Nécessité d’une normalisation internationale et définition des cotons de référence

La graine de coton 

Le genre Gossypium L

Les cotonniers sont des dicotylédones, appartenant à l ’ordre des Malvales, à la famille des Malvacées, à la tribu des Hibiscées et au genre Gossypium L. Parmi les 51 espèces recensées à ce jour, seules quatre portent des fibres cellulosiques sur les graines et constituent le groupe des cotonniers cultivés (Lagière, 1966, Parry, 1982) :
• Gossypium herbaceum et Gossypium arboreum ; ces deux espèces ont une longue histoire de culture en Afrique et en Asie. Elles sont caractérisées par des fibres très courtes (inférieures à 25 mm) et ne représentent que 3 à 4% du coton cultivé.
• Gossypium barbadense : originaire de l ’Amérique du Sud tropicale, elle s ’est répandue en Amérique Centrale et aux Caraïbes. Elle a été introduite en Caroline du Sud à la fin du XVIIIème et en Egypte au XIXème siècle. De cette espèce sont issus les cotons longue soie, à fibres extra longues (supérieures à 33 mm). Elle représente 5 à 7% du coton cultivé dans le monde.
• Gossypium hirsutum : majoritaire dans le groupe des espèces cultivées (plus de 90%), elle est caractérisée par desfibres moyennes à longues (25 à 32 mm).
Certaines des espèces sauvages sont exploitées par les sélectionneurs pour l’amélioration variétale des quatre espèces cultivées, et constituent une source potentielle de création de nouvelles variétés (Mergeai et al., 1993).

Le coton à travers le monde

La culture du cotonnier dans le monde couvre une superficie supérieure à 30 millions d’hectares, répartis sur quelque 70 pays. Depuis le début des années 50, cette superficie reste relativement constante. La production mondiale de fibres de coton, quant à elle, n ’a cessé d ’augmenter grâce à une amélioration régulière du rendement moyen en fibre.
La production mondiale de fibre de coton était de 18,5 millions de tonnes en 1998/1999. Elle devrait atteindre, selon les projections de l ’ICAC (ICAC, 1999), 19 millions de tonnes en 1999/2000. [Ajout d’un commentaire par Gourlot : la production mondiale de la dernière campagne a été estimée a environ 21 millions de tonnes]. Cinq pays assurent plus de 70% de la production mondiale (Figure A-3) ; il s ’agit de la Chine Continentale avec une moyenne de 4,3 millions de tonnes sur les six dernières années, les Etats-Unis (3,8 millions de tonnes), l’Inde (2,8 millions de tonnes), le Pakistan (1,6 millions de tonnes), et VOuzbékistan avec 1,1 million de tonnes (ICAC, 1999). Parmi ces pays producteurs, seuls les Etats-Unis et l ’Ouzbékistan assurent une part notable des exportations (40 %) ; la Chine n ’exporte q u ’une faible partie de sa production et de manière épisodique.

Cycle du cotonnier

La date de semis des graines de cotonnier est déterminée par les conditions climatiques (température, pluviométrie). Elle varie donc d ’une région de culture à une autre et peut s ’étendre sur plusieurs saisons selon le climat.
Selon les variétés et les conditions du milieu, la phase de levée1 et le stade de plantule durent 50 à 60 jours. Elles sont suivies par l ’anthèse2 annonçant la fin de la phase végétative et le début de la phase de floraison. Le rythme de floraison peut varier selon les variétés et les conditions climatiques (Boulanger et al., 1955). La pollinisation a lieu dans les quelques heures suivant l’ouverture des fleurs, la fécondation est achevée dans les trente heures qui suivent l’épanouissement de la fleur . Certains ovules peuvent ne pas être fécondés, d ’autres peuvent avorter malgré une fécondation normale. Ces derniers sont à l’origine de graines avortées, généralement appelées « motes » (Lagière, 1966).
La floraison est étalée dans le temps ; les phases de floraison et de maturation se chevauchent. La phase de maturation des capsules (fruits du cotonnier). A l ’issue de cette phase, les capsules mûres s ’ouvrent et le cotongraine sèche . Le coton-graine est l ’objet de la récolte ; il est constitué des graines et des fibres qu’elles portent. Des fleurs peuvent continuer à se former bien que les premières capsules soient ouvertes. C’est une caractéristique du cotonnier d’avoir à la fois des boutons floraux, des fleurs, des capsules fermées ou ouvertes au cours de son développement..

La graine de coton

La capsule est constituée de 3 à 5 loges ; chaque loge peut contenir de 6 à 9 graines. Les graines sont de forme ovoïde et peuvent avoir des tailles différentes selon les variétés et les conditions de culture. La taille des graines est définie par un indice qui correspond à une masse de 100 graines ou « seed index ». La graine est constituée d ’une amande (50 à 55% de son poids, (Lagière, 1966)) enveloppée d ’une coque de couleur brunfoncé ou noire (40 à 45% du poids de la graine). Selon les espèces, la coque peut être recouverte de linter ou duvet. Les graines, comme la majorité des organes aériens du cotonnier, sont naturellement pourvues de glandes à gossypol, qui est un pigment toxique pour les animaux monogastriques et pour l’homme.
La production de graines représente entre 55 et 65 % de la récolte de coton-graine.
Cependant, sa valeur marchande atteint à peine 15% de celle de la récolte. Tous les constituants de la graine peuvent être séparés successivement et valorisés pour des usages variés.
Le duvet (linter) est récupéré à l ’aide de machines appelées « délinteuses ». Il est exploité dans la fabrication de coton hydrophile, de rembourrage pour matelas, ou comme matière première pour diverses industries chimiques (Gautier, 1947a, Lagière, 1966, Parry, 1982).
Les coques sont ensuite séparées des amandes par une opération de décorticage et sont généralement utilisées comme combustible (Gautier, 1949). Les amandes restantes servent à l’extraction d ’huile comestible (Gautier, 1947b) ; les tourteaux qui en résultent, riches en protéines, sont utilisés pour l ’alimentation des ruminants. Selon Raymond et a l, 1995, la production d’huile de coton pendant la campagne 1994-1995 s ’est élevée à 3,8 millions de tonnes et celle de tourteaux à 14,4 millions de tonnes.
La création de variétés de cotonnier sans glandes à gossypol (dits « glandless ») a ouvert la voie, pendant quelques années, à une exploitation des graines dans l ’alimentation humaine (Buffet, 1979, Bourély, 1987). De nouvelles possibilités de valorisation de la graine de coton sont également étudiées notamment dans le domaine de la fabrication de matériaux biodégradables (Marquié, 1996).

Les différentes caractéristiques importantes des fibres de coton au travers de l’examen de la filière

Les étapes de la filière cotonnière

Chaque étape de transformation du coton-graine (fibres, filés …) agit sur la qualité des fibres de coton, qui a une incidence sur la capacité et la qualité des transformations ultérieures.
Aussi, comme les normes ISO 9000 le requièrent, chaque intervenant dans la filière doit s’assurer de la qualité des matières premières qu’il acquière (en entrée) et de la qualité des produits qu’il manufacture (en sortie).
L ’étude de l’organisation de la filière (Figure A-15, extraite de Gourlot, 1999b) montre qu’un nombre important d’étapes de transformation est appliqué aux matières premières avant de parvenir chez le consommateur final. Le consommateur final attend des ‘qualités’ spécifiques pour chacun des produits manufacturés. Un cahier des charges est donc transmis du vendeur au manufacturier qui, en fonction de ses méthodes de transformation, le transmet à son fournisseur. Et le cahier des charges se transmet ainsi d’opérateur à opérateur en remontant la filière jusqu’au producteur de coton-graine.
Les étapes importantes en terme de caractérisation des fibres débutent dès la fin de l’égrenage quand les fibres sont compressées en balles d’environ 228 kg. A ce moment, un ou plusieurs échantillons sont prélevés, généralement avec un emporte-pièce, pour constituer des échantillons nommés ‘échantillons au sabot’. Ceux-ci sont transférés vers un laboratoire où une caractérisation des fibres est réalisée soit visuellement soit de manière instrumentale.
En fonction des résultats d’analyse, le producteur regroupe les balles de fibres par qualité homogène selon la demande du transitaire.
Les balles sont alors expédiées vers les lieux de transformation. A l’arrivée à la filature, les balles sont organisées en lots en fonction des qualités, des prix et du type de fil à produire, pour alimenter la chaîne de production. La première étape, la ‘grosse préparation’, a pour objectif d’individualiser les fibres, de les nettoyer et de les mélanger intimement avant de les transférer vers une carde qui constitue généralement la dernière étape de nettoyage.
A ce stade, la plupart des petites impuretés sont retirées des amas fibreux qui sont alors conditionnés sous forme de ruban déposés dans des pots. Ces pots alimentent ensuite deux à plusieurs étapes d’étirage où les rubans sont affinés en même temps que sont réalisés aussi une fonction de mélange, de démêlage et de défrisage des fibres. C ’est généralement à cette étape que des fibres synthétiques ou artificielles sont mélangées avec les fibres de coton.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE A : GENERALITES : LE COTONNIER , CULTURE ET TRANSFORMATION 
A. 1. Le cotonnier du champ a la fibre 
A. 1.1. Le genre Gossypium L
A. 1.2. Le coton à travers le monde
A. 1.3. Morphologie et développement
A.1.3.1. Morphologie
A. 1.3.2. Cycle du cotonnier
A. 1.4. Conduite de la culture
A. 1.5. La récolte
A. 1.6. L’égrenage
A. 1.6.1. Égreneuse à rouleau
A. 1.6.2. Égreneuse à scies
A. 1.6.3. Opérations ultérieures
A.2. L a graine de coton 
A.3. L a fibre de coton 
A.3.1. Formation et structure
A.3.2. Les différentes caractéristiques importantes des fibres de coton au travers de l’examen de la filière
A.3.2.1. Les étapes de la filière cotonnière
A.3.2.2. Comment la filière affecte la valeur des critères technologiques ?
A.3.2.3. Economie de la filière
CHAPITRE B : BREF APERÇU SUR LES METHODES ET APPAREILS DE MESURE DES
PRINCIPALES CARACTERISTIQUES DES FIBRES DE COTON
B .l. Etude bibliographique sur les methodes de mesure des caractéristiques technologiques des FIBRES DE COTON
B.1.1. Les méthodes traditionnelles
B .l.2. Les appareils classiques
B.l.2.1. Mesure du micronaire
B. 1.2.2. Mesure des longueurs
B. 1.2.3. Mesures de ténacité avec les appareils classiques sur faisceaux plats de fibres
B. 1.3. Les appareils à basse productivité
B .l.4. Les appareils à haute productivité
B.l.4.1. Utilisation des HVI pour le classement commercial
B. 1.4.2. Utilisation dans un programme d’amélioration variétale et la recherche en métrologie
B.2. Necessite d’une normalisation internationale et definition des cotons de reference
B.2.1. Pourquoi une standardisation internationale ?
B.2.1.1. Les cotons ICCS
B.2.1.2. Les cotons HVICC
B.2.1.3. Les standards de grade et de pulling
B.2.2. Etude de consommation des différents standards d’étalonnage
Thèse Jean-Paul Gourlot Sommaire
B.2.3. Etalonnage (Calibration)
B.2.4. Commentaires sur les méthodes d ’établissement des valeurs de référence des cotons standards
B.3. Point sur les conditions de temperature et d ’humidite pour le conditionnement des ECHANTILLONS ET LA REALISATION DES CARACTERISATIONS
B.4. DISCUSSION SUR LES CONDITIONS D’APPLICATION DES MODELES THEORIQUES ET RHEOLOGIQUES AUX TESTS SUR FIBRES DE COTON
B.5. Point sur les libelles des caractéristiques
CHAPITRE C : OBJECTIFS DE RECHERCHE
CHAPITRE D : ANALYSE CRITIQUE DES METHODES DE MESURE UTILISEES DANS LA THESE
D. 1. Appareil Stelomètre
D .1.1. Préparation des échantillons
D.1.2. Description de l’appareil
D.1.3. Réalisation des tests
D.1.4. Données recueillies et utilisées
D.I.5. Discussion des biais d ’échantillonnage
D.2. Appareil AFIS
D.2.I. Préparation des échantillons
D.2.2. Description de l ’appareil
D.2.3. Réalisation des tests
D.2.4. Données recueillies et utilisées
D.2.5. Discussion des biais d ’échantillonnage
D.3. Appareil Mantis
D.3.1. Préparation des échantillons
D.3.2. Description du Mantis
D.3.3. Réalisation des tests
D.3.4. Données recueillies et utilisées
D.3.5. Discussion sur les biais possibles
D.3.6. Discussion sur quelques premiers résultats Mantis
D.4. Description d ’une chaîne integree de mesure designee sous le nom de HVI
D.4.1. Préparation des échantillons
D.4.2. Description du HVI
D.4.2.1. Mesure de la colorimétrie et du taux de déchet
D.4.2.2. Mesure de l’indice micronaire
D.4.2.3. Méthode de mesure de la distribution de longueur des fibres
D.4.2.4. Dynamométrie
D.4.3. Réalisation des tests
D.4.4. Données recueillies et utilisées
D.4.5. Discussion des biais d ’échantillonnage
D.4.5.1. En général
D.4.5.2. Mesure du micronaire
D.4.5.3. Mesure des longueurs caractéristiques
D.4.5.4. Mesure de la ténacité
D.4.5.5. Biais combinés
D.5. Simulations de casse en faisceau a partir des données fibre par fibre MantisThèse Jean-Paul Gourlot Sommaire
D.5.1. Preparation des données relatives aux échantillons
D.5.2. Réalisation des simulations
D.5.3. Données recueillies et utilisées
D.5.4. Discussion sur les biais possibles
D.6. Appareil RST (Reference Strength Tester)
D.6.1. Préparation des échantillons
D.6.2. Description de l ’appareil
D.6.3. Réalisation des tests
D.6.3.1. Sur le module 910B
D.6.3.2. Sur le système de coupe et la balance de précision
D.6.3.3. Sur l’ordinateur
D.6.4. Données recueillies et utilisées
D.6.5. Discussion des biais possibles
D.7. Filature
D. 7.1. Préparation des échantillons
D.7.2. Description du matériel utilisé et de la méthode employée
D.7.2.1. L’ouverture et le mélange de l’échantillon
D.7.2.2. Le cardage
D.7.2.3. La phase d’étirage
D.7.2.4. La filature
Le continu à filer à anneaux/curseurs, à double étirage de Shirley – Platt
La filature à rotors de laboratoire Suessen
D. 7.3. Réalisation des tests et mesures
D.7.4. Données recueillies et utilisées
D.7.4.1. Masse linéique du fil
D.7.4.2. Propriétés dynamométriques
D.7.4.3. Régularité du fil
Le diagramme de masse linéique
Imperfections du fil
Grosseurs et finesses du fil
Neps ou boutons
D.7.4.4. Pilosité du fil
D.7.4.5. Torsion du fil
D.7.5. Discussion sur les biais de mesure
D.8. Conclusion
CHAPITRE E : EFFET DES CARACTERISTIQUES TECHNOLOGIQUES DES FIBRES SUR LA
MESURE DE LEUR RESISTANCE DE RUPTURE PAR HVI
E .l. Introduction
E.2. Effet des irrégularités de surface des fibres sur la mesure optique de la masse optique de FAISCEAUX DE FIBRES
E.2.I. Introduction
E.2.2. Matériels et méthodes
E.2.2.1. Expérimentation n ° l
E.2.2.2. Expérimentation n°2
Thèse Jean-Paul Gourlot Sommaire
E.2.2.3. Experimentation n°3
E.2.3. Résultats et discussion
E.2.3.1. Expérimentation n ° l
E.2.3.2. Expérimentation n°2
E.2.3.3. Expérimentation n°3
E.2.4. Conclusion
E.3. Effet de la couleur sur la mesure optique de m asse de faisceaux de fibres
E.3.1. Introduction et objectif
E.3.2. Matériels et méthodes
E.3.3. Résultats et discussion
E.3.4. Conclusion
E.4. Effet du couple maturite/ finesse a partir de capsules selectionnees
E.4.1. Objectif
E.4.2. Matériels et méthodes
E.4.3. Résultats et discussion
F..4.3.1. Résultats A FIS
E.4.3.2. Résultats Mantis
E.4.3.3. Résultats HVI
E.4.3.4. Résultats RST
E.4.3.5. Résultats Stélomètre
E.4.3.6. Résultats des simulations
E.4.4. Conclusion
E.5. Effet de la distribution en longueur des fibres : experience a une seule coupe
E.5.1. Objectif
E.5.2. Résultats attendus
E.5.3. Matériels et méthodes
E.5.3.1. Organisation de l’expérimentation
E.5.3.2. Analyses de caractérisation
E.5.4. Résultats et discussion
E.5.4.1. Mesure FMT3
E.5.4.2. Mesure AFIS
E.5.4.3. Mesure HVI
E.5.4.4. Mesure Mantis
E.5.4.5. Mesures au Stélomètre
Valeur de T1
Valeurs de E l
E.5.4.6. Mesure RST
RST04
RSTXX
Comparaison des deux approches RST
E.5.4.7. Vérification du positionnement des pinces de traction pour l’application de la contrainte sur les faisceaux de fibres pour une analyse RST ; cas des casses à SL 30 %
E.5.5. Discussion – Conclusion
E.6. Effet de la distribution en longueur des fibres : experience en quatre coupes
E.6.1. Objectif
Thèse Jean-Paul Gourlot Sommaire
E.6.2. Matériels et méthodes
E.6.3. Résultats et discussion
E.6.3.1. Mesure FMT3
E.6.3.2. Mesures AFIS
E.6.3.3. Mesure HVI
E.6.3.4. Mesure Mantis
E.6.3.5. Mesures au Stélomètre
E.6.3.6. Mesure RST
RST04
RST XX
E.6.4. Conclusion
E.7. Effet de la quantité de fibres dans les peignes et de la position de realisation du test de DYNAMOMETRIE SUR LA TENACITE
E.7.1. Objectifs
E.7.2. Matériels et méthode
E.7.3. Résultats et discussion
E.7.3.1. Effet de la quantité de fibres dans les peignes
E.7.3.2. Effet de la position de la casse
Résultats HVI
Résultats de la méthode RST
E.7.3.3. Effet de la distance entre le système optique et la pince arrière
Résultats HVI
Résultats de la méthode RST04
E.7.4. Conclusion
E.8. Effet de la temperature et de l’humidite relative pendant les mesures
E.8.1. Objectif
E.8.2. Matériels et méthodes
E.8.3. Résultats et discussion
E.8.3.1. Conditions d’ambiance réelles observées
E.8.3.2. Effet des conditions atmosphériques sur les résultats Mantis
E.8.4. Conclusion
CHAPITRE F : VERIFICATION DES EFFETS AVEC DES COTONS GENERAUX
F.1. Objectif
F.2. MATERIELS ET METHODES
F..2.1. Les cotons
F.2.2. Opérations de filature
F.3. Résultats et discussion
F. 3.1. Relations entre résultats des caractérisations des fibres
F. 3.2. Relations entre résultats des caractérisations des fibres et celles des filés
F.4. Conclusion
CHAPITRE G : CONCLUSIONS – PERSPECTIVES
CHAPITRE H : REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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