MPa pour le fil à tricoter en acier inoxydable recuit-détermine la densité de point maximale réalisable et la vitesse de formage de la machine. Après le tricotage, le treillis métallique peut être calandré (passé entre des rouleaux presseurs) pour aplatir la surface et créer une géométrie d'ouverture plus uniforme pour les applications de filtration où une rétention constante des particules est essentielle.

Filtration et séparation : le plus grand marché d'applications

La maille tricotée est un élément essentiel de la filtration industrielle, où sa structure tridimensionnelle permet une filtration en profondeur (les particules sont piégées non seulement à la surface mais dans l'épaisseur de la maille), contrairement à la filtration de surface bidimensionnelle du tissu métallique tissé. La structure tricotée crée un chemin tortueux pour l'écoulement du fluide, les boucles interconnectées formant un réseau de canaux qui capturent les particules plus petites que la taille nominale de l'ouverture grâce à une combinaison de mécanismes d'interception directe, d'impaction inertielle et de diffusion. L'efficacité de la filtration pour une taille de particule donnée dépend de la dimension du maillage. surface spécifique, volume vide et diamètre du fil ou du fil , qui sont tous contrôlés par les paramètres de point.

Les filtres à mailles tricotées sont fabriqués dans plusieurs configurations standard pour un usage industriel. Antibuées (également appelés dévésiculeurs) utilisent des couches de treillis métallique tricoté pour fusionner les gouttelettes de liquide provenant des flux de gaz en fournissant une surface élevée sur laquelle les gouttelettes heurtent, fusionnent et s'écoulent par gravité. Un tampon antibuée typique se compose de plusieurs couches de maille tricotée avec une fraction de vide de 95% à 98% et une surface spécifique de 200 à 500 mètres carrés par mètre cube, capable d'éliminer des gouttelettes jusqu'à 3 à 5 microns de diamètre avec une chute de pression de seulement quelques millibars. Le maillage est tricoté à partir de fil d'un diamètre de 0,1 mm à 0,3 mm, et le coussin est fabriqué en superposant le maillage tricoté, en le comprimant à la densité souhaitée et en l'enfermant dans une grille de support. Le choix des matériaux (acier inoxydable, polypropylène, PTFE ou Hastelloy) dépend de la composition chimique et de la température du flux de traitement.

Applications architecturales et de protection solaire

La maille tricotée est devenue un matériau important dans la conception de façades architecturales, où elle fonctionne à la fois comme dispositif de protection solaire, comme écran visuel et comme élément esthétique architectural. Le maillage est tendu sur toute la façade du bâtiment en panneaux pouvant s'étendre d'un sol à l'autre, réduisant ainsi le gain de chaleur solaire sur l'enveloppe du bâtiment tout en maintenant la visibilité vers l'extérieur pour les occupants. La performance optique d'un maillage architectural tricoté est définie par son pourcentage d'espace ouvert — le rapport entre la surface de l'ouverture et la surface totale du tissu — qui varie généralement de 20 % à 70 % pour les applications de façade. Un maillage avec 40 % de surface ouverte transmet 40 % de la lumière incidente et en bloque 60 %, réduisant ainsi la charge de refroidissement du bâtiment tout en offrant un niveau d'intimité pendant les heures de clarté lorsque l'extérieur est plus lumineux que l'intérieur.

Le treillis architectural est le plus souvent tricoté à partir de fil d'acier inoxydable (grade 316 pour une utilisation extérieure dans des environnements corrosifs) avec un diamètre de fil de 0,5 mm à 1,5 mm, produisant un poids de tissu de 2 à 8 kg par mètre carré . Le panneau en treillis tendu est fixé à la structure du bâtiment par un cadre périmétrique ou par des systèmes de tension de câbles qui précontraintent le treillis pour résister à la déflexion et aux vibrations induites par le vent. La conception structurelle d'une installation de treillis architectural nécessite une analyse d'ingénierie éolienne qui tient compte de la porosité du treillis ; les coefficients de pression du vent pour un treillis poreux sont inférieurs à ceux d'un panneau de revêtement solide car une partie du vent passe à travers les ouvertures, réduisant ainsi le différentiel de pression net. Le fournisseur de treillis fournit les caractéristiques de perte de pression du modèle de treillis spécifique, et l'ingénieur en structure utilise ces données pour calculer les charges de vent sur la structure de support.

Maille tricotée synthétique : polymères pour environnements spécialisés

Les mailles tricotées en polymère synthétique étendent la gamme d'applications au-delà de ce à quoi les mailles métalliques peuvent répondre économiquement, en particulier dans les environnements chimiquement agressifs, dans les produits de consommation légers et dans les applications médicales où le métal est incompatible. La sélection du polymère pour un treillis tricoté dépend de la résistance chimique, de la plage de température et des exigences mécaniques de l'application.

• Polyester (PET) : Le matériau de maille synthétique le plus courant, offrant une bonne résistance à la traction, une excellente résistance aux acides et aux solvants organiques et une température de service continu jusqu'à 120°C. Largement utilisé dans les mailles de sérigraphie, les filtres de piscine et les moustiquaires architecturales. Le treillis en polyester est généralement tricoté en chaîne, puis thermofixé à une température supérieure à sa transition vitreuse pour stabiliser la géométrie du point et verrouiller les dimensions de l'ouverture.
• Polyamide (Nylon 6 ou 6.6) : Offre une ténacité et une résistance à l'abrasion supérieures à celles du polyester, avec une excellente résistance aux alcalis. Utilisé dans les bandes transporteuses pour la transformation des aliments, où le treillis doit résister à des nettoyages fréquents avec des détergents alcalins. Le nylon absorbe l'humidité — jusqu'à 4 % à 65 % d'humidité relative — ce qui provoque de légers changements dimensionnels dont il faut tenir compte lors de la tension du treillis.
• Polypropylène (PP) : Léger et chimiquement inerte, avec une excellente résistance aux acides, aux alcalis et à la plupart des solvants organiques. Sa faible densité (0,90 à 0,92 g/cm³) le rend adapté aux applications de mailles flottantes dans le traitement de l'eau. La limite de température d'environ 80°C restreint son utilisation dans les procédés à chaud.
• PTFE (Téflon) : Le polymère haut de gamme pour les environnements chimiques extrêmes, avec une résistance chimique quasi universelle et une température de service continu jusqu'à 260°C. Le maillage tricoté en PTFE est utilisé dans les applications de filtration les plus exigeantes (acides concentrés chauds, récupération de solvants et traitement pharmaceutique) où aucun autre polymère ou métal n'est compatible. Le coût élevé du fil PTFE restreint son utilisation aux applications où son inertie chimique est indispensable.
• PEEK (Polyétheréthercétone) : Un thermoplastique haute performance utilisé pour les mailles tricotées dans les applications d'implants aérospatiaux, pétroliers et gaziers et médicaux où une combinaison de résistance à haute température (250°C en continu), d'excellente résistance chimique et de biocompatibilité est requise. La maille tricotée PEEK est utilisée comme renfort dans les structures composites et comme maille de confinement des greffes osseuses en chirurgie de la colonne vertébrale.

Maille tricotée conductrice et de protection EMI

Le treillis métallique tricoté sert de joint de blindage efficace contre les interférences électromagnétiques (EMI) et de matériau de mise à la terre, exploitant le chemin conducteur continu fourni par les boucles métalliques imbriquées. Lorsqu'il est comprimé entre deux surfaces de contact, telles qu'une porte et un cadre d'enceinte, le maillage tricoté s'adapte aux irrégularités de la surface et crée plusieurs points de contact qui fournissent collectivement un chemin électrique à faible impédance à travers le joint. L'efficacité du blindage d'un joint en maille tricotée dépend du conductivité du matériau du fil, pression de contact et taux de compression du maillage . Un treillis tricoté en acier cuivré étamé comprimé à 25 % de son épaisseur d'origine peut atteindre une efficacité de blindage de 80 à 100 dB sur la plage de fréquences de 100 MHz à 10 GHz, suffisante pour la plupart des exigences EMI commerciales et militaires.

La structure tricotée est particulièrement bien adaptée aux applications de joints EMI car elle offre un comportement élastique, semblable à celui d'un ressort, qui maintient la pression de contact sur des milliers de cycles de compression et grâce à la dilatation et à la contraction thermiques des matériaux du boîtier. Le maillage est généralement tricoté sous forme de tube continu, puis transformé en le profil de joint souhaité (rond, rectangulaire ou en forme de D) en le faisant passer à travers une matrice de formage qui définit la section transversale. Une âme en élastomère, généralement en silicone ou en néoprène, peut être insérée au centre du tube tricoté pour fournir une force de compression supplémentaire et créer un joint environnemental qui empêche la pénétration de l'humidité et de la poussière, parallèlement à la fonction de protection EMI. Ceci joint combiné est standard dans les boîtiers de télécommunications extérieurs, l'électronique des véhicules militaires et les baies d'avionique aérospatiale.

Maille textile médicale : biocompatibilité et intégration tissulaire

Le maillage tricoté occupe un rôle essentiel dans les dispositifs médicaux implantables, notamment dans mailles de réparation de hernie and supports de prolapsus des organes pelviens . Le maillage fonctionne comme un échafaudage qui renforce les tissus affaiblis ou endommagés, en fournissant un soutien mécanique tout en permettant aux propres tissus du patient de se développer à travers les ouvertures du maillage, un processus appelé intégration ou incorporation des tissus. Le maillage doit être biocompatible, stérilisable et conçu avec une taille de pores suffisamment grande pour permettre le passage des macrophages pour la résistance aux infections (généralement supérieure à 75 microns) mais suffisamment petite pour fournir un support mécanique efficace. Les matériaux les plus utilisés sont monofilament en polypropylène (PP) et multifilament en polyester (PET) , la structure tricotée étant un motif tricoté en chaîne conçu pour équilibrer la résistance à la traction, la flexibilité et la promotion d'une croissance interne ordonnée des tissus.

La structure tricotée d'un treillis chirurgical est caractérisée par son porosité, taille des pores et densité surfacique . Un treillis herniaire léger en polypropylène typique a une porosité de 60 % à 70 %, une taille de pores de 1,0 à 1,5 mm et une densité surfacique de 30 à 45 g/m². Ces paramètres sont contrôlés par le modèle de tricot (souvent un point atlas ou pilier avec incrustation) et par le diamètre du fil, qui pour le monofilament en polypropylène est généralement de 0,08 à 0,12 mm. Le maillage est thermofixé après le tricotage pour stabiliser la géométrie du point et pour conférer une mémoire de forme qui permet au maillage d'être enroulé ou plié pour être inséré à travers un trocart laparoscopique, puis de revenir à sa configuration d'origine lorsqu'il est déployé dans le site chirurgical. L'anisotropie mécanique du maillage tricoté (sa résistance à la traction et son allongement sont différents dans les directions longitudinale et transversale) doivent être orientées pour correspondre à la direction de charge physiologique du tissu réparé.

Treillis géotextile et génie civil

Les géotextiles à mailles tricotées remplissent des fonctions dans le génie civil qui sont distinctes des géotextiles tissés et non tissés les plus courants. Un géotextile tricoté est utilisé lorsqu'une combinaison de haute résistance à la traction, taille de pores contrôlée et capacité à s'adapter aux surfaces irrégulières est requis. Les principales applications sont les tapis anti-érosion, les filets de stabilisation des pentes et les grilles de renforcement du sol et du gazon. Le maillage est tricoté à partir de fils de polyester ou de polypropylène haute ténacité avec une résistance à la traction de 50 à 200 kN/m dans la direction de charge principale, et les ouvertures (généralement de 5 mm à 20 mm) sont conçues pour permettre la pénétration des racines et le drainage de l'eau tout en retenant les particules de sol et en empêchant l'érosion de surface lors de fortes pluies.

La structure tricotée offre un avantage par rapport aux géotextiles tissés dans sa résistance à l'effilochage en cas de coupure ou de perforation . Un géotextile tissé, lorsqu'il est coupé sur place pour contourner un obstacle, nécessite une saisie ou une couture des bords pour empêcher le tissage de s'effilocher le long du bord coupé. Un géotextile tricoté, en raison de la structure à boucles imbriquées, est intrinsèquement résistant à l'effilochage et peut être coupé en forme sur le terrain sans traitement de bord supplémentaire. Le treillis est également plus extensible qu'un équivalent tissé (allongement typique à la rupture de 15 à 30 % pour un géotextile tricoté contre 10 à 15 % pour un géotextile tissé), ce qui lui permet de se déformer sous des charges localisées sans se rompre, une caractéristique importante pour les applications sur des sols affaissés ou soulevés par le gel.