fibre (textiles)
Fibre textile, élément filamenteux de très petite dimension, d'origine animale, végétale, minérale ou synthétique, utilisé comme matière première fondamentale dans l'industrie textile et dans de nombreux domaines techniques. Le diamètre moyen des fibres est généralement inférieur à 0,05 cm, et peut même atteindre des dimensions microscopiques dans certains matériaux modernes. Utilisées, entre autres, dans les textiles, les composites, les matériaux techniques et les produits d'isolation, les fibres sont classées selon leur origine, leur composition chimique, leur structure physique ou une combinaison de ces critères.
Les fibres constituent la base de la fabrication des fils, des tissus, des non-tissés et de nombreux matériaux industriels. Elles peuvent être naturelles, transformées ou entièrement synthétiques, et leurs propriétés mécaniques, thermiques et chimiques varient fortement selon leur nature. On distingue ainsi des fibres souples, rigides, longues, courtes, continues ou discontinues, chacune ayant des usages spécifiques.
Fibres animales
D'un point de vue chimique, toutes les fibres animales sont constituées de protéines complexes, principalement la kératine ou la fibroïne selon leur origine biologique. Elles présentent une bonne résistance à la plupart des acides organiques et, dans certaines conditions, à certains acides puissants comme l'acide sulfurique (H?SO?), surtout lorsqu'ils sont dilués ou utilisés à basse température. En revanche, les fibres protéiques sont très sensibles aux alcalis tels que la soude caustique (NaOH) et peuvent même être totalement dissoutes ou détruites par des solutions basiques relativement faibles.
Ces fibres peuvent également être endommagées par des agents oxydants ou des décolorants à base de chlore. Il est donc fortement déconseillé d'utiliser de l'eau de Javel sur des fibres comme la laine ou la soie, car elle provoque leur fragilisation, leur jaunissement, leur perte de résistance et, dans certains cas extrêmes, leur dissolution partielle ou totale.
Le principal composant de la soie est la fibroïne protéique, produite naturellement par certains insectes et certaines araignées. La soie est unique parmi les fibres naturelles car elle peut former un filament continu d'une longueur pratiquement « illimitée », parfois supérieure à 1 000 mètres avant rupture. Plusieurs filaments de soie sont généralement regroupés pour former un fil utilisable dans le tissage. Toutefois, la soie est souvent produite et utilisée sous forme de brins courts ou transformés pour la fabrication de fils industriels et textiles.
La soie véritable utilisée dans l'industrie textile provient principalement du bombyx du mûrier, un insecte domestiqué depuis l'Antiquité. Elle est appréciée pour sa brillance, sa douceur, sa résistance mécanique et sa capacité à réguler la température.
Le principal constituant de la laine et des fourrures animales est également une protéine, la kératine, qui forme des fibres flexibles mais résistantes. Ces fibres sont généralement discontinues et doivent être filées, cardées ou peignées avant d'être transformées en fils destinés au tissage ou au tricotage.
La laine de mouton est la fibre animale la plus utilisée dans l'industrie textile mondiale. Les poils peuvent atteindre jusqu'à 90 cm dans certains cas, mais dépassent rarement 40 cm dans les élevages courants. Chez les moutons sauvages, la laine constitue une sous-couche isolante douce, protégée par des poils plus longs et plus rêches, tandis que chez les moutons d'élevage, la sélection génétique a favorisé une laine plus homogène et plus abondante.
D'autres animaux comme le lama, l'alpaga, la vigogne, la chèvre, le lapin angora, la chèvre du Cachemire et le chameau fournissent également des fibres utilisées dans la fabrication textile. Certaines de ces fibres sont rares et très recherchées pour leur finesse et leur chaleur. La vigogne, originaire des Andes, longtemps menacée par la chasse excessive, est aujourd'hui protégée et considérée comme une espèce en voie de rétablissement.
Les fourrures d'origine animale comme le vison ou le castor sont parfois mélangées à d'autres poils pour confectionner des produits de luxe, mais elles sont le plus souvent utilisées sous forme de peaux entières dans l'industrie du cuir et de la mode. Les poils de chevaux et de vaches sont également utilisés pour la fabrication de feutres destinés aux chapeaux, aux semelles de chaussures et à certains articles techniques.
Fibres végétales
La principale fibre végétale est la cellulose, polymère naturel abondant dans le règne végétal, qui, contrairement aux protéines des fibres animales, résiste généralement aux alcalis mais reste sensible à certaines conditions chimiques. Les fibres végétales résistent à la plupart des acides organiques mais sont détruites ou fortement dégradées par les acides minéraux forts. Une utilisation inappropriée de décolorants ou de produits chimiques agressifs peut perforer, fragiliser ou détruire ces fibres.
Il existe plusieurs grandes catégories de fibres végétales : les fibres issues des poils recouvrant certaines graines, les fibres du liber (issues de l'écorce des plantes dicotylédones), les fibres vasculaires provenant des feuilles et des tiges des monocotylédones, et les fibres extraites de troncs ou de tiges de certaines graminées. D'autres fibres végétales existent, mais leur utilisation industrielle reste limitée ou très spécialisée.
Parmi les fibres issues des graines, seuls le coton et le kapok possèdent une réelle importance commerciale. Le coton est la fibre textile la plus utilisée dans le monde en raison de sa souplesse, de sa résistance et de sa polyvalence dans la fabrication de tissus. Le kapok, quant à lui, ne peut pas être filé facilement mais est utilisé pour le rembourrage, le capitonnage et les dispositifs flottants grâce à sa légèreté exceptionnelle et sa structure creuse.
Les fibres du liber comprennent des matières importantes comme le lin, extrait de la tige de la plante du même nom, ainsi que le chanvre, le jute et la ramie. Ces fibres sont utilisées pour la fabrication de tissus, de cordages, de ficelles et de textiles techniques. Elles sont appréciées pour leur résistance mécanique et leur durabilité.
Les fibres vasculaires, quant à elles, sont principalement utilisées pour la fabrication de cordages robustes. Elles comprennent des fibres comme le sisal (agave), le tampico, l'abaca ou chanvre de Manille et le yucca. Ces fibres sont particulièrement résistantes à la traction et adaptées aux usages industriels.
Les fibres végétales jouent également un rôle essentiel dans l'industrie du papier. Le coton et le lin servent à produire des papiers fins de haute qualité, tandis que le chanvre, le jute et l'abaca sont utilisés pour des papiers d'emballage ou des papiers techniques plus grossiers. Le papier journal et le papier kraft sont fabriqués à partir de fibres de bois transformées chimiquement. La fibre de bois peut aussi être utilisée pour produire des panneaux de construction par des procédés similaires à ceux de la fabrication du papier.
Fibres minérales
Seule une fibre d'origine non organique, dite minérale, est utilisée en grande quantité dans les textiles techniques et industriels : la fibre de verre, obtenue par étirage ou soufflage de verre fondu en filaments très fins et résistants. Cette fibre est largement utilisée pour les matériaux composites, l'isolation thermique et la fabrication de structures légères et solides.
Les fibres d'amiante, autrefois utilisées pour leurs propriétés isolantes et ignifuges, ont été largement abandonnées en raison de leur caractère cancérigène avéré. Elles ont été remplacées par des matériaux plus sûrs dans la plupart des applications industrielles.
On utilise parfois des fils métalliques très fins pour la fabrication de tissus spéciaux ou de gazes techniques. Ces fils peuvent être tissés avec des fibres organiques pour obtenir des motifs décoratifs ou des propriétés électriques particulières. Toutefois, la majorité des fibres dites métalliques sont en réalité constituées de fines bandes métalliques laminées, parfois comparables à des « cheveux d'ange », utilisées à des fins décoratives ou techniques.
Pour améliorer leur résistance, ces feuilles métalliques peuvent être insérées entre des couches de polymères plastiques. D'autres fils métalliques possèdent un noyau textile, comme le coton, entouré d'une fine bande métallique ou recouvert d'un dépôt métallique obtenu par immersion dans une poudre métallique.
Enfin, certains matériaux isolants comme la laine de roche sont des substances fibreuses artificielles issues de scories industrielles, de basalte ou de roches siliceuses fondues puis fibrées, utilisées pour l'isolation thermique et acoustique dans le bâtiment et l'industrie.