Plus de la moitié des 7,5 millions de balles de coton produites chaque année aux États-Unis seront utilisées dans la fabrication de vêtements. Les techniques de finition utilisées pour rendre le tissu en coton lisse, hydrofuge et résistant aux rides peuvent être préjudiciables à l'environnement et au porteur.
Désormais, les chercheurs proposent une méthode d'utilisation de l'huile de coton comme une alternative « plus verte » et plus sûre aux substances de formaldéhyde et de polyfluoroalkyle (PFAS), souvent appelées produits chimiques pour toujours, lors de la fin des tissus en coton.
Taylor Kanipe, étudiante diplômée de la North Carolina State University (NC State), a présenté ses résultats lors de la réunion d'automne de l'American Chemical Society (ACS Fall 2025) tenue du 17 au 21 août.
Le processus de récolte du coton et de la création de tissu pour les textiles comprend la collecte des fibres de cellulose vaporeuses de la capsule de coton, en éliminant les graines de coton entrecoupées dans les fibres, en faisant tourner le coton en fil, en tissant le fil, en ce qui rend le tissu ou en tissu avec une variété de produits chimiques.
Les résines à base de formaldéhyde sont traditionnellement utilisées comme agent de finition en tissu. La résine collante se lie facilement aux fibres de cellulose du coton, formant des ponts chimiques pour rendre les longues fibres de cellulose résistantes aux rides ou aux étirements.
Bien que le formaldéhyde soit bon marché, facile à utiliser et hautement réactif, à des concentrations élevées, il est considéré comme un cancérogène de classe 1. Le formaldéhyde peut également provoquer des irritations cutanées et respiratoires.
Les revêtements hydrofuges contenant du fluor créent une surface hydrophobe pour rendre la résistance à l'eau en tissu de coton. Cependant, ces revêtements contiennent des PFA, comme le perfluorooctane sulfonate et l'acide perfluorooctanoïque, et sont supprimés en raison de leur nature persistante et de leur lien potentiel avec des problèmes de santé.
Pour éliminer le besoin de résines et de PFA à base de formaldéhyde dans la finition en tissu de coton, un groupe dirigé par Richard Venditti, professeur de biomatériaux forestiers, de science du papier et d'ingénierie à NC State, a décidé de créer une alternative verte en altérant chimiquement l'huile de graines de la plante de coton elle-même.
S'appuyant sur des recherches antérieures à NC State, Kanipe, Venditti et ses collègues ont profité de propriétés chimiques spécifiques dans l'huile de coton pour insérer des groupes époxy le long des longues chaînes de carbone qui composent les molécules d'huile.
Le groupe d'époxyde permet aux molécules d'huile de coton époxydées (ECSO) de créer de fortes liaisons chimiques avec les fibres de cellulose en tissu de coton et entre elles, formant un polymère et rendant le tissu hydrophobe. Les groupes époxy créent également des ponts de molécules d'huile entre les fibres de cellulose, ce qui rend le tissu résistant aux rides.
En plus de la finition du tissu, l'ECSO pourrait fournir une utilisation pour l'huile de coton récoltée avec les fibres de coton, ce qui le rend aussi bon marché, facile à utiliser et efficace comme résines de formaldéhyde.
«Les huiles végétales époxydées ont une gamme d'applications», explique Kanipe. « Alors que l'huile de coton native n'a pas la réactivité des résines à base de formaldéhyde, ce processus d'époxydation simple produit une alternative plus sûre et plus conviviale pour des applications telles que les finitions de presse durables. »
Les chercheurs ont pesé et analysé chimiquement le tissu traité par ECSO en utilisant un type de spectroscopie infrarouge pour s'assurer que les molécules ECSO s'étaient liées avec succès à la surface du tissu. Pour évaluer les qualités d'empelet en eau du tissu fini, les chercheurs ont utilisé une caméra à grande vitesse pour mesurer l'angle de contact auquel les gouttelettes d'eau interagiraient avec la surface du coton.
Plus l'angle est grand entre la gouttelette d'eau et la surface du tissu, plus la résistance à l'eau est grande. Le tissu non traité n'a montré aucun angle de contact (en d'autres termes, l'eau a été complètement absorbée dans le tissu), tandis que le tissu traité par ECSO a montré un angle de contact de 125 degrés, indiquant une augmentation significative de la capacité de réparation de l'eau.
Les études futures mesureront des facteurs de performance supplémentaires dans le tissu de coton traité par ECSO, notamment la résistance à la déchirure, la durabilité et la résistance aux rides. L'objectif ultime de l'équipe est de créer un processus de traitement du coton avec une émulsion d'eau ECSO, un processus vert qui ne nécessite pas de substances de finition dangereuses.
« Si nous pouvons atteindre notre objectif de modifier les propriétés du tissu de coton – ce qui en fait des rides anti-rides, anti-respect et résistantes à l'eau – en utilisant un processus à base d'eau, nous aurons un processus vert pour mettre un matériau bio-basé sur le coton en remplacement des finitions à base de formaldéhyde et PFA », explique venditti.
