Pour toute occasion : des alternatives aux PFAS dans les textiles

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 un revêtement contenant des PFAS, contribuent toutefois à la pollution environnementale avec des produits chimiques perfluorés. Remplacer ce groupe de substances n'est pas trivial car elles possèdent d'excellentes propriétés : les PFAS sont hydrofuges, anti-salissures et oléofuges. C'est pourquoi les chercheurs de l'Empa travaillent conjointement avec des partenaires de l'industrie pour développer des technologies et matériaux permettant de produire des textiles sans PFAS aux propriétés souhaitées de façon durable et économique. Ce projet innovant est né du réseau Subitex, une collaboration de longue date entre les entreprises de Swiss Textiles et l'Empa à St-Gall. Le projet «EC0Tex», soutenu par Innosuisse, a pour objectif de produire des revêtements hydrofuges pour fils textiles, en utilisant des substances sans fluor dans un dispositif de dépôt sous plasma développé sur mesure. Récemment, le projet a été récompensé par le prix «Innovation Award» pour la durabilité et l'innovation lors du salon international «Techtextil» à Francfort-sur-le-Main.

Sans regret

Le point central du projet «EC0Tex» est le principe «Safe and Sustainable by Design», ou SSbD. «Dans la recherche d'alternatives aux PFAS, il s'agit à tout prix d'éviter de créer des substituts regrettables, c'est-à-dire des alternatives qui s'avéreraient aussi nocives que les produits chimiques d'origine», déclare le chercheur de l'Empa, Dirk Hegemann, du laboratoire «Advanced Fibers» à St- Gall. C'est pourquoi l'équipe de Dirk Hegemann, Martin Amberg et Patrick Rupper confronte dès le début du processus de développement les besoins de l'industrie, l'environnement et la société par le biais d'analyses de risque et filtre les matériaux et technologies qui échouent dans les propriétés souhaitées, la durabilité ou l'économie.

Enveloppé jusqu'au cœur

Avec les partenaires de mise en œuvre de l'industrie textile suisse Bäumlin & Ernst AG, Lothos KLG et Seilfabrik Ullmann AG, un nouveau processus d'imprégnation, adapté à l'industrie et utilisant la technologie plasma, voit le jour. En effet, les substances sans PFAS devraient être utilisées en trop grandes quantités avec les techniques conventionnelles pour obtenir les propriétés des textiles revêtus de PFAS. Conséquence : une note plus faible en termes d'économie et de durabilité, ce qui rend la recherche d'alternatives viables selon les critères SSbD un défi.

La nouvelle installation de plasma, conçue 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 et réaliser une imprégnation complète des fils», dit Hegemann. Les fils ainsi produits pourraient être utilisés directement pour la fabrication de vêtements de plein air et de sport, ainsi que pour des cordes, explique le chercheur.

Dans la technique de dépôt induit par plasma, du plasma est généré dans une chambre par décharge électrique de gaz. Puisque cette technique permet de fournir une énergie élevée à basse température, les produits chimiques s'évaporent dans la chambre et forment des espèces réactives qui se fixent sur les fibres individuelles d'un fil. Habituellement, seuls les fibres superficielles d'un textile peuvent être imprégnées. «Nous avons suivi une approche nouvelle : l'installation de dépôt par plasma génère des espèces réactives différentes, capables de pénétrer profondément dans la structure du fil», explique le chercheur de l'Empa, Dirk Hegemann. Il en résulte un revêtement durable et pénétrant.

Défi : Huile et saleté

Les chercheurs étudient actuellement comment utiliser des composés organosilicium comme alternative aux PFAS pour l'imprégnation. La sécurité, même en cas d'exposition environnementale comme l'usure ou le lavage, doit être analysée en détail. Les premières analyses montrent que les composés organosilicium forment des couches hautement réticulées avec d'excellentes propriétés de déperlance et de séchage rapide, surpassant même la durabilité des imprégnations à base de PFAS.

Un défi reste la résistance à l'huile et à la saleté, que les textiles à base de PFAS offrent. Selon Hegemann, des travaux supplémentaires sont nécessaires pour pouvoir remplacer les PFAS dans les vêtements de protection par exemple. Le large groupe de composés organosilicium ouvre de nombreuses possibilités ici. Grâce à la technologie plasma, il est aussi possible d'adapter les substances de départ et les conditions de dépôt pour découvrir de nouvelles solutions et les adapter aux propriétés désirées des textiles 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
dir.k.egemann@empa.ch

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