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Depuis leur entrée dans la production industrielle dans les années 1940, les tensioactifs ont été largement utilisés et sont considérés comme le « GMS de l'industrie ». Les molécules tensioactives possèdent des caractéristiques amphiphiles, ce qui leur permet de s'accumuler à la surface des solutions aqueuses, modifiant ainsi considérablement leurs propriétés. Selon le rapport entre les segments hydrophiles et hydrophobes et la structure moléculaire, les tensioactifs présentent différentes propriétés. Ils présentent diverses caractéristiques physicochimiques, notamment la dispersion, le mouillage ou l'anti-adhérence, l'émulsification ou la désémulsification, le moussage ou le démoussage, la solubilisation, le lavage, la conservation et les effets antistatiques. Ces propriétés fondamentales sont cruciales pour la teinture et le traitement des textiles. Les statistiques indiquent que plus de 3 000 types de tensioactifs sont utilisés dans l'industrie textile, ce qui est essentiel tout au long des processus de production, notamment le raffinage des fibres, la filature, le tissage, la teinture, l'impression et la finition. Leur rôle est d'améliorer la qualité des textiles, d'améliorer les performances de tissage des fils et de réduire les temps de traitement ; les tensioactifs contribuent donc significativement à l'industrie textile.

 

1. Applications des tensioactifs dans l'industrie textile

 

1.1 Processus de lavage

Lors du lavage des textiles, il est essentiel de prendre en compte non seulement l'effet du lavage, mais aussi la douceur du tissu et les risques de décoloration. C'est pourquoi le développement de nouveaux tensioactifs offrant une bonne efficacité nettoyante tout en préservant la douceur et la stabilité des couleurs est aujourd'hui au cœur de la recherche sur les tensioactifs. Face à la prise de conscience croissante de la protection de l'environnement et aux obstacles internationaux stricts en matière de certification environnementale auxquels sont confrontées les exportations de textiles, le développement de détergents efficaces, peu irritants et facilement biodégradables est devenu un enjeu crucial pour l'industrie textile.

1.2 Traitement de la teinture

Les tensioactifs remplissent de multiples fonctions, servant à la fois de dispersants pour le traitement des teintures et d'agents d'étalement en teinture. Actuellement, les tensioactifs anioniques sont principalement utilisés comme dispersants, notamment les condensats naphtalène sulfonate-formaldéhyde et les sulfonates de lignine. Les tensioactifs non ioniques, comme les éthoxylates de nonylphénol, sont souvent mélangés à d'autres types de tensioactifs. Les tensioactifs cationiques et zwitterioniques présentent certaines limites d'application. Avec la maturité des nouvelles technologies de teinture, telles que la teinture par micro-ondes, la teinture à la mousse, l'impression numérique et la teinture par fluide supercritique, les exigences en matière d'agents d'étalement et de dispersants sont devenues plus strictes.

1.3 Agents adoucissants

Avant la teinture et la finition, les textiles subissent généralement des prétraitements tels que le dégraissage et le blanchiment, qui peuvent donner un toucher rugueux. Pour conférer un toucher durable, lisse et doux, des agents adoucissants, principalement des tensioactifs, sont nécessaires. Les agents adoucissants anioniques sont utilisés depuis longtemps, mais leur adsorption est difficile en raison de la charge négative des fibres dans l'eau, ce qui affaiblit leur effet adoucissant. Certains types d'agents adoucissants, notamment le sulfosuccinate et l'huile de ricin sulfatée, conviennent aux huiles textiles comme composants adoucissants.

Les agents adoucissants non ioniques procurent un toucher similaire à celui des agents anioniques sans provoquer de décoloration ; ils peuvent être utilisés avec des agents adoucissants anioniques ou cationiques, mais présentent une faible absorption des fibres et une faible durabilité. Ils sont principalement utilisés en post-finition des fibres cellulosiques et comme agents adoucissants et lissants dans les huiles pour fibres synthétiques. Des classes telles que les esters d'acides gras de pentaérythritol et de sorbitane jouent un rôle important, réduisant significativement le coefficient de frottement des fibres cellulosiques et synthétiques.

Les tensioactifs cationiques se lient fortement à diverses fibres, résistent à la chaleur et au lavage, procurant un toucher riche et doux. Ils possèdent également des propriétés antistatiques et antibactériennes efficaces, ce qui en fait les agents adoucissants les plus importants et les plus utilisés. La majorité des tensioactifs cationiques sont des composés azotés, généralement des sels d'ammonium quaternaire. Parmi eux, les composés dihydroxyéthylammonium quaternaire se distinguent par leurs propriétés adoucissantes exceptionnelles, atteignant des résultats idéaux avec seulement 0,1 % à 0,2 % d'utilisation, en plus de leurs fonctions mouillantes et antistatiques, bien qu'ils soient volumineux et posent des problèmes de biodégradation. Une nouvelle génération de produits écologiques contient généralement des tensioactifs à groupements ester, amide ou hydroxyle, facilement biodégradables par les micro-organismes en acides gras, minimisant ainsi l'impact environnemental.

1.4 Agents antistatiques

Pour éliminer ou prévenir l'électricité statique générée lors de divers procédés textiles et de la finition des tissus, des agents antistatiques sont nécessaires. Leur fonction principale est de conférer aux surfaces des fibres des propriétés de rétention d'humidité et des propriétés ioniques, réduisant ainsi les propriétés isolantes et augmentant la conductivité afin de neutraliser les charges et d'éliminer ou de prévenir l'électricité statique. Parmi les tensioactifs, les agents antistatiques anioniques sont les plus diversifiés. Les huiles sulfatées, les acides gras et les alcools gras riches en carbone peuvent conférer des propriétés antistatiques, adoucissantes, lubrifiantes et émulsifiantes. Les sulfates d'alkyle, en particulier les sels d'ammonium et d'éthanolamine, ont une efficacité antistatique supérieure.

De plus, les sulfates d'éthoxylate d'alkylphénol se distinguent des agents antistatiques anioniques par leurs performances supérieures. En général, les tensioactifs cationiques sont non seulement efficaces, mais offrent également d'excellentes propriétés lubrifiantes et une excellente adhérence des fibres. Leurs inconvénients incluent une décoloration potentielle des colorants, une résistance à la lumière réduite, une incompatibilité avec les tensioactifs anioniques, la corrosion des métaux, une forte toxicité et une irritation cutanée, ce qui limite leur utilisation principalement à la finition des tissus plutôt qu'aux agents huileux. Les tensioactifs cationiques utilisés comme agents antistatiques sont principalement composés d'ammonium quaternaire et d'amides d'acides gras. Les tensioactifs zwitterioniques, tels que les bétaïnes, offrent de bons effets antistatiques et des propriétés lubrifiantes, émulsifiantes et dispersantes.

Les tensioactifs non ioniques présentent une forte rétention d'humidité et conviennent aux fibres à faible humidité. Ils n'affectent généralement pas les performances des colorants et permettent d'ajuster la viscosité sur une large plage, tout en présentant une faible toxicité et une irritation cutanée minimale, ce qui facilite leur large utilisation comme composants clés des huiles synthétiques, principalement les éthoxylates d'alcools gras et les esters de polyéthylène glycol d'acides gras.

1.5 Agents pénétrants et mouillants

Les pénétrants et les agents mouillants sont des additifs qui favorisent le mouillage rapide des surfaces des fibres ou des tissus par l'eau et facilitent la pénétration des liquides dans la structure fibreuse. Les tensioactifs qui permettent aux liquides de pénétrer ou accélèrent leur pénétration dans les solides poreux sont appelés pénétrants. La pénétration dépend d'un mouillage préalable adéquat. Le mouillage désigne le degré d'étalement d'un liquide sur une surface solide au contact. Par conséquent, les pénétrants et les agents mouillants sont utilisés non seulement dans les procédés de prétraitement tels que le désencollage, l'ébullition, le mercerisage et le blanchiment, mais aussi largement dans les procédés d'impression et de finition.

Les caractéristiques requises des agents pénétrants et mouillants sont les suivantes : 1) résistance à l'eau dure et aux alcalis ; 2) forte capacité de pénétration pour réduire le temps de traitement ; 3) amélioration significative de la capillarité des tissus traités. Les tensioactifs cationiques ne conviennent pas comme agents mouillants, car ils peuvent s'adsorber sur les fibres et entraver le mouillage. Les tensioactifs zwitterioniques présentent certaines limites d'application. Par conséquent, les tensioactifs utilisés comme agents pénétrants et mouillants sont principalement des tensioactifs anioniques et non ioniques. De plus, les tensioactifs dans l'industrie textile sont également utilisés comme agents de raffinage, émulsifiants, agents moussants, agents de lissage, agents fixateurs et hydrofuges.

L'alkyl polyglucoside (APG) est un biotensioactif synthétisé à partir d'alcools gras naturels et de glucose issus de ressources renouvelables. Il s'agit d'un nouveau type de tensioactif non ionique aux performances complètes, combinant les propriétés des tensioactifs non ioniques et anioniques conventionnels. Reconnu internationalement comme un tensioactif fonctionnel « vert » de choix, il se caractérise par une activité de surface élevée, une bonne sécurité écologique et une bonne solubilité.