LES FIBRES SYNTHÉTIQUES
Les fibres synthétiques sont fabriquées avec des polymères de synthèse obtenus à partir de substances ou de composés fournis par l’industrie pétrochimique. A la différence des fibres naturelles (laine, coton et soie), qui existaient déjà dans l’Antiquité, les fibres synthétiques ne sont apparues que récemment: leur histoire commence avec la mise au point du procédé de fabrication de la viscose en 1891 par Cross et Bevan, deux chercheurs britanniques. Quelques années plus tard, la rayonne était produite à petite échelle; sa véritable commercialisation commença au début du XXe siècle. Depuis lors, un grand nombre de fibres synthétiques ont été mises au point; elles possèdent chacune des propriétés qui répondent à un type particulier de tissu et sont utilisées seules ou combinées à d’autres fibres. Il n’est pas toujours facile d’en connaître le nombre exact du fait que la même fibre est parfois commercialisée sous des noms différents, dans divers pays.
Les fibres sont obtenues en injectant des polymères à l’état fondu à travers les orifices d’une filière pour obtenir un filament continu. Ce filament peut être tissé directement pour former un tissu, mais pour imiter les caractéristiques des fibres naturelles, il peut aussi être texturé, ce qui lui donne du volume, ou encore être coupé et filé.
Les catégories de fibres synthétiques
Les principales catégories de fibres synthétiques commercialisées sont:
• Les polyamides (nylons). Les divers types de nylon sont différenciés par les chiffres qui indiquent le nombre d’atomes de carbone qu’ils renferment, le premier de ces chiffres s’appliquant à la diamine. Ainsi, le premier en date des nylons, formé d’hexaméthylènediamine et d’acide adipique, est connu sous le nom de nylon 66 ou 6.6 aux Etats-Unis et au Royaume-Uni, du fait que la diamine et l’acide bibasique contiennent chacun 6 atomes de carbone. Il est commercialisé sous les marques Perlon T en Allemagne, Nailon en Italie, Nylsuisse en Suisse, Anid en Espagne et Ducilo en Argentine. • Les polyesters. Le premier polyester a été produit en 1941. Le polyester est obtenu par réaction de l’éthylèneglycol avec de l’acide téréphtalique. Les chaînes moléculaires courtes s’assemblent en longues chaînes pour donner une masse plastique que des pompes forcent à l’état fondu à travers des filières, à la sortie desquelles les filaments durcissent dans un courant d’air froid, puis sont étirés. Les fibres de polyester sont vendues sous les marques de Terylene au Royaume-Uni, de Dacron aux Etats-Unis, de Tergal en France, de Terital et Wistel en Italie, de Lavsan dans la CEI et de Toray-Tetoran au Japon.
• Les dérivés polyvinyliques. Le produit le plus important de cette catégorie est le polyacrylonitrile ou fibre acrylique dont la production a été lancée en 1948. Il est maintenant commercialisé sous diverses marques: Acrilan et Orlon aux Etats-Unis, Crylor en France, Leacril et Velicren en Italie, Amanian en Pologne, Courtelle au Royaume-Uni, etc. • Les polyoléfines. La plus courante de ces fibres, connue sous le nom de Courlene au Royaume-Uni, est obtenue par un procédé analogue à celui qui est utilisé pour le nylon. Le polymère fondu à 300 °C est injecté à travers des filières, puis refroidi à l’air ou dans l’eau pour former la fibre qui est ensuite étirée.
• Les polypropylènes. Ce polymère, connu sous la marque de Hostalen en Allemagne, de Meraklon en Italie et de Ulstron au Royaume-Uni, est filé à l’état fondu, puis étiré et recuit. • Les polyuréthanes. La première de ces fibres, produite depuis 1943, a été le Perlon U , polyuréthane obtenu par réaction de 1,4-butanediol avec l’hexaméthylènediisocyanate. Les polyuréthanes servent maintenant de base à un nouveau type de fibres synthétiques appelées spandex, d’une élasticité comparable à celle du caoutchouc. Ils sont produits à partir de polyuréthane linéaire vulcanisé à très haute température et sous très forte pression, donnant ainsi un polyuréthane «vulcanisé» à liaison transversale qui s’extrude sous forme de monobrin. Ce fil peut être gainé de fibre de rayonne ou de nylon qui en améliore l’aspect, le fil lui-même servant d’âme élastique. Il est très utilisé dans la confection des vêtements et sous-vêtements en tissu élastique. Les fils de spandex sont vendus sous les marques Lycra, Vyrene et Glospan aux Etats-Unis et Spandrell au Royaume-Uni.
Les procédés spéciaux
Le classement des fibres par longueur
La soie est la seule fibre naturelle qui se présente sous forme de filament continu; les autres fibres naturelles n’existent qu’en fibres discontinues ou «brins». La longueur de la fibre de coton est d’environ 2,6 cm, celle de la laine de 6 à 10 cm et celle du lin de 30 à 50 cm. Les filaments continus des fibres synthétiques sont parfois coupés à la machine pour obtenir des brins courts comme dans le cas des fibres naturelles. Ces brins peuvent être ensuite travaillés de nouveau sur une machine à filer le coton ou la laine; on obtient ainsi un meilleur fini, qui élimine l’aspect vitreux de certaines fibres synthétiques. Parfois, pendant le filage, on mélange plusieurs types de fibres synthétiques, ou encore des fibres synthétiques et des fibres naturelles.
Le frisage
Pour donner à une fibre synthétique l’aspect et le toucher de la laine, on peut faire passer les brins coupés (tors ou emmêlés) dans une machine spéciale, équipée de cylindres cannelés, qui leur confère un frisage durable. Cette opération peut aussi se faire chimiquement en agissant sur la coagulation du filament, de façon à obtenir une fibre de section asymétrique, un côté étant plus épais que l’autre. Lorsque la fibre est humide, le côté épais se gondole, et la fibre frise. Pour obtenir des fils ondulés, connus aux Etats-Unis sous le nom de fils non torques ou fils non texturés mousse, le fil synthétique est tricoté en jersey, thermodurci dans cet état, et détricoté. La plus récente des méthodes utilisées consiste à faire passer deux fils de nylon dans un appareil qui les chauffe à 180 °C, puis sur une broche tournant à grande vitesse qui les retord. Sur la première machine utilisée, les broches tournent à 60 000 tours/min; sur les plus récentes, la vitesse de rotation est de l’ordre de 1,5 million tours/min.
Les fibres synthétiques pour vêtements de travail
Les tissus de polyester conviennent bien, de par leur résistance aux agents chimiques, à la confection de vêtements de protection des travailleurs qui manipulent des acides. Les vêtements en tissu de polyoléfine protègent convenablement en cas d’exposition prolongée aux acides et aux alcalis. Les vêtements en Nomex, un nouveau nylon résistant à des chaleurs élevées, sont particulièrement efficaces en cas d’incendie; le Nomex résiste bien aussi à la température ambiante, aux solvants tels que le benzène, l’acétone, le trichloroéthylène et le tétrachlorure de carbone. Certains tissus de propylène résistent à toute une gamme de substances corrosives; ils sont utilisés pour les vêtements de travail et de laboratoire.
En raison de leur légèreté, ces tissus synthétiques sont préférés aux lourds tissus caoutchoutés ou plastifiés dont on aurait besoin pour obtenir le même niveau de protection. Ils sont également beaucoup plus agréables à porter en ambiance chaude et humide. Lorsqu’il s’agit de choisir des vêtements de protection en fibres synthétiques, il faut d’abord en déterminer le nom générique et obtenir des précisions sur leurs propriétés, par exemple le retrait, la photosensibilité, le comportement en présence d’agents de nettoyage à sec et de détergents, la résistance aux huiles, aux substances chimiques corrosives, aux solvants ordinaires et à la chaleur et la propension du tissu à se charger d’électricité statique.
Les risques et leur prévention
Les accidents
Les sols et les passages devraient être maintenus propres et secs pour éviter les glissades et les chutes (les cuves ne doivent présenter aucune fuite et, si possible, être équipées de déflecteurs de protection contre les éclaboussures); les machines, courroies, arbres de transmission et poulies devraient être convenablement protégés. Les machines utilisées en filature pour filer, carder, dévider et ourdir devraient être protégées par des carters pour empêcher que certains de leurs éléments ne soient projetés et que les travailleurs n’introduisent leurs mains dans les zones dangereuses. Des dispositifs de verrouillage devraient empêcher la mise en marche intempestive des machines pendant les opérations de nettoyage et de maintenance.
Les incendies et les explosions
De grandes quantités de substances toxiques ou inflammables sont utilisées dans l’industrie des fibres synthétiques. Les substances inflammables devraient être entreposées de préférence à l’air libre ou dans un local spécialement construit pour résister au feu. Des remblais devraient être aménagés pour les empêcher de se répandre en cas de fuite. Les risques associés à la manutention des fûts et autres récipients pourront être réduits si l’alimentation en substances toxiques est automatisée et se fait par un système bien entretenu de pompes et de conduites. Des vêtements de protection et des équipements de lutte contre l’incendie devraient être mis à la disposition des travailleurs et ceux-ci devraient être convenablement entraînés à leur utilisation grâce à des exercices pratiques périodiques, menés de préférence en collaboration avec les autorités locales de lutte contre l’incendie ou sous leur contrôle.
Dans le filage par voie sèche, lorsque les filaments émergent des filières pour être séchés à l’air, les solvants s’évaporent en grandes quantités. Les vapeurs dégagées présentent un grave risque d’explosion et d’intoxication et devraient être évacuées par aspiration. Leur concentration devrait être surveillée et maintenue au-dessous des limites d’explosion du solvant. Les vapeurs peuvent être distillées et récupérées pour être réutilisées ou brûlées, mais il ne faut en aucun cas les laisser s’échapper dans l’atmosphère.
Lorsqu’on utilise des solvants inflammables, il devrait être interdit de fumer. Il faut éviter les flammes nues et les étincelles. De plus, le matériel et les installations électriques devraient être de construction antidéflagrante. Pour éviter l’accumulation d’électricité statique qui pourrait donner lieu à des étincelles dangereuses, les machines devraient être mises à la terre.
Les risques d’intoxication
Un système efficace de ventilation par aspiration localisée permet de maintenir les concentrations de vapeur de solvants et de produits chimiques potentiellement toxiques au-dessous de la limite admissible. Des masques de protection respiratoire seront mis à la disposition du personnel chargé de la maintenance et des réparations ainsi que des travailleurs chargés d’intervenir en cas de fuite ou d’incendie.
Source : Ce texte est repris, avec quelques modifications, de la 2e édition de l'Encyclopédie de médecine, d'hygiène et de sécurité du travail.
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