Le coton et le polyester, les deux principales fibres textiles d’aujourd’hui

Définissons tout d’abord le terme de fibre textile : une fibre textile est une matière fibreuse, d’origine naturelle ou chimique, pouvant être filée ou consolidée et qui constitue la base des étoffes et structures textiles. Les fibres chimiques ont été créées sur le modèle des fibres naturelles pour pallier un éventuel manque d’approvisionnement, à un coût stable.

Nous allons nous concentrer sur : le polyester, fibre synthétique d’origine chimique et le coton, fibre naturelle d’origine végétale.

Le polyester représente 70% des fibres chimiques employées dans la confection de vêtements tandis que le coton, depuis le XIXème siècle est la fibre textile la plus utilisée dans le monde. Il constitue, grâce aux progrès de l’industrialisation et de l’agronomie, la première fibre textile du monde avec 35, 3 millions de tonnes par an, ce qui représente environ 46% de la consommation mondiale. De 2010 à  2012, la production mondiale de coton s’élève 27,3 millions de tonnes.

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Tout d’abord, intéressons-nous à l’histoire de ces deux fibres.

1. L’histoire de la fibre

Le coton, plante semi-tropicale est utilisé depuis des milliers d’années.  On cultive aujourd’hui le coton dans plusieurs pays : Chine, Mali, Sénégal, Grèce, Turquie, Etats-Unis d’Amériques

Mais il est particulièrement entré dans l’histoire le jour où Gandhi a instauré le boycott des produits textiles anglais, et où le Khâdi, la toile de coton filée et tissée à la main, a retrouvé ses lettres de noblesse.

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En France, la fibre polyester est apparue en 1954 sous la marque  Tergal, créée par la firme Rhodiacéta. Le polyester est un polymère textile,  sa chaîne carbonée est donc linéaire ou très faiblement ramifiée. C’est une condition nécessaire pour que ce polymère soit filable.

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Le polyester possède plusieurs appellations commerciales, comme Diolen, Trévira, térylène … les plus connues sont Tergal et  Dacron.

Nous allons maintenant décrire les étapes de fabrication, depuis la matière première jusqu’au tissu prêt à l’emploi.

    2. Fabrication de la fibre

  • polyester

Les fibres de polyester sont obtenues par synthèse chimique : la polymérisation, une technique qui permet l’association d’un grand nombre de molécules chimiques de base, relativement simples (les monomères), pour obtenir des macromolécules : des polymères.

Le principe de fabrication, pour les usages textiles, consiste à obtenir un produit filable, comme un gel, composé de très longues molécules, appelées polymères, elles-mêmes constituées par l’enchaînement bout à bout de nombreuses molécules élémentaires (monomères). Ce produit filable va passer à travers des filières, pour sortir sous forme de fils, puis être tissé ou tricoté par exemple.

Le fil de polyester est issu de l’estérification d’acide téréphtalique et d’éthylène glycol à l’aide d’un catalyseur et d’un adjuvant.

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Polymérisation du polyester, expérience réalisé par l’institut TITK

http://www.nathan.fr/video/161585-synthese_poly.html

                 Transformation chimique du polyester

Le polyester est parfois produit sous forme de fibre creuse, plus souple, apportant du gonflant au produit. Il permet ainsi une meilleure circulation de l’air entre les fibres. L’air contenu dans les fibres permet à celles-ci de se comporter comme un amortisseur, et donne une sensation de légèreté. Il existe plusieurs polyesters, qui se différencient par leur squelette carboné mais qui contiennent tous la fonction –OC-O-.

  • coton

Le cotonnier est une plante arbustive vivace à grandes fleurs dont les fruits sont en forme de capsules. A maturité, les capsules s’ouvrent et laissent échapper les graines enveloppées dans une boule d’ouate. L’égrenage permet de séparer l’ouate de la graine. Ces dernières sont ensuite séchées à l’air et au soleil pendant plusieurs jours. Les fibres suffisamment longues sont séparées des graines et les débris sont éliminés à l’aide de machines appelées égreneuses. Plusieurs opérations sont nécessaires pour obtenir la fibre de coton : après l’égrenage, il y a le démêlage,  l’affinage et la filature.

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Des capsules de cotonniers
(source : http://www.mademoisellegrenade.fr)

La filature est l’opération de transformation du coton brut en fil : elle se déroule en cinq étapes :

  • Les balles sont ouvertes et battues dans une nettoyeuse-batteuse pour retirer les corps étrangers contenus dans le coton.
  • Le cardage consiste à séparer les fibres les unes des autres, à les peigner, à les redresser et à les nettoyer, et permet d’obtenir un ruban de carde d’une largeur d’environ un mètre. 
Une opération facultative de peignage est effectuée pour la fabrication de tissus de très haute qualité.
  • L’étirage, ou doublage, permet d’harmoniser l’épaisseur du ruban de carde par étirage des fibres entre différents rouleaux de caoutchouc tournant de plus en plus rapidement.
  • Les fibres peuvent ensuite subir des traitements tels que le blanchissement ou la teinture.
  • Enfin, plusieurs rubans, parallèles et torsadés, sont étirés et tordus ensemble pour donner le fil solide définitif. La torsion apportée au fil est plus ou moins grande selon l’usage auquel on le destine.

3. Teintures

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Fibres de polyester teintes
(source : http://www.indiamart.com)

Pour sa teinture, le polyester  nécessite l’emploi à basse température de « véhiculeurs », provoque le gonflement des fibres de polyester lors de la teinture et permet ainsi la pénétration des colorants

Pour améliorer la teinture, on réduit la cristallinité du polymère pour faciliter la pénétration du colorant, mais on peut aussi faire apparaître dans la structure des sites chromophiles qui vont attirer certaines classes de colorants.

Le blanchiment du coton exige fréquemment d’utiliser du chlore ou des azurants chimiques. La teinture du coton, elle, requiert souvent d’employer des métaux lourds comme du plomb ou du chrome. Du fait de sa structure, le coton est plus difficile à teindre que d’autres fibres cellulosiques. Certains pigments ou colorants se fixent directement sur la fibre et lui donnent de belles teintes profondes. D’autres ont besoin que la fibre reçoive un mordançage approprié pour se fixer.

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4Les propriétés du polyester et du coton

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Propriétés physiques et textiles

  • Polyester

Le polyester s’électrise facilement, il se salit donc rapidement. Son élasticité est excellente, il ne se froisse pas. Sa teinture est difficile, car il est peu absorbant. Son aptitude au mélange est très bonne et son pouvoir absorbant très faible (environ 1% d’eau). De plus, il a une forte résistance à la traction et aux frottements, il est infeutrable et a une bonne résistance aux UV. Le polyester a une excellente résistance aux  attaques chimiques, aux micro-organismes et aux insectes.

  • coton

Le coton a une importante résistance mais qui dépend, pour un fil, de plusieurs facteurs tels que la grosseur, l’importance de la torsion, la longueur des fibres… De plus, sa résistance augmente lorsque le coton est mouillé. Le taux d’hygroscopicité est de l’ordre de 10 à 20% et l’élasticité est bonne. Le coton supporte très bien tous les traitements industriels destinés à le blanchir. Son affinité tinctoriale est très grande en raison de la finesse des parois des fibres. L’aptitude à la filature est très bonne, le coton est une fibre ayant du « crochet », du fait de sa forme spiralée. L’aptitude aux mélanges est très bonne en particulier avec les polyesters. Son pouvoir absorbant est moyen (environ 20%) mais il peut être augmenté par un blanchiment poussé (coton hydrophile), tout comme son pouvoir adiathermique, qui peut lui être augmenté par grattage de l’une ou des deux faces du tissu (molleton).

Propriétés chimiques

Les propriétés chimiques du polyester sont celles d’un polymère et celles du coton sont celles de la cellulose. Les oxydants permettent au polyester d’avoir une excellente résistance alors que dilués, ils détruisent les matières colorantes naturelles ou accidentelles du coton. Concentrés, ils attaquent la fibre en la transformant en oxycellulose. Les fibres de polyester fondent à 260° et se ramollissent à partie de 220°. Elles brûlent difficilement et leur combustion en fusion laisse une petite boule noire et dure. C’est la fibre synthétique courante qui résiste le mieux à la chaleur. Le coton brunit à partie de 150°C et se décompose au-dessus de 200°C. Il brûle comme le papier en laissant des cendres gris-clair et légères.

5. les avantages et les inconvénients de ces deux fibres

Dans le prêt-à-porter, le coton est la fibre la plus répandue. Qu’il soit pur ou mélangé, il présente les mêmes qualités.  En effet, le coton présente une quantité d’avantages : il s’agit d’une fibre hypoallergénique, il ne provoque donc que peu de réactions, raison pour laquelle on l’utilise beaucoup pour les habits pour bébés et enfants. Il est également respirant,  absorbant et souple ce qui le rend confortable. Enfin, il n’est pas propice à la macération, il se prête donc bien à la confection de sous-vêtements.

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Serviettes de bain 100% coton
Source : http://dimancheliz.blogspot.fr

La teinture a tendance à se délaver au cours du temps.  Sa propriété absorbante est intéressante pour le linge de bain, mais en matière d’habillement, il retiendra la transpiration ; le polyester n’absorbe pas l’humidité et a un toucher assez rêche, contrairement au coton qui a un toucher doux. De plus, le polyester  présente une haute résistance à la traction, une résistance à l’abrasion élevée, une résistance aux microorganismes et insectes excellente. Son élasticité et sa résistance à la lumière sont très bonnes, et il n’est pas attaqué par les mites et les moisissures. L’entretien du polyester est facile alors que celui du coton délicat, c’est une fibre fragile qui rétrécit au lavage, donc qui nécessite un lavage soigneux. Le polyester a également un faible pouvoir adiathermique.

 

Ces deux fibres textiles sont les plus présentes dans le marché du textile. Aucune fibre chimique n’a réellement remplacé le coton,  à l’exception du secteur sport dominé désormais par les synthétiques, dont le polyester. Elles ont des propriétés différentes mais leur système de fabrication est simple. De plus, les vêtements en coton et polyester sont accessibles à tous. Souvent d’un prix peu élevé, le coton peut atteindre de très hauts niveaux de qualités, ce qui lui ouvre toutes les gammes du marché. Mais malgré tous leurs avantages, nous allons maintenant étudier leur impact sur l’environnement, qui n’est pas des plus favorable.

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