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LES FIBRES TEXTILES I. Caractéristiques d’une fibre textile Une fibre textile e

LES FIBRES TEXTILES I. Caractéristiques d’une fibre textile Une fibre textile est caractérisée par plusieurs facteurs: – La finesse et la longueur (Annexe 1) La finesse conditionne le toucher et la souplesse du tissu. Dans le cas d’un fil continu on parle de brins ou de filaments. Dans le cas d’un fil discontinu on parle de fibres ou de fibrilles. Le Tex est l’unité de mesure de la finesse d’un tissu. 1 Tex correspond à la masse en gramme d’un fil continu de 1000m. On utilise plus souvent le dTex (décitex) qui correspond à la masse en gramme d’un fil de 10000 m de long. Ordre de grandeur: La plupart des fils se situent entre 50 et 167 tex Pour le tissage des bas ou collants : fils fins de 17 dTex – La forme La forme des fibres peut être responsable de certaines propriétés optiques ou thermorégulatrices. – Les propriétés physico-physiques C’est un des critères les plus importants. Il va directement influer sur les conditions d’utilisation et d’entretien du textile. – La cristallinité (Annexe 2) Les fibres sont constituées de macromolécules linéaires. L’orientation des macromolécules est privilégiée dans le sens de la longueur. Leur assemblage conduit à des structures complexes et hétérogènes comportant des zones cristallines qui alternent avec des zones amorphes. Les zones cristallines, structures ordonnées à forte cohésion assurent la rigidité et la solidité alors que les zones amorphes, structures désordonnées à cohésion lâche, assurent la souplesse et la flexibilité. Vue en section, on distingue 2 zones: - La zone centrale, où prédomine l’orientation longitudinale des molécules - La zone périphérique, où prédomine une orientation plus désordonnée qui donne un caractère microporeux où l’air peut être emprisonné. Exemple de la fibre de laine : possède un caractère gonflant et isolant car zone périphérique importante Exemple du lin ou la soie : fibre plus lisse donnant des fils plats et des tissus au toucher plus frais Si le degré de cristallisation augmente : - La densité augmente Polyester amorphe d = 1.33 Polyester cristallisé d = 1.45 - L’affinité tinctoriale diminue pour les colorants dispersés car ils se fixent dans les zones amorphes - La résistance mécanique est augmentée - La solubilité diminue pour les solvants (spécifique à chaque fibre) - La durée de conservation du produit sans altération notable est augmentée. Rapport structure-propriétés (Annexe 3) - Zones cristallines importantes : augmente la résistance - Zones amorphes : Apportent de la souplesse - Longueur des fibres : Joue sur l’élasticité - Elasticité : infroissable - Hydrophile : fibres naturelles et fibres cellulosiques ou protéiniques. Bonne affinité avec la teinture Bonne absorption de l’eau Confort (absorption de la transpiration) Tendance à froisser (présence de liaisons hydrogène) Si on supprime les liaisons hydrogène par traitement chimique le textile se froisse moins. Exemple : acétate et triacétate de cellulose: coton infroissable - Hydrophobe : fibres synthétiques - Légèreté : fibres creuses, finesse des fibres - Fibres lisses : brillance - Finesse des fibres : douceur - Surface des fibres en écailles ou torsadée : filage plus facile - Fibres qui peuvent capturer l’air : isolante, conserve bien la chaleur corporelle. Exemple : Laine LES FIBRES NATURELLES Les fibres naturelles sont hydrophiles et elles présentent un confort exceptionnel. En revanche, leur entretien est délicat, elles se froissent facilement, elles sont délicates à entretenir. De plus, leur stabilité tridimensionnelle n’est pas toujours satisfaisante, ce qui implique qu’ils peuvent se déformer facilement. 1. D’origine végétale 1) La cellulose  Structure (Annexe 1) C’est un polymère naturel du glucose. Les molécules de glucose sont reliées entre elles par liaison osidique béta 1-4. La cellulose est un polymère linéaire. Les macromolécules sont alignés et liées les unes par rapport aux autres grâce à des liaisons hydrogène. (Annexe 2) Le degré de cristallinité de la cellulose dépend: - De l’origine des végétaux - Du type de paroi (par exemple: moins de 5% pour les parois primaires et jusqu’à plus de 50% pour les fibres de coton, de lin ou de ramie) - De la voie de synthèse Le degré de cristallinité des celluloses régénérées est un paramètre variable à volonté. La cellulose est organisée en différents niveaux hiérarchiques (Annexe 3) : - Polymérisation linéaire de molécules de glucose - Formation de microfibrilles - Association de microfibrilles pour former des parois biologiques - Formation de fibres.  Propriétés De nombreuses fonctions alcools sont présentes. La cellulose est donc sensible aux oxydants concentrés qui oxydent la fonction alcool en ester, et la fonction acide carboxylique ou en cétone). Elle est aussi sensible aux acides qui qui les estérifient. On utilise cette propriété pour obtenir des fibres artificielles d’acétate ou de triacétate de cellulose). 1. Action des acides : L’acide sulfurique ou l’acide chlorhydrique hydrolysent la cellulose et la transforme en glucose soluble dans l’eau. Ces acides, concentrés à chauds, carbonisent la cellulose. L’acide acétique estérifie la cellulose. 2. Action des bases : Diluées, elles sont sans action mais moyennement concentrées (10 à 20%) à froid, elles transforment la cellulose en alcali-cellulose, point de départ de la viscose. Froides et concentrées (à partir de 20%), elles entraînent le mercerisage. 3. Action des oxydants : Dilués, ils détruisent les matières colorantes naturelles ou accidentelles. Concentrés, ils attaquent la fibre en la transformant en oxycellulose. 2) Le coton Le coton est une fibre végétale qui entoure les graines des cotonniers (Gossypium sp.). Il constitue la première fibre textile du monde (environ 50%). La culture du cotonnier et l'exploitation de son produit, le coton fibre, sont d'une grande importance économique pour les pays producteurs, c'est "l'or blanc". Les pays producteurs de coton sont essentiellement: - principaux producteurs : les Etas Unis, la CEI, la Chine, l'Inde et l'Egypte (l'Egypte produit des cotons particulièrement fins et de belle qualité) - producteurs secondaires : l’Afrique, la Turquie, la Syrie, le Pakistan, l'Australie. La culture du coton n’est pas sans impact sur l’environnement: – Le cotonnier est sensible à de nombreuses maladies bactériennes, virales et des moisissures. Il nécessite un usage intensif des pesticides. – Il nécessite aussi l’usage de grosses quantités d’engrais. – Il entraine une forte consommation d’eau. La culture du coton a provoqué l’assèchement de la mer d’Aral.  Structure de la fibre (Annexes 4 et 5)) La fibre mesure de 1 à 7 cm. Son diamètre est de 20 à 40 µm. La fibre est creuse et torsadée. Le canal central est très large. La section a une forme de haricot. Elle est composée de cellulose. Son degré de polymérisation est de 2500 à 3000.  Propriétés physiques et chimiques Les propriétés chimiques du coton sont semblables à celle de la cellulose. Les solvants, les enzymes et les corps gras sont sans action sur le coton. Le coton possède de nombreux avantages : – Peu coûteux – Textile doux et confortable – Bonne résistance mais élasticité médiocre Les 2 sont liés au fort degré de cristallinité des microfibrilles de cellulose – Légèreté – Reprise en eau de 10 à 20% – Bonne résistance au blanchiment – Jaunit à la lumière – Très bonne affinité tinctoriale (paroi fine) – Très bonne affinité à la filature – Très bonne aptitude aux mélanges (en particulier avec les polyesters) – Résiste bien aux insectes mais est sensible aux moisissures Cependant, le coton rétrécit au lavage. Lorsqu’on le mouille et que l’on tire sur les macromolécules, on tire sur les zones amorphes. En séchant on bloque le système de macromolécules sous tension. Quand on mouille à nouveau la cellulose, les macromolécules reprennent une configuration repliée et le matériau rétrécit. On peut remédier à cet inconvénient en supprimant les liaisons hydrogènes entre macromolécules pour éviter un mouvement des unes par rapport aux autres.  Tests d’identification • Brûle rapidement, cendres blanches et légères • Coupe transversale : aspect d’un haricot • Soluble dans la liqueur de Schweitzer et dans une solution acide de chlorure de zinc.  Mercerisage du coton Le procédé a été conçu en 1844 par John Mercer qui eut l'idée de traiter des fibres de coton avec de l'hydroxyde de sodium (soude). La technique de Mercer rendait le tissu plus solide, avec un aspect plus lustré, brillant et soyeux et le rendait plus réceptif aux teintures. Cependant, elle occasionnait un rétrécissement important de l'étoffe. C'est sûrement pour cette raison que le procédé ne rencontra guère de succès avant qu’Horace A. Lowe ne l'améliore jusqu'à sa forme actuelle en 1890. L'amélioration principale consistait à maintenir le textile étiré pendant l'opération afin de prévenir son rétrécissement. Cette phase d'étirement pouvait se faire également pendant que les rubans sont encore humides. Il a de plus ajouté une étape de rinçage à l'eau.  Principe de production moderne La méthode de production moderne du coton mercerisé, également connu sous le nom de coton perlé, est obtenue par l'application de soude caustique (NaOH) concentrée à raison de 300 g/l, à température ambiante et en maintenant les propriétés dimensionnelles, permet de faire gonfler les fibres de coton. Le maintien des dimensions est essentiel afin d'éviter un retrait de 25 à 30%. uploads/Geographie/ les-fibres-textiles.pdf