Prédiction de l’efficacité de filtration
Textiles pour la filtration

Selon l’Agence européenne de l’environnement (EEA), les particules fines (diamètre inférieur à 2,5 µm) seraient responsables de plus de 180 000 décès par an parmi les 27 pays de l’Union européenne . L’émission de ces particules est le résultat de diverses activités humaines : échappement des véhicules à moteur thermique, systèmes de chauffage par combustion (bois, fioul…) ou activités industrielles. L’air que nous respirons est également chargé en particules émises par l’usure de biens de consommation, les opérations de ponçage ou des pollens, qui ne sont pas non plus sans conséquences sur la santé. La filtration sur média poreux est couramment employée pour la protection des personnes vis-à-vis de leur exposition à ces particules en suspension dans l’air. Les procédés utilisant cette technique s’opèrent tant au niveau de solutions de protection collective qu’individuelle et concernent de nombreux secteurs d’activité : industriel, médical, tertiaire, résidentiel. Les applications sont variées et peuvent couvrir aussi bien la filtration des fumées de combustion que de l’air ambiant, via des masques faciaux ou divers filtres placés au niveau des machines.

Avant les années 1960, des textiles architecturés, c’est-à-dire tissés ou tricotés, étaient utilisés pour fabriquer des masques de protection individuelle, même dans le domaine médical. Les matières premières utilisées étaient naturelles, principalement le coton. Depuis les années 1960, avec la généralisation et l’utilisation massive des polymères à base de pétrole, les masques sont principalement constitués de filaments synthétiques enchevêtrés de manière aléatoire, également appelés « non-tissés ». Ces derniers possèdent une très bonne efficacité de filtration. Ils sont plus rapides à produire que les textiles architecturés et sont donc beaucoup moins chers. Ils sont si peu coûteux qu’ils peuvent être utilisés une seule fois, ce qui élimine le problème du nettoyage. Ces avantages indéniables les ont imposés comme une solution unique pour les dispositifs de filtration, interrompant presque complètement les recherches sur les performances des textiles organisés, dans ce domaine. La pandémie mondiale du SARS-CoV-2 a toutefois mis en lumière les limites du monopole de la filtration par les non-tissés, utilisés notamment dans les masques chirurgicaux. Ces masques à usage unique sont en effet rarement recyclés et principalement incinérés, engendrant ainsi un impact environnemental non négligeable. D’autre part, presque tous les pays du monde ont été confrontés à une pénurie de masques jetables ou chirurgicaux en 2020. L’une des réponses apportées a été l’utilisation de masques en tissu ou en tricot, lavables, souvent conçus de manière très artisanale. Cela a relancé la recherche sur les performances de filtration des textiles architecturés et les relations pouvant exister entre leur structure et leurs performances, notamment pour aider les fabricants à produire rapidement des filtres efficaces.

L’évaluation des performances des textiles architecturés pour la capture des particules est ici abordée en s’intéressant à la structure des textiles. Un intérêt particulier sera porté à la définition et aux méthodes de mesure de leurs porosités. Une comparaison avec les textiles non-tissés sera présentée. Les modèles de prédiction de l’efficacité de capture des particules par des médias fibreux non-tissés, couramment employés, seront également décrits. Les hypothèses sur lesquelles ils reposent mettent en évidence le fait qu’ils ne peuvent pas être directement transposés aux textiles architecturés. Des relations entre paramètres de structure de ces textiles, perméabilité à l’air et efficacité de filtration seront proposées.