Pour que les vêtements fonctionnels résistent à toutes les intempéries, une imprégnation chimique est nécessaire. Les vestes de pluie, maillots de bain et autres, avec une couche contenant des PFAS, contribuent toutefois à la pollution environnementale avec des produits chimiques fluorés persistants. Remplacer ce groupe de substances n'est pas trivial, car elles possèdent d'excellentes propriétés : les PFAS repoussent l'eau, la saleté et la graisse. Par conséquent, les chercheurs de l'Empa travaillent avec des partenaires de l'industrie pour développer des technologies et des matériaux permettant de fabriquer durablement et économiquement des textiles sans PFAS aux propriétés souhaitées. Ce projet innovant est né du réseau Subitex, une collaboration de longue date entre les entreprises de l'association textile suisse Swiss Textiles et l'Empa à Saint-Gall. Le projet «EC0Tex», soutenu par l'Innosuisse, vise à produire des revêtements hydrofuges pour les fils textiles en utilisant des substances sans fluor dans un revêtement plasma spécialement développé. Le projet a récemment été distingué pour sa durabilité et son innovation lors du salon professionnel international «Techtextil» à Francfort.
Ersatz sans regrets
Le principe «Safe and Sustainable by Design», en abrégé SSbD, est essentiel dans le projet "EC0Tex". «Lors de la recherche d'alternatives aux PFAS, il est crucial d'éviter la création de soi-disant substituts regrettables, c'est-à-dire des substituts qui se révèlent aussi nocifs que le produit chimique initialement utilisé», explique le chercheur de l'Empa Dirk Hegemann du laboratoire «Advanced Fibers» à Saint-Gall. Par conséquent, l'équipe de Dirk Hegemann, Martin Amberg et Patrick Rupper évalue, dès le début du développement, les besoins de l'industrie, de l'environnement et de la société à l'aide d'analyses de risques, et élimine les matériaux et technologies qui échouent en termes de propriétés souhaitées, de durabilité ou de rentabilité.
Enveloppé jusqu'en profondeur
Avec les partenaires de mise en œuvre de l'industrie textile suisse Bäumlin & Ernst AG, Lothos KLG et Seilfabrik Ullmann AG, une nouvelle procédure d'imprégnation industrielle par technologie plasma est en cours de développement. En effet, les substances sans PFAS nécessiteraient l'utilisation de trop grandes quantités avec les techniques conventionnelles pour obtenir les propriétés des textiles enduits de PFAS. Le résultat : une baisse de la rentabilité et de la durabilité, rendant la recherche d'alternatives viables selon les normes SSbD un défi.
Toutefois, le nouvel équipement à plasma, conçu conjointement avec les chercheurs de l'Empa, permet d'appliquer des revêtements extrêmement fins sur les fibres individuelles d'un fil. «Nous pouvons ainsi réduire considérablement la quantité de produits chimiques utilisés tout en assurant une imprégnation complète des fils», déclare Hegemann. Les fils ainsi produits pourraient être directement utilisés pour la fabrication de vêtements de plein air et de sport, ainsi que de cordes, selon le chercheur.
Dans la technique de revêtement induit par plasma, le plasma est généré dans une chambre par décharge électrique de gaz. Comme une énergie élevée est disponible à basse température, les produits chimiques dans la chambre s'évaporent et forment des espèces réactives qui se fixent aux fibres individuelles d'un fil. Toutefois, généralement, seules les fibres extérieures d'un textile peuvent être imprégnées de cette manière. «Nous avons suivi une nouvelle approche : le nouvel équipement de revêtement plasma génère des espèces réactives différentes, qui peuvent pénétrer profondément dans la structure du fil», explique le chercheur de l'Empa Dirk Hegemann. Il en résulte un revêtement durable et pénétrant.
Défi : Graisse et saleté
En tant qu'alternative aux PFAS, les chercheurs examinent maintenant comment utiliser des composés silicium-organiques pour l'imprégnation. Leur innocuité, même en cas d'exposition environnementale, par exemple par abrasion ou lavage, doit être analysée en détail. Les premières analyses montrent que les composés silicium-organiques forment des couches hautement réticulées possédant d'excellentes propriétés d'hydrofugation et de séchage rapide, surpassant même celles des imprégnations avec PFAS en termes de durabilité.
Actuellement, un défi reste l'hydrofugation de la graisse et de la saleté que les textiles avec PFAS peuvent réaliser. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour remplacer les PFAS dans des textiles comme les vêtements de protection, explique Hegemann. Le vaste groupe de composés silicium-organiques ouvre ici une multitude de possibilités. Grâce à la technologie plasma, il est désormais possible de trouver de nouvelles solutions et de les adapter aux propriétés souhaitées des textiles en ajustant les substances de base et les conditions de revêtement, tout en gardant à l'esprit les principes «Safe and Sustainable by Design».
contact:
Dr. Dirk Hegemann
Advanced Fibers
Tel. +41 58 765 72 68
dirk.hegemann@empa.ch