Quelle fibre synthétique est utilisée dans la plupart des gilets pare-balles ?
Kevlar
* Aramides (1961) – connus sous les noms de Nomex, Kevlar et Twaron
Les fibres ou fibres synthétiques sont le résultat de recherches approfondies menées par des scientifiques pour améliorer les fibres animales et végétales naturelles. En général, les fibres synthétiques sont créées en extrudant des matériaux formant des fibres à travers des filières dans l'air et l'eau, formant ainsi un fil. Avant le développement des fibres synthétiques, les fibres fabriquées artificiellement étaient fabriquées à partir de polymères obtenus à partir de produits pétrochimiques. Ces fibres sont appelées fibres synthétiques ou artificielles. Certaines fibres sont fabriquées à partir de cellulose d’origine végétale.

Premières expériences

Joseph Swan a inventé la première fibre synthétique au début des années 1880. Sa fibre était tirée d'un liquide cellulosique, formé en modifiant chimiquement la fibre contenue dans l'écorce d'un arbre. La fibre synthétique produite par ce processus était chimiquement similaire dans ses applications potentielles au filament de carbone que Swan avait développé pour son ampoule à incandescence, mais Swan a vite réalisé le potentiel de la fibre pour révolutionner la fabrication textile. En 1885, il dévoile les tissus qu'il a fabriqués à partir de sa matière synthétique à l'Exposition internationale des inventions de Londres.

L'étape suivante a été franchie par Hilaire de Chardonnet, ingénieur et industriel français, qui a inventé la première soie artificielle, qu'il a appelée « soie Chardonnet ». À la fin des années 1870, Chardonnet travaillait avec Louis Pasteur sur un remède à l'épidémie qui détruisait les vers à soie français. L'incapacité de nettoyer un déversement dans la chambre noire a conduit Chardonnet à découvrir la nitrocellulose comme substitut potentiel à la vraie soie. Conscient de la valeur d'une telle découverte, Chardonnet commença à développer son nouveau produit, qu'il exposa à l'Exposition universelle de Paris en 1889. Malheureusement, le matériau de Chardonnet était extrêmement inflammable et fut ensuite remplacé par d'autres matériaux plus stables.

Produits commerciaux

Le premier procédé réussi a été développé en 1894 par le chimiste anglais Charles Frederick Cross et ses collaborateurs Edward John Bevan et Clayton Beadle. Ils ont nommé la fibre « viscose », car le produit de la réaction du disulfure de carbone et de la cellulose dans des conditions basiques donnait une solution très visqueuse de xanthate. La première rayonne de viscose commerciale a été produite par la société britannique Courtaulds Fibers en 1905. Le nom « rayonne » a été adopté en 1924, la « viscose » étant utilisée pour le liquide organique visqueux utilisé pour fabriquer à la fois la rayonne et la cellophane. Un produit similaire connu sous le nom d'acétate de cellulose a été découvert en 1865. La rayonne et l'acétate sont toutes deux des fibres artificielles, mais pas véritablement synthétiques, fabriquées à partir de bois.

Le nylon, première fibre synthétique, a été développé dans les années 1930 par Wallace Carothers, un chercheur américain de la société chimique DuPont. Elle fit bientôt ses débuts aux États-Unis pour remplacer la soie, juste à temps pour l’introduction du rationnement pendant la Seconde Guerre mondiale. Son utilisation nouvelle comme matériau pour les bas pour femmes a éclipsé des utilisations plus pratiques, telles que le remplacement de la soie dans les parachutes et d'autres utilisations militaires comme les cordes.

La première fibre de polyester a été introduite par John Rex Whinfield et James Tennant Dickson, chimistes britanniques travaillant à la Calico Printers' Association, en 1941. Ils ont produit et breveté la première fibre de polyester qu'ils ont appelée Terylene, également connue sous le nom de Dacron, égale ou surpassant nylon en termes de ténacité et de résilience. Frank Greenaway, « Whinfield, John Rex (1901–1966) », rév. Oxford Dictionary of National Biography, Oxford University Press, 2004 [http://www.oxforddnb.com/view/article/38119, consulté le 20 juin 2011] ICI et DuPont ont ensuite produit leurs propres versions de la fibre.

La production mondiale de fibres synthétiques était de 55,2 millions de tonnes en 2014.

Description

Les fibres synthétiques sont fabriquées à partir de polymères synthétisés ou de petites molécules. Les composés utilisés pour fabriquer ces fibres proviennent de matières premières telles que des produits chimiques à base de pétrole ou des produits pétrochimiques. Ces matériaux sont polymérisés en un produit chimique long et linéaire qui lie deux atomes de carbone adjacents. Différents composés chimiques seront utilisés pour produire différents types de fibres.

Les fibres synthétiques représentent environ la moitié de l’utilisation totale des fibres, avec des applications dans tous les domaines de la technologie des fibres et du textile. Bien que de nombreuses classes de fibres à base de polymères synthétiques aient été évaluées comme produits commerciaux potentiellement intéressants, quatre d'entre elles – le nylon, le polyester, l'acrylique et la polyoléfine – dominent le marché. Ces quatre fibres représentent environ 98 pour cent en volume de la production de fibres synthétiques, le polyester représentant à lui seul environ 60 pour cent.

Il existe plusieurs méthodes de fabrication de fibres synthétiques, mais la plus courante est le procédé de filage par fusion. Il s'agit de chauffer la fibre jusqu'à ce qu'elle commence à fondre, puis de retirer la matière fondue avec une pince à épiler le plus rapidement possible. L’étape suivante consisterait à dessiner les molécules en les alignant dans une disposition parallèle. Cela rapproche les fibres et leur permet de cristalliser et de s'orienter. Enfin, il y a le réglage de la chaleur. Celui-ci utilise la chaleur pour imprégner la forme/dimensions des tissus fabriqués à partir de fibres sensibles à la chaleur.

Avantages

Les fibres synthétiques sont plus durables que la plupart des fibres naturelles et absorbent facilement différents colorants. De plus, de nombreuses fibres synthétiques offrent des fonctions conviviales telles que l’étirement, l’imperméabilité et la résistance aux taches.
La lumière du soleil, l’humidité et les huiles de la peau humaine provoquent la dégradation et l’usure de toutes les fibres. Les fibres naturelles ont tendance à être beaucoup plus sensibles que les mélanges synthétiques. C'est principalement parce que les produits naturels sont biodégradables.
Les fibres naturelles sont sensibles aux infestations de larves d’insectes ; les fibres synthétiques ne sont pas une bonne source de nourriture pour les insectes qui endommagent les tissus.

Comparées aux fibres naturelles, de nombreuses fibres synthétiques sont plus résistantes à l’eau et aux taches. Certains sont même spécialement améliorés pour résister aux dommages causés par l’eau ou les taches. Certains tissus sont également conçus pour s’étirer de manière spécifique, ce qui les rend plus confortables à porter.

La production de coton nécessite beaucoup de ressources : il faut d’importantes quantités d’eau pour cultiver le coton. Les moutons producteurs de laine ont également besoin d’eau et de pâturages pour survivre. Ainsi, certains affirment que même si la production de fibres synthétiques implique certaines émissions de carbone, l’empreinte environnementale de nombreuses fibres est bien inférieure.

Désavantages

La plupart des inconvénients des fibres synthétiques sont liés à leur faible température de fusion :

*Les fibres synthétiques ne brûlent pas plus facilement que les fibres naturelles.
*Sujet aux dommages causés par la chaleur. Fondre relativement facilement.
*Sujet aux dommages causés par le lavage à chaud.
*Le frottement génère davantage de charges électrostatiques qu'avec les fibres naturelles.
*N'est pas doux pour la peau, il est donc inconfortable à porter longtemps.
*Allergène pour certaines personnes.
*Non biodégradable par rapport aux fibres naturelles.

Fibres synthétiques courantes

Les fibres synthétiques courantes comprennent :
*Nylon (1931)
* Modacrylique (1949)
* Oléfine (1949)
* Acrylique (1950)
*Polyester (1953)

Les fibres synthétiques spécialisées comprennent :

* Soie artificielle rayonne (1894)
* Vinyon (1939)
*Saran (1941)
* Élasthanne (1959)
* Vinalon (1939)
* Aramides (1961) – connus sous les noms de Nomex, Kevlar et Twaron
* Modal (années 1960)
*Dyneema/Spectra (1979)
* PBI (Fibre de polybenzimidazole) (1983)

* Sulfar (1983)
* Lyocell (1992) (artificiel, non synthétique)
*PLA (2002)
* M-5 (fibre PIPD)
*Orlon
* Zylon (fibre PBO)
* Vectran (fibre TLCP) fabriqué à partir de polymère Vectra LCP
* Derclon utilisé dans la fabrication de tapis

Les autres matériaux synthétiques utilisés dans les fibres comprennent :
*Caoutchouc acrylonitrile (1930)

Les fibres modernes fabriquées à partir de matériaux artificiels plus anciens comprennent :
*La fibre de verre (1938) est utilisée pour :
**isolation industrielle, automobile et domestique (laine de verre)
** renforcement des matériaux composites (plastique renforcé de verre, béton renforcé de fibres de verre)
** papiers spéciaux dans les séparateurs de batteries et la filtration
* La fibre métallique (1946) est utilisée pour :
** ajout de propriétés métalliques aux vêtements à des fins de mode (généralement fabriqués avec du plastique composite et des feuilles métalliques)
** élimination et prévention de l'accumulation de charges statiques
** conduire l'électricité pour transmettre des informations
** conduction de la chaleur

Dans l’industrie horticole, les produits synthétiques sont souvent utilisés dans les sols pour aider les plantes à mieux pousser. Les exemples sont :
*flocons de polystyrène expansé
* résine mousse d'urée-formaldéhyde
* mousse de polyurethane
* mousse de résine phénolique