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Textiles : la révolution technologique

Le textile est en train de devenir un matériau de haute technologie. Il trouve de nouvelles fonctionnalités dans l'industrie, la santé, le BTP, et dans le secteur plus traditionnel de l'habillement. De quoi redonner des couleurs à une industrie mal-en-point dans les pays développés.

Tissu en fibres optiques à éclairage latéralÉchantillon de tissu Lightex® en fibres optiques à éclairage latéral.
© Brochier Technologies

Dans le courant du XIXe siècle, le textile a connu sa première révolution avec le développement de l’industrialisation et de la mécanisation. La deuxième dans les années 1930, suite à l’irruption de la chimie et des synthétiques. Il vit aujourd'hui sa troisième révolution en étant essentiellement utilisé pour ses performances techniques et ses propriétés fonctionnelles : durabilité, résistance aux agressions chimiques, perméabilité ou imperméabilité, qualités thermiques, etc.

Si bien qu’au-delà des secteurs traditionnels de l’habillement et de l’aménagement de la maison, le textile a conquis tous les domaines. C’est par exemple le cas du transport où, pour ne citer qu’un exemple, la structure de l’A380 est composée à 25 % de composites renforcés par des textiles. Mais aussi de l’électronique, de la médecine ou de la construction. Dans ce dernier domaine, des textiles techniques sont par exemple utilisés pour renforcer le sol, avant la construction d’une route ou d’un ouvrage d’art. On y incorpore désormais des capteurs qui détectent des mouvements, afin de prévoir (et donc d'éviter) une déformation potentiellement dangereuse.

"Bref, en devenant technique, le textile est aussi devenu actif", explique Jean-Yves Dréan, directeur du Laboratoire de physique et mécanique textiles (CNRS), à l'Ensisa (Ecole nationale supérieure d'ingénieurs sud Alsace), de Mulhouse. En retour, cette évolution profite aussi au secteur de l’habillement. Vous pensiez que la fonction d’un vêtement est de protéger du froid ? Et bien certains parlent d’un futur, pas si lointain, dans lequel nos bons vieux tee-shirts et autres anoraks seront de véritables plateformes de communication. Aussi bien vers l’extérieur, que vers notre organisme qu’ils pourront surveiller et soigner.

En 2005, les textiles techniques représentaient 30 % (en volume) des textiles vendus en Europe, et 40 % aux États-Unis ou au Japon. On estime que leur part mondiale pourrait atteindre 50 % en 2010 ! Réputée sinistrée, l’industrie textile des pays développés compte bien profiter de l’irruption de la haute technologie dans son secteur pour se refaire une santé. Son atout : des savoir-faire hérités de la première révolution industrielle, couplés à des stratégies de recherche et développement tous azimuts.

01.Les textiles techniques : à la pointe de l'innovation

Tissu anti-algueTextile anti-algue employé en Méditerranée pour l'éradication de l'algue Caulerpa taxifolia.
© M. UCHIMURA / J. SANDEAUX / CNRS
  Terminée l’époque où les nouveaux textiles s’élaboraient dans l’officine des manufactures. Devenus "high-tech", ils sont désormais l’affaire des mathématiciens, mécaniciens, chimistes et autres biologistes, qui leur inventent chaque jour de nouvelles fonctionnalités. À la base, un textile concentre bon nombre de propriétés intéressantes : il est souple, léger, robuste et présente une surface surprenante (pour donner un ordre de grandeur général, déroulé, 1 gramme de fibres a une surface d'environ 80 m2).

Pour ce faire, toutes les spécialités sont les bienvenues : physique et mécanique pour étudier la résistance des fibres, mathématiques pour imaginer de nouveaux entrelacements, chimie pour greffer toutes sortes de molécules sur la surface d’une étoffe, biologie afin d’optimiser génétiquement les fibres naturelles, ou encore psychologie afin d’analyser finement les émotions suscitées par le contact avec tel ou tel textile. Toutes ces spécialités sont ainsi regroupées au sein du Laboratoire de physique et mécanique textiles, à l'Ensisa de Mulhouse. Comme le détaille Jean-Yves Dréan, directeur du laboratoire, "nous travaillons par exemple avec un fabricant de polyamide, une fibre utilisée pour le renfort de pneumatiques. Pour la rendre plus résistante, nous étudions ses mécanismes microscopiques de fissuration, afin de proposer de meilleures stratégies de production, tel ralentir le filage, augmenter le degré de polymérisation du polymère, le fluidifier…" Autre exemple de fibre étudiée au laboratoire, l’agave de Tunisie. Les chercheurs ont en effet montré qu’elle possède des propriétés mécaniques exceptionnelles, avec un taux de déformation en allongement allant jusqu’à 50 %. En comparaison, celui de la laine est de 20 % et celui du coton varie entre 6 à 12 %. Une observation qui pourrait les mettre sur la piste de nouvelles fibres synthétiques imitant cette prouesse naturelle.

Maîtriser en détail les propriétés de fibres ou de fils permet en effet de créer de nouveaux matériaux au comportement étonnant, capables par exemple de passer alternativement d'une forme à l'autre. Intérêt ? Intégrées à des pièces de carrosserie de voitures de sport, dont la forme va se modifier en pleine course, elles optimisent l'aérodynamisme du véhicule en course en quelques secondes. Comment cela fonctionne ? Dans un tel composite, à l’étude au laboratoire, ont été incorporées des fibres conductrices d'électricité. "Lorsqu’elles sont parcourues par un courant, explique le chercheur, elles chauffent le matériau dans lequel elles ont été intégrées, ce qui entraîne une déformation réversible, et contrôlée par la localisation des fibres. Le matériau change donc de forme sans que ses propriétés mécaniques ne soient altérées."

Les textiles "high-tech" vont aussi envahir la médecine. Déjà utilisés pour la fabrication de prothèses artérielles (destinés à remplacer un segment d'artère), il est possible qu’ils permettent, d’ici une dizaine d’années, de concevoir des valves cardiaques (structures du cœur, séparant les différentes cavités et empêchant le sang de refluer dans le mauvais sens) artificielles souples et robustes, voire plus résistantes que le tissu biologique. Les premiers tests viennent ainsi d’être réalisés sur des modèles animaux.

Valve cardiaque en polyesterValve cardiaque en polyester souple, qui devrait éviter toute complication chez le patient. Cette valve en cours de mise au point, est testée sur une pompe qui reproduit le cœur en action.
© Jérôme CHATIN / CNRS Photothèque

Autre sujet d’intérêt pour les chercheurs, les propriétés de surface d’un tissu. Pas seulement physiques, mais aussi subjectives. Ainsi, les mécaniciens du textile mulhousiens, en collaboration avec des physiologistes et des neurobiologistes ont mis au point une procédure permettant de mettre en relation des caractéristiques physiques (rugosité, élasticité…) d’un textile, avec la perception que les utilisateurs en ont : est-il doux, agréable, rassurant ? "Cela n’a rien d’anecdotique, confie Jean-Yves Dréan. Par exemple, les constructeurs automobiles font des investissements énormes avant la sortie d’un nouveau modèle. Dans ces conditions, pas question de se tromper dans la composition d’un textile de revêtement des sièges par exemple."

D’autant qu’aujourd’hui, les spécialistes disposent de nombreuses armes pour modifier à loisir les propriétés d’un textile. Grâce aux mathématiques et à l’informatique, ils peuvent par exemple proposer des géométries d’entrelacements des fils toujours plus complexes, créant ainsi toutes sortes de textures. Quant à la chimie, elle permet de greffer des molécules et autres microcapsules aux fonctions spécifiques à la surface d’une étoffe.

Dernièrement, le groupe Chargeurs* a par exemple proposé un textile dit échangeur d’ions (TEI), permettant d’attirer ou de libérer différentes molécules. Des chercheurs du Laboratoire des matériaux et procédés membranaires, à Montpellier, lui ont trouvé une application inattendue en y greffant des atomes de cuivre. Comme l’ont montré des tests réalisés à Porquerolles, un TEI déposé au fond de la mer s’est révélé être la meilleure technique pour combattre l’algue Caulerpa taxifolia qui sévit en Méditerranée. En effet, le cuivre est pour elle toxique, même à faible dose. Non seulement le textile est facilement manipulable par des plongeurs, mais il agit en quelques heures et peut ensuite être remonté à la surface. Et, les autres espèces ne sont pas affectées par la présence du cuivre.



* Chargeurs est un groupe mondial diversifié, coté en Bourse, opérant sur des niches industrielles et de services, et investissant à long terme. Il développe actuellement son activité dans les domaines du textile - Chargeurs Wool, Chargeurs Fashion, Chargeurs Interlining - et de la protection de surfaces - Chargeurs Films de protection.

02.Bienvenue dans l'ère du vêtement "intelligent"

Robe de mariée avec fibres optiquesRobe de mariée alliant savoir-faire ancestral et matériaux high-tech, crée par le styliste A. Sene avec l'appui de l’entreprise Noyon. L’incorporation dans la dentelle des fibres optiques, fines et fragiles, constitue un tour de force des brodeuses. Des rayons de couleurs jaillissent de cette robe futuriste, grâce à la conductibilité du fil de cuivre et à la luminosité des fibres optiques.
© Tous droits réservés Noyon Dentelles/Alphonse Sene
  Les possibilités du greffage de molécules intéressent aussi le secteur de l’habillement. Ainsi il existe déjà des textiles sur lesquels ont été fixées des microcapsules contenant toutes sortes de produits actifs, ou bien susceptibles d’en absorber dans le milieu ambiant. Par exemple, des collants hydratants, des vêtements de sport anti-odeurs ou des foulards auxquels ont été intégrées des capsules diffusant du parfum ont été commercialisés. "La difficulté, indique Jean-Yves Dréan, c’est qu’on veut à la fois que les capsules résistent au lavage, soit à des contraintes mécaniques fortes, mais qu’elles éclatent sous l’effet de contraintes plus douces, lors du port du tissu. Un véritable casse-tête pour chimiste ! " Il est possible, pourtant, que dans le futur, des tissus basés sur le même principe, diffusent des médicaments !

Une chose est sûre, si en devenant technique, le textile s’est émancipé de la sphère du vêtement, c'est pour mieux y revenir. Ainsi, le vêtement se fait désormais "intelligent". Et pourrait bientôt intégrer téléphone, ordinateur, liaison Internet et télé ! Science-fiction ? Des composants électroniques peuvent déjà être intégrés au moment du tissage, et France Télécom, en association avec l’entreprise de textile Brochier (une soierie lyonnaise fondée en 1890, voir chapitre 3), a déjà réalisé des écrans tissés en fibres optiques permettant d’afficher des textes ou des images commandés par un PC ou un mobile ! Quant au couturier Olivier Lapidus, il a réalisé une robe de mariée lumineuse intégrant de la fibre optique, à peine plus lourde qu'une robe classique, la fibre optique étant fabriquée dans un plastique léger.

Les vêtements techniques nous promettent d’autres applications futuristes, tel ce costume réalisé par des chercheurs de l’Institut de technologie du Massachusetts, qui transforme la chaleur du corps en énergie utilisée pour projeter des images sur un écran intégré à des lunettes. D’aucuns imaginent même des manteaux tissés de fils en nanotubes de carbone et équipés de vérins électroniques pour suppléer à des muscles défaillants !

Plus sérieusement, des chercheurs développent actuellement des vêtements instrumentés de microcapteurs pour le suivi médical. Tissées à même le textile d’un tee-shirt par exemple, des électrodes mesurent le pouls, la fréquence respiratoire, la température ou encore les mouvements. Un émetteur transmet ensuite l’information vers un écran de contrôle, à destination du patient ou d'un centre de surveillance. Un système qui pourrait se révéler utile dans une résidence médicalisée pour personnes âgées par exemple. Mais qui ne sera sans doute pas sans poser des problèmes éthiques, de protection de la vie privée. Une dizaine de projets sont actuellement développés en Europe. Pour André Dittmar, directeur de l’équipe Microcapteurs et microsystèmes biomédicaux, à l’Institut national des sciences appliquées, à Lyon, "un des intérêts de ces vêtements sera par exemple de réduire les délais d’accès aux soins en cas d’accident. Par ailleurs, ils modifieront le rapport du patient à sa santé, rendant celui-là plus impliqué dans sa thérapie, puisqu'il gérera lui-même par son habillement la surveillance de sa santé."

Peut-être moins impressionnant : le vêtement professionnel revu et corrigé par la science. Au Laboratoire de physique et mécanique textile, Dominique Adolphe a par exemple entièrement repensé la conception d’une blouse de chirurgien-dentiste. Comme il l’explique, "lors d’une intervention, le praticien est exposé à des projections de sang et de salive présentant un risque de contamination pour lui comme pour les patients suivants. Nous avons donc imaginé une blouse agrémentée d’un film antiseptique sur les zones les plus vulnérables. Problème, celle-ci souffrait d’un problème de confort, car elle empêchait une bonne respiration du tissu, et donc du corps du médecin. Grâce à une caméra infrarouge, nous avons donc déterminé quelles étaient les zones de plus grande dissipation de la chaleur, et avons proposé un prototype modifié avec des ouvertures."

Dans le même esprit d’optimisation, le "relooking" de la veste de pompiers. Lourde et embarrassante lorsqu’elle est en cuir, elle devient légère lorsqu’elle est tissée en aramide, une fibre synthétique offrant une résistance au feu à toute épreuve. "Au point que les premiers pompiers qui en ont été équipés ne ressentaient même plus la chaleur, oubliant presque d’évacuer des zones pourtant dangereuses ! ", raconte Bruno Chevet, responsable recherche et innovation à l’Institut français textile habillement. Bref, qu’ils soient bourrés d’électronique communicante, nous assistent médicalement ou soient simplement optimisés, probable que les vêtements intelligents modifieront notre mode de vie.

03.Textiles techniques : la révolution industrielle

Cloison électroluminescente - Bar du TGVCloison électroluminescente du bar TGV qui a battu le record de monde de vitesse début 2007. Brochier Technologies a pour cela utilisé le Lightex®, qui permet de réaliser des surfaces lumineuses souples ou rigides, à basse consommation et à durée de vie élevée.
© SNCF / CAV / Philippe Fraysseix
  Quoi qu’il en soit, le développement des textiles techniques bouleverse déjà l’économie du secteur textile tout entier. En augmentation constante depuis dix ans, le marché du technique est passé de 65 à 85 milliards d’euros entre 1995 et 2005 au niveau mondial. Et devrait atteindre 100 milliards d’euros en 2010. Pour les pays développés, c’est l’occasion de redonner des couleurs à une industrie en partie sinistrée par les délocalisations de la production de masse vers des pays tels la Chine ou l’Inde.

Actuellement, le leader mondial du textile technique est le Japon. En Europe, l’Allemagne occupe la première place tant au niveau de la consommation que de la production. Si la France reste loin derrière, elle enregistre néanmoins, comme les autres pays européens, une croissance annuelle du textile technique, tant en volume qu’en valeur, de 3 % par an depuis le milieu des années 1990, avec même des croissances à deux chiffres dans les secteurs les plus innovants. Ceux où les investissements de R&D sont les plus importants sont le médical, les transports, le génie civil et la protection individuelle. Selon André Beirnaert, président du pôle de compétitivité spécialisé dans le textile Up-tex, "pour des pays comme la France, l’innovation est la seule planche de salut du secteur textile."

Pour ce faire, ce dernier doit opérer une véritable révolution culturelle, se positionnant sur des marchés bien au-delà des secteurs traditionnels (tel l’habillement). Une des clés du succès : lier des partenariats avec des secteurs de l’économie dont il n’a pas forcément l’habitude. Un exemple : "Dans le cadre d’un projet avec Airbus, le pôle de compétitivité nantais EMC2, spécialisé dans les composites, a fait appel au pôle de compétitivité Up-tex pour un supplément de compétences dans le textile, raconte André Beirnaert. Ces passerelles entre différents univers industriels sont nécessaires pour créer en permanence de nouveaux produits. C’est du reste la seule solution pour exister sur des marchés de faibles volumes de production, mais où les besoins de renouvellement sont permanents. Le paradoxe de la mutation en cours, c’est que les outils de production restent les mêmes, mais le métier est différent."

Bonne nouvelle donc pour la filière, les savoir-faire accumulés depuis des décennies ne sont pas devenus du jour au lendemain obsolètes avec l’avènement du technique. Bien au contraire. La voie empruntée par les soieries Brochier, fondées à Lyon en 1890 parle d’elle-même. Spécialisée dans le tissage d’une fibre ultrafine, la soierie est désormais pionnière dans le tissage de la fibre optique, avec laquelle on réalise des tissus lumineux. Ces derniers ont par exemple fait sensation comme élément de la cloison électroluminescente du bar de la rame de TGV qui a battu le récent record de vitesse sur rail.

Signe du renouveau en cours, la fréquentation des écoles d’ingénieurs spécialisées dans les textiles. "Il y a trois ans, l’École nationale supérieure des arts et industrie textiles, à Roubaix, n’accueillait plus que 50 étudiants pour 100 places disponibles, raconte André Beirnaert. Et ceux-ci venaient par défaut. Cette année, l’école a reçu 150 candidatures. Pour 80 % des élèves de la promotion, c’était leur premier choix ! "

Le XIXe siècle aura été le siècle de l’acier, et le siècle dernier celui du plastique. Peut-être le XXIe siècle sera-t-il celui du textile technique ? "C’est un peu prétentieux, confie Bruno Chevet. Mais si la voie du TGV tient la route, c’est parce qu’elle est stabilisée par un textile. La majorité des prothèses artérielles sont à base de textile. Et nous passons notre existence entourés de textiles de plus en plus fonctionnalisés. Les possibilités de développement sont énormes ! "

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