Lorsque la laine est tondue, elle ne contient pas seulement des fibres, mais aussi toute une série d'autres substances : graines, bavures, herbes, tiges de plantes et, surtout, matières végétales (MV) : terre, poussière et sueur. Ces impuretés, en particulier les matières végétales, ont un impact négatif important sur la filature, la teinture et la qualité du tissu. Alors que le nettoyage standard (lavage) est destiné à éliminer la graisse, la saleté et les impuretés solubles, il ne parvient souvent pas à éliminer les MV tenaces qui sont incrustées dans la toison. C'est là qu'intervient le processus de carbonisation : un processus chimique qui implique une action mécanique pour éliminer la VM et produire de la laine carbonisée. Il s'agit d'une laine plus raffinée et de meilleure qualité, idéale pour la production de tissus.
Dans cet article, nous examinons la nécessité de la carbonisation, les étapes du processus, les paramètres nécessaires, les avantages et les risques du processus, et la manière dont les professionnels de l'industrie doivent choisir le moment de la carbonisation de la laine.
Pourquoi carboniser la laine ? Laine carbonisée
- Quels sont les problèmes posés par les matières végétales (MV) ?
La laine brute ("laine grasse") contient généralement une grande quantité de MV : graines, bavures, restes d'herbe, brindilles, fragments de feuilles, etc. Certaines MV empêchent l'utilisation de la laine pour la production de fils fins ou de tissus. S'il n'est pas traité, le VM peut :
Défauts des tissus et des fils : taches évidentes, coloration inégale et impuretés dans le produit fini.
Poser des problèmes lors de la transformation, notamment lors du cardage, du peignage ou de la filature : les bavures et les têtes de graines dures peuvent entraîner la rupture des fibres, endommager les machines et augmenter les déchets.
La baisse de la qualité générale du tissu, de la consistance et de l'aspect dégrade le potentiel des vêtements en laine haut de gamme.
Pour les produits en laine haut de gamme, en particulier les vêtements fins qui exigent un degré élevé de pureté et d'uniformité, un simple récurage n'est pas suffisant : une élimination complète du virus est nécessaire.
- L'élimination mécanique n'est souvent pas suffisante
Dans certains systèmes informatiques (par exemple, worsted), le peignage et le cardage peuvent prendre une partie de la VM. Toutefois, les procédés mécaniques seuls sont souvent inefficaces lorsqu'ils sont appliqués à des systèmes lainiers ou lorsque la teneur en VM est moyenne ou élevée. Les graines dures ou les bavures peuvent survivre au cardage, et un procédé mécanique peut entraîner une perte excessive de fibres ou la rupture de la graine.
Par conséquent, lorsque la teneur en VM dépasse un certain seuil (généralement 2-3%) ou comprend des matières végétales difficiles à éliminer, telles que des têtes dures de graines ou de l'anas, une méthode chimique-mécanique d'élimination devient nécessaire.
Par conséquent, pour de nombreux produits à base de laine, la carbonisation reste importante pour garantir la qualité, la cohérence et la reproductibilité.
Qu'est-ce que la laine carbonisée - Définition et champ d'application
La laine carbonisée est une laine qui a été soumise à un processus chimique et à une procédure mécanique qui élimine la majeure partie du contenu végétal de la laine. Cette opération a pour but de faciliter le nettoyage et le récurage conventionnels.
Points clés :
La carbonisation consiste à éliminer les polluants cellulosiques et végétaux, notamment la cellulose, l'hémicellulose et la lignine des graines, des tiges et de l'herbe. Ces éléments ont une composition chimique différente de la protéine kératine de la laine.
La procédure utilise l'instabilité chimique des matières végétales pour les déconstruire en leurs composants chimiques, tandis que la protéine de la laine est encore plus résistante à la déconstruction dans des conditions contrôlées.
La carbonisation est généralement employée sur des stocks qui sont détachés et qui ont été récurés afin d'être utilisés pour la filature de laine. Cela n'est pas courant pour la méthode worsted, à moins que le volume de la demande pour le produit ne soit élevé.
Par conséquent, la laine carbonisée est considérée comme un intermédiaire "modifié et amélioré", essentiel à la production de fils et de tissus de qualité supérieure exempts de taches végétales dérivées.
Le processus de carbonisation - déroulement des opérations étape par étape
Le processus courant de carbonisation (dans de nombreuses usines de fabrication de laine) se compose de plusieurs étapes distinctes. Bien que différentes variantes soient possibles, la procédure de base reste la même.
- Prétraitement : Décreusage (nettoyage de la laine grasse)
Avant la carbonisation, la laine doit d'abord être nettoyée, ce qui implique l'élimination de la graisse (lanoline), des sels, de la saleté, de la poussière et des composants solubles dans l'eau. Cela garantit que le traitement acide ultérieur ciblera directement le VM au lieu d'interagir avec la graisse résiduelle ou d'autres contaminants de manière imprévisible.
Dans le processus de décreusage, la laine de chèvre grasse passe par une série de stations de lavage (généralement avec du détergent ou de l'alcali), elle est ensuite rincée et enfin séchée (ou tempérée avec de l'acide). Elle est ensuite préparée pour le traitement à l'acide.
Cette étape est d'une importance capitale : si le décreusage est insuffisant, l'élimination de la VM sera incomplète ou la fibre sera endommagée ; un traitement mécanique trop énergique entraînera la destruction des fibres courtes ou une diminution du rendement.
- Acidification (utilisation d'une solution acide)
Après avoir été récurée et séchée (ou adaptée à l'humidité), la laine est placée dans un bain d'acide. Historiquement, il s'agissait le plus souvent d'acide sulfurique, mais d'autres types d'acides sont désormais utilisés. La concentration est généralement de 5-7% (w/v) à une température contrôlée. Entre 20 et 30 degrés Celsius. Une petite quantité de détergent (agent mouillant) peut être incorporée au mélange pour garantir que l'acide pénètre uniformément dans la substance végétale.
L'acide traverse le matériau cellulosique, tandis que les fibres de laine (à base de protéines) sont plus résistantes que les autres. Le bain est généralement long (quelques mètres), ce qui permet d'y passer suffisamment de temps (5 à 10 minutes, par exemple) pour que l'acide s'incruste dans le VM.
Il est essentiel que la composition de l'acide, la durée du contact et le mouillage soient corrects : un acide insuffisant ou mal réparti peut entraîner un mauvais enlèvement ; un acide excessif ou mal réparti peut endommager la laine.
- Extraction de l'humidité (pressage ou centrifugation) → Séchage
Après l'acidification, la laine doit être retirée de l'acide et déshydratée afin d'abaisser son taux d'humidité avant la cuisson. L'essorage de la laine qui contient beaucoup d'eau (par exemple 60)% présente un risque d'hydrolyse et d'endommagement excessif de la fibre lorsqu'elle est surchauffée. C'est pourquoi des procédures telles que le double pressage ou la rotation continue sont utilisées pour réduire le niveau d'humidité.
Une fois la teneur en eau réduite, la laine est séchée à basse température (par exemple 60-80 degrés Celsius) pour atteindre un seuil bas - un état plus sûr avant la cuisson.
- Cuisson (carbonisation thermique des matières végétales)
C'est l'étape critique de la carbonisation : la laine séchée et traitée à l'acide est chauffée à haute température (généralement de 95 à 120 °C, selon le type de plante et la laine elle-même). Dans ces conditions, l'acide favorise la désintégration des VM (cellulose/hémicellulose/lignine), qui se transforment alors en fragiles restes carbonés.
Cette machine virtuelle carbonisée est désormais fragile, et non plus fibreuse, et peut être retirée par des moyens mécaniques. La température et la durée de la cuisson doivent être réglées avec soin : si la température est trop basse, la VM restera intacte ; si la température est trop élevée ou si le processus est trop long, les protéines de la laine risquent de s'hydrolyser ou de se dégrader, ce qui affaiblira la résistance de la fibre.
- Destruction mécanique (broyage des bavures et dépoussiérage)
Après la cuisson, la matière carbonisée fragile est enlevée à la main : la laine est employée entre de lourds rouleaux cannelés, qui compactent et pulvérisent la matière carbonisée restante. La laine est ensuite acheminée vers une unité de nettoyage et de séchage (par exemple, Shaker qui tourne, Willey qui nettoie les étapes, et un dispositif séparé qui élimine les particules carbonisées ressemblant à de la poussière).
Parfois, les étapes de broyage et de dépoussiérage sont répétées plusieurs fois afin de s'assurer que les fibres sont complètement éliminées, en particulier lorsque le volume de VM est élevé. La configuration adéquate des rouleaux et la nature douce du processus mécanique sont essentielles pour éviter le compactage, la désintégration ou la perte de fibres.
- Neutralisation et lavage
Le dioxyde de carbone est généralement ajouté aux fibres synthétiques pour augmenter le pH à un niveau neutre (environ 6-8), ce qui permet à la laine d'être sûre pour les traitements ultérieurs (teinture, filage).
La neutralisation est généralement suivie d'un rinçage (avec de l'eau et une petite quantité de détergent) qui élimine les restes d'acide, de sels et de poussière.
- (Facultatif) Blotting et séchage final
Si l'on souhaite obtenir un tissu pâle et uniforme (en particulier pour les textiles teints), le tissu carbonisé peut être blanchi en utilisant un produit chimique comme le peroxyde d'hydrogène dans des conditions de pH contrôlées (par exemple, pH 5-7 avec de l'acide formique) pour éliminer la couleur restante, améliorer la blancheur du tissu ou préparer le tissu pour la coloration.
Enfin, la laine est soumise à divers processus qui permettent d'éliminer l'excès d'humidité et de stocker des fibres plus petites.
Paramètres critiques du processus et contrôle de la qualité - Pourquoi la carbonisation est-elle sensible ?
Comme la carbonisation implique l'acidification de la laine et la chaleur qui en résulte, la procédure peut facilement endommager les fibres de la laine si elle n'est pas soigneusement planifiée. Au fil du temps, d'importantes recherches ont été consacrées à l'optimisation de chaque étape afin d'équilibrer l'élimination d'une VM efficace avec une dégradation minimale des fibres.
Voici les paramètres qui sont essentiels à un contrôle précis :
Concentration d'acide et mouillage uniforme : acide sulfurique typique 5-7% ; une concentration inégale ou un mauvais ciblage font que le produit chimique n'atteint pas les fibres ou ne s'y lie pas, ce qui les carbonise ou les endommage.
Teneur en eau avant la cuisson : une teneur en eau trop élevée peut entraîner une hydrolyse ; la quantité optimale d'essorage et de séchage est essentielle.
La température et la durée de la cuisson doivent être suffisantes pour carboniser la VM tout en étant suffisamment douces pour préserver les protéines de la laine ; la température est généralement comprise entre 95 et 120 degrés Celsius.
Réglages de l'élimination mécanique (rouleau/DEDuster) : la nécessité d'un écrasement fort est suffisante pour briser la VM carbonisée, mais elle est également assez douce pour minimiser le piégeage des fibres ou la rupture de la VM.
Temps de neutralisation : temps nécessaire pour neutraliser l'acide ; un acide non neutralisé peut dégrader la laine au fil du temps, avoir un impact négatif sur la couleur du tissu ou provoquer des irrégularités dans la couleur.
Les conditions utilisées pour le blanchiment (le cas échéant) : un blanchiment excessif peut avoir des effets néfastes sur les fibres ou les fragiliser ; il convient de trouver un juste équilibre entre ces deux éléments.
Le contrôle de la qualité comprend souvent des tests tels que la solubilité dans les alcalis (pour évaluer la détérioration des fibres), la mesure du pH, la teneur en cellulose résiduelle et la résistance à la traction/à la fibre, afin de s'assurer que la laine traitée reste acceptable pour la filature et la fabrication de tissus en aval.
La laine carbonisée étant plus poreuse que la laine récurée et ayant perdu la VM non protéique qui la caractérise, sa capacité à absorber les colorants peut être altérée - cela s'accompagne généralement d'une amélioration du traitement à l'acide, mais un traitement inégal peut entraîner l'apparition de "taches" ou de "speck".
Compte tenu de ces sensibilités, la carbonisation doit être effectuée avec une surveillance précise, par des opérateurs expérimentés, et une fois le traitement terminé, les avantages doivent être obtenus sans avoir d'impact négatif sur l'intégrité de la laine.
Avantages de la laine carbonisée - Pourquoi l'industrie l'utilise-t-elle encore ?
Malgré sa complexité et la disparition des usines de carbonisation dans certaines régions, la laine carbonisée joue toujours un rôle important dans la production de laine et de tissus de qualité supérieure. Les principaux avantages sont les suivants :
Retirer de la laine la majeure partie du contenu végétal - graines, bavures, herbes, anas - afin de produire un tissu plus raffiné et de meilleure qualité.
Amélioration de la qualité des tissus et des fils - moins de stries, coloration plus uniforme, surface plus douce, plus esthétique et meilleure performance.
Moins de défauts, moins de dommages aux machines - pendant le cardage, la filature, le tissage ; moins de ruptures liées aux bavures, moins de déchets, plus d'efficacité dans le traitement.
Meilleure rétention et uniformité des teintures - La laine carbonisée est donc généralement plus sensible aux teintures, ce qui se traduit par une plus grande cohérence, vivacité et uniformité de la coloration.
Valeur accrue et compatibilité avec les tissus haut de gamme - idéal pour créer de beaux motifs détaillés adaptés à tous les types de tissus, y compris les matières peignées et floquées, ainsi que les textiles haut de gamme exigeant pureté et cohérence.
Pour les usines de tissus et les producteurs de textiles qui souhaitent atteindre le haut de gamme du marché des tissus en laine, la laine carbonisée continue d'être une matière première importante, permettant de fabriquer des produits qui répondent à des normes élevées en matière de design, de performance et de satisfaction du client.
Risques, inconvénients et raisons du déclin de la carbonisation dans certaines régions
La carbonisation est bénéfique, mais elle comporte également un risque implicite et un compromis potentiel. En fin de compte, de nombreux transformateurs de laine dans les régions où la VM est faible ont abandonné ou réduit la pratique de la carbonisation de la laine en raison des conséquences négatives que cela a sur la population locale. Aspects concernés :
- Rupture des fibres et réduction de la densité
L'hydrolyse acide, en particulier en présence de conditions non optimales (faible concentration d'acide, mouillage inégal, humidité élevée ou cuisson incorrecte), peut entraîner l'hydrolyse de la liaison peptidique, la coupure de la chaîne et une réduction de la résistance à la traction.
Cette détérioration peut être exprimée comme suit :
Résistance plus faible du fil et probabilité plus élevée de rupture au cours de la transformation.
Réduction de la longévité et de la résistance des vêtements - il s'agit d'un inconvénient important si l'on a besoin de textiles durables et résistants.
- Perte de poids et diminution du rendement
La composition de la matière végétale est variable, mais elle est parfois importante dans le poids de la laine brute. Lorsque ces matières sont éliminées par carbonisation, le rendement total de la laine est réduit. En outre, certaines fibres de laine courtes ou faibles peuvent être perdues au cours du traitement (compactage mécanique ou nettoyage), ce qui diminue encore le rendement.
Pour ceux qui se sont attachés à maximiser le rendement et à minimiser les déchets, cela peut avoir un impact négatif sur le marché de la laine carbonisée, en particulier au début de l'industrie.
- Préoccupations environnementales et chimiques
La carbonisation utilise généralement de l'acide sulfurique comme milieu acide et produit un drainage acide ainsi que des débris végétaux carbonisés comme sous-produits. Si l'acide n'est pas correctement équilibré, les effluents traités et les poussières peuvent présenter des risques pour l'environnement.
En outre, la neutralisation, le rinçage et le blanchiment peuvent utiliser des produits chimiques et de l'eau, ce qui augmente le coût de la transformation, le volume des eaux usées et l'impact sur l'environnement.
En raison de cette préoccupation, certaines régions (par exemple, certaines parties de l'Europe) ont connu une diminution du nombre d'usines de carbonisation ou la fermeture de l'usine.
- Limites de prix, de complexité et de débit
Par rapport au simple nettoyage et au décapage mécanique, la carbonisation est plus complexe, prend plus de temps et nécessite un contrôle précis de la procédure, de la manipulation des produits chimiques, de la neutralisation et du traitement des déchets.
Les taux de production typiques sont généralement faibles (par exemple, 500-600 kilogrammes de laine par heure pour une ligne standard de 1800 mm de large) - plus lents que les autres méthodes de traitement de la laine.
Par conséquent, le coût par kilogramme de laine carbonisée (par rapport à la laine écumée seule) est plus élevé, et la viabilité économique du processus dépend de la qualité et de la valeur du produit en aval.
Quand utiliser la laine carbonisée - Lignes directrices de l'industrie et critères de décision
Compte tenu des avantages et des inconvénients, la décision de carboniser ou non la laine doit se fonder sur des critères spécifiques concernant la teneur en VM de la matière première, l'utilisation prévue, la qualité et les considérations économiques/environnementales. Il s'agit d'un guide professionnel de l'industrie :
- La carbonisation est suggérée lorsque :
La teneur en VM est généralement modérée à élevée (par exemple, 2-3%, en particulier avec des têtes de graines dures, des bavures et de l'anas) - il est peu probable qu'un nettoyage mécanique soit efficace.
La laine est destinée à la fabrication de tissus filés en laine, de vêtements haut de gamme, de bijoux fins et de vêtements uniformes, purs, de couleur homogène et d'aspect agréable.
Les attentes en aval comprennent un tissu hygiénique et sans taches, une rétention uniforme des couleurs, des défauts minimes et un toucher homogène.
Il est avantageux de payer le coût de la prise de risque et d'obtenir un rendement supérieur, par exemple sur le marché du textile haut de gamme.
- Éviter ou minimiser la carbonisation lorsque :
Le contenu du VM est limité (par exemple, < 2%) et le traitement mécanique (cardage ou peignage) est adéquat - le coût et le risque d'endommagement des fibres peuvent être plus importants que les avantages.
Le fil/tissu est destiné aux produits laineux bas de gamme, bruts, dont les exigences en matière d'esthétique ou d'uniformité des couleurs sont moindres.
Limites économiques ou environnementales : par exemple, les petits producteurs qui ont des capacités de traitement chimique limitées, qui ont du mal à traiter les déchets, ou lorsque la minimisation de la charge chimique est d'une importance capitale.
L'utilisation finale vise à maximiser la résistance de la fibre et sa durabilité, par exemple. Les lainages plus lourds, les vêtements d'extérieur solides et le risque de détérioration de la fibre induite par l'acide ne sont pas souhaitables.
Tendances récentes et alternatives - Évolution de l'industrie et considérations environnementales
Alors que la carbonisation traditionnelle à base d'acide est courante depuis des décennies, les réglementations environnementales, les préoccupations en matière de coûts et les questions de durabilité ont suscité un intérêt accru pour les méthodes alternatives d'élimination des VM.
Plusieurs avancées significatives :
Thérapie enzymatique : elle implique l'utilisation de cellulases, de ligninases ou d'autres enzymes spécifiques pour dégrader les matières végétales, ce qui permet d'éviter les acides forts, de réduire la toxicité des effluents et, éventuellement, d'améliorer la résistance de la laine.
Traitement à petite échelle / en circuit fermé : prendre des mesures plus efficaces pour neutraliser les effluents, traiter l'eau et la réutiliser afin de réduire l'impact sur l'environnement.
Carbonisation sélective uniquement pour les lots à VM élevé : une distinction plus stricte entre la laine grasse et ses homologues pour éviter une carbonisation inutile lorsque le VM est déjà faible - cela améliore le rendement et réduit la consommation de produits chimiques.
Ces tendances sont attribuées à une pression plus forte au sein de l'industrie : maintenir la qualité tout en veillant à ce que les avantages économiques et environnementaux soient équilibrés avec la durabilité et la responsabilité.
Ce que signifie la "laine carbonisée" pour les acheteurs, les marques et les acteurs de la chaîne d'approvisionnement
Pour les marques, les fabricants ou les détaillants qui utilisent des tissus ou des fils de laine, savoir comment identifier la laine carbonisée a un effet pratique :
Attentes : La laine carbonisée donne un tissu plus hygiénique et plus uniforme, ce qui est important pour les vêtements de qualité supérieure ou les textiles haut de gamme.
cohérence et réduction des défauts : des concentrations plus faibles de mouchetures/matières végétales entraînent moins de réclamations de la part des clients, moins de rejets de tissus et une réputation positive.
Le coût de la carbonisation est généralement supérieur à la valeur du produit, mais l'amélioration de la qualité justifie souvent un prix supérieur, en particulier sur les marchés des laines de luxe ou des laines fines.
Transparence et durabilité de la chaîne d'approvisionnement : Les préoccupations environnementales augmentant, il est important de savoir si la laine a été carbonisée à l'acide, si des effluents ont été traités ou si elle a été traitée selon une méthode plus respectueuse de l'environnement. Ces informations permettent d'évaluer la durabilité du produit.
Description du produit et communication : Dans les contextes B2B ou B2C, le fait d'indiquer "laine carbonisée" (ou de ne proposer que le nettoyage mécanique) peut influencer les attentes en matière de qualité du tissu, de durabilité et de teintures, ce qui peut réduire les retours ou l'insatisfaction.
Par conséquent, pour les entreprises qui achètent ou produisent des tissus en laine, la carbonisation n'est pas considérée comme une simple tâche technique, mais elle a souvent un impact significatif sur la conception du produit final et sur sa valeur à long terme.
Conclusion - La laine carbonisée : Qu'est-ce que c'est, pourquoi c'est important et quand l'utiliser ?
La laine carbonisée n'est pas simplement de la "laine lavée" - c'est aussi de la laine qui a subi un traitement chimique supplémentaire pour éliminer les polluants végétaux incrustés (matières végétales) qui résistent au nettoyage et au récurage normaux. Grâce à une séquence soigneusement planifiée - comprenant le récurage, le traitement à l'acide, la déshydratation, la cuisson, le broyage et éventuellement le blanchiment - la carbonisation produit une laine plus hygiénique, plus uniforme et plus appropriée pour la filature fine, la coloration et la production de tissus de qualité supérieure.
Toutefois, cette procédure comporte des coûts associés : dommages potentiels aux fibres, diminution du rendement, coûts environnementaux et chimiques, et complexité accrue du traitement.
Pour les fabricants de tissus, les marques de tissus ou les détaillants, la décision d'utiliser de la laine carbonisée - ou de la décrire spécifiquement - doit être basée sur une évaluation équilibrée de la teneur en VM de la matière première, des exigences du produit final (qualité, apparence, coloration, performance), du coût et de la durabilité, ainsi que sur une évaluation équilibrée de la durabilité du tissu.
En fin de compte, la carbonisation est toujours considérée comme un élément important, mais délibéré, de la boîte à outils du traitement de la laine. Lorsqu'elle est employée correctement, elle permet de transformer une toison brute et polluée en une laine de qualité qui convient à un tissu de qualité supérieure. Cependant, il est essentiel d'avoir un contrôle précis, des connaissances techniques et de comprendre les effets à long terme de vos actions.
