Régulation du débit de vapeur pour le revêtement hydrophobe

Depuis que la pandémie de Corona a entraîné des restrictions de nos mouvements et de nos activités, la marche est devenue une bonne alternative pour beaucoup de gens, moi y compris, pour prendre l’air et faire de l’exercice. Au début, je profitais pleinement de mes promenades, car le printemps venait de commencer. Aujourd’hui, le temps change, ce qui rend les promenades moins attrayantes.

Heureusement, il existe des vêtements et des imperméables hydrofuges ;-)

Ce qui m’intéresse, c’est la façon dont ces vêtements sont fabriqués – comment rendre un tissu à la fois respirant et imperméable ou hydrofuge ? En d’autres termes, qu’est-ce qui rend le vêtement anti-pluie ? La réponse est l’application d’une couche hydrophobe.

Dans l’article d’aujourd’hui, je vais vous parler de l’application d’une couche hydrophobe utilisant un système CEM (Système d’évaporation et de mélange contrôlés).

Revêtement hydrophobe

Les vêtements imperméables mais respirants empêchent les gouttes d’eau de pluie de pénétrer dans le tissu, tout en laissant passer la vapeur de transpiration - une caractéristique vraiment souhaitable pour les vêtements de sport. Mais comment rendre les tissus et les textiles hydrophobes ou leur ajouter d’autres fonctionnalités sans affecter les propriétés principales de leurs fibres ?

L'évaporation pour la polymérisation par plasma

L'Empa, institut interdisciplinaire de recherche consacré aux sciences des matériaux et au développement de technologies du domaine des EPF (Ecoles Polytechniques Fédérales), étudie et applique la polymérisation par plasma pour déposer de fines couches à l’échelle nanométrique sur les tissus et les fibres, afin de fonctionnaliser leur surface - et plus précisément - pour les rendre hydrofuges.

Un système d’évaporation de Bronkhorst joue un rôle important dans ce procédé, en particulier dans l'apport régulé des précurseurs de polymères. Le système CEM est un système d’évaporation de liquide (LDS - Liquid Delivery System) qui peut être utilisé pour les procédés à pression atmosphérique ou sous vide. Le système de génération de vapeur se compose d’un régulateur de débit massique de liquide, d'un régulateur de débit massique de gaz - pour le gaz porteur - et d'un dispositif de mélange et d’évaporation à température contrôlée.

Procédé de polymérisation par plasma

Dans cet essai en laboratoire d’un procédé de polymérisation par plasma à basse pression (0,1 mbar), le précurseur de polymère liquide hexaméthyldisiloxane (HMDSO) est évaporé puis activé par le plasma dans le but d’être polymérisé et déposé sur la surface de la fibre pour créer une couche hydrophobe. Pour obtenir un débit de vapeur stable et reproductible du précurseur de polymère, le débit du HMDSO liquide et le débit du gaz porteur doivent être régulés avec précision.

Un système d’évaporation est utilisé pour évaporer le HMDSO. Dans cette configuration, le HMDSO liquide est extrait d’un conteneur à température ambiante puis mesuré par un débitmètre massique Coriolis. Le HMDSO liquide est ensuite mélangé avec le gaz porteur argon provenant d’un régulateur de débit massique thermique puis vaporisé dans un échangeur thermique pour être chauffé de façon contrôlée. Le débit de vapeur est introduit dans la chambre de réaction du plasma à une pression absolue de 0,1 mbar. Le tout est contrôlé via un système PLC (API) et visualisé via le logiciel LabView.

Le HMDSO permet de déposer des couches de polysiloxane à basse température, ce qui permet de traiter les fibres qui ne résistent pas aux températures élevées.

Après un montage expérimental et des test réussis, le procédé est passé de l’échelle du laboratoire à l’échelle industrielle.