Article de référence | Réf : N4604 v1

Opérations post-filature
Transformation de la fibre de coton - De la fibre au fil : la filature

Auteur(s) : Artan SINOIMERI

Date de publication : 10 avr. 2022

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Sommaire

Présentation

RÉSUMÉ

Cet article traite de la transformation de la fibre de coton en fil et comprend le descriptif des opérations associées : préparation au cardage, cardage, préparation à la filature proprement dite ou filage, à savoir le banc d’étirage, le banc à broches et le peignage, et les techniques les plus répandues du filage du coton. Sans être exhaustif, il permet de comprendre les techniques de transformation de cette fibre en fil, y compris ses mélanges avec d’autres fibres, et donne les paramètres technologiques les plus importants des machines et des produits intermédiaires et finaux de la filature.

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ABSTRACT

Cotton processing From fibers to yarns: spinning

This article deals with the transformation of cotton fiber into yarn and includes the description of the associated processes: carding preparation, carding, spinning preparation i.e. drawing frame, roving frame and combing, as well as most commonly used techniques of cotton spinning. Without being exhaustive, it provides an understanding of the techniques for transforming cotton fibers and their blends with other fibers into yarn and gives the most important technological parameters of the spinning machines and of the intermediate and final spinning products.

Auteur(s)

  • Artan SINOIMERI : Professeur des Universités - École Nationale Supérieure d’Ingénieurs Sud Alsace - Laboratoire de Physique et Mécanique Textiles - Université de Haute Alsace, Mulhouse, France

INTRODUCTION

Avec une production de 26 millions de tonnes pendant la saison 2019/2020, le coton représente la fibre naturelle la plus utilisée dans le monde avec une place prépondérante dans le secteur de l’habillement et de l’ameublement.

Connu depuis l’antiquité, le coton a été cultivé et utilisé pour fabriquer des vêtements depuis au moins 3 000 ans en Inde. Les « Indiennes », tissus imprimés de motifs de fleurs dans des tons plutôt rouge de garance, ont connu un succès certain en Europe au début du XVIe siècle. L’interdiction de leur importation, de 1686 jusqu’en 1759, provoqua la contrebande, mais aussi le développement de l’artisanat local et limitrophe. C’est ainsi que Mulhouse, république indépendante à l’époque, a connu un développement important, d’abord des manufactures de teinture et d’impression, puis de filature et tissage pour continuer avec la production des machines textiles.

La mécanisation dans le textile débuta vraiment dans la seconde moitié du XVIIe siècle avec les inventions de Hargreaves (« spinning jenny », rouet multiple), d’Arkwright (cardage et premier prototype du « continu à filer ») et de Crompton (« mule-jenny » ou jeanette). L’utilisation de la force hydraulique au début et de l’énergie électrique par la suite ont permis à l’industrie textile et particulièrement à la filature, de multiplier les capacités de production tout en améliorant sensiblement la qualité des produits.

La filature du coton obéit en ce début du XXIe siècle aux mêmes principes généraux qu’au début de la mécanisation des machines textiles. Ainsi, elle peut être définie comme l’art de transformation d’amas de fibres désordonnées, fortement entremêlées et impropres, en structures textiles linéiques, appelés filés de fibres, ou plus communément fils, ayant des caractéristiques acceptables selon le cahier de charge défini pour leur utilisation. Pour ce faire, les flocons de coton doivent être démêlés, nettoyés de leurs impuretés et homogénéisés. Les fibres doivent par la suite être individualisées et orientées pour former des structures linéiques, des rubans et des mèches, qui seront finalement affinés pour former un fil, dont les principaux critères de qualité sont : la résistance mécanique, l’allongement, l’irrégularité massique et la pilosité. La filature demeure une étape fondamentale dans la confection des structures textiles surfaciques, telles que tissus et tricots, destinées à l’origine à l’habillement et à l’ameublement, mais également aux applications techniques.

Les tendances des développements en filature se concentrent sur trois pistes : l’augmentation de la productivité des fils tout en maintenant un niveau de qualité requis, l’amélioration des procédés existants dans le but d’améliorer la qualité des fils, et le développement de procédés nouveaux et alternatifs de production de fil et/ou des produits intermédiaires.

Cet article traite de la transformation de la fibre de coton en fil et permet de comprendre les opérations associées à cette transformation. Malgré l’émergence des contraintes environnementales du début du XXIe siècle, le coton occupe une place très importante dans le secteur de l’habillement et de l’ameublement grâce, d’une part à ses excellentes propriétés de toucher et de porter, et d’autre part à la robustesse des procédés de transformation qui y sont associées.

Le lecteur trouvera en fin d’article un glossaire des termes utilisés.

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KEYWORDS

cotton   |   fibre   |   spinning   |   techniques for transforming

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-n4604


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3. Opérations post-filature

Parmi tous les procédés de filage décrits ci-dessus, seuls les fils issus du continu à filer nécessitent des opérations mécaniques supplémentaires, comme l’épuration et le changement de support réalisées avec un bobinoir. En effet, étant donné que c’est la rotation du cops du continu à filer qui donne la torsion au fil, ses dimensions et sa géométrie sont optimisées au regard de la vitesse de la production. La quantité de fil présente sur un cops est donc réduite (entre 50 et 200 g) par rapport à ce qui est attendu sur une bobine (entre 1 et 2 kg). Ainsi le fil issu de plusieurs cops est rassemblé sur une bobine. On profite alors du dévidage des cops lors du bobinage pour éliminer les défauts (grosseurs et finesse) du fil. Dans les autres procédés, des automates ou des dispositifs semi-automatiques sont développés afin d’épurer le fil pendant son filage.

Il existe d’autres opérations mécaniques et/ou physico-chimiques réalisées sur les fils de coton.

  • Le vaporisage consiste à soumettre le fil de coton à de la vapeur d’eau saturée afin de réduire les contraintes résiduelles au sein du fil. Ces contraintes sont dues à l’opération de torsion et se manifestent par un retrait subséquent et incontrôlé du fil, ainsi que par sa tendance à se détordre et à vriller sous faibles tensions. La stabilité du fil qui en résulte améliore la stabilité dimensionnelle des étoffes, particulièrement lorsqu’elles sont tricotées.

  • Le retordage consiste à assembler par torsion plusieurs fils simples. Le coût du retordage (c’est de la torsion et la torsion coûte cher en termes de temps et d’énergie), mais aussi le gain de qualité qui en découle (meilleure régularité, brillance, stabilité dimensionnelle…) par rapport à un fil simple de même titre font que ce procédé est réservé aux produits de haute qualité.

  • Le mercerisage, inventé par John Mercer en 1844, est un procédé physico-chimique qui consiste à traiter les fils et les étoffes de coton avec de l'hydroxyde de sodium (soude caustique) tout en les maintenant sous tension pour éviter le retrait. Cela provoque le gonflement de la fibre en la rendant quasiment circulaire et brise sa cuticule, ce qui augmente la brillance du fil et de l’étoffe. Les propriétés mécaniques du fil, résistance...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MORTON (W.E.), HEARLE (J.W.S.) -   Physical properties of textile fibres.  -  Woodhead Publishing Limited (2008).

  • (2) - BERTHEUX (B.) -   Étude mécanique de la compression de flocons de fibres : application à la mesure du « degré d’ouverture ».  -  Thèse de Doctorat, Université de Mulhouse (1989).

  • (3) - KLEIN (W.) -   The Rieter Manual of Spinning, Volume 3-Spinning Preparation.  -  Rieter Machine Works Ltd.

  • (4) - GÉGAUFF (C.) -   Force et élasticité des filés en coton.  -  Bulletin de la Société Industrielle de Mulhouse. 1907(Avril) : 153-213.

  • (5) - KOECHLIN (C.) -   Mémoire sur le tors des filés en coton.  -  Bulletin de la Société Industrielle de Mulhouse. 1828 (Novembre) : 296-305.

  • ...

ANNEXES

  1. 1 Annuaire

    1 Annuaire

    Constructeurs de machines textiles pour le coton :

    Rieter https://www.rieter.com/

    Trützschler https://www.truetzschler.de/en/

    Marzoli https://en.marzoli.camozzi.com/

    Organismes :

    CIRAD – Centre International de l’Agronomie pour le Développement https://www.cirad.fr/

    Techtera https://www.techtera.org/

    EuraMaterials https://euramaterials.eu/

    Pôle Fibres-Energivie http://www.fibres-energivie.eu

    Documentation :

    Beltwide Cotton Conferences. https://www.cotton.org/beltwide/

    International Cotton Conference Bremen. https://cotton-conference-bremen.de/

    Laboratoires – Bureaux d'études – Écoles – Centres de recherche :

    Laboratoire de Physique et Mécanique Textiles LPMT https://www.lpmt.uha.fr/

    Laboratoire GEnie des Matériaux TEXtiles GEMTEX http://www.gemtex.fr/

    Institut Français du Textile et de l’Habillement https://www.ifth.org/

    Centre d’Essais Textile http://cetelor.univ-lorraine.fr/

    Centre International de l’Agronomie pour le Développement CIRAD https://www.cirad.fr/

    École Nationale Supérieure d’Ingénieurs Sud Alsace ENSISA http://www.ensisa.uha.fr/

    École Nationale Supérieure des Arts...

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