Le textile, un matériau multifonctionnel (PDF ... - Mediachimie.org

La chimie et l’habitatFigure 1Les fibres constitutives des textilessont de natures chimiques trèsvariées.Figure 2Du rouet à la filature industrielle :l’art du filage a traversé les siècleset se renouvelle chaque fois avec denouvelles techniques.A) Minerve utilisant un rouet, parDiego Vélasquez (Les Fileuses,La légende d’Arachné, huile surtoile, 222 × 293 cm, 1644-1648,musée du Prado, Madrid) ; B) imagephotochrome d’une Irlandaise filantau rouet. Photo 1890-1900. Libraryof Congress ; C) filature de coton.de tissage pour confectionnerdes textiles pour son usagequotidien, en particulierpour se vêtir et se protégerdu froid. Il a commencé parutiliser des fibres d’origineanimale (laine de mouton, delapin Angora…) ou végétale(lin, coton…) (Figure 1). Au fildes siècles, la quenouille, lerouet et le fuseau ont laisséplace au métier à filer, puisau XVIII e siècle sont apparuesles premières filatures industrielles(Figure 2).Peu à peu, les chimistes ontcomplété la palette des fibresnaturelles avec des fibres artificielles,fabriquées à partirde matières premières naturelles,avant d’inventer et dedévelopper après la SecondeGuerre mondiale les fibressynthétiques, à base de polymèresobtenus par réactionschimiques généralement àpartir d’hydrocarbures issusdu pétrole (voir la Figure 1).Depuis quelques années,on s’intéresse aux matièrespremières issues de sourcesrenouvelables pour obtenirdes matériaux bio-sourcés,qui présentent de nombreuxavantages environnementaux(voir le Chapitre de D. Gronier) :un exemple est la fibre d’acidepolylactique, polymère biodégradablesynthétisé à partirde l’amidon de maïs, et quipeut, entre autres, remplacerle polyéthylène pour lesAAA208

sacs plastiques. Ces fibresappartiennent à la catégoriedes fibres organiques ; il fautleur ajouter les fibres inorganiquesd’origine minéralecomme la fibre de verre, àbase de silice et d’alumineessentiellement, ou constituéesde métaux, céramiquesou carbone. Ces fibres à trèshautes performances sont utiliséesprincipalement pour lerenforcement des matériauxcomposites, comme nous leverrons par la suite.Nous utilisons aujourd’huiquotidiennement des textilessynthétiques, aussi bien pourles vêtements 1 que pour lestissus de décoration ou d’usageintérieur (rideaux, matelas,serviettes, tapisseries…), enpassant par des matériaux deconstruction de plus en plusélaborés, à la fois résistantset légers, avec des applicationstechniques très diverses :tissus ignifugés, tissus d’isolation,géotextiles, etc. (voiraussi le Chapitre d’après laconférence de P. Hamelin).Le textile, un matériau multifonctionnel1.2. Des fibres aux textiles :la structurationQu’ils soient confectionnéspar la nature (ver à soie, araignée…),par l’artisan ou parle chimiste (Figure 3), les filspeuvent être structurés entre1. Au sujet des textiles pour vêtements,en particulier pour le sport,voir l’ouvrage La chimie et le sport.Chapitre de F. Roland. Coordonnépar Minh-Thu Dinh-Audouin, RoseAgnès Jacquesy, Danièle Olivier etPaul Rigny, EDP Sciences, 2011.Voir aussi : Némoz G. (1999).Chimie pour le textile. Habillement.Des molécules et macromoléculespour le confort et la protection del’homme. L’Act. Chim., 225 : 56.Figure 3Le tissage : des fibres naturelles aux fibres artificielles puis synthétiques,de l’artisan au chimiste : le métier est le même !209

La chimie et l’habitat210Figure 4Différentes manières de fairedes surfaces avec des fils pourconfectionner des textiles.eux par différentes techniques,afin de former des surfaces oumême des volumes.1.2.1. En deux dimensionsL’entrecroisement de ces filsdans un même plan 2 conduit àune armure, et les possibilitéssont multiples : orthogonalement,en diagonale (tissus,tresses, tricots) ou aléatoirement(non tissé) 3 (Figure 4et Encart : « Des fibres auxarmures : l’art du tissage, desfibres naturelles aux fibressynthétiques »).De la même manière quel’on fabrique des tissus etétoffes pour l’habillement,on peut réaliser des textilestechniques à partir de fibressynthétiques ; elles sont obtenuesà partir de chaînes depolymères par une techniquede filage qui consiste, aprèsextrusion à l’état fondu etrefroidissement partiel de larésine, à étirer les chaînesdans un sens privilégié, desorte que les forces des interactionsmoléculaires puissentêtre exploitées pour larésistance thermique et/oumécanique.Citons l’exemple des aramides(contraction de aromatiquepolyamide) : ces fibressont résistantes à la chaleuret présentent de bonnes pro-2. En artisanat, les fils à tissers’entrecroisent perpendiculairement,les uns dans le sens de lachaîne, c’est-à-dire tendus entreles ensouples du métier à tisser,et les autres perpendiculairement,c’est-à-dire dans le sens de latrame.3. Voir aussi l’ouvrage La chimie etle sport. Chapitre d’Y. Rémond et deJ.-F. Caron. Coordonné par Minh-Thu Dinh-Audouin, Rose AgnèsJacquesy, Danièle Olivier et PaulRigny, EDP Sciences, 2011.priétés mécaniques qui enfont de bons composants derenfort pour des matériauxcomposites (voir le Chapitred’après la conférence de P.Hamelin). On peut citer le célèbreKevlar ® (Figure 6) fabriquépour la première foisen 1973 par la société Du-Pont de Nemours, ainsi queson concurrent Twaron ® , destructure chimique identique,fabriqué par Akzo en 1978.1.2.2. En trois dimensionsIl existe également des technologiesqui permettent deconfectionner des textilesen trois dimensions. C’est cequ’illustre le parabeam ® , quiressemble à un matériau stratifiéde type nid d’abeilles (voirle Chapitre de J.-P. Viguier,Encart : « Des nids d’abeilles,solides et légers ») ; sa rigiditéest obtenue par le durcissementen température de larésine qui imprègne les fibresde verre.Une autre possibilité : enduitde résine et possédantune double paroi, le tissu dela Figure 7, fabriqué par lasociété Tissavel, est gonfléet fait preuve d’une rigiditéremarquable qui lui permetde supporter des chargestrès importantes ; il sertpar exemple à fabriquer desplanchers, par exemple pourdes bateaux gonflables, réaliséspar la société Zodiac, ouencore dans de domaine del’habitat.Il existe un autre type de textiledouble paroi, qui possèdedeux couches tissées, reliéespar un filament perpendiculairementaux deux plans (voir laFigure 26). Il possède la particularitéde laisser passer lesgaz, ce qui en fait un matériau

DES FIBRES AUX ARMURES : L’ART DU TISSAGE, DES FIBRES NATURELLESAUX FIBRES SYNTHÉTIQUESDans la confection des textiles, selon la manière dont les fils s’entrecroiseront, on obtiendraune armure différente : toile, sergé ou satin (Figure 5).L’armure toile est obtenue en soulevant alternativement les fils pairs et les fils impairsde la chaîne, pour laisser passage au fil de trame. Les tissus obtenus n’ont ni envers niendroit. Citons les batistes, les calicots, les flanelles, les organdis, les cretonnes, le vichyou encore le zéphyr.Le sergé se caractérise par la présence de côtes obliques sur l’endroit et est uni sur l’envers.Il peut être à effet chaîne ou trame. Parmi les sergés, on trouve les amazones, les cheviottes,les gabardines, les pieds-de-poule, les twills ou encore les shetlands.Le satin est un tissu fin et brillant sur l’endroit et mat à l’envers.Le textile, un matériau multifonctionnelBAFigure 5Flannelle, crétonne, twill, organdi, vichy, pied-de-poule (A : de gauche à droite) : les textiles, qu’ils soienttoiles, sergés ou satins, peuvent être réalisés avec des fibres naturelles ou artificielles comme avec desfibres synthétiques ou inorganiques : fibres de verre, fibres de carbone ou fibres aramides (B).Figure 6Structure chimique des chaînes(A) et représentation en troisdimensions (B) du Kevlar ® (oupoly(p-phénylènetéréphtalamide),première fibre aramideindustrialisée.211

La chimie et l’habitatFigure 7Un tissu double paroi gonflésupportant une charge d’unecentaine de fois son propre poids.Figure 8Fonctionnalisation du textile parle plasma : des modificationsde surface (1-5 nm) par gazionisé permettent d’améliorerla mouillabilité et l’adhésivitédu textile.respirant. Par ailleurs, sonélasticité à la compressionle rend résiliant et donc idéalpour des matelas !Ces remarquables propriétésfont probablement de cestextiles synthétiques des matériauxpour le futur, dont certainspourraient remplacerdes matériaux élastomèrescomme la mousse polyuréthane(voir le Chapitre deJ. Souvestre, Encart : « Despolymères synthétiques pournotre quotidien. Exemples dupolystyrène et du polyuréthane»).1.3. Fonctionnaliserles textilesOn peut encore aller plusloin pour obtenir d’autrespropriétés des textiles à desfins d’usages de plus en plusprécis. Les chimistes sont eneffet capables de fonctionnaliserles fibres de manière àles rendre antibactériennes,anti-odeur, anti-acariens, antimites,anti-UV, hydrophobes,anti-tâches, résistantes aufeu, régulatrices thermiques,thermochromes 4 ou encorephotochromes 5 , pour ne pastout citer. Un autre point importantest de pouvoir lesrendre compatibles avec desrésines au sein de matériauxcomposites.Un exemple de techniqueest la fonctionnalisation parplasma 6 (en utilisant un gazexcité comme O 2, CO 2, N 2ou CF 4, généré par des déchargesélectriques ou desondes électromagnétiquesHF. Voir aussi le Chapitre deD. Lincot). Cette technologieexiste notamment dans l’industriedes plastiques et sedéveloppe maintenant dansle textile. Elle est utiliséepour faire du décapage, desmodifications de surface oudu greffage (ajout de groupementschimiques). Parexemple des modificationsde surface par un gaz ionisépermettent d’améliorer lamouillabilité et l’adhésivitédu textile (Figure 8 et voir leparagraphe 2.3).2Les textilesmultifonctionnelspour de multiplesapplicationsLes textiles, utilisés seulsou en composites, trouventde nombreuses applications.2124. Un matériau thermochrome estcapable de changer de couleur enfonction de la température.5. Un matériau photochrome aune teinte qui varie en fonctiondes changements de l’intensitélumineuse ambiante.6. Le plasma est un état de la matièreconstitué partiellement outotalement de particules ioniséesmais globalement neutre.

On en différencie deux catégories,en fonction de l’utilisation: pour le gros œuvre,qui concourt à la solidité desédifices (gros murs, poteaux,planchers, charpentes, etc.) etpour le second œuvre (couverturesde toits, enduits de façades,bardage, menuiseries,portes et fenêtres, isolationthermique et acoustique, plafonds,etc.).Par exemple, certains ouvragesd’arts, atteints parle vieillissement dû à la corrosiondes armatures métalliquessoumises aux intempéries,sont renforcéspar des textiles composites.Les câbles de haubanage deponts, en acier, peuvent êtreremplacés par des torons defils carbone en composite.Des grilles de verre renforcentles enduits de façadesdes systèmes d’isolation parl’extérieur. Elles ont l’avantaged’être imputrescibles.Les tissus enduits sont à labase d’une véritable architecturetextile, permettant deréaliser des toitures et desstructures de couvertures légèreset élégantes pour desstades, des halls d’aéroportou de gare. Pour le secondœuvre, on trouve des revêtementsde murs, des toiles deverre à peindre, des écranssolaires extérieurs ou intérieurs,des cloisons de séparation,des parois anti-bruit, desauvents, des abris, des toilesévènementielles, des textilesconducteurs pour sallesà risques liés à la présenced’électricité statique, pour nepas tout citer.Pour quelles fonctions etquelles qualités ces textilessont-ils utilisés dans le bâtiment?2.1. La fonction mécaniqueDu fait de propriétés mécaniquesexceptionnelles quel’on peut obtenir avec destextiles, ceux-ci trouvent desapplications importantes dansla construction, notammentau sein de matériaux composites.2.1.1. Propriétés en tractionUn des atouts majeurs destextiles synthétiques est leurfaible masse volumique, encomparaison avec celle dematériaux comme le verreet l’acier (Tableau 1), et leurgrande résistance à la traction(Tableau 1 et Figure 9).Ces textiles peuvent ainsi êtreutilisés pour réaliser des architecturestensibles (voir leparagraphe 2.1.4), des enduitsde façades ou encore la réparationd’ouvrages d’art.Tableau 1Masse volumique des fibres.Elle permet de calculer le module d’élasticité spécifique (en Newton partex) : Esp = E/ρ, où E est le module spécifique (en GPa) et ρ la massevolumique de la fibre (en g/cm 3 ).FibreMassevolumique (g/cm 3 )Polypropylène (PP) 0,91Polyéthylène haute ténacité (PE HT) 0,97Polyamide 66 (PA 66) 1,14Polyester (PET) 1,38Polyester aromatique (PEAr) 1,40Aramide haut module (aramide HM) 1,44Polyazole (PBO) 1,55Polyazole (M5) 1,70Carbone haute résistance (carbone HR) 1,80Verre E 2,60Acier 7,80Le textile, un matériau multifonctionnel213

La chimie et l’habitatFigure 9Résistance à la rupturespécifique (ou ténacité, en Newtonpar tex) : Rsp = R/ρ, où R est enGPa (1 GPa = 109 N/m 2 ).Résistance spécifique (N/tex)43,532,521,510,50PBOPIPDPEHTCarbone HRAramide HMAramideCarbone HMVerre RPEArVerre EPEN PET HTViscose HTPA66HTPA6HTPA6 PET PA66PPHTPP0 5 10 15 20 25 50Allongement à rupture (%)Tableau 2Résistance kilométrique (en km) de différents types de fibres.Nanotube de carbone théorique 4 700Polyazole (PBO) 375Polyéthylène haute ténacité (PE HT) 330Aramide 235Polyester aromatique (PEAr) 195Carbone 195Verre E 135Polyamide 66/Polyester (PA 66/PET) 85Acier 25214Figure 10Test de résistance kilométriquedes différents types de fibres.2.1.2. Résistance kilométriqueUn autre atout de ces fibresest leur résistance kilométrique,correspondant àla longueur à laquelle le filse rompt sous son proprepoids. Par exemple, un fil depolyamide comme le nylonva rompre sous son proprepoids à 85 km de longueur,tandis qu’un verre rompt à135 km. Une fibre de polyéthylènehaute ténacité (à hautpoids moléculaire) appeléedyneema ® atteint 330 km derésistance kilométrique. Ils’agit d’un polyéthylène extrêmementrésistant, utilisénotamment pour fabriquerdes sangles, cordes et cordelettesdont celles destinéesà la pratique de la voile (Figure10 et Tableau 2).De manière hypothétique, larésistance kilométrique a étéévaluée à 4 700 km pour desfils qui seraient en nanotubesde carbone 7 . On ne sait pas,actuellement, réaliser de telsfils mais ces matériaux trèslégers, bien qu’encore coûteux,sont amenés à connaître undéveloppement fantastique. Il ya dix ans, on produisait des nanotubesde carbone au niveaude quelques grammes, tandisqu’actuellement, on en produitannuellement des dizaines7. Un nanotube de carbone estune structure cristalline, de formetubulaire, creuse et close, composéed’atomes de carbone disposésrégulièrement en pentagones,hexagones et/ou heptagones (voirla conclusion du Chapitre de J.-P.Viguier).

voire des centaines de tonnesdans le monde. Ils sont produitsen France par plusieurssociétés comme Arkema(quelques dizaines de tonnesen 2011). Avec une résistancekilométrique aussi forte, desfils en nanotubes de carbonepourraient permettre la réalisationfuturiste d’ascenseursspatiaux. La Figure 11 montreen image de synthèse un satellitegéostationnaire qui graviteà 1 000 km de la Terre, tenupar un assemblage de fils ennanotubes de carbone.La Figure 12 compare les propriétésmécaniques de fibresnaturelles. Elle met en évidenceune résistance importantepour le lin, voisine decelle de la fibre de verre.2.1.3. La compatibilité entrefibre et résine dans lesmatériaux compositesLes matériaux composites,du fait de propriétés exceptionnellesqui peuvent êtreatteintes grâce à l’ingéniositédes chimistes qui lesconçoivent, sont de plus enplus utilisés dans l’habitat(voir aussi les Chapitres deP. Hamelin et de J.-P. Viguier).Une des applications les plusanciennes de composites estla construction en pisé 8 , matériautrès solide, typique desrégions lyonnaise et dauphinoise.Dans des temps plusanciens, il fut utilisé par lesÉgyptiens, ainsi que dans le8. Le pisé est un systèmeconstructif en terre crue, commela bauge ou le torchis, mis enœuvre dans des coffrages, traditionnellementappelés banches. Laterre est idéalement graveleuse etargileuse, mais on trouve souventdes constructions en pisé réaliséesavec des terres fines.palais impérial à Kyoto, où ilcomporte un renfort en paille(à propos de la paille, voir leChapitre de J.-C. Bernier).Un matériau composite estconstitué d’une ossatureappelée renfort qui assurela tenue mécanique – parexemple des fibres de verreou de carbone – et d’une pro-Charge (en Newtons par tex)0,600,500,400,300,200,10LinJuteChanvreFigure 11Des fibres de nanotubes decarbone pourraient permettre deconstruire un véritable ascenseurspatial !Figure 12La résistance des fibres naturelles.CotonSoie0 510 15Allongement (en pourcent)Le textile, un matériau multifonctionnel215

La chimie et l’habitatFigure 13Pour fabriquer un bon composite,il faut assurer une bonne adhésionentre la fibre (A : en vert, une fibrede verre) et la résine (B : en rouge).Pour favoriser cette adhésion,on peut réaliser un traitementchimique de surface en ajoutantun agent de couplage qui assureun bon collage entre le renfort (ici :fibre de verre) et la matrice (ici unerésine).216tection appelée matrice, quiest généralement une matièreplastique – résine thermoplastiqueou thermodurcissable –et qui assure la cohésion dela structure et la retransmissiondes efforts vers le renfort.Pour obtenir un compositesolide, il faut assurer unebonne adhésion entre la fibreet la résine (Figure 13). Pourfavoriser cette adhésion, onest souvent amené à bâtir descouches intermédiaires entreles deux, en réalisant destraitements de surface. Pourcela, il existe des techniquesbien connues des chimistesqui produisent des fibres deverre, ainsi que des tisseurs.Au cours de ces traitements,sont définis différents paramètres: l’accessibilité duréseau fibreux par la résine(qui dépend de la porosité duréseau fibreux et de la fluidité/viscositéde la résine), lamouillabilité, la solubilité, lacompatibilité, la diffusion et laréactivité, l’adhérence/adhésion(par ancrage mécaniqueou par liaison chimique).2.1.4. Utilisation dansles architectures tensiblesLes textiles synthétiques quisont à la fois solides, légers etétirables trouvent une applicationintéressante dans lesarchitectures tensibles, en particulierpour des toitures (voirle Chapitre de J.-P. Viguier),des structures de couverturespour les stades, ou encore deshalls d’aéroports ou de gares.Citons le stade Charléty à Paris,les stades de Reims et de Lyon,ou encore le stade de Foshanen Chine (Figure 14). Ces structuressont souvent réaliséesà partir de tissus polyestersenduits de polychlorure devinyle (PVC) avec des traitementsde surface antisalissure.

La durabilité de ces membranesest très grande, commeen témoignent un certainnombre d’ouvrages qui ont déjàplus de trente ans d’existence.Fabricant de textiles techniques,la société Ferraripossède un savoir-faire dansce type de matériaux, grâceentre autres à sa technologiePrécontraint ® Ferrari ® ,qui lui permet de procéderà une opération d’enduction 9sous une tension d’une tonnepar mètre exercée en chaîneet trame, donc dans les deuxdimensions, pendant toutle cycle de fabrication. Ceciconfère au textile à la fois stabilitédimensionnelle et résistance(Figure 15). L’épaisseurde la couche d’enduction protègeles fils de l’abrasion etdes agressions climatiques,et le faible embuvage 10 des filsaccroît la durabilité de l’architecture.On obtient ainsides armatures tissées en filspolyester haute ténacité, recouvertespar enduction deplusieurs couches de poly-9. L’enduction est un traitementde surface qui consiste à appliquerun revêtement généralement pâteuxsur le textile.10. L’embuvage désigne la relationentre la longueur d’un tissu et lalongueur du fil qui est nécessairepour faire le tissage. Plus le tissageest dense plus l’embuvageest grand. L’embuvage est de 0 %quand le fil est tendu.mère et d’une couche de surfacehydrophobe.2.1.5. Le recyclage des textilesenduitsEn plus de leur durabilité dansle sens classique du terme,à savoir leur solidité dansle temps et par tout temps,les textiles techniques doiventaussi répondre à desexigences de durabilité ausens du « développement durable», mentionné dans leChapitre d’A. Ehlacher, c’est-àdireêtre recyclables en fin devie par exemple, notammentpour des applications à pluscourt terme que celles du bâtiment.Dans ce domaine, desinnovations existent, parmilesquelles on peut citer leprocédé Texyloop ® , initié parle groupe Ferrari, qui permetde réutiliser les fibresainsi que la résine d’enduction.Au cours de ce procédé,une membrane textile (parexemple un composite polyester/PVC)est d’abord broyée,avant de subir une dissolutionsélective (le PVC est soluble,le polyester ne l’est pas). Dansun autre réacteur, le PVC estprécipité pour fournir des granulésréutilisables dans unprocédé d’extrusion, tandisque l’on récupère par ailleursla fibre polyester, elle-mêmeréutilisable (Figure 16).Une autre voie de recyclageest utilisée pour récupérerFigure 14Des architectures tensibles : denombreux stades possèdent destoitures en tissus polyester enduitsde PVC avec traitement de surfaceantisalissure.Photos : à gauche le stade deFoshan (Chine) et à droite le stadede Reims (France).Figure 15Tissu constitué de fils de polyester,recouvert de deux couches dePVC et d’une couche terminaleantisalissure, fabriqué par latechnologie Précontraint ® Ferrari ® .Une tension biaxiale biencontrôlée est exercée, au coursde laquelle l’armature est traitéepour la protéger des agentsatmosphériques. On obtient ainsides toiles à la fois légères et trèsrésistantes mécaniquement. Desbâtiments textiles en membranesPréconstraint ® ont été installésdès 1982 : un état des lieux arévélé une longévité largementsupérieure à vingt ans.Le textile, un matériau multifonctionnel217

La chimie et l’habitatthermique (Figure 18A), lesmatelas de lin sont très à lamode parmi les fibres naturelles(Figure 18B). Il est égalementpossible de fabriquerdes composites renforcés pardu lin, par exemple pour despanneaux intérieurs de portesde voitures, réalisées en compositelin/résine.Figure 16Recyclage textiles enduits selonle procédé Texyloop ® de la sociétéFerrari.Figure 17Des bâches publicitaires usagéessont réutilisées pour créer dessacoches originales et trèsappréciées. Au lieu d’incinérerces textiles en PVC (l’incinérationconduit à des rejets de dioxine), onpeut judicieusement leur donnerune seconde vie.les textiles enduits en fin devie, en réalisant des poufs oudes sacoches de styles trèsvariés, tous différents et trèsappréciés (Figure 17). Tousces produits peuvent, en finde vie, eux-mêmes être renvoyésaux fabricants qui vontles réutiliser.2.2. La fonction isolationthermiqueLes textiles jouent un rôleégalement important dansl’isolation des bâtiments. Àcôté des matelas en fibres deverre utilisés pour l’isolation2.3. Les fonctionsde protectionUne autre fonction importantedes textiles est la fonctionprotection : contre les rayonnementssolaires, les rayonnementsélectromagnétiques,le feu, l’électricité statique,mais aussi la protection antisismique.2.3.1. Les rayonnementssolairesPour filtrer les rayonnementssolaires, des textiles techniquespeuvent être utilisésen tant que stores (Figure 19).Mais on peut aussi profiterde ces rayons pour produirede l’électricité (voir aussi lesChapitres de D. Lincot, D. Pléeet D. Quénard). C’est dans cebut qu’ont été développéesdes couvertures textiles photovoltaïquespar les sociétésCoatema et Solar integrated(Figure 20). Citons égalementles stores avec cellulesphotovoltaïques, souples ettrès fins, à base de siliciumamorphe, fabriqués par lasociété Dickson, et qui peuventproduire 400 kW pour25 m 2 de stores (Figure 21).2182.3.2. Les rayonnementsélectromagnétiquesOn peut aussi utiliser le textiledans la constructionpour se protéger contre les

ABFigure 18A) Les matelas de laine deverre apportent de l’isolationthermique dans l’habitat. Ils sontgénéralement renforcés par untissu de verre sur une face ;B) Des fibres naturelles commeles fibres de lin peuvent être uneexcellente alternative aux fibresde verre pour l’isolation.Le textile, un matériau multifonctionnelFigure 19Des stores intérieurs et extérieursen fils de verre enduit de PVC,tissés avec une armure spéciale.ABCDFigure 20Des couvertures textiles photovoltaïques pour des toits(B : sur un bâtiment d’usine en Italie, D : sur l’Autoritéportuaire de Mannheim, en Allemagne).219

La chimie et l’habitatapplications dans les toilesde tentes faradisées, tandisque d’autres pensent à desemballages souples pour desmatériels sensibles, ou pourla protection de l’homme…Figure 21La première toile destore photovoltaïque chezDickson (2009).Cette toile de store solaire intègredes cellules photovoltaïquessouples et ultrafines (siliciumamorphe). Pour 25 m² de storeavec une production de 400 kWhpar an, le coût de départ est entredeux et trois fois celui d’un storeclassique, rentabilisé soussept ans.rayonnements électromagnétiques.C’est ainsi que les sociétésTissavel et Euro-Shelteront conçu un tissu en troisdimensions à base de nickelcapable de stopper ces ondesdans une large gamme de fréquences.C’est la géométriedes fils guipés de métal qui génèredes champs électromagnétiquess’opposant à l’effetdes champs incidents. La Figure22 montre leur structurecomportant une double paroiqui réfléchit les rayonnementsélectromagnétiques. De telstextiles pourraient permettre,par exemple, d’éviter les réceptionstéléphoniques dansdes salles de cinéma ou dessalles très confidentielles.Certains prévoient même des2.3.3. Le feuUne autre fonction importanterecherchée dans les textilesest la fonction ignifuge (Figure23). Ignifuger une matièreconsiste à limiter soninflammabilité, soit en perturbantsa décomposition, soit eninhibant la flamme. Pour cela,il existe plusieurs techniques :− en masse : modification dela matière première : un retardateurde flamme est introduitlors de la polymérisation, cequi conduit à un effet permanent;− par traitement de la surface.Par exemple, pour le polyester: ajout de dérivés phosphorésréticulants qui permettentla permanence du traitement.2.3.4. Les séismesUne autre évolution intéressanteconcerne le textile antisismique.Il s’agit d’un textileconstitué de câbles à fibresoptiques qui incorpore descapteurs de mesure, permettantde détecter des effetsantisismiques par rapport àFigure 22220Dans un tissu triple paroi d’environsix millimètres d’épaisseur, lamultiplication de couches de filsentrecroisés constitue une barrièremétallique d’absorption et deréflexions multiples qui permetde bloquer les rayonnementsélectromagnétiques.

Indice limite d’oxygène10090807060PTFEPBO50PVCPPS40P8 PBIPEEKPAIPEArModacrylique30PhénoliquePA6 PA66 m-Aramide p-Aramide20PETViscose PPAcrylique PE10100 200 300 400 500 600 700Température de dégradation (°C)Figure 23Comportement thermique desfibres organiques.L’indice limite d’oxygène est laconcentration en oxygène minimaledans un mélange oxygène/azote qui permet d’entretenirla combustion d’un plastiqueen position verticale, avec unallumage en haut de l’échantillon.C’est ainsi que l’inflammabilité desmatériaux est quantitativementcaractérisée.Le textile, un matériau multifonctionnella situation où l’on se trouve.Ces matériaux peuvent doncêtre utilisés pour détecter lesdébuts de tremblements deterre afin de réagir au plusvite (Figure 24 et voir le Chapitred’après la conférence deP. Hamelin).2.3.5. L’étanchéitéD’autres technologies innovantesont été développéespour fabriquer des membranesimper-respirantes,c’est-à-dire qu’elles permettentà la fois d’évacuer l’humidité(par exemple la transpiration)et d’empêcher l’eau depénétrer 11 . Ce type de membranepeut par exemple êtreutilisé sous les toitures. Leurmécanisme est similaire à celuidu célèbre tissu Gore tex ® ,dont les microporosités permettentà l’eau et l’air de passeret les fibres hydrophobesle rendent imperméable àl’eau liquide (Figure 25).11. Voir aussi les applications pourle sport dans l’ouvrage La chimieet le sport. Chapitre de F. Roland.Coordonné par Minh-Thu Dinh-Audouin, Rose Agnès Jacquesy,Danièle Olivier et Paul Rigny, EDPSciences, 2011.Figure 24Un revêtement mural textileantisismique « intelligent ».Le textile est constitué decâbles à fibres optiques etincorporant des capteurs demesure (piézocéramiquesnanocristallins). Appliqué avec dumortier amélioré par des additifspolymères à nanoparticules, ilpermet d’améliorer la résistanceet la ductilité des structures etde les surveiller lors d’épisodessismiques. Ce revêtement murala été mis au point par la sociétéD’Appolinia, qui a remporté le prixJEC Composites Innovation Awards2010/Construction.221

La chimie et l’habitatFigure 25Les tissus Gore Tex ® , membranesimper-respirantes garantissantune étanchéité quasi-parfaite.Figure 26Un textile double paroi pour lemaximum de confort : respirabilité,compressibilité et résilience.2.4. Le confortet la décorationPassons au domaine duconfort et de la décoration,où des textiles techniquespeuvent trouver des usagesintéressants, notammentlorsqu’ils sont antibactériens,absorbeurs d’odeurs, respirableset compressibles (parexemple pour des matelas,Figure 26), thermorégulantsou lumineux, et si possible esthétiques…pour ne pas citertoutes les qualités possiblesde ces tissus. Ils peuventnotamment remplacer desmousses polyuréthanes, quisont beaucoup moins chères,mais néanmoins beaucoupplus dangereuses en cas d’incendie.Des technologies très récentespermettent de fabriquerdes textiles à changementde phase en leurajoutant de petites capsulesqui incorporent des matériauxà changement de phase (desparaffines) capables de stockeret de restituer l’énergie :une perspective de solution222

ABLe textile, un matériau multifonctionnelpour le stockage de l’énergieà grande échelle ? (Figure 27).Enfin, le domaine des nouveauxmatériaux compte denombreux autres développements.Citons les matériauxbiomimétiques : on sait parexemple réaliser des matériauxressemblant à la feuillede lotus grâce à une nanostructurationde la surface(par traitement plasma),conduisant à des tissus quine retiennent pas la salissure.Mentionnons également lestextiles éclairants qui peuventtrouver un usage dans lesaménagements intérieurs, auniveau des plafonds, des cloisons,ou encore des porte-bagages,des sièges, des zonesd’intercirculation ; ils peuventaussi servir comme éclairaged’ambiance sur des élémentsde cloisons pour le confort depassagers, pour des numérotationdynamique des placesintégrées aux sièges… On peutfinalement tout imaginer !Figure 27Des textiles renfermant desmicrocapsules contenant desmatériaux à changement dephases. Les capsules peuvent êtreincorporées en masse ou dansune couche de liant déposée parenduction (traitement de surface)sur le textile.A) Enduction sur tissu sous lemicroscope ; B) fibre acrylique.Technologies Outlast ® , vuesmicroscopiques.223

La chimie et l’habitatUne révolution en marche !S’il est un secteur traditionnel de l’activitéhumaine, c’est bien celui du textile. Fibresanimales (laine, soie) ou fibres végétales (lecoton, le lin), la nature satisfaisait les principauxbesoins. La chimie a fait une irruptionremarquée dans le domaine au milieu duXX e siècle avec l’apparition des fibres synthétiques(rayonne, nylon) qui ont plu par leurfaible coût, leur résistance et leur durée devie. Aujourd’hui, la demande change – souci duconfort, impératifs du développement durable –et la chimie se présente une nouvelle fois. Maisla chimie moderne, capable de concevoir desmatériaux en fonction des propriétés demandéeset de les réaliser. Ce sont les progrès dela chimie de synthèse, de l’analyse physicochimiquedes propriétés qui sont sollicitésavec la pluridisciplinarité et les nanotechnologies; ils apportent aujourd’hui les matériauxfonctionnels et les matériaux composites. Celaprovoque une véritable révolution qui, après l’industriedu vêtement, conquiert le domaine dela construction traditionnellement associé auxmatériaux « durs » comme l’acier ou le béton.Cette évolution va continuer et tient sûrementencore de belles surprises en réserve.224