Pour que les vêtements fonctionnels résistent à toutes les conditions météorologiques, une imprégnation chimique est nécessaire. Les vestes de pluie, maillots de bain et autres revêtements contenant des PFAS contribuent ainsi à la pollution de l'environnement avec ces produits chimiques à base de fluor. Remplacer ce groupe de substances n'est pas trivial, car il possède d'excellentes propriétés : les PFAS repoussent l'eau, la saleté et la graisse. C'est pourquoi les chercheurs de l'Empa, en coopération avec des partenaires de l'industrie, travaillent au développement de technologies et matériaux permettant de fabriquer durablement et économiquement des textiles sans PFAS tout en conservant les propriétés souhaitées. Ce projet innovant a vu le jour dans le cadre du réseau Subitex, une collaboration de longue date entre les entreprises membres de l'Association Suisse du Textile Swiss Textiles et l'Empa à Saint-Gall.
Le projet «EC0Tex», soutenu par Innosuisse, a pour objectif de créer des revêtements hydrofuges pour les fils textiles, en utilisant des substances sans fluor dans une installation d'enduction plasma spécialement développée. Récemment, ce projet a été récompensé à la foire internationale «Techtextil» à Francfort-sur-le-Main par le prix «Innovation Award» pour sa durabilité et son innovation.
Dans le cadre du projet «EC0Tex», le principe «Safe and Sustainable by Design», abrégé SSbD, est central. «Lors de la recherche d'alternatives aux PFAS, il s'agit de ne pas produire de remplaçants soi-disant regrettables, c'est à dire des substituts qui s'avéreraient par la suite tout aussi nocifs que le produit chimique initialement utilisé», explique le chercheur de l'Empa, Dirk Hegemann, du laboratoire «Advanced Fibers» de Saint-Gall. Ainsi, l'équipe de Dirk Hegemann, Martin Amberg et Patrick Rupper aligne dès le début du processus de développement les besoins de l'industrie, de l'environnement et de la société grâce à des analyses de risques, et filtre les matériaux et technologies échouant en termes de propriétés souhaitées, de durabilité ou de viabilité économique.
Avec les partenaires de mise en œuvre de l'industrie textile suisse Bäumlin & Ernst AG, Lothos KLG et Seilfabrik Ullmann AG, un nouveau procédé d'imprégnation industriel utilisant la technologie plasma est en train de voir le jour. En effet, les substances sans PFAS devraient être utilisées en grande quantité avec des techniques conventionnelles pour obtenir les propriétés des textiles enduits de PFAS. Conséquence : mauvaise note en termes de viabilité économique et de durabilité, ce qui rend la recherche d'alternatives réalisables selon les normes SSbD un défi.
Cependant, la nouvelle installation plasma conçue avec les chercheurs de l'Empa permet d'appliquer des revêtements extrêmement minces sur les fibres individuelles dans un fil. «Ainsi, nous pouvons réduire de manière significative la quantité de produits chimiques utilisés tout en obtenant une imprégnation complète des fils», affirme Hegemann. Les fils ainsi produits pourraient être directement utilisés pour la production de vêtements de sport et d'extérieur, mais aussi de cordes, indique le chercheur.
Dans la technique de revêtement induit par plasma, du plasma est généré dans une chambre via une décharge électrique de gaz. Comme une énergie élevée est fournie 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, seule la surface extérieure des fibres d'un textile peut habituellement être imprégnée de cette manière. «Nous avons suivi une nouvelle approche : la nouvelle installation de revêtement plasma génère des espèces réactives différentes, qui peuvent également pénétrer en profondeur dans la structure du fil», explique Dirk Hegemann, chercheur à l'Empa. Ainsi, une imprégnation durable et pénétrante résulte.
Pour remplacer les PFAS, les chercheurs étudient à présent comment les composés organiques à base de silicium peuvent être utilisés pour l'imprégnation. Leur innocuité, même en cas d'exposition environnementale, par exemple par abrasion ou lavage, doit être soigneusement analysée. Les premières analyses montrent que les composés organiques au silicium forment des couches hautement réticulées avec d'excellentes propriétés en matière de résistance à l'eau et de séchage rapide, surpassant même celles des imprégnations aux PFAS en termes de durabilité.
Actuellement, une autre difficulté est de reproduire la résistance à la graisse et à la saleté que les textiles traités aux PFAS peuvent offrir. Des travaux supplémentaires sont nécessaires pour remplacer les PFAS dans les textiles tels que les vêtements de protection professionnels, déclare Hegemann. Le vaste groupe de composés organiques au silicium offre ici une multitude de possibilités. Grâce à la technologie plasma, il est désormais possible, grâce à l'ajustement des substances de départ et des conditions de revêtement, de trouver d'autres nouvelles solutions et de les adapter aux propriétés souhaitées des textiles - tout en gardant à l'œil les principes «Safe and Sustainable by Design».
Contact :
Dr. Dirk Hegemann
Advanced Fibers
Tel. +41 58 765 72 68
dirk.hegemann@empa.ch