textile

(latin textilis, tissé)

Qui est constitué de ou peut être divisé en fibres propres à faire des étoffes.

Les fibres textiles

Introduction

Constituants élémentaires de tout tissu, les fibres se répartissent en deux grandes catégories : les fibres naturelles et les fibres chimiques. Les fibres naturelles peuvent elles-mêmes être d'origine végétale, comme le coton ou le lin, ou d'origine animale, comme la laine ou la soie. Quant aux fibres textiles chimiques, elles se divisent en deux familles : les fibres artificielles et les fibres synthétiques. Les premières proviennent d'une transformation chimique de substances naturelles, généralement de la cellulose, les secondes sont fabriquées à partir de polymères artificiels. Il existe enfin une catégorie de fibres constituées de matériaux dont l'origine est minérale, tels que l'amiante, le quartz, le verre.

Les qualités d'un tissu sont largement tributaires de la nature et de la structure des fibres employées. Si les fibres diffèrent par leurs caractéristiques de longueur, finesse, ténacité, flexibilité, qui interviennent dans la fabrication des fils, d'autres propriétés liées à leur morphologie, comme la frisure ou la géométrie de leur section, déterminent l'aspect et le confort des étoffes. Une autre qualité importante est leur capacité à fixer l'eau atmosphérique et à emprisonner l'air. C'est ainsi que la laine entre dans la confection des tissus « chauds », alors que le lin donne des tissus « froids ». Enfin, la nature chimique des fibres détermine des propriétés telles que leur capacité tinctoriale, c'est-à-dire l'aptitude à fixer des matières colorantes.

En créant les fibres chimiques (Nylon, Tergal ou Kevlar par exemple), les chercheurs ont d'abord essayé de reproduire artificiellement des propriétés des fibres naturelles, en premier lieu celles de la soie et de la laine. S'ils n'ont pas réussi à imiter la nature, ils sont arrivés à doter les fibres chimiques d'autres qualités. Celles-ci sont, en effet, plus solides et résistent généralement mieux à l'usure que les fibres naturelles, ce qui a permis de fabriquer des tissus infroissables et imputrescibles et de concevoir de nouveaux textiles pour les secteurs de pointe. Mais c'est le mélange des fibres naturelles et chimiques qui élargit la gamme des possibilités, variant l'aspect des étoffes et leur donnant de nouvelles propriétés, comme l'irrétrécissabilité, en conservant le confort des fibres naturelles.

Dates clés des fibres textiles

Structure et constitution des fibres

Les fibres textiles sont constituées de macromolécules linéaires dont la longueur dépasse généralement 100 nanomètres. Ces macromolécules flexibles ont la propriété de se grouper en faisceaux parallèles, formant ainsi des fibrilles, qui, à leur tour, s'assemblent de diverses manières dans les fibres.

Les fibres végétales sont essentiellement faites de cellulose, un polymère naturel composé de longues chaînes moléculaires de glucose. Les fibres animales sont faites de protéines – kératine s'il s'agit de laine, fibroïne s'il s'agit de soie. Quant aux fibres chimiques, elles peuvent être fabriquées soit à partir de cellulose (fibres artificielles), soit à partir de produits pétrochimiques (fibres synthétiques).

Une fibre naturelle est un assemblage généralement fort complexe de fibrilles dont la structure détermine les principales propriétés mécaniques des textiles. Ainsi, la fibre de laine a une section cylindrique, mais elle est plus ou moins frisée et sa paroi externe est écaillée, d'où son aptitude au feutrage. La fibre de soie a une section triangulaire qui est responsable de l'aspect « soyeux » des tissus. Dans le coton, les fibrilles, disposées en couches concentriques, sont inclinées par rapport à l'axe de la fibre. Les fibrilles du lin sont au contraire parallèles à l'axe de la fibre, qui a la forme d'un cylindre polygonal.

Contrairement aux fibres naturelles, les fibres chimiques ont une structure fort simple. Elles sont obtenues à partir de matière fondue ou dissoute dans un solvant, chacune d'elles ayant son solvant spécifique. Puis le liquide est extrudé à travers les trous d'une filière. En se solidifiant, les fibres gardent le profil qui leur a été imprimé par le passage à travers la filière ; mais l'évaporation du solvant introduit des irrégularités. Leur forme finale dépend donc de la façon dont elles se solidifient à la sortie de la filière.

Les fibres naturelles

Introduction

L'industrie utilise principalement quatre fibres textiles naturelles : le coton, le lin, la laine et la soie. Beaucoup de végétaux se prêtent à l'extraction de fibres, que ce soit à partir des tiges (lin, jute, chanvre), des feuilles (sisal), des graines (coton, kapok) ou encore des fruits (noix de coco). Mais seuls le coton et le lin se sont imposés ; car leurs fibres sont plus fines que celles des autres végétaux. Ces dernières entrent dans la confection de sacs et de cordages (chanvre), de ficelles (sisal), de bourres (kapok) et de toiles d'ameublement (jute). Quant aux fibres d'origine animale, elles peuvent provenir de la toison de différents mammifères (poils de mouton, chèvre, chameau, alpaga, lapin), mais aussi de la bave du ver à soie (bombyx du mûrier).

Le coton

Le coton est constitué de cellulose presque pure. Sa fibre est un poil long et fin, de couleur jaunâtre, qui recouvre les graines du cotonnier. Elle est formée d'une cellule unique à la surface lisse et vrillée, dont la paroi, arrivée à maturité, s'épaissit et forme une cavité médullaire, fort utile. C'est elle, en effet, qui retient la teinture. (Si le coton a été cueilli trop tôt, sa cavité médullaire ne s'est pas bien formée et la teinture ne tient pas.) Après « égrenage » – opération qui consiste à détacher les poils de la graine –, le coton prend un aspect floconneux.

Le lin

Les fibres de lin sont extraites de l'écorce de la tige de la plante. La matière textile est récupérée en deux opérations : le « rouissage », élimination du liant entre fibres, et le « teillage », séparation des fibres. Il en sort un produit brut, la « filasse », qu'on doit peigner afin d'en éliminer les fragments de tiges et les fibres trop courtes. La fibre de chanvre est extraite de cette plante par des procédés semblables, mais elle est plus grossière et moins régulière.

La laine

La laine est la plus employée des fibres animales. Sa fibre fine est caractérisée par la « frisure », mesurée en nombre d'ondulations par centimètre. Elle présente de nombreuses qualités : nervosité, lustre, souplesse, aptitude au feutrage. Elle est aussi très hygroscopique, pouvant absorber jusqu'à 30 % de son poids.

La soie

Le seul fil continu naturel est la bave filamenteuse du ver à soie. Il s'enroule dans un cocon fait d'un fil de 800 à 1 200 mètres, formé de deux brins d'une substance protéique, la fibroïne, accolés par un ciment, le grès (d'où le nom de soie grège). L'« étouffage » consiste à tuer la chrysalide pour l'empêcher d'abîmer le cocon en le quittant avant le dévidage.

Les fibres chimiques

Introduction

Les fibres textiles chimiques sont tirées de la matière première par extrusion à travers une filière. Après étirage, les fils restent continus ou sont coupés en fibres courtes.

Dans le cas des fils synthétiques continus, l'étirage équivaut à une traction qui a pour effet d'affiner les filaments et d'orienter les chaînes moléculaires. Dans le cas des fibres discontinues, l'étirage provoque le glissement de celles-ci, par passage entre plusieurs prises de cylindres animés de vitesse circonférentielle croissante.

Les fibres artificielles

Les fibres artificielles sont réalisées à partir de cellulose, extraite du bois, au moyen de procédés analogues à ceux qu'utilisent les fabricants de pâte à papier. D'autres protéines végétales servent aussi de matière première, celles des algues ou de plantes oléagineuses comme le maïs ou le soja. Par des procédés chimiques distincts, la cellulose est transformée en deux grandes variétés de fibres artificielles, la « viscose » et l'« acétate de cellulose ». Le fil continu de la viscose est appelé « rayonne », et ses fibres courtes sont appelées « fibranne ».

Les fibres de viscose sont blanches et brillantes, peu froissables, et elles se teintent aisément. La rayonne sert aussi bien pour la lingerie que pour les robes ou les tissus d'ameublement. La fibranne, moins employée, est souvent mélangée à d'autres textiles. Le tissu d'acétate est souple, doux, et son aspect soyeux rappelle la soie naturelle. Les fils et les fibres courtes d'acétate sont généralement teints dans la masse avant d'être filés. Ils entrent dans la confection des cravates, des robes de soirée… L'acétate de cellulose étant peu froissable et résistant bien à la sueur, ces propriétés sont utilisées dans les doublures des vêtements de qualité.

Les fibres synthétiques

Les fibres synthétiques sont solides, faciles à nettoyer et exigent généralement peu ou pas de repassage, car elles sont thermoplastiques (plissage permanent). Elles entrent dans quatre grandes familles : les « polyamides », utilisés en lingerie et bonneterie, sont fabriqués à partir de phénol (Nylon) ou d'huile de ricin (Rilsan). Les « polyesters », doux au toucher et séchant rapidement, servent, purs ou mélangés, en lingerie et en chemiserie ; ils sont fabriqués à partir d'acides et d'alcool (Tergal). Les « polyvinyliques », insensibles à l'humidité, font imperméables et parapluies ; ils sont synthétisés à partir d'acétylène et de chlore (Rhovyl). Les « polyacryliques », qui absorbent un peu l'eau, résistent aux solvants et sèchent rapidement, sont utilisés pour les tricots lavables. Ils sont fabriqués à partir d'acétylène et d'azote (Crylor, Orlon). [Les noms de marque entre parenthèses sont donnés à titre d'exemple.].

Les fibres minérales

Les plus employées des fibres minérales sont celles du verre, obtenues par extrusion de verre en fusion à travers une filière. En fils continus, elles sont parfois appelées « silionne », en fibres discontinues, « verranne ». Leurs qualités essentielles sont l'imputrescibilité, la résistance aux températures élevées et une ténacité exceptionnelle. Elles sont utilisées pour les tissus d'ameublement et, industriellement, pour la fabrication de matériaux composites.

Le traitement des fibres

Les propriétés des fibres textiles ne dépendent pas seulement de leur structure physico-chimique, mais aussi de leur forme géométrique. Ainsi, les fils de coton prennent un aspect brillant après « mercerisage » : les fibres sont traitées à la soude puis étirées, ce qui modifie leur structure cristalline et leur forme. En ce qui concerne les fibres chimiques, la géométrie de leur section est aisément modifiée en diversifiant la forme des trous des filières. Ainsi sont créées de nouvelles « fibres profilées ».

La lumière se réfléchit différemment sur un fil lisse ou au contour irrégulier. C'est pourquoi les éclats et brillances des tissus varient selon la forme de la section des fibres. Une fibre de section triangulaire, par exemple, prend l'apparence de la soie. Par de telles modifications les chercheurs améliorent l'aspect, le toucher et, dans une certaine mesure, les propriétés mécaniques des fils et des étoffes. Ainsi, l'adhérence d'un fil est plus grande si sa section n'est pas parfaitement circulaire.

Deux polymères différents passant par une filière à deux trous très rapprochés forment une fibre à « bicomposants », d'une morphologie parfois comparable à celle de la laine. La « texturisation » donne une frisure à des fibres à section constante. Celles-ci acquièrent ainsi un pouvoir couvrant ou forment un tissu élastique. La mousse de Nylon indémaillable est réalisée par un procédé de ce genre.

Filature et tissage

Introduction

La fabrication des étoffes n'a pas changé dans ses principes de base depuis les âges les plus anciens. La matière textile – fibres végétales, animales ou chimiques – est transformée par filature en fils simples ou retors (assemblage par torsion de deux ou plusieurs fils) ; ceux-ci servent ensuite à confectionner des tissus par tissage ou tricotage. La première technique consiste à entrecroiser des fils de façon rectiligne, la seconde à les entrelacer par des boucles, ou mailles. La torsion appliquée aux fils dépend de leur destination : forte pour les fils de chaîne, qui doivent être résistants ; faible pour les fils à tricoter, qui doivent être gonflants. En retordant ensemble deux ou plusieurs fils simples, on obtient des fils retors plus résistants. Le retordage de fils retors donne des câblés, utilisés en fil à coudre. La grosseur des fils s'exprime en grammes pour 1 000 m de fil (système officiel) ou par le numéro métrique.

Depuis l'invention des métiers à tisser, au xviii^e s., l'industrie du textile n'a cessé de se développer, avec la réalisation de nouvelles machines. Sur son métier à bras, le tisserand ne tissait que quelques mètres d'étoffe par jour ; et il avait besoin de l'aide de plusieurs ouvriers pour faire une laize (ou un lé) dépassant l'envergure de ses bras. Aujourd'hui, les machines à tisser sont capables de produire cinq mètres de tissu à la minute sur de grandes largeurs.

Sauf pour les non-tissés, comme le feutre, la filature est la première étape de transformation de la matière première textile, la dernière étant, par exemple, l'achèvement d'un article vestimentaire. La soie est le seul fil continu à l'état naturel (il peut mesurer jusqu'à 1 000 mètres) ; tous les autres sont constitués de fibres courtes (jusqu'à 35 cm pour la laine, 4 cm pour le coton), dont la cohésion est assurée par une simple torsion communiquée par filage ; les fibres chimiques, quant à elles, sont fabriquées directement sous la forme continue du filé de fibre. Elles sont parfois tronçonnées pour être mélangées à des fibres naturelles dans certains fils.

Dates clés de la filature et du tissage

La filature

La filature comprend une suite d'opérations fondamentales. La première est le nettoyage des fibres par des batteurs qui les secouent en vrac pour en extraire les impuretés et leur rendre leur souplesse. La laine doit, en plus, être lavée pour éliminer la suintine. Et les balles de coton sont mélangées, leur homogénéité assurant la régularité et la solidité du fil.

Les balles de fibres passent alors entre deux rouleaux qui les disposent en nappe. Cependant, les fibres de laine, à la surface rugueuse, sont enrobées de lubrifiant : c'est l'ensimage. La nappe est ensuite brossée par les pointes métalliques d'un gros tambour qui démêle les fibres et les aligne en parallèles. De ce cardage sort un voile fin, condensé en un ruban qui sera soumis à l'étirage. Mais la laine et le lin sont d'abord peignés, c'est-à-dire triés par un peigne selon la longueur des fibres. Les plus longues serviront à la fabrication des fils de qualité, en laine peignée, les autres à celle de la laine cardée. Pendant l'étirage, les fibres glissent les unes sur les autres, s'échelonnant progressivement dans le sens de l'étirage et parachevant leur parallélisme. Les étireuses, alimentées simultanément par plusieurs rubans, mélangent ceux-ci en un ruban unique, plus régulier (sa section comprend un nombre constant de fibres). C'est le doublage. Ce ruban passe ensuite sur un banc à broches qui le transforme en mèche, gros « boudin » consolidé par une faible torsion.

Le dernier stade de la filature est le filage, qui transforme la mèche en fil. Il se fait classiquement sur le métier continu à anneaux. La mèche, qui a reçu son diamètre définitif, s'engage dans un petit crochet (curseur) qui se déplace sur un anneau concentrique à la broche sur laquelle le fil s'enroule. Le curseur tourne à une vitesse inférieure à celle de la broche, ce qui provoque la torsion du fil. Une technique récente de filage, la filature à fibres libérées, dite aussi « open end », est employée pour certaines fibres, comme le coton. Le ruban de cadre est décomposé en fibres individuelles dans une turbine qui débite directement le fil, la force centrifuge de celle-ci remplaçant une grande partie des opérations classiques.

La grosseur des fils est exprimée en tex, unité officielle qui indique la masse en grammes par kilomètre de fil. Mais l'ancienne unité, le denier (masse en grammes de 9 000 m de fil), n'a pas entièrement disparu.

Tricotage et non-tissés

La technique de la bonneterie est basée sur la formation par des aiguilles de rangées successives de mailles passées les unes dans les autres. L'étoffe qui en résulte n'est pas constituée par un entrelacs de fils rectilignes comme dans un tissu, mais par des boucles de fils.

Il existe plusieurs types de tricots. Dans les tricots à mailles cueillies, un seul et même fil forme la succession des boucles. Ces tricots sont exécutés dans le sens de la largeur, les boucles de la rangée en cours de tricotage passant à travers les boucles de la rangée précédente. Ils possèdent une grande élasticité, mais sont démaillables. Au contraire, les tricots à mailles jetées (ou tricots-chaîne) sont peu déformables et difficilement démaillables. Ils sont fabriqués sur une machine dont les fils sont disposés sur une ensouple, comme les fils de chaîne d'un tissu. Les mailles sont réalisées alternativement sur une colonne, puis sur la colonne voisine, puis de nouveau sur la première colonne par des aiguilles différentes – une par fil. Dans le tricot interlock, catégorie intermédiaire entre les deux précédentes, chaque boucle est accrochée une fois sur deux à celle de la rangée voisine.

Les étoffes à mailles sont réalisées avec des points divers, analogues aux armures des tissus. Le jersey est un tricot à mailles cueillies. Le tricot au point mousse en diffère par l'alternance de rangées d'endroit et d'envers.

Les feutres, aiguilletés et fibres agglomérées entrent dans la catégorie des non-tissés, étoffes de fabrication simple, composées de fibres naturelles ou chimiques enchevêtrées, dont l'adhérence est assurée par pression, traitement thermique ou adjonction d'un liant. Le feutre, première étoffe non tissée, est fabriqué avec des fibres de laine ou des poils d'animaux agglutinés par rugosité, sans aucun apport d'adhésif. Les aiguilletés sont fabriqués avec des fibres chimiques lisses, mêlées à l'aide d'aiguilles à barbes enfoncées dans la nappe. Ils sont ensuite consolidés par un liant. Les non-tissés ont des usages variés : articles à jeter, tapis, revêtements muraux. Ils sont même utilisés en génie civil pour renforcer des sols, des routes ou des digues.

Le tissage

Les tisserands de l'Antiquité utilisaient probablement un métier vertical. Ils suspendaient des fils lestés par des pierres et faisaient passer horizontalement d'autres fils entre eux, alternativement au-dessus et au-dessous de chaque fil vertical. Depuis, toute étoffe tissée comprend deux séries de fils rectilignes : les fils de chaîne, parallèles aux bords ou lisières du tissu, et les fils de trame, qui leur sont perpendiculaires.

Le mode de croisement des fils de chaîne et de trame, qui peut varier à l'infini, représente l'armure du tissu. Avant tissage, elle est représentée schématiquement sur papier quadrillé : c'est la mise en carte. Les rangées verticales représentant des fils de chaîne et les rangées horizontales les fils de trame, chaque case figure l'intersection de deux fils. Lorsque le fil de chaîne est pris, c'est-à-dire lorsqu'il passe sur le fil de trame, la case est noire ; lorsqu'il passe en dessous, il est laissé et la case reste blanche. Les éléments essentiels sont donc représentés, afin de reproduire sur le métier le type d'entrecroisement choisi, notamment le rapport d'armure, qui est le nombre de fils de chaîne et de trame après lequel le motif du tissu se répète. Il sert à prévoir la taille du métier nécessaire à la réalisation de l'étoffe.

Selon le mode d'entrecroisement des fils, les tissus présentent des dessins variés, des côtes ou un grain particulier. La toile ou l'uni, le sergé, le satin sont les armures fondamentales. La plus simple est la toile : chaque fil de trame passe successivement au-dessus ou au-dessous d'un fil de chaîne. Ce plus ancien des tissus, qui reste aussi le plus employé et le plus solide, ne présente ni endroit ni envers. Le sergé présente des côtes obliques et possède un endroit et un envers différents. La valeur de la torsion des fils employés pour la chaîne et la trame modifie l'aspect des sergés, en marquant plus ou moins les côtes. Dans l'armure du satin, les fils de trame recouvrent en grande partie les fils de chaîne (ou réciproquement), ce qui lui donne l'aspect d'une surface lisse. Toutefois, l'aspect définitif d'un tissu ne dépend pas seulement de l'armure, mais aussi d'autres éléments tels que la grosseur et la torsion du fil, son aspect lâche ou serré étant fonction du nombre de fils au centimètre carré.

Métiers et machines à tisser

L'opération de tissage nécessite une préparation minutieuse des fils. Si la préparation de la trame consiste simplement à garnir de fil des canettes, les fils de chaîne doivent être bobinés individuellement (une bobine par fil), puis ourdis. L'ourdissage consiste à enrouler les fils parallèlement, dans un ordre déterminé, sur une grosse bobine, l'ensouple. Cette opération est faite mécaniquement dans des ourdissoirs. Les fils sont ensuite tendus jusqu'au rouleau sur lequel s'enroulera le tissu. Les fils de chaîne sont généralement encollés pour augmenter leur résistance aux frottements et tractions répétées qu'ils subissent sur les machines.

Chaque fil de chaîne est passé dans les maillons des lisses, puis les dents du peigne. Cette opération est effectuée par les machines de rentrage. Les lisses, groupées en lames, soulèvent et abaissent alternativement une partie des fils de chaîne, les séparant en deux nappes et créant ainsi la foule, ouverture dans laquelle la navette insère une portion de trame, la duite. Un mouvement de va-et-vient transversal chasse continuellement la navette d'un bord à l'autre du métier. Chaque duite est solidaire de la précédente, car le déplacement de la navette replie la trame sans la rompre à chaque bord de la laize où se crée ainsi une série de boucles qui formeront la lisière du tissu. Après chaque passage de la navette, le peigne, dont les dents glissent entre les fils de la chaîne, pousse la duite insérée contre les précédentes, assurant le serrage du tissu.

Les différents métiers à tisser se distinguent par le nombre de lames qu'ils comportent et par la commande de celles-ci : un vilebrequin pour les plus petits, ou une mécanique d'armure pour les plus gros, qui peuvent utiliser simultanément plusieurs navettes. La célèbre mécanique Jacquard permet de commander individuellement les fils de chaîne. Les métiers peuvent en outre être rectilignes ou circulaires. Les métiers sans navettes, dénommés machines à tisser, utilisent différents systèmes pour l'insertion de la trame : projectiles, pinces, lances actionnées par de l'air comprimé ou par jets d'eau. Elles permettent de tisser des pièces de plus grande largeur, à plus grande vitesse – jusqu'à 1 000 mètres de trame déposée par minute –, et offrent aussi une variété plus importante de tramage.

L'industrie textile

L'industrie textile comprend traditionnellement la filature, le tissage, le tricotage et la fabrication de non-tissés, ainsi que leur teinture. Il faut y ajouter la production des fibres chimiques (artificielles et surtout synthétiques), approximativement égale aujourd'hui à celle du coton brut. Au total, l'ensemble laine, coton et fibres chimiques dépasse 40 Mt aujourd'hui. On pourrait y ajouter environ 3 Mt de fibres de jute, 630 000 tonnes de lin et une quantité infime (100 000 tonnes) de soie naturelle.

L'industrie cotonnière utilise naturellement le coton brut, mais aussi plus de 5 Mt de fibres chimiques. Celles-ci entrent aussi pour une part importante dans l'industrie lainière (pour 75 % aux États-Unis). Viennent en tête des producteurs de coton et de fibres chimiques les États-Unis et la Chine, précédant l'Inde, le Pakistan et l'Ouzbékistan. Taïwan, la Corée du Sud et le Japon sont les producteurs exclusifs de matières premières chimiques. Loin derrière arrivent les pays d'Europe, occidentale et orientale (où l'utilisation des fibres chimiques s'est substituée aux importations de coton et de laine) et les producteurs lainiers de l'hémisphère austral.

Mais l'industrie textile n'est pas liée étroitement à la géographie de la production des matières premières. Celles-ci se transportent et le coût du déplacement peut être largement compensé par l'avantage d'utiliser une main-d'œuvre bon marché et aux horaires « souples ». Ainsi s'expliquent la montée de l'Asie, l'accélération du déclin européen.