Test de plusieurs adhésifs sur l’asclépiade

En mars dernier, je suis passé dans un magasin d’art pour acheter des échantillons de toutes les colles et adhésifs que j’ai pu trouver, afin de les tester sur la fibre d’asclépiade. La seule contrainte était qu’ils devaient être sous forme liquide et pouvoir sécher à l’air libre. Quelques mois ont passé sans que je tente l’expérience, mais cette semaine fut la bonne! Les résultats m’ont grandement surpris.

Premièrement, je vais commencer par expliquer ma méthodologie. J’ai utilisé des grilles en coton, communément appelées tissu à fromage, comme substrat de base pour emprisonner les fibres, qui sont très volatiles rappelons-le. Une fois les fibres bien placées, j’appliquais la colle généreusement, en tâchant de bien la mélanger aux fibres. Dans mon premier essai, des fibres se sont échappées et j’ai tâché de les rassembler pour former un fil, ce qui a très bien fonctionné. Voyons voir les résultats un par un. J’utilise des critères subjectifs de flexibilité, résistance à l’eau, toxicité et confort afin d’effectuer la comparaison.

Colle à bois

Lorsqu’elle n’est pas sèche, la colle à bois (Colle blanche multi-usage Lepage) semble être l’adhésif idéal. Les fibres s’y mélangent parfaitement, leur comportement est surprenant  puisqu’on est habitué qu’elles soient fortement hydrophobes (mais la colle ne contient visiblement pas d’eau). On peut facilement façonner un fil qui tient bien. Cependant, on déchante un peu une fois séché. Le résultat est extrêmement cassant, comme si la colle a trop attaqué chimiquement les fibres.

Flexibilité : 1/5

Résistance à l’eau : Oui

Toxicité : Non

Confort : 2/5

Mod Podge

Le Mod Podge (Mod Podge fini mat) est beaucoup plus liquide à l’application que la colle, et donne l’impression de moins bien tenir sur la fibre, probablement parce qu’il contient de l’eau. Par contre, une fois séché, le résultat est impressionnant : les fibres conservent leur souplesse et leur brillance, tout en ayant plutôt bien fusionné. Seul hic : il se dissout complètement une fois plongé dans l’eau, ce qui empêche son usage dans le textile.

Flexibilité : 3/5

Résistance à l’eau : Non

Toxicité : Non

Confort : 4/5

Medium glacis clair

Le medium glacis clair (Jo Sonja clear glaze medium surface sealer) a une viscosité qui se situe entre celle de la colle et du modpoge, et ressemble à une peinture transparente. On peut facilement façonner un fil à la manière de la colle. Une fois séché, le fil garde sa souplesse et sa brillance, ce qui signifie que la fibre est peu attaquée. Problème : ne se trouve plus au Omer DeSerre.

Flexibilité : 3/5

Résistance à l’eau : Oui

Toxicité :  contient du propylène glycol et de l’hydroxide d’ammonium (aucune idée de la concentration), mais je ne sais pas si c’est toxique, ça semble être correct.

Confort : 4/5

Médium textile

Le médium textile (Ceramcoat médium textile) ressemble beaucoup au médium glacis clair. Cependant, il ne permet pas de façonner aussi bien un fil à l’application. Une fois séché, la fibre conserve ses propriétés. Il ne résiste pas vraiment bien à l’eau, bien que je n’ai pas suivi le protocole de l’étiquette disant qu’il faut attendre 7 jours avant de laver le tissu (trop long, à un moment donné).

Flexibilité : 3/5

Résistance à l’eau : Non

Toxicité : Non

Confort : 4/5

Peinture acrylique pour cuir

La peinture acrylique pour cuir (DecoArt Patent Leather Paint) a été un essai chanceux puisque visiblement, ce produit est fait pour être utilisé sur du cuir, qui a des propriétés bien différentes des fibres de l’asclépiade. Pourtant, un peu comme avec la colle, les fibres semblaient directement se prêter à la fabrication d’un fil dès l’application. Une fois séché, la couleur bleue reste vraiment tenace. Les fibres conservent une flexibilité et semblent même beaucoup moins cassantes qu’à l’origine.

Flexibilité : 3/5

Résistance à l’eau : Oui

Toxicité : Non

Confort : 3/5

Colle caoutchouc

La colle caoutchouc (Elmers) a été choisie plutôt dans une tentative d’être exhaustif et de ne laisser de côté aucune alternative, bien que son caractère poison et inflammable soit rébarbatif. À l’application, une odeur forte se dégage, mais j’avais prévu le coup en plaçant mes tests dans une pièce à part et bien aérée. Cela vient avec un pinceau et je ne l’ai pas autant manipulé que les autres, ce qui laisse la comparaison un peu délicate. Un fois séché, les fibres sont bien collées, bien qu’il ait été difficile de les enrober complètement d’adhésif. Elles conservent parfaitement leur propriété hydrofuge.

Flexibilité : 4/5

Résistance à l’eau : Oui

Toxicité : Oui ++

Confort : 2/5

Conclusion

Pour mon application, qui est d’éventuellement faire un textile d’asclépiade, seuls deux adhésifs ont passé le test : le médium glacis clair et la peinture acrylique pour cuir. Ils ont en commun de fonctionner sur une base d’acrylique, qui semble avoir une bonne compatibilité chimique avec la cellulose de l’asclépiade. Ce sera donc à investiguer davantage, mais je crois avoir bien cerné mes recherches. Le hic, c’est que ce sont deux produits assez chers (4,5$ pour 60ml), mais probablement qu’une très faible quantité est véritablement nécessaire pour bien coller les fibres, dépendamment de la méthode d’application qui reste bien évidemment à optimiser. Le fil résultant sera donc inévitablement un composite synthétique-asclépiade, avec tous les avantages et inconvénients que cela comporte. La capacité d’utiliser des peintures colorées est tout de même très intéressant, et la résistance accrue aux contraintes mécaniques que confère l’adhésif permet de rendre filable une soie extrêmement fragile et lisse, tout en conservant ses propriétés isolantes et hydrofuges.

Découpage laser de l’asclépiade

J’ai fait des tests en soumettant la fibre d’asclépiade à différentes puissances de mon laser. Ce que je me suis rendu compte, c’est qu’il ne se passe rien en-dessous de 70mW. À cette valeur, lorsqu’un bout de fibre simple est exactement au focus, il commence à brûler. Lorsque la fibre d’asclépiade brûle, elle agit en quelque sorte comme de l’encens à très haute vitesse, prenant environ 1 seconde pour que le tison la parcourt au complet.

La fibre est tellement lisse qu’elle réfléchit la lumière du laser comme un miroir cylindrique avec très peu de distorsion, c’est fascinant et ça provoque divers effets de lumière et d’optique vraiment intéressants. Il faudrait penser si on pourrait l’intégrer dans de l’optique, comme un diffuseur ayant de bonnes propriétés thermiques et acoustiques, je ne sais pas.

Lorsque le laser commence à interagir avec la fibre, on entend un petit bourdonnement, celui de la fréquence du PWM. Je restais à des fréquences aux alentours de 60Hz. Peut-être que je pourrais expérimenter avec d’autres valeurs, pour voir, mais je ne pense pas que cela soit vraiment différent.

En conclusion, le laser est approprié pour faire de la découpe de la fibre, avec les bons paramètres, c’est possible d’éviter de la faire prendre en feu et de produire une coupure nette et propre au travers de toutes les fibres en même temps. Autrement dit, une fois qu’un tissu d’asclépiade sera conçu, on pourra en faire la découpe facilement avec un faisceau laser. Par contre, pour modifier les propriétés de la fibre et ainsi pouvoir la filer, le laser n’a vraiment pas l’air d’être le bon outil. Soit il passe complètement au travers, soit il la laisse intacte. Il faut continuer à chercher d’autres alternatives!

Test du laser sur l’asclépiade

J’ai fait plusieurs tests avec le laser et la bouteille qui essaie de faire une extrusion continue de la fibre d’asclépiade. C’est vraiment un échec. Premièrement, la fibre reste toute coincée avant d’entrer dans la buse, je ne comprends pas comment répéter les résultats que j’obtenais précédemment. Peut-être que l’asclépiade que j’avais utilisé alors avait des fibres plus courtes, je ne sais pas.

Toute la fibre qui arrive à sortir est simplement brûlée par le laser. Il faudrait trouver une façon de pouvoir contrôler la vitesse de sortie, pour que chaque bout soit exposé au laser de manière contrôlée. Bien sûr, je suis capable d’ajuster la puissance du laser avec un PWM pour obtenir n’importe quelle valeur entre 0 et 3W.

Je vais abandonner l’idée de l’alignement par air comprimé, les résultats ne sont pas concluants. Il va falloir trouver une autre méthode plus fiable et plus reproductible.

Sinon, j’ai fait des tests avec un motton d’asclépiade placé dans le faisceau laser. La fibre étant très petite, elle est aussitôt transformée en fumée. Des bouts brûlés se situent en périphérie du trajet du faisceau. Je les ai regardés au microscope, on peut les voir sur les images ci-dessous. Cela semble donner toutes sortes de formes tordues aux fibres, ce qui est bon signe. Il faudrait voir si elles sont tout aussi isolantes. De plus, je ne sais pas à quel point cela les brise, possiblement qu’elles deviennent encore plus fragiles qu’elles ne le sont déjà, se transformant en poussière encore plus facilement.

En conclusion pour cette petite séance de laboratoire, il faut repenser complètement la méthode d’alignement et expérimenter avec différentes puissances de faisceau, de manière reproductible. L’ajout d’une seconde fibre ou d’un liant quelconque est à investiguer.

Assemblage mécanique pour le traitement laser de l’asclépiade

J’ai terminé l’assemblage mécanique de mon laser 3W. L’objectif était de le monter à la verticale, de manière à ce que le faisceau pointe vers le sol, puis de l’aligner sur la sortie de ma buse par laquelle sort la fibre. Pour cela, j’utilise principalement des extrusions d’aluminium. Il y avait plusieurs trous filetés dans le boîtier du laser, dont le diamètre était parfait pour y visser mes vis de 2mm. J’ai donc simplement imprimé en 3D une plaque avec des trous aux bons endroits (3e photo). Un arduino connecté sur l’entrée TTL de la carte de contrôle du laser permet de sélectionner la puissance de sortie du laser. Pour faire l’alignement, j’utilise la puissance la plus basse possible, en deçà du 1mW (non mesuré pour de vrai). Je porte tout de même des lunettes classées OD5 à 450nm en tout temps, les lunettes fournies avec le laser lors de l’achat sont une vraie blague, mais vraiment pas drôle en fait, puisqu’elles ne bloquent (à peu près) rien, elles sont très probablement fausses, mais bon, au prix que m’a coûté le laser, c’est normal. On peut voir sur la 4e photo le faisceau vu par la caméra à cette puissance. Le focus se fait en tournant la petite lentille à la sortie du laser. Sur la 5e photo, c’est le laser lorsqu’il est à pleine puissance (supposément 3W, non mesuré). On peut voir que c’est amplement suffisant pour passer au travers d’une feuille de papier en une fraction de seconde (dernière image). Le tout sera utilisé dans une boîte fermée, pour limiter les risques laser au maximum.

Alignement mécanique des fibres d’asclépiade

J’ai travaillé sur mon prototype pour aligner les fibres aujourd’hui. Il est constitué à partir d’une petite bouteille de limonade. Un compresseur injecte de l’air par une aiguille décentrée dans le bas, ce qui crée un tourbillon. Une buse est située sur le dessus, et la différence de pression ainsi que la vitesse transversale de l’air provoque une aspiration vers l’extérieur. J’ai choisi une taille de sortie d’environ 1 millimètre, afin de donner suffisamment d’espace pour les fibres. Il faut encore trouver le remplissage idéal de la bouteille pour ne pas que les fibres bouchent la sortie. Également, il ne faut pas que les fibres restent trop longtemps à valser à l’intérieur de la bouteille puisqu’elles sont très fragiles et que les chocs peuvent rapidement les transformer en poussière. Il faudrait pouvoir jouer avec la pression, ce qui va être difficile puisque j’utilise un compresseur à pneus, mais pas impossible (notamment en diminuant le voltage d’alimentation). Des essais supplémentaires avec d’autres types de buses devront aussi être faits.

J’ai essayé de séparer les graines en même temps, cela donne des résultats assez moyens puisque à certains moments une graine reste attachée et bouche la sortie. Il faudra donc séparer les graines dans un autre compartiment, probablement au moyen d’un tourbillon puisque cela semble bien fonctionner.

C’est une preuve de concept assez concluante, les fibres à la sortie sont bien alignées dans la même direction, ce que je souhaitais au départ. Bien qu’il reste de l’optimisation à faire (en utilisant la mécanique des fluides entre autres), je vais réserver cette étape pour plus tard, lorsque ma preuve de concept pour le reste du procédé sera terminée. Une dernière chose concernant cette partie : à l’aide d’un capteur à la sortie, on pourrait contrôler la vitesse d’extrusion de la fibre, diminuer la pression en temps réel pour amoindrir l’effet d’éjection et s’assurer que chaque segment de proto-fil soit bien exposé au traitement.