Matériaux absorbants
Pendant des milliers d’années, les matériaux d’origine végétale ont servi d’ingrédient principal aux matériaux absorbants. Le jute, le lin, la soie, le chanvre, les pommes de terre et surtout le coton sont utilisés depuis l’époque préromaine.
Propriétés moléculaires de matériaux absorbants
Ces fibres simples d’origine végétale présentaient des propriétés moléculaires telles que la tension superficielle et l’attraction colloïdale, mais ce n’est qu’avec le développement de l’ultramicroscope en 1903 que la taille et la structure des molécules ont été mieux comprises et que le processus chimique réel d’absorption a été saisi.
La fin du XIXe siècle a inspiré une nouvelle vague de conception pour les applications spécialisées des matériaux absorbants, comme les serviettes hygiéniques et les couches, et a finalement contribué à des applications innovantes pour les domaines en plein essor de la science organique et des polymères au XXe siècle.
Le besoin de bandages stériles en médecine a précipité la conception de matériaux absorbants productibles en masse. En 1886, la société de fournitures médicales Johnson & Johnson a développé des pansements chirurgicaux en coton absorbant chauffé et stérilisé avec une couche de gaze pour empêcher les fibres de coller aux plaies.
Cette conception de pansement stérile est devenue un élément incontournable du traitement médical, bien qu’elle soit encore indisponible pour le grand public. Cependant, à mesure que les femmes changeaient de style vestimentaire et devenaient plus indépendantes, la demande de serviettes menstruelles absorbantes transportables, ainsi que de couches jetables, augmentait.
En 1887, une Américaine, Maria Allen, a créé une couche en coton recouverte d’une couche de papier perforée, pour éloigner le sang de la peau, avec une couche de gaze cousue autour d’elle. C’était une amélioration par rapport au « chiffon » de coton lavable habituel qui fuyait énormément (à la fois comme serviette hygiénique et comme couche). Cependant, il était trop cher pour une production de masse.
Améliorer la capacité d’absorption
Johnson a continué d’améliorer la capacité d’absorption de son bandage d’origine. Ils ont découvert que le chauffage et la compression de plusieurs couches de coton offraient une absorption plus élevée, moins de fuites et moins de volume dans leurs pansements.
Lorsque la serviette Lister, comme on l’appelait, s’est répandue en 1896, des produits menstruels tels que les serviettes hygiéniques Hartman’s de fabrication allemande et des rouleaux de tissu de coton « sanitaire » sont apparus dans les catalogues pour femmes. Cependant, le produit Johnson & Johnson était cher.
Le coton, bien que facilement disponible, devait encore être cueilli à la main, traité et stérilisé. Ainsi, en 1915, une entreprise américaine de fourniture de papie.
Kimberly-Clark a mis au point le Cellucotton, un matériau de bandage qui combinait du coton stérile avec de la cellulose dérivée de la pulpe de bois. Pendant la Première Guerre mondiale, les infirmières travaillant en Europe ont commencé à utiliser à la fois la serviette Lister et le Cellucotton comme serviettes menstruelles.
En 1921, poussée par cette application innovante, Kimberly-Clark fabriquait des serviettes jetables à base de Cellucotton appelées Kotex. Épais, avec une couche de gaze, ils utilisaient plusieurs dispositifs de sécurisation différents. Utilisé dans les couches, le Cellucotton était parfois recouvert d’un pantalon en caoutchouc épais, ce qui inhibait l’évaporation et pouvait exacerber l’érythème fessier et les infections des voies urinaires chez les bébés.
La »respirabilité » allait devenir l’un des défis dans les décennies à venir.
Après le tournant du XXe siècle, les propriétés moléculaires de la plupart des fibres ont été parfaitement comprises. Les matériaux à base de fibres protéiques, tels que la laine, sont constitués de longues chaînes moléculaires parallèles reliées par des réticulations.
Bien qu’il soit capable d’absorber 30 % de son poids, il expulserait également facilement le liquide lorsqu’il est pressé, ce qui en fait un matériau menstruel ou de couche peu attrayant. Les matériaux d’origine végétale tels que le coton étaient constitués de longues chaînes de molécules de cellulose disposées dans une fibre tubulaire effondrée.
Le coton pouvait facilement absorber l’eau en retenant les molécules d’eau à l’intérieur des tubes et entre les fibres. De plus, la forme des fibres signifiait que le coton pouvait être facilement manipulé par des tensioactifs et des additifs. Le taux d’absorption dépendait en grande partie de la tension superficielle entre le matériau absorbant et le fluide qu’il absorbait. La manipulation de la tension superficielle deviendrait un élément des futurs produits.
Pendant la première moitié du XXe siècle, les matériaux absorbants ont peu varié, mais le design a radicalement changé. Les tampons, disponibles depuis des millénaires, incorporaient désormais les nouveaux matériaux hybrides en coton et, en 1930, sont apparus largement sur le marché.
La création des matériaux absorbants
En 1936, le Dr Earle C. Haas, un médecin américain, a créé et obtenu un brevet pour un applicateur de tampon en carton. Peu de temps après, son produit est devenu le premier tampon de la marque Tampax et a été vendu par Tambrands.
En 1938, le chimiste américain Wallace Hume Carothers de la société DuPont avait aidé à créer le nylon, le premier textile polymère, et il a rapidement été inclus comme barrière pour empêcher les fuites. En 1950, la ménagère américaine Marion Donovan a créé une enveloppe en plastique à partir d’un rideau de douche en nylon perforé d’un côté et rempli de gaze de coton absorbante.
En 1973, des scientifiques travaillant au National Center for Agricultural Utilization Research, basé dans l’Illinois, ont inventé H-Span. Ils ont combiné des produits chimiques synthétiques avec de l’amidon de maïs pour créer un polymère d’amidon hydrolysé unique appelé polyacrylonitrile.
Super Slurper
Le « Super Slurper », comme on l’appelait, était capable d’absorber jusqu’à 5 000 fois son poids en eau. À l’état de poudre sèche, les chaînes de polymères sont enroulées puis traitées avec du carboxylate pour initier un transfert colloïdal plus rapide des molécules d’eau vers l’amidon.
Peu de temps après, les fibres « super-assoiffées » sont apparues dans des produits absorbants du monde entier. À la fin des années 1970, les couches jetables comprenaient une couche de fibres hautement absorbantes, recouvertes d’une coque légère en plastique ou en nylon qui permettait une plus grande évaporation sans fuite.
L’entreprise américaine Procter & Gamble a introduit un matériau synthétique « super-soif », composé de carboxyméthylcellulose et de polyester, dans ses tampons. Le produit, nommé Rely, surpassait de loin le pouvoir absorbant des autres tampons concurrents.
Sous la pression de la concurrence, Tambrands et Playtex ont toutes deux produit des versions de tampons super assoiffés en utilisant des dérivés de fibres de polyacrylate.
Les couches ont commencé à inclure des caractéristiques pratiques telles que des bandes refermables, des jambes élastiques, des poignets de jambe barrière, des ceintures élastiques et des guides d’ajustement pour garantir moins de fuites. L’intérieur populaire en tissu de coton crêpé a été remplacé par des tapis en fibres de cellulose plus denses, utilisant un coton hautement absorbant traité avec un tensioactif pour favoriser une absorption rapide en augmentant la tension superficielle entre les molécules d’eau et le coton.
La recherche s’est poursuivie et a abouti à une nouvelle vague de superabsorbants manipulés par des polymères, à savoir les polymères réticulés hydrophiles. Incorporant une structure polymère tridimensionnelle, ce matériau ne se dissout pas dans l’eau et peut absorber en trois dimensions. En 1980, des scientifiques japonais ont créé la première couche jetable incorporant un polymère superabsorbant.
Procter & Gamble a rapidement développé des coussinets « ultra minces » utilisant une couche de polymère cristallin qui se gélifiait lorsqu’elle absorbait de l’eau. Cette conception comprenait également une feuille supérieure « Dri-Weave », séparant le porteur de la couche absorbante et utilisant un matériau non tissé de type capillaire pour inhiber un flux inverse.
À la fin des années 1970, une augmentation spectaculaire des cas de syndrome de choc toxique est apparue chez les utilisateurs de tampons superabsorbants. Finalement, on a constaté que l’absorbant « superassoiffé » favorisait la croissance de la bactérie Staphyloccocus aureus. Au début des années 1980, d’autres problèmes de santé semblaient être liés à une amélioration de l’absorption, et en 1986, Tambrands et Playtex avaient retiré leurs tampons en polyacrylate du marché.
Six ans plus tard, la Food and Drug Administration des États-Unis a signalé que des traces de dioxine utilisées pour blanchir et stériliser les composants en coton des serviettes, des tampons et des couches pouvaient provoquer des malformations congénitales et peut-être le cancer.
Au début du XXIe siècle, les serviettes hygiéniques étaient composées d’un noyau absorbant et compressé de coton et de pulpe de cellulose, d’une doublure en plastique résistant à l’humidité, d’un textile non tissé doux pour évacuer l’humidité de la peau (comme la rayonne de viscose et le mélange de coton) et de produits chimiques tels que les polyacrylates pour éviter les fuites et empêcher le produit de se désagréger.
Des scientifiques travaillant pour le ministère américain de l’Agriculture avaient découvert que les propriétés cellulosiques des plumes de poulet hachées pouvaient être manipulées et utilisées comme matériau absorbant, en utilisant des milliards de tonnes de déchets de volailles et de plantes de volaille jetés. Les fibres sont des chaînes de polymères droites, comme le coton, ce qui les rend très absorbantes.
Au niveau international
Au niveau international, l’utilisation de tampons, de couches jetables et de serviettes hygiéniques est encore largement réservée aux pays développés. Cependant, à mesure que des techniques plus novatrices réduisent la dépendance à l’égard de produits importés coûteux (p. ex. plumes d’oiseaux), la commodité de la technologie absorbante peut s’étendre au-delà des frontières économiques, culturelles et géographiques actuelles.
