Les alternatives au meltblown, le matériau filtrant des masques sanitaires menacé de pénurie

Craignant la pénurie de meltblown, le matériau filtrant des masques chirurgicaux et FFP2, la Direction générale des entreprises (DGE) a appelé les industriels français à se mobiliser pour trouver des solutions alternatives. Deux méthodes pourraient concurrencer le procédé d’extrusion-soufflage utilisé pour fabriquer le meltblown : l’électrofilage et le cardage-hydroliage.

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Les alternatives au meltblown, le matériau filtrant des masques sanitaires menacé de pénurie
Photographie d'un ménisque d'alcool de polyvinyle en solution aqueuse, montrant une fibre électrofilée à partir d'un cône de Taylor.

La Direction générale des entreprises (DGE) s’inquiète de ce que le « renforcement de la production nationale » de masques sanitaires soit freiné par l’approvisionnement de l’élément clé de ces masques, le matériau filtrant appelé meltblown.

C’est la raison pour laquelle elle a enjoint les industriels français, dans un appel à manifestations d’intérêt lancé le 15 avril et courant jusqu’au 30 juin, à proposer « toutes solutions alternatives » au meltbown « qui permettent la production de matériau utilisé pour la confection de masques de protection, qu’il s’agisse de masques chirurgicaux ou d’équipements de protection individuelle (FFP1, FFP2, FFP3) ».

L’électrofilage, une technologie performante mais encore difficilement industrialisable

Elle en suggère d’ailleurs une, l’électrofilage (electrospinning en anglais). C’est en effet « la plus prometteuse », confirme à Industrie & Technologies Julien Payen, docteur en science des matériaux, qui a consacré une thèse aux textiles filtrant les particules fines dans l’air, soutenue en 2009, au sein du Laboratoire du Génie des matériaux textiles (Gemtex) de l’École nationale supérieure des arts et industries textiles (Ensait) de Roubaix.

Ce procédé qui produit un tissu « qui ressemble beaucoup à du meltblown » est lui aussi assez complexe : « On remplit une seringue d'un polymère, généralement du polyamide, en solution avec un solvant comme le chloroforme ou le diméthylformamide, détaille Julien Payen. L'application d'une tension électrique de 10 à 20 kilovolts va alors faire jaillir un flux de polymère qui se solidifier et s'étirer pour former des fibres encore plus fines que celles du meltblown (jusqu’à 100 nanomètres) et naturellement électrostatiques. Les solvants utilisés sont dangereux donc ce procédé nécessite de prendre beaucoup de précaution. »

Electroliage


L’électrofilage permet de fabriquer des filtres tout aussi performants qu’avec du meltblown : « Dans ma thèse, je testais un FFP2 avec 70 grammes de matière filtrante par m² qui donnait 95% d'efficacité de filtration et une respirabilité, à 160 pascals. En électrofilage, avec 0,2 grammes par m², on obtient la même efficacité et deux fois plus de respirabilité. » Mais, à l’échelle industrielle, cette méthode de fabrication n’est pas encore rentable : « Pour faire 1 m² de non tissé avec une fibre à 100 nanomètres, ça prend beaucoup plus de temps que de faire du meltblown. Le matériau est donc très cher, ce n'est pas rentable pour faire des masques à moins de 1€. »


Electroliage

Exemplaire d'un appareil d'électrofilage de laboratoire à pression constante.

La DGE le concède, « c’est une technologie récente » qui n’a pas encore atteint « la phase d’industrialisation ». Aucune ligne industrielle d’électrofilage n’a été identifiée en France. « Depuis une dizaine d'années, il y a quelques entreprises qui se sont développées dans ce domaine, notamment une entreprise tchèque, Elmarco, qui propose aujourd'hui des lignes de fabrication d'électrofilage, sous la marque Nanospider, avec une technique -brevetée - dans laquelle ils ont remplacé la seringue et l'aiguille par un cylindre percé de milliers de trous, indique Julien Payen. Une telle ligne coûte certes 10 à 12 millions d'euros mais est capable de produire jusqu'à 30 mètres de non tissé par minute. » Deux lignes de production Elmarco seulement seraient disponibles en France, au laboratoire de l'Institut Carnot MICA, à Mulhouse – « mais elle est utilisée pour fabriquer des pièces en petites dimensions, environ une feuille A4 » - et sur le site d’Ecully de l’Institut français du textile et de l’habillement (IFTH), selon le spécialiste.

Le cardage-hydroliage, une méthode de non tissé à adapter pour les filtres de protection

Interrogé sur les autres solutions alternatives au meltblown, Julien Payen mise aussi sur le cardage-hydroliage, déjà utilisée pour fabriquer des lingettes nettoyantes. « Une carde est comme un peigne géant sous forme de rouleau, qui peigne des fibres (polyester, coton...) achetée sous forme de bourres, comme de la ouate, afin de les paralléliser et former un tapis de fibres. On consolide ensuite ce voile pour lui donner une tenue mécanique, soit avec des feutres aiguilletés, soit avec des jets d'eau (hydroliage). »

L’idée du spécialiste serait d'utiliser le cardage et l'hydroliage pour fabriquer des fibres aussi fines que le meltblown, en utilisant des fibres bi-composantes, c'est-à-dire constituées de deux polymères que l'on sépare pour les affiner avec les jets d'eau. « Beaucoup de fabricants de non tissé en France, généralement des petites PME entre 30 et 100 salariés, maîtrisent le cardage, mais peut-être pas avec des fibres bicomposantes », concède-t-il. Le leader des machines à hydroliage, lui, est en France : il s’agit de l’usine Perfojet à Grenoble, vendue par le groupe suisse Rieter en 2009 à l’autrichien Andritz.

« Si j'étais encore dans le métier, je répondrais à cet appel en travaillant essentiellement sur le cardage ou l'électrofilage et non sur le meltblown », tranche Julien Payen [pour tout savoir sur le meltblow, découvrez l’article d’I ndustrie & Technologies sur le sujet ].

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