Comprendre les textiles imperméables et résistants à l'huile

Abstrait. Cet article traite principalement de la recherche et des principes des tissus imperméables et oléofuges, et présente le processus de production et les performances des principaux tissus imperméables et oléofuges. Les tissus ignifugés BEGOODTEX intègrent également une technologie imperméable et oléofuge, offrant ainsi une protection complète.

Aperçu des textiles imperméables et oléofuges

Face à l'utilisation croissante des textiles dans divers secteurs et applications, certains tissus spécialisés ne se contentent plus d'un simple traitement déperlant. Les tissus alliant imperméabilité et résistance à l'huile sont désormais au cœur des recherches, notamment en raison de leur capacité à repousser les taches. L'hydrofugation d'un tissu indique sa capacité à repousser les gouttelettes d'eau au contact de sa surface.

Aperçu du développement des agents de finition imperméables et oléofuges

Ces dernières années, l'utilisation de substances fluorées pour les traitements imperméabilisants, oléofuges et antisalissures des textiles a connu une forte croissance. La société américaine DuPont a été la première à breveter l'utilisation d'une lotion comme agent de finition pour rendre les textiles hydrofuges et oléofuges. Dans les années 1950, la société américaine 3M a mis au point un traitement textile à base de perfluorocarboxylates de chrome complexes.

Application des fibres ultrafines dans les textiles imperméables et oléofuges

Ces dernières années, la production de fibres ultrafines a connu un développement rapide, permettant la création de tissus ultra-haute densité. Ce tissu est composé de fibres dont les espaces entre elles sont plus petits que les gouttelettes d'eau mais plus grands que les gouttelettes de vapeur d'eau, ce qui lui confère des propriétés à la fois imperméables et respirantes. Léger et doux au toucher, ce tissu haute densité offre un beau tombé grâce à sa structure fine. Même sans revêtement ni traitement imperméabilisant, il conserve une excellente résistance à l'eau, ce qui en fait un textile précieux. Il nettoie efficacement la saleté rapidement sans laisser de résidus ; lavable et réutilisable, il est idéal pour toutes sortes de tâches, que ce soit dans les ateliers de machines de précision ou à la maison.

Application de l'effet feuille de lotus aux textiles imperméables et oléofuges

L'eau qui tombe sur les feuilles de lotus ne les traverse pas ; au contraire, elle se condense en gouttelettes qui glissent à leur surface, un phénomène connu sous le nom d'effet lotus. Des scientifiques allemands ont exploité ce principe pour créer des revêtements de surface pour bâtiments qui repoussent l'eau et s'autonettoient. Ils ont également appliqué l'effet lotus à la conception de vêtements aux propriétés similaires.

Application de matériaux superhydrophobes dans les textiles imperméables et oléofuges

Les composés organiques et les polymères possèdent généralement des surfaces énergétiquement stables, qui résistent à l'absorption d'eau, tandis que les oxydes, les sulfures et les sels inorganiques présentent des surfaces à haute énergie, plus facilement absorbables. Lorsqu'un angle de contact de l'eau dépasse 90° sur une surface, celle-ci est qualifiée d'hydrophobe. Si cet angle dépasse 150°, on parle de surface superhydrophobe. Ce type de surface repousse efficacement non seulement l'eau, mais aussi les huiles, ce qui en fait une surface doublement hydrophobe.

Application de l'effet pétale aux textiles imperméables et oléofuges

On considère généralement les pétales comme des appendices foliaires, leur couche externe étant également recouverte de poils. Certains pétales présentent des motifs ou des nervures internes le long des parois externes de leurs cellules épidermiques. De plus, la surface d'un pétale est rugueuse et hydrofuge. On y observe également de minuscules projections, chacune présentant de nombreux petits replis à son extrémité. Cette caractéristique est appelée « effet lotus ». À l'opposé de l'effet lotus, un autre effet présente non seulement d'impressionnantes propriétés hydrophobes, mais aussi d'excellentes capacités d'adhérence.

Application des nanotechnologies aux textiles imperméables et oléofuges

Les particules ultrafines, ou nanoparticules, ont des dimensions de l'ordre du nanomètre, intermédiaires entre celles des atomes et des particules conventionnelles. L'utilisation de matériaux nanofonctionnels pour améliorer l'imperméabilité et la résistance aux huiles des textiles fait actuellement l'objet de recherches approfondies. Parmi les procédés de traitement des textiles, on trouve l'imprégnation par succion, l'immersion par roulement et l'enduction. L'imprégnation par trempage est principalement utilisée pour la confection de vêtements respirants adaptés à l'été et à l'automne, tels que des hauts, des chemises et des vêtements décontractés pour hommes et femmes.

mécanisme de finition étanche et résistant à l'huile

mécanisme de traitement hydrofuge

En déposant une couche de substance à la surface d'un tissu, on transforme la surface initialement à haute énergie en une surface à basse énergie, ce qui confère au tissu des propriétés hydrofuges. Plus l'énergie de surface est faible, meilleur est l'effet. Selon leur énergie de surface, différentes substances, comme la paraffine, le siloxane ou les composés fluorés, peuvent être utilisées comme agents de finition hydrofuges pour les tissus.

Mécanisme de tri oléofuge

Le mécanisme d'un traitement oléofuge est très similaire à celui d'un traitement hydrofuge, mais leurs exigences diffèrent. Après un traitement hydrofuge, le tissu doit résister à la pénétration de l'eau sous une certaine pression, de sorte que l'eau ne puisse pas le mouiller, et son angle de contact doit être supérieur à 90°. Un traitement oléofuge, quant à lui, exige seulement que le tissu n'étale pas d'huile à sa surface au contact de celle-ci, et que l'angle de contact soit alors positif. L'énergie libre interfaciale de l'huile étant bien inférieure à celle de l'eau, pour obtenir l'effet oléofuge, une tension interfaciale gaz-solide plus faible est requise, généralement inférieure à la tension superficielle de l'huile.

Tension superficielle critique de différents polymères
Polymère	Tension superficielle (MN/taille moyenne)	Polymère	Tension superficielle (MN/taille moyenne)
Produits de finition hydrofuges à base de paraffine	29	Acide gras	22
Polytétrafluoroéthylène	18	Polydichloroéthylène	40
Polytrifluoroéthylène	22	polyéthylène téréphtalate	43
Polydifluoroéthylène	25	ester de polyéthylène glycol	46
Polyfluoroéthylène	28	Fibre cellulosique	72
polyéthylène	31	Fibre de polyamide	46
Polychloroéthylène	31	laine de mouton	45
polystyrène	33	alcool polyvinylique	Trente-sept
chlorure de polyvinyle	39	Fibre de polychlorure de vinyle	Trente-sept
Polyméthacrylate de méthyle	39	Agent de finition hydrofuge à base de silicone	26
Produits de finition hydrofuges contenant du fluor	Dix	Acides gras perfluorés (-CF3.)	6

La tension superficielle du liquide
Liquide	Tension superficielle (MN/taille moyenne)	Liquide	Tension superficielle (MN/taille moyenne)
Eau	72.8	Essence	22
80 degrés d'eau	62	huile de coton	32.4
Eaux de pluie	53	huile d'olive	32
huile moteur électrique	30.5	huile minérale blanche	26.0
Huile d'arachide	40	Vin rouge	45
Solution tensioactive contenant du fluor	18	Benzène	26
Orthoheptane	20	fluorure d'hydrocarbure	12
Lait, cacao	43	huile de paraffine	33

Mécanisme de nettoyage anti-salissures et facile à nettoyer

Mécanisme anti-salissure.

La pollution par les hydrocarbures englobe notamment les contaminants liposolubles et les polluants hydrosolubles. Elle provient essentiellement de deux sources : les sécrétions cutanées humaines et les agents extérieurs. On peut généralement conférer aux textiles des propriétés anti-salissures de trois manières : par encollage, par application de films et par modification chimique des fibres.

Mécanisme facile à nettoyer et à ranger.

Le traitement anti-salissure hydrophile est une méthode qui vise à faciliter le nettoyage en réduisant la tension superficielle des fibres sur les tissus et en empêchant la saleté d'y adhérer pendant le lavage.

Mécanisme de l'organisation des « trois défenses » et des « quatre défenses »

La recherche dans le domaine du traitement imperméabilisant et oléofuge des textiles s'oriente vers une méthode combinant des agents de traitement fluorés à d'autres agents fonctionnels, tels que des apprêts infroissables et ignifuges, afin de créer des produits finis polyvalents dotés de propriétés comme la protection UV et des propriétés antibactériennes. Cette tendance a donné naissance aux concepts de « trois mesures » et de « quatre mesures préventives » en matière de finition textile.

Production de textiles imperméables et résistants à l'huile

Les agents imperméabilisants couramment utilisés dans les procédés de finition sont principalement composés de lotions à base de savon d'aluminium et de paraffine, de sels d'ammonium quaternaire de choline et de complexes de stéarate de chrome, de dérivés d'hypométhylmélamine, de composés à base de silicone et de composés organiques fluorés. Ces derniers sont particulièrement appréciés pour leurs propriétés hydrofuges, oléofuges et antisalissures.

Traitement hydrofuge général

(1) agent de finition imperméable temporaire

• Savon à l'aluminium et savon au zirconium.

Une fois le tissu trempé dans une solution savonneuse, il est ensuite traité à l'acétate d'aluminium pour créer de l'acétate d'aluminium alcalin et des hydroxydes de composition non précisée qui adhèrent à sa surface. Ce procédé est connu sous le nom de méthode en deux étapes.

• Cires et tissus cirés

Vous pouvez appliquer des substances cireuses sur les tissus soit sous forme solide, en les chauffant jusqu'à ce qu'elles fondent, soit sous forme de solutions dans des solvants organiques et de lotions à des fins de traitement.

Le savon à base de paraffine et d'aluminium est simple d'utilisation et économique. Il fait partie des substances hydrofuges écologiques particulièrement adaptées au traitement des textiles industriels contre la pénétration de l'eau, mais sa résistance aux lavages répétés peut être compromise.

• Agent de finition hydrofuge à base de résine polymère

Son avantage réside dans sa capacité à se déposer sur les tissus, leur conférant ainsi un haut degré d'hydrofugation. Son inconvénient est l'acidité de la solution de traitement, susceptible d'entraîner une fragilisation et une décoloration des tissus en fibres cellulosiques lors du séchage et du traitement thermique, notamment pour les tissus teints directement avec des colorants.

(2) Agent de finition hydrofuge durable

Afin de garantir que les tissus possèdent des propriétés déperlantes durables, telles que la lavabilité et la résistance aux procédés de nettoyage à sec.

(3) Lotion à l'huile de silicone biologique

Les composés organiques du silicium présentent des caractéristiques similaires à celles des polymères classiques. Ils améliorent l'imperméabilité d'un tissu sans altérer sa respirabilité et renforcent sa résistance à la déchirure, à la corrosion et aux taches.

Finition imperméable, oléofuge et anti-salissure au fluor organique

Les substances fluorées repoussent non seulement l'eau, mais présentent également une résistance à différentes huiles, avec de faibles niveaux de tension superficielle.

Comparaison de plusieurs agents de finition
Hydrofuge	Résistance à l'eau	Huile de rejet	Durabilité	Coût	Champ d'application	Trier le style du produit
Paraffines	Même	Différent	Différent	Faible	Fibres de cellulose et autres	Sensation de savon métallique, augmentation de l'importance
classes réactives telles que la triazine	Bien	Différent	Même	Centre	Fibre cellulosique	Gras et épais
Hydrofuge	Résistance à l'eau	Huile de rejet	Durabilité	Coût	Champ d'application	Trier le style du produit
Silicones	Bien	Différent	Même	Centre	Toutes sortes de fibres	Trop glissant
fluorures organiques	Bien	Bien	Bien	Moyen à élevé	Toutes sortes de fibres	Doux et adaptable au toucher

Anti-salissure, facile à nettoyer et à ranger

L'application d'un traitement anti-salissure est généralement assez simple. Il suffit d'ajouter les additifs lors du processus de finition à la résine pour obtenir le résultat souhaité. Ces additifs spécifiques sont appelés agents de finition anti-salissure.

L'apprêt textile consiste principalement en l'application d'agents anti-salissures durables outeldurables sur les surfaces textiles. Il peut également être catégorisé selon le mode de fixation de ces agents sur les fibres ou les tissus.

1. Agents antisalissures réticulés et fixés

Les agents antisalissures réticulés et durables n'adhèrent pas directement aux fibres ou aux tissus. Ils peuvent être combinés à des agents de finition à base de résine ou à des agents de réticulation pour se lier aux fibres par des procédés de réticulation, améliorant ainsi la durée de vie de leurs propriétés antisalissures.

2. Matériau polymère filmogène

L'acide polyacrylique est utilisé comme agent de finition pour prévenir l'encrassement et faciliter le nettoyage des textiles en formant un film souple sur les fibres. Il en résulte une surface lisse et résistante au lavage grâce à son affinité pour les matériaux fibreux.

Traitement des « trois défenses » et des « quatre défenses »

L'application de procédés de finition à base de fluoropolymères organiques sur les tissus permet de créer un revêtement protecteur qui leur confère une triple protection. La technique traditionnelle de finition en quatre étapes nécessite généralement deux bains : un pour les agents de triple protection et un pour les agents non brûlants. Ce procédé est donc long, complexe et gourmand en ressources. Les progrès réalisés dans le domaine des agents et procédés de triple protection ont permis d'obtenir des produits offrant une protection en quatre étapes exceptionnelle.

Tests de performance d'imperméabilité et de résistance à l'huile des textiles

Test de performance hydrofuge

1. test de niveau d'hydrofugation

La résistance à l'eau des tissus est généralement évaluée par une méthode de test qui évalue leur capacité à repousser efficacement l'eau, souvent basée sur le protocole AATCC 22:2014.

2. test de performance de résistance à la pression de l'eau

Testez la résistance de l'échantillon à la pression de l'eau en y connectant un manomètre à tube. Avant de commencer l'expérience, assurez-vous que le réservoir d'eau et la colonne d'eau de l'instrument de test sont alignés avec le plan du porte-échantillon.

3. Tester la lavabilité des tissus

Il est conseillé de laver fréquemment les vêtements pour préserver leur fraîcheur et leur propreté. Les tissus traités avec des produits chimiques fluorés ont tendance à perdre leur imperméabilité et leur résistance à l'huile au fil des lavages, en raison d'une augmentation de leur énergie de surface. Ce critère de lavabilité est essentiel pour évaluer les performances des matériaux imperméables et oléofuges.

4. Tests de respirabilité des tissus

La perméabilité à l'air des matériaux dépend principalement des ouvertures présentes à leur surface, lesquelles sont déterminées par le degré de densité ou de serrage du tissage. La respirabilité des textiles peut être mesurée à l'aide d'un appareil de test de respirabilité textile.

test de performance oléofuge

Déposez des solutions d'essai courantes composées de différents hydrocarbures présentant des tensions superficielles variées sur la surface du revêtement et observez la réaction du tissu enduit au contact de l'eau. Déterminez le niveau d'oléophobie en vous basant sur la solution standard numérotée qui ne mouille pas la surface du tissu.

Test de performance facile à nettoyer

Les méthodes de préparation classiques consistent à traiter et à purifier les eaux usées, y compris les eaux usées synthétiques. Parmi les techniques expérimentales courantes, on retrouve la coloration par gouttelettes et la coloration par friction.

Exploration des textiles imperméables et oléofuges BEGOODTEX

Tissu imperméable BEGOODTEX Ce tissu est obtenu en traitant un tissu ignifuge par un procédé qui crée un film protecteur durable à sa surface, le rendant imperméable et résistant aux huiles et aux taches. On l'appelle communément tissu « trois-en-un ». L'imperméabilité est obtenue en appliquant un film sur la surface du tissu sans obstruer ses pores. Le tissu est ainsi à la fois imperméable et respirant, ce qui le rend idéal pour… tentes d'extérieur, rideaux, et vêtements de protection pour pompiers.