Ce travail de thèse se place dans le contexte de la valorisation du polylactide (PLA), un polymère issu de ressources renouvelables, dans le secteur des textiles techniques. Ainsi, de nouveaux filaments nanocomposites ont été élaborés par filage en voie fondue suivi d’un étirage, un procédé facile à mettre en œuvre en milieu industriel et exempt d’utilisation de solvants. Les charges utilisées sont les nanoparticules d’oxyde de zinc (ZnO) et d’argent (Ag) largement utilisées pour apporter des propriétés antibactériennes aux matériaux. De plus, ils sont non toxiques pour les cellules mammifères et assez stables thermiquement pour convenir au procédé de filage en voie fondue. En général les oxydes métalliques (ici le ZnO) sont utilisés pour recycler le PLA par dépolymérisation. Lors de cette étude, différentes techniques ont été utilisées pour le disperser finement dans le PLA et produire des filaments avec une moindre dégradation des propriétés thermo-mécaniques. Ces filaments ont ensuite été utilisés pour réaliser des étoffes maillées qui ont présenté de très bonnes propriétés antibactériennes. Les nanoparticules d’argent à très faible quantité (environ 0,1%) dans le nanocomposites apportent également d’excellentes propriétés antibactériennes. L’incorporation dans le PLA du mélange des deux types de charges (à faible quantité) a conduit à une amélioration significative des propriétés antibactériennes des tricots et ceci après plusieurs lavages. Enfin lors de cette étude, une contribution a été apportée sur l’explication du mécanisme antibactérien du ZnO qui est encore en discussion dans la littérature dans le cas de nos nanocomposites. / The objective of this thesis is to valuate polylactide (PLA), a polymer from renewable resources through technical textiles. So new PLA nanocomposite filaments were produced using melt spinning device. This process is solvent free and easy to implement in industry.The fillers used are nanoparticles of zinc oxide (ZnO) and silver (Ag) widely used to provide antibacterial activities to materials and are non-toxic for mammalian cells. Moreover they are thermally stable and suit melt spinning process. Generally metallic oxides (here ZnO) have been used for the recycling of polylactide (PLA) via catalyzed unzipping depolymerization. In this contribution, we used different way to finely dispersed ZnO in PLA and produced filaments with less degradation of thermal and mechanical properties. These filaments are used to produce knitted fabrics with very good antibacterial properties. Silver nanoparticles has also impart excellent antibacterial properties to knitted fabrics with very small amount (around 0,1%). The incorporation of both nanofillers in the PLA improves significantly antibacterial properties of knitted fabrics and allows to obtain very good antibacterial properties even after multiple launderings. Finally, during this study, a contribution was made on the elucidation of the mechanism of antibacterial activity of ZnO still under discussion in the literature in the case our nanocomposite textiles.

La recherche présentée dans cette thèse comporte l’évaluation des impacts environnementaux en utilisant l’outil d’analyse du cycle de vie (ACV) pour la conception du traitement d’un tissu de polyester (PET) multifonctionnel avec des anthraquinones naturelles. La méthodologie d’éco conception que nous avons appliquée ouvre la voie à une bio-fonctionnalisation des textiles plus respectueuse de l’environnement. Les anthraquinones ont été obtenues par extraction des racines de plantes de garance et constituent le colorant appelé garance. Les trois questions principales abordées lors de ce travail de recherche sont formulées autour de l’utilisation de la garance : (I) Peut-on traiter les tissus de PET avec de la garance pour obtenir des propriétés multifonctionnelles ? (II) Quel est le profil environnemental du procédé de teinture du PET par la garance et comment l’améliorer ? (III) Quels sont les principaux challenges pour l’utilisation de l’ACV dans l’évaluation environnementale du traitement des textiles par des colorants naturels? Nous avons montré que la garance peut être utilisée pour conférer des propriétés multifonctionnelles au PET par des procédés de fonctionnalisation par épuisement ou par foulardage. En s’appuyant sur l’ACV, l’optimisation de la teinture que nous avons réalisée réduit tous les impacts sur l’environnement et la qualité des fonctionnalités. Cette étude nous permet d’identifier les challenges qui doivent être surmontés pour que l’ACV puisse contribuer à l’utilisation de bio-molécules pour la teinture des textiles dans le respect des principes de développement durable. / The research presented in this thesis has included environmental impact assessment, using the life cycle assessment (LCA) tool, in the design process of a multifunctional polyester (PET) fabric using natural anthraquinones. By doing so an eco-design approach has been applied, with the intention to pave the way towards eco-sustainable bio-functionalization of textiles. The anthraquinones were obtained from the root extracts of the madder plant (Rubia tinctorum L), referred to as madder dye. The three research questions were therefore formulated related to the use of madder dye: (I) Can madder dye serve as a multifunctional species onto a PET woven fabric? (II) How does the environmental profile of the dyeing process of PET with madder dye look like, and how can it be improved? (III) What are the main challenges in using LCA to assess the environmental impacts of textile dyeing with plant-based dyes ? It is concluded that there is a potential for the madder dye to serve as a multifunctional species onto PET. Based on this result, a recommendation for future work would be to focus on the durability of the functionalities presented and their improvement potential, both in exhaustion dyeing and pad-dyeing. LCA driven process optimization of the exhaustion dyeing enabled improvement in every impact category studied. However, several challenges have been identified which need to be overcome for the LCA to contribute to the sustainable use of multifunctional plant-based species in textile dyeing.

La demande annuelle de coton augmente en raison de la croissance démographique mondiale et de l’évolution des comportements d’achat des consommateurs. D'autres options de fibres naturelles telles que la laine, le lin et la soie, entre autres, sont produites dans des proportions très maigres. Le polyester (poly (téréphtalate d’éthylène) (PET) présente des qualités qui pourraient répondre à cette préoccupation pour les vêtements. Malheureusement, les consommateurs hésitent à porter des vêtements 100% polyester, principalement en raison d’un confort sensoriel inférieur, du toucher et parfois de leur apparence. Cette étude visait à améliorer le tissu en PET caractéristiques afin de réduire l'écart entre la perception humaine et la performance hydrophile du coton par rapport au PET Pour déterminer la disparité existant entre le coton et les tissus tissés en PET, une étude multisensorielle a été réalisée à l'aide d'un panel de 12 juges formés sur 11 descripteurs sensoriels. Des algorithmes de Monte Carlo, des algorithmes génétiques et la technique de Borda Count (BK) ont été utilisés pour la fusion de rangs .L'analyse en composantes principales (PCA) et la classification hiérarchique par agglomération (AHC) ont été utilisées pour créer des profils sensoriels. Tissus en PET et en coton (p = 0,05). Il a été déduit que l’aspect visuel et esthétique peut être utilisé pour distinguer le PET du tissus de coton. Pour remplacer le coton par du PET via cette approche sensorielle, la modification de la rigidité des tissus en polyester a été judicieusement réalisée à l'aide de NaOH et d'un adoucissant en silicium, avec une pré-oxydation au plasma atmosphérique. Les tissus en PET traités avec NaOH et l’adoucissant en silicone ont été perçus comme étant doux, lisses, moins nets et moins raides par rapport à certains tissus en coton et en PET non traité. Le profilage des tissus indique que les tissus en PET conventionnels peuvent être distingués des tissus en coton conventionnels en utilisant une évaluation à la fois subjective et objective. Il est également avancé que la perception sensorielle humaine sur textile ne peut être directement représentée par des mesures instrumentales. La dernière partie de l’étude compare le potentiel hydrophile et l’efficacité de deux monomères vinyliques: le poly- (éthylène glycol) diacrylate (PEGDA) et le chlorure de [2- (méthacryloyloxy) éthyl] triméthylammonium (METAC) radicalement photo-greffé sur la surface de Tissu en PET. Une étude de surface utilisant la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) et la spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS) a confirmé le greffage. Les tests d'humidité indiquent que PEGDA et METAC induisent un mouillage complet du PET à des concentrations de 0,1 à 5% (V: V). Les mesures colorimétriques (K/S et CIELAB/CH) et la stabilité de la couleur sur les tissus teints en PET suggèrent que les deux monomères améliorent considérablement l'efficacité de la teinture du PET. Il est suggéré que PEGDA et METAC génèrent des groupes hydrophiles sur le PET; les macroradicaux sont sous la forme de structures vinyliques qui forment des greffes à chaîne courte et démontrent une fonction hydrophile. Les résultats de cette recherche peuvent jouer un rôle directeur pratique dans la conception des tissus, la conception des propriétés sensorielles et contribuer au développement de tissus en polyester de type coton. / There is increasing annual demand for cotton due to world population growth and changes in consumers’ purchasing behavior. Other natural fiber options such as wool, linen and silk among others, are produced in very meager proportions. Polyester (poly(ethylene terephthalate) (PET) has qualities that could address this concern for apparel. Unfortunately, consumers are reluctant to wear 100% polyester clothing mainly due to inferior sensory comfort, touch and sometimes appearance. This study sought to improve PET fabric characteristics in order to decrease the gap between human perception and hydrophilic performance of cotton vs. PET. To determine the disparity between cotton and PET woven fabrics, a multisensory study was undertaken using a panel of 12 trained judges against 11 sensory descriptors. Cross-entropy Monte Carlo algorithms, Genetic algorithms, and the Borda Count (BK) technique were used for rank fusion. Principle component analysis (PCA) and agglomerative hierarchical clustering (AHC) were used to create sensory profiles. The descriptor crisp accounted for the highest variability between PET and cotton fabrics (p˂0.05). It was deduced that visual and aesthetics can be used to distinguish between PET and cotton fabrics. To replace cotton with PET via this sensory approach, the modification of stiffness of polyester fabrics was judiciously carried out using NaOH and a silicon softener, with atmospheric air plasma pre-oxidation. PET fabrics treated with NaOH and the silicon softener were perceived soft, smooth, less crisp, and less stiff compared to some cotton and untreated PET fabrics. The profiling of fabrics indicates that conventional PET fabrics can be distinguished from conventional cotton fabrics using both subjective and objective evaluation. It is also argued that textile human sensory perception cannot be directly represented by instrumental measurements. The final part of the study compares the hydrophilic potential and efficacy of two vinyl monomers: Poly-(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) and [2-(methacryloyloxy) ethyl]-trimethylammonium chloride (METAC) radically photo-grafted on the surface of PET fabric. Surface study using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) confirmed the grafting. Moisture tests indicate that PEGDA and METAC induce complete wetting of PET at concentrations 0.1-5% (V:V). Colorimetric measurements (K/S and CIELAB/CH) and colorfastness on dyed PET fabrics suggest that both monomers greatly improve the dyeing efficiency of PET. It is suggested that PEGDA and METAC generate hydrophilic groups on PET; the macroradicals are in a form of vinyl structures which form short chain grafts and demonstrate hydrophilic function. The results of this research can play a practical guiding role in the design of fabrics, sensory property design and contribute to the development of cotton-like polyester fabrics.