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La fibre textile est l'étape textile qui vient en amont de la création du fil.

L'ensimage est un traitement superficiel de la fibre textile, destiné à modifier certaines de ses propriétés. Ce traitement consiste en la projection d'un produit à la surface de cette fibre.

Le terme peut également désigner un traitement sur d'autres types de fibres, comme les fibres de verre ou de carbones destinées à la fabrication de matériaux composites.

Enfin, le terme ensimage peut désigner les produits destinés à effectuer ce traitement.

L'ensimage peut améliorer les propriété mécaniques de la fibre (résistance à l'abrasion, au cisaillement), et la nature de liaisons chimiques formées par les fibres entre elles ou avec d'autres matériaux. Lors de la production de fibres ou lors du filage, (fabrication d'un fil à partir de fibres), l'ensimage peut également consister à l'application d'un lubrifiant, permettant de réduire les frottements entre les fibres et les machines lors des différentes étapes du procédé de fabrication.

L'ensimage peut être supprimé après certaines étapes de la chaîne textile ou conservé sur le produit final.

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L'ensimage des fibres textiles sert généralement à assurer la cohésion des filaments entre eux, ou à lubrifier la fibre pour minimiser les frottements^[1].

Lors de la fabrication de fibres textiles, un ensimage lubrifiant permet de réduire les frottements entre les fibres et les machines lors des différentes étapes du procédé de fabrication. Cette étape n'est pas nécessaire pour les fibres naturelles, qui disposent généralement d'un lubrifiant déjà présent naturellement (coton, laine)^[2].

Lors de la production de fibres textiles synthétiques, lorsque le filage est effectué à l'état fondu, un premier ensimage « de filage » ou « primaire » est effectué après extrusion et refroidissement du polymère, et avant son bobinage. Il consiste au dépôt d’une composition chimique liquide huileuse réalisée par transfert à partir d’un disque ou des galets ensimeurs. Celle-ci a un rôle de lubrification et un rôle antistatique. Cette opération n’affecte ni la microstructure ni les caractéristiques mécaniques de la fibre, mais seulement ses propriétés superficielles. Destinée à faciliter le procédé, cette étape est essentiel pour une production continue à l’échelle industrielle (elle permet que le fil glisse bien sur les machines). Le fil est ensuite débarrassée de cet ensimage^[3].

D'autres ensimages peuvent intervenir en aval^[3].

Les laines minérales sont un type de fibres synthétiques, composées de fibres obtenues par fusion puis par fibrage de verre, de roches ou de laitier de haut fourneau, et dont les fibres sont positionnées de manière quelconque les unes par rapport aux autres^[4].

Immédiatement après formation de ces fibres, un ensimage peut être effectué par application d'un liant organique, généralement une résine formo-phénolique, ou parfois une résine mélamine ou acrylique. Celle-ci sert à maintenir les fibres sous forme de masse spongieuse. D’autres additifs peuvent être appliqués, comme des agents antistatiques, des agents d’élasticité, des stabilisants ou des inhibiteurs de micro-organismes. La présence de ces liants génère un dégagement de composés organiques volatils. Si les laines sont soumises à une température supérieure à 200 °C, le dégagement est fort, et peut comporter du formol et du phénol^[4].

Dans les composites à matrice organiques, les fibres (verre ou carbone généralement) peuvent être ensimée, notamment afin d'améliorer les liaison à l'interface fibre-matrice. L'ensimage sert également à coupler les filaments entre eux afin d'assurer la cohésion de la fibre, et à améliorer diverses propriétés mécaniques (lubrification ou résistance par exemple).

L'ensimage du verre consiste au dépôt d'une fine couche (épaisseur de l'ordre de grandeur du micromètre^[5]) de solution sur la fibre de verre. Il peut permettre de protéger la fibre contre l'abrasion, et sert à renforcer la cohésion entre les différentes fibres de verre, cohésion nécessaire pour fabriquer un fil. Il permet d'augmenter le glissant des fils (lubrification), leur raideur, et dissipe les charges électriques. Enfin, les fibres de verre étant généralement destinées à être utilisés dans un matériau composite, et donc intégrées à une matrice (plastique, ciment, plâtre..), l'ensimage sert également à d'améliorer la comptabilité entre le verre et cette matrice, en modifiant les propriétés d’interface ou d’interphase entre fibres et matrice^[6]. Cet ensimage est donc essentiel, car la qualité de l'interface entre la fibre et la matrice a une influence sur le comportement final du matériau composite et sur ses performances mécaniques, et ainsi sur sa durée de vie^[7].

La solution d'ensimage, parfois elle-même appelée simplement ensimage, doit être formulée en tenant compte des propriétés optiques souhaitées de la fibre de verre, par exemple la translucidité^[6].

Généralement, une fois ensimées, les fibres sont séchées, et parfois traitées thermiquement pour permettre une transformation chimique de l’ensimage^[6].

Les fibres de carbone dans les matériaux compositent subissent des ensimages similaires à ceux du verre^[8].

Les compositions précises des solutions d'ensimages sont généralement gardées secrètes, voir protégée par des brevets, par leurs producteurs^[6]. Les ensimages pour la fibre de verre contiennent en général 90% d'eau^[8].

La lubrification peut être procurée par la présence de tensioactifs bichaînes longs, de longueur de chaîne d'environ 18 atomes de carbones^[9].

Il existe cependant trois types d'ensimages pour les fibres de verre^[6].

Les ensimages plastiques contiennent^[6] :

• Des agents filmogènes collants (polymères), qui permettent la cohésion des filaments de fibre de verre entre eux, les performances du fil comme sa raideur du fil et résistance à l’abrasion, et la comptabilité à la matrice^[6]. Ce sont les consistuants majoritaire de l'ensimage (80% sur extrait sec), bien que l'agent de couplage (ou de pontage) soit le consituant le plus important^[8];
• Du lubrifiant, permettant une meilleure répartition de l'ensimage à la surface de la fibre et participant à la protection contre l'abrasion ;
• Des agents de pontage comme les silanes^{[N 1]}. Ceux-ci améliorent les liaisons chimiques entre la fibre et sa matrice^[6]. Ils comportent deux fonctions réactives : une pour assurer l'accrochage du verre au verre, et une pour assurer l'accrochage du verre à sa matrice^[8].

D'autres substances servant à améliorer la stablisation de l'ensimage peuvent être présente (agents antistatiques, agents mouillants, colloïdes, plastifiants)^[6].

Ils servent à donner aux fils de verre les qualité nécessaires (résistance à l’abrasion, glissant) aux opérations textiles (retordage, ourdissage, tissage, tressage, tricotage, etc.)^[6].

Ils contiennent principalement des agents filmogènes collants (généralement amidons), des agents lubrifiants (incompatibles avec la matrice), des agents adoucissants et des agents mouillants. Leur préparation nécessite une cuisson à une température entre 60 et 80 °C^[6].

Pour certaines utilisations, il peut être nécessaire que cet ensimage soit enlevé une fois que la fibre a été transformée en fil puis tissu. C'est le cas pour les applications dans le marché de l'électronique, par exemple. Le désensimage est réalisé par traitement thermique (brûlage)^[6].

Ces ensimages permettent la mise en oeuvres des opérations textiles mais ne nécessitent pas de désensimage^[6].

L'ensimage joue un rôle prépondérant sur l'adhésion fibre/matrice du composite, et donc sur les propriétés finales du composite, sa résistance à l'endomagement (fatigue, vieillissement physico-chimique, agressions extérieures comme l'ultra-violet ou l'hygrométrie, etc..) et sa durée de vie^[6].

Sur des tubes en matériaux composites verre/epoxy, une étude de 1994 a montré que l'impact de l'ensimage sur la pression de perlage instantanée est peu importante, mais celui sur la pression en fin de linéarité est majeur^[10].

Plusieurs normes existent concernant le taux d'ensimage des fibres carbones^[11] :

• Norme internationale : ISO 10548
• Norme allemande : DIN 29965
• Norme des états-unis : ASTM D 4102
• Norme française : AFNOR NF EN ISO 10548

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