SOLGELTEX : enductions nanométriques durables pour le renforcement et la modification hydrophile/hydrophobe de la surface des textiles

Le procédé sol-gel est appliqué dans de nombreux domaines industriels. En effet, la technologie sol-gel est utilisée dans les applications de revêtement sur différents types de substrat (verre, céramique, métal, ...), pour la fabrication de céramiques denses ou, sous forme d'aérogel pour la synthèse de particules et de fibres, etc.

Dans de nombreuses applications de revêtement sol-gel, le précurseur sol utilisé est une solution alcoolate métallique (silane organiquement modifié – Ormosil), qui est, après application sur le substrat, hydrolysé et ensuite transformé en un film de gel par dimérisation, réaction en chaine et finalement formation d’un réseau. Le solvant est ensuite extrait par évaporation du film de xérogel et un traitement thermique permet la réaction de condensation. Enfin, en fonction de la nature du film, le revêtement est densifié à une température plus ou moins élevée produisant un revêtement dense qui protégera le substrat contre les contraintes extérieures (température, corrosion, …).

Dans le cas d’un revêtement sur textile, à cause de la nature du matériau de base (par exemple du coton) et des procédés industriels de production, il existe des restrictions spécifiques qui doivent être prises en compte. Afin de ne pas endommager le textile, il faut maintenir la température de fabrication à moins de 180°C et il faut privilégier des techniques rapides utilisant des solvants aqueux.

Nous proposons donc une technique sol-gel pour recouvrir un textile fait de coton basée sur des systèmes colloïdaux aqueux. Ce revêtement permet de modifier les propriétés de surface du textile.

Afin que le tissu soit hydrophile, des particules ayant à la fois des propriétés organiques et inorganiques doivent être déposées à sa surface. La partie inorganique est constituée de nanoparticules de silice à la surface desquelles des groupements fonctionnels d’alcoolate de silane R’Si(OR)3 sont greffés.

Le tout se fait en milieu aqueux, ce qui est très intéressant d’un point de vue d’application industrielle. Les nanoparticules de silice sont choisies pour leurs propriétés hydrophobes alors que les fonctions organiques des tri-alcoolates de silane sont utilisées afin d’augmenter la compatibilité avec les tissus.

L’approche suivie afin d’obtenir des propriétés hydrophobes repose sur « l’effet lotus ». En effet, les propriétés superhydrophobes (angle de contact θ > 150°C) et auto-nettoyantes des feuilles de certaines plantes telles que le lotus sont dues à une combinaison de la rugosité de surface et de la composition chimique. La technologie sol-gel a déjà été utilisée pour copier cet effet et les applications dans le domaine du verre ont permis de créer des surfaces superhydrophobes. Cependant, l’utilisation de solvants organiques très toxiques, tel le toluène, fait que cette technique ne peut être transposée en production industrielle. Nous proposons donc une technique alternative basée sur l’utilisation de précurseurs colloïdaux aqueux tels que la silice de taille micrométrique et le titane nanométrique pour simuler la rugosité de surface que l’on peut observer sur une feuille de lotus. L’utilisation conjointe de la silice et du titane pour des applications textiles a été étudiée dans la littérature principalement pour son effet photo-catalytique permettant l’auto-nettoyage.