D’où venons-nous ? par M RIO

D’où venons-nous ?

Réflexions d’un soir de Noël.

 

S’il n’y avait rien, il n’y aurait personne pour le constater, mais il se trouve que nous sommes là, sur la Terre. Comment ? Pourquoi ? Les petits enfants ne cessent d’interpeller les grands avec des Pourquoi, mais ils ne sont pas exigeants sur les Parce que. Le moindre, le premier venu, peut faire l’affaire. D’où viennent les cadeaux ? c’est le Père Noël, qui est descendu par la cheminée, dans des millions de cheminées pour des millions d’enfants en même temps.
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Fibres artificielles et synthétiques. par M RIO André

                                           

 FIBRES ARTIFICIELLES ET SYNTHETIQUES

M André RIO
M André RIO

 

                        Les fibres naturelles, lin et coton, sont des composés cellulosiques, tandis que la laine et la soie sont des matières protéiques. Seule la soie est constituée de fibres continues de grande longueur, mais c’était la plus coûteuse et la plus fragile. On a d’abord essayé de l’imiter en partant de cellulose. Il fallait pour y parvenir dissoudre la cellulose sous forme de collodion, presser celui-ci dans une filière et coaguler la cellulose à la sortie pour obtenir un fil continu lisse et brillant appelé rayonne. Une variante traitée par l’acide acétique constituait la rayonne acétate.

Toutes ces matières ont été largement supplantées par les matériaux de synthèse qui permettent d’obtenir une variété illimitée de fibres depuis les plus rigides et thermostables jusqu’aux plus souples et élastiques. Les plus importantes sont le nylon et le polyester téréphtalique ; il faut citer également les fibres acryliques, le polyéthylène et le polypropylène dont on fait des cordages plus légers que l’eau, le PVC (Rhovyl) résistant aux acides et autres agents corrosifs, les polyuréthannes aux propriétés élastiques comme le Lycra.

Le nylon. Créé en 1937 par Carothers et produit industriellement dès 1940 aux USA, il était destiné à reproduire les propriétés de la soie, mais il s’est révélé beaucoup moins fragile que son modèle et beaucoup moins coûteux, car accessible par la grande industrie chimique. Au départ de la synthèse, il y a le benzène (ou benzine) un hydrocarbure aromatique ( on appelle aromatiques les molécules comportant un motif hexagonal formé de 6 atomes de carbone parce qu’on y trouve des composés odorants, odeur d’anis, de vanille ) , puis le phénol, et une série d’étapes aboutissant à l’acide adipique et à l’hexaméthylènetétramine dont la combinaison donne le nylon 6.6. . Ses propriétés sont bien connues : solidité, souplesse , entretien facile, ainsi que ses applications : habillement, cordages, et objets moulés divers.

Le polyester téréphtalique. (Dacron ; Térylène ; Tergal) .

              Créé par Whinfield  (GB) en 1943, son constituant principal, l’acide téréphtalique, est obtenu à partir d’un hydrocarbure aromatique, le para xylène. Sa combinaison avec le glycol donne le polyester. Plus rigide que le nylon, il convient particulièrement pour l’habillement : solide, difficile à froisser, facile à entretenir, on peut en faire également des films et des objets moulés.

 

Polycondensation et polymérisation.

Polyamides, polyesters et polyuréthannes sont obtenus par un processus de polycondensation : de petites molécules se soudent bout à bout progressivement pour donner de très longs enchaînements. La croissance de chacun se termine  la fin de l’opération. Un autre processus , la polymérisation, est complètement différent : il part aussi de  petites molécules mais qui comportent une double liaison capable de s’ouvrir sous l’effet d’un catalyseur. Une molécule ainsi ouverte se fixe sur une autre molécule dont la double liaison s’ouvre à son tour et ainsi de suite. La croissance de chaque chaîne s’achève en un temps extrêmement court (un millième de seconde environ) , mais de nouvelles chaînes se créent constamment jusqu’à la fin de l’opération. C’est ainsi que sont obtenus : polyéthylène, polypropylène, PVC, polystyrène et polyacryliques dont le polyacrylonitrile.

La fibre acrylique. Obtenue par polymérisation de l’acrylonitrile, ses propriétés rappellent celles de la laine : bon isolant thermique, mais moins déformable et beaucoup moins sensible à l’eau que la laine, elle est aussi totalement résistante aux mites.

 

Les techniques de filature.

Contrairement à la laine et au coton, formés de fibres courtes, les fibres synthétiques sont constituées de fils continus obtenus par passage de la matière dans des filières. Il existe trois techniques:

                        La filature fondue : la matière fondue se refroidit et se solidifie à la sortie de la filière. ex. : nylon et polyester téréphtalique.

                        La filature sèche : la matière est dissoute dans un solvant volatile qui s’évapore à la sortie de la filière ex. :la fibre acrylique.

                        La filature humide : Le solvant est soluble dans l’eau ; à la sortie de la filière, le fil passe dans un bain qui dissout le solvant et coagule la matière. Ex : polyamides et polyimides aromatiques.

La texturation. Après filature, les fils sont généralement regroupés et soumis à des torsions qui améliorent leurs propriétés mécaniques.

 

                        La teinture.

La teinture traditionnelle utilisait  des colorants extraits de plantes, la gaude, la garance et l’indigotier, ou d’un mollusque, le murex (dont les romains tiraient la pourpre) au moyen de recettes empiriques laborieuses, mais dès le XIX ème siècle s’est créée une industrie des colorants qui a d’abord synthétisé des colorants naturels, alizarine de la garance et indigo, puis des milliers de colorants synthétiques adaptés aux différentes sortes de fibres, naturelles et synthétiques. Il existe trois types de colorants.

Les colorants directs : les fibres sont plongées dans un bain de teinture et fixent directement le colorant. Ce sont de loin les plus utilisés.

Les colorants de cuve. Ex. l’indigo : le colorant est sous une forme soluble dans le bain. A la sortie du bain, l’exposition des fibres à l’air entraîne son insolubilisation et sa fixation.

Les colorants pour mordant : ex. l’alizarine. les fibres sont préalablement traitées par un sel métallique comme l’alun qui assure la liaison entre la fibre et le colorant.

La spécificité des colorants. Selon leur nature, les fibres ont un comportement différent avec les colorants ; On ne teint pas n’importe quelle fibre avec n’importe quel colorant. La laine, la soie, le nylon, qui sont des polyamides, se teignent facilement. Il n’en est pas de même du coton qui, comme le polyester téréphtalique  nécessitent des colorants directs bien adaptés, des colorants de cuve ou pour mordant.

                        Dans le cas de la fibre acrylique, on utilise une autre technique : à la polymérisation, on intercale dans la chaîne des motifs capables de fixer les colorants.

On demande aux colorants d’abord de tenir sur les fibres, mais aussi de résister à la lumière, aux lavages, parfois à l’eau de Javel. Il existe donc une gamme de qualités allant des moins bons aux colorants Grand teint.

 

En conclusion, si les fibres synthétiques n’ont pas évincé les matières traditionnelles, elles se sont fait une large place dans l’industrie textile, grâce à leur bonne tenue, à leur facilité d’entretien et à leur prix compétitif .De leur côté, les colorants de synthèse ont pratiquement supplanté les pratiques empiriques traditionnelles. Une quantité illimitée de variantes sont possibles dans l’un et l’autre domaine, alors que les pratiques anciennes se limitaient à un très petit nombre de textiles et de colorants.

 

 

André Rio,

Ingénieur des Industries chimiques

Docteur es sciences physiques

Ancien chef de laboratoire au Centre de Recherches Rhône- Poulenc de Saint Fons (Rhône).

Ancien professeur de Chimie macromoléculaire à l’Institut de chimie et de physique industrielles de Lyon.