Les fibres biosourcées reçoivent des retardateurs de flamme liés chimiquement
Des retardateurs de flamme moins chers et plus respectueux de l'environnement pourraient donner un coup de fouet à l'innovation dans le domaine des textiles biosourcés
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Les fibres fabriquées à partir de Plastiques biosourcés réduisent la dépendance à l'égard des matières premières fossiles et favorisent l'économie circulaire. La liaison covalente des additifs ignifuges peut ouvrir la voie à l'entrée de ces fibres sur le marché de masse.
Le récent incendie en Suisse a révélé à quel point l'utilisation de matériaux ignifuges est cruciale dans les matériaux de construction, l'isolation et de nombreux autres objets de la vie quotidienne. Les textiles dotés de propriétés ignifuges remplissent une fonction particulièrement importante à cet égard, car ils sont utilisés en quantités considérables, non seulement dans les matériaux de construction, mais aussi dans les vêtements de sécurité et de protection, dans l'habitacle des véhicules et dans l'ameublement des maisons, comme les tapis et les meubles rembourrés.
Des composés ignifuges sont utilisés pour les fibres synthétiques depuis des décennies. Les composés inorganiques, bromés ou organophosphorés, qui sont particulièrement utilisés dans les fibres de polyester, se sont révélés très efficaces. Les composés phosphorés sont légèrement moins nocifs pour l'environnement lorsqu'ils sont libérés et sont donc souvent le premier choix. Leur efficacité repose sur le fait qu'ils forment une couche de carbonisation protectrice et interceptent les radicaux, ce qui réduit l'inflammabilité du matériau. Le dégagement de gaz toxiques et le développement ultérieur de chaleur sont limités.
Depuis plusieurs années, on assiste à un glissement des fibres synthétiques vers les fibres biosourcées. Bien que leur part de marché soit encore faible par rapport aux fibres synthétiques établies telles que le polyéthylène téréphtalate ou le polypropylène, elles augmentent régulièrement. Les fibres biosourcées gagnent en importance car elles réduisent la demande de matières premières fossiles. En même temps, leur utilisation soutient l'économie circulaire et réduit les émissions de gaz à effet de serre.
L'ignifugation persistante et efficace des fibres biosourcées, qui est également peu coûteuse et respectueuse de l'environnement, pourrait donner aux textiles biosourcés un coup de fouet à l'innovation et contribuer à une expansion significative du marché. C'est là que l'équipe de recherche "Polymères et composites à base de fibres" du DITF entre en jeu avec le développement d'un plastique ignifuge biosourcé appelé polyéthylène furanoate (PEF). Le PEF présente de nombreuses propriétés similaires à celles du polyéthylène téréphtalate (PET), largement utilisé, mais contrairement au PET, il est fabriqué à partir de monomères biosourcés. Bien que le PEF soit déjà technologiquement avancé et en passe de devenir un marché de masse, il n'est pas encore ignifugé, ce qui permettrait d'en généraliser l'utilisation dans le secteur textile.
Au DITF, le PEF n'est pas seulement synthétisé dans des réacteurs internes. Des séries de tests approfondis ont également été menées pour évaluer l'adéquation de divers retardateurs de flamme à base de phosphore à différentes concentrations. Deux choses sont importantes pour les chercheurs : Premièrement, le retardateur de flamme doit être lié de manière covalente aux molécules de polymère afin d'éviter les saignements. Ce point est crucial pour la protection incendie à long terme des fibres en raison de leur petit diamètre et de leur surface spécifique élevée. Deuxièmement, la concentration du retardateur de flamme doit être aussi faible que possible tout en assurant le meilleur effet possible. Malgré leurs bonnes propriétés de protection contre le feu, tous les additifs courants ont en commun d'être potentiellement nocifs pour la santé et, lorsqu'ils sont libérés dans l'environnement, d'être difficiles à dégrader parce qu'ils sont chimiquement stables. À Denkendorf, ils n'ont pas seulement réussi à répondre à ces exigences. Ils ont également réussi à augmenter le poids moléculaire des polymères synthétisés par polymérisation à l'état solide afin de filer des fibres plus résistantes.
D'autres études thermiques et rhéologiques des polymères avec différentes concentrations d'ignifugeants ont permis d'identifier la variante la plus appropriée pour le processus de filage. Outre la variante PEF contenant cinq grammes de phosphore par kilogramme de polymère sous la forme de composés organophosphorés copolymérisés, une référence PEF sans retardateur de flamme a été filée. Les fibres obtenues dans le laboratoire de filature ont été transformées en tissus, qui ont été soumis à des essais de résistance au feu. Les tissus tricotés ignifugés ont montré une inflammabilité significativement réduite. Le DITF poursuivra ses études sur les fibres PEF ignifuges et biosourcées.
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