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De la fibre végétale à la fibre textile

Thèse

Sommaire

Introduction [1]

La production mondiale de fibres textiles représentait plus de 50 millions de tonnes en 2006. On distingue les fibres naturelles (40%) et les fibres chimiques (60%). Les fibres naturelles comprennent les fibres d’origine végétale (coton, lin, chanvre, kapok, raphia, coco…), les fibres d’origine animale (laine, soie, cachemire, mohair, lama, poil de chameau…) et les fibres d’origine minérale (asbeste par exemple). Ces fibres sont en générales courtes, hormis la soie.

Les fibres chimiques, obtenues par filage d’une matière visqueuse au travers d’une filière, sont des filaments continus. Parmi elles on distingue les fibres artificielles, dont les produits de base d’origine végétale, animale ou minérale, ont été modifiés (cellulose, protéines, verre), et les fibres synthétiques, qui résultent de la condensation ou polymérisation de monomères (polyamides, polyesters). Nous ne nous intéresserons ici qu’aux fibres d’origine naturelle et plus particulièrement aux fibres naturelles d’origine végétale ; les autres origines ne seront pas traitées.

Les fibres d’origine végétales peuvent être classifiées selon la partie de la plante dont elles seront extraites. On peut ainsi regrouper le coton, le kapok et les palmiers pour lesquels les fibres seront issues des gousses ou fruits ; le lin, le chanvre, la ramie et le jute pour lesquels les fibres seront issues des tiges et enfin le sisal, l’alfa et l’abaca pour lesquels les fibres seront extraits des feuilles. Nous traiterons également dans une quatrième partie de la percée de nouvelles fibres d’origine végétale sur le marché textile.

Nous décrirons pour chacune d’entre elles la botanique de la plante, la constitution de la fibre et les techniques permettant le passage long et délicat de la fibre à l’étoffe.

Le mot textile vient du verbe latin texere, qui signifie « tisser », « tresser » ou « construire ». Les textiles sont par conséquent des assemblages de filaments ou fibres aux propriétés diverses, et qui forment des étoffes. Le constituant principal d’un textile est le fil, cylindre de longueur continue, formé soit de fibres courtes discontinues, soit de fibres longues et continues. Pour constituer les étoffes, les fils sont assemblés de différentes façons : en mailles curvilignes, le tricotage ; par entrecroisement des fils, le tissage ; ou enfin par enchevêtrement de filaments courts, le feutrage. Selon les utilisations, qui sont nombreuses (habillement, linge de maison et tissus d’ameublement, bâches, toiles de tente, parapluies, emballages, produits non-tissés, produits à usage médical ou industriel, composites, géotextiles…), les étoffes peuvent être souples ou rigides, denses ou lâches, absorbantes ou imperméables.

Une fibre textile doit conférer aux étoffes un certain nombre de caractéristiques notamment s’il s’agit de vêtements : souplesse, protection contre les agents extérieurs (chaleur, froid, ou pluie), aspect agréable et confort, solidité à l’usage. De plus, elle doit être non toxique et nettoyable. Toutes ces propriétés sont régies par la structure chimique et l’architecture morphologique de la fibre. Celle-ci est constituée de macromolécules linéaires non solubles et doit posséder une tenue physicochimique leur offrant à la fois une résistance mécanique et une certaine souplesse. L’orientation des macromolécules est privilégiée dans le sens de la longueur et 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, tandis que les zones amorphes, structures désordonnées à cohésion lâche, assurent souplesse et flexibilité. Les interactions de liaison au niveau des interfaces entre les domaines sont très importantes, car elles déterminent la cohésion de la fibre et son élasticité.

Vue en section, la fibre possède aussi une structure hétérogène avec une zone centrale, où prédominent l’orientation longitudinale des molécules, et une zone périphérique, où prédomine une orientation plus désordonnée qui donne un caractère microporeux. Divers paramètres permettent de donner à chaque fibre des propriétés diverses. L’ondulation des fibres, dans la laine par exemple, permet l’emprisonnement de l’air et donne au fil un caractère gonflant et isolant. Au contraire, les fibres de lin ou de soie sont lisses et donnent des fils plats et des étoffes au toucher frais.

La forme des sections de fibres est également un caractère important qui conduit à des propriétés optiques différentes : des phénomènes de réflexion, d’interférence, de diffraction et de diffusion donnent aux fibres puis aux étoffes des effets de brillance, de luminosité, de chatoiement ou de moirure. Si ces paramètres sont fixes dans les fibres naturelles, ils sont au contraire très modulables dans les fibres chimiques. Les industriels doivent sans cesse améliorer les qualités des fibres en jouant sur tout un ensemble de caractères, tels que la finesse, l’arrangement physique des macromolécules, leurs caractéristiques de surface, leur comportement au cisaillement, la forme des sections…

[1] http://www-ulp.u-strasbg.fr/actualites/index.php/2006/11/09/804-conference-les-fibres-textiles-naturelles

Parmi toutes les plantes à fibres textiles, nous avons choisi de ne décrire que les plus représentatives de la production et de la consommation mondiale. Nous aborderons le coton et le lin de manière plus détaillée. En ce qui concerne les nouvelles fibres textiles d’origine végétale, notre liste n’est pas exhaustive mais passe en revue celles qui ont fait ou font le plus parler d’elles ces derniers mois ou années.

Plante

Nom de genre

Groupe

Organe utilisé

Types cellulaires

Utilisation industrielle

Cotonnier

Gossypium

Angiosperme dicotylédone

Graine

Poils épidermiques du tégument

textile

Kapokier

Ceiba ; Bombax

Angiosperme dicotylédone

Fruit et graine







Cocotier

Coco

Angiosperme monocotylédone

Fruite et feuille







Lin

Linum

Angiosperme dicotylédone

Tige







Ramie

Boehmeria

Angiosperme dicotylédone

Tige







Chanvre

Cannabis

Angiosperme dicotylédone

Tige







Jute

Corchorus

Angiosperme dicotylédone

Tige







Sisal

Agave

Angiosperme monocotylédone

Feuille







Abaca

Musa

Angiosperme monocotylédone

Gaine foliaire







Raphia

Raphia

Angiosperme monocotylédone

Feuille







Tableau des principales fibres végétales utilisées dans l’industrie textile

Textiles extraits de gousses ou fruits

Le cotonnier - Gossypium sp.

Histoire du coton [2][3][4][5]

Dans l’Antiquité, le coton, était désigné sous l’appellation karpaso en grec ou carbasus en latin. Ces deux termes sont proches du sanscrit karpasa-i (langue indo-européenne autrefois parlée dans le sous-continent indien) qui serait le nom originel du coton. En revanche le « coton » français et « cotton » anglais dériveraient de l’arabe « qutun » ou « kutun ». Ces mots anciens désignaient à l’origine un tissu fin, généralement en lin. Ce n’est qu’au début de notre ère que la fibre de coton brute est ainsi désignée sans ambiguïté.

La double origine du coton

La littérature dégage essentiellement deux origines géographiques distinctes que sont l'Asie et l'Amérique précolombienne. D’une part, d’anciens fragments de cotonnades datant d’environ 3200 ans avant J.C ont été trouvés au Pakistan (dans la vallée de l’Indus à Mohenjo-Daro) et en Nubie. D’autre part, certains affirment que les restes de tissus datant de 5800 ans avant J.C. et trouvés dans une grotte près de Tehuacan au Mexique sont aussi en coton. L'existence du coton sur le continent américain avant l'arrivée des Conquistadores ne semble pas faire de doute. De nombreuses espèces de coton sont d’ailleurs originaires d’Amérique latine et étaient cultivées au Mexique, au Guatemala, en Colombie et au Pérou.

Cependant c'est l'Inde qui a été le lieu principal de diffusion, et c'est à partir de ce pays que le coton a progressé vers le Moyen orient puis l'Égypte et vers l'Afrique et l'Europe, par l’intermédiaire des Sarrasins.

Histoire du commerce

Le coton commença à être commercialisé vers Rome à l'époque d'Alexandre le Grand, au IVème siècle avant J-C. Le commerce prit son essor avec la découverte de la voie maritime passant par le Cap de Bonne Espérance et la mise en place de comptoirs commerciaux en Inde. La prédominance portugaise dans cette partie du monde fut progressivement concurrencée par d'autres pays d'Europe (France, Angleterre) dès 1698. Les conquêtes arabes donnent naissance à l'installation des premières manufactures de coton à Grenade, à Venise, puis à Milan.

Au Moyen Age, en France, le coton est utilisé sous forme de bourre, puis au XIVe siècle comme rembourrage de vêtements et courtepointes ainsi que dans la fabrication des mèches à chandelles et de tissus (« futaines, bombasins et boucassins »). Au XVIIème siècle, on l’utilise dans la confection de rubans (« couttons »). Les grandes régions cotonnières françaises se situent alors dans le Nord et l’Est, en Haute-Normandie et dans le Sud-Est autour de Montpellier.

En Angleterre, la première filature cotonnière ouvre ses portes à Manchester en 1641. Cette date marque le début de l'industrie cotonnière en Europe dont le développement se fera principalement par le biais de la Révolution industrielle. L’apparition des premières machines à filer et celle des premières égreneuses représentent un atout important pour cette industrie.

La culture cotonnière américaine commence elle au XVIIe siècle, au sud des Etats-Unis actuels, où des émigrants européens sélectionnent des cotonniers à partir de graines provenant du Mexique et des Antilles. Avec le développement industriel de l’Europe et l’invention de l’égreneuse à scies, les surfaces cultivées en coton se multiplient et la production de coton américain passe de 10 000 balles en 1794 à plus de 4 millions en 1861. Le besoin de main-d’œuvre aux champs augmente et les esclaves y pourvoient jusqu’à l’abolition de l’esclavage, en 1865. La Guerre de sécession paralyse temporairement la production américaine (1861-1865). Le coton se raréfie, les prix grimpent et les pays industriels, privés de leur matière première, décident d’implanter cette culture dans les territoires des empires coloniaux qu’ils sont en train de constituer. Cela n’empêche pas la reprise du coton américain en 1866, et le prix mondial de la fibre dépendra désormais des quantités de coton récolté aux Etats-Unis.

De nombreuses améliorations technologiques vont conduire, tout au long du XIXe siècle, à un développement considérable de la culture et de l’industrie du coton, qui l’ont fait surnommer « l’or blanc ». Les progrès scientifiques n’ont de cesse d’améliorer la culture et la qualité de la fibre.

Botanique

Dans la classification, le cotonnier est une dicotylédone appartenant à l’ordre des Malvales, de la famille des Malvacées, genre Gossypium, dont quatre espèces sont cultivées pour la production de fibres car leur graine possède des poils cellulosiques pouvant être utilisés par l’industrie.

Les différentes espèces [5][7]

G. herbaceum L. et G. arboreum L. sont des cotonniers de l’Ancien Monde, qui donnent le coton dit « indien », à fibres courtes et épaisses (coton « courte soie »), de valeur commerciale faible.

G. barbadense L. et G. hirsutum L. sont des cotonniers du Nouveau Monde. G. barbadense L., originaire d’Amérique tropicale, a notamment été introduit en Egypte et constitue aujourd'hui au travers de la qualité "Jumel" (coton provenant de La Barbade) l'un des meilleurs cotons du monde en terme de qualité et de longueur de fibres. Il représente 3 à 4% de la production mondiale. Il est considéré comme le plus beau coton du monde et est utilisé pour les produits haut de gamme. G. hirsutum L., originaire d’Amérique centrale, est le plus commun. Il donne des fibres intermédiaires (coton « Upland » dont dérivent toutes les variétés « moyenne soie »). Il représente plus de 90% des variétés cultivées dans le monde et est utilisé pour la fabrication des articles de qualité courante.

A l’origine, tous ces cotonniers sont des arbustes vivaces. Pour permettre une récolte plus facile et un meilleur rendement en fibres, celui-ci étant maximal la première année de culture, ils sont cultivés comme des plantes annuelles. Il existe de nombreuses espèces sauvages impropres à l’usage textile, mais dont la conservation est essentielle au maintien de la diversité qui, seule, permet d’envisager des améliorations génétiques.

          1. Origines et génomes [6]

Le genre Gossypium serait issu d’un phylum ancestral, aujourd’hui disparu, qui se serait différencié il y a plus de cent millions d’années en plusieurs groupes génomiques sous l’influence de la pression de sélection induite par la dérive des continents.

Huit groupes génomiques désignés par les lettres majuscules A, B, C, D, E, F, G et K, comprenant des espèces de cotonnier diploïdes, (2n=2x=26 chromosomes) sont à ce jour reconnus. Par une hybridation naturelle entre espèces des génomes A et D suivie d’un doublement spontané du nombre de chromosomes, un groupe génomique allotétraploïde (2n=4x=52 chromosomes) désigné par le symbole (AD) est apparu il y a environ un million d’années. Aujourd’hui, environ 50 espèces (45 espèces diploïdes et 5 espèces allotétraploïdes) sont dénombrées dans le genre Gossypium et de nouvelles espèces continuent d’être découvertes.


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