Titre : Développement d’une solution pour la traçabilité des textiles à l’échelle fibres/filaments : vers une solution globale de la traçabilité des textiles de la fibre au consommateur Financement prévu : Co-financement Région Nord Pas de Calais / ENSAIT Directeur de thèse : Christine CAMPAGNE E-mail : [email protected] Co-directeur de thèse : Ludovic KOEHL E-mail : [email protected] Laboratoire : Laboratoire GEMTex à l’ENSAIT (Roubaix) Equipe : Equipe MTP (Multifunctional Textiles and Processes) / HCD (Human Centred Design) Descriptif : Contexte : La traçabilité des produits en termes d’identification est un besoin réel, tant pour le polymère constituant le fil, la fibre ou les produits semi-finis. Un système de traçabilité est significatif pour les distributeurs et les consommateurs de vêtements en termes du contrôle qualité, de la sécurité de produits, de l’organisation de boutiques, et de la gestion de la chaîne logistique textile internationale, qui implique de nombreux acteurs de profils variés dans une chaine fortement distribuée. Un distributeur textile en Europe, n’a généralement pas la capacité de maîtriser les paramètres techniques de tous les acteurs. De la même façon, il est parfois délicat, voire difficile pour un transformateur de connaître l'origine des matériaux textiles appelés à être transformés. Un système de traçabilité, comprenant une base de données efficace et un identifiant du produit, peut l’aider à superviser les activités de toute la chaîne logistique et renforce ses communications avec les fournisseurs de différents niveaux. Ce système permettra également aux consommateurs d’obtenir une transparence complète sur la production ainsi que les lieux de production, la logistique, l'impact environnemental et sociétal et la distribution du produit désiré. Ceci constitue une nouvelle valeur ajoutée pour le produit. Les systèmes de traçabilité ont été étudiés par de nombreux chercheurs. Dans les systèmes existants, la technologie de RFID (Radio Frequency Identification), comprenant un marqueur intégré au vêtement mémorisant son identité avec un code standard, est massivement utilisée pour identifier les produits textiles [1]. Pourtant, par rapport à la traçabilité textile, il existe plusieurs problèmes dans les systèmes existants : 1) Un marqueur de RFID est généralement fabriqué d’une matière différente du textile et donc il ne peut pas être intégré complètement au vêtement. Des contributions complémentaires sont nécessaires pour que ces identifiants soient plus « textiles » et ne puissent pas être séparés facilement des vêtements. C'est en outre une solution qui peut être facilement contrefaite, couteuse à l'échelle de l'article et qui ne facilite pas les opérations de recyclage ultérieur. 2) Les appareils actuels (émetteurs, récepteurs, …) sont relativement coûteux, moins robustes et moins durables, empêchant leurs applications dans des marchés massifs de vêtements et leurs utilisations lors du recyclage. 3) Actuellement, un marqueur de traçabilité est utilisé uniquement pour identifier le produit fini, comme vêtement. En réalité, les donneurs d’ordre et les consommateurs ont besoin de connaître des informations plus complètes sur le produit, liées aux différents procédés (filature, tissage, teinture, …) de la production, à la matière première, au transport et aux autres paramètres concernés tout autant que les lieux de productions. L'expression des consommateurs pour une transparence accrue se fait désormais plus forte. Les modes de consommation changent et marquent un fort appétit pour plus d'informations fiables sur les produits. Le marqueur de traçabilité devra garantir une transmission fiable de données à travers de toutes les étapes de la transformation du produit tout en étant associé à la gestion des caractéristiques produits (lieux de transformation, matières premières, identités des différents acteurs. Objectif : Ce projet a pour objectif de proposer un modèle organisationnel de traçabilité de produits, visant à mieux contrôler les activités (production, transaction, transport, distribution, …) et les impacts environnementaux de la chaîne logistique textile internationale. Le nouveau marqueur proposé fonctionne de la manière suivante. A chaque étape de production, le producteur devra, d’abord, identifier le code de l’image (code d’entrée), sur la pièce fournie par son fournisseur, en utilisant un logiciel de reconnaissance, installé sur un serveur à distance. A la fin de sa production, le producteur devra introduire un nouveau code, sur son propre produit, l’image codée (code de sortie) générée par le même logiciel. Le code de sortie est une fonction qui varie avec le temps et le code d’entrée, définie par une société de suivi de produits ou le donneur d’ordre. De cette manière, toutes les informations des étapes précédentes de la chaîne logistique, seront également prises en compte dans le code introduit sur ou dans le produit fini. Le principe décrit ci-dessus propose un système de codes encapsulés qui devront se décliner au niveau des différentes étapes de la transformation des textiles, à savoir : de la matière première (échelle de la structure élémentaire du textile – la fibre) au produit fini (échelle de la surface textile) en passant par l'étape du fil (échelle intermédiaire). Le sujet proposé se penchera sur la création du code à l'échelle de la fibre. Le sujet de thèse proposé sera une suite des travaux de recherche de la thèse de Vijay KUMAR, qui développe actuellement le codage de fil, et d’une nouvelle thèse dans le cadre de SMDTex (démarrage en 2015) qui permettra de coder le tissu en surface. Le sujet proposé pour le codage du polymère sera en combinaison avec le codage de fil. Le résultat final sera la lecture de ces trois codes sur un tissu ou un tricot fini et de suivre toutes les informations depuis la fabrication de fibres jusqu'au tissage ou tricotage. Nous nous concentrerons plus particulièrement dans cette thèse sur le codage à une échelle macromoléculaire, à savoir le polymère et en particulier de réaliser un marquage par luminescence par introduction de nanocharges qui permettront au polymère et, donc par la suite au fil, d’émettre de la lumière, à une certaine longueur d’onde, après avoir absorbé de l’énergie. Nous sommes dans le cas présent à un niveau II au niveau d’authentification puisque la détection ne se fait pas à l’œil nu mais grâce à un outil de contrôle standard en fonction de la nature des charges luminescentes (lampe UV dans le cas présent). Cette caractérisation pourra être renforcée par la détermination de l’intensité de la luminescence à une longueur d’onde précise. Une deuxième partie se concentrera sur le codage (génération de la fonction temporelle à l'origine du code), décodage (reconnaissance des formes obtenues par imagerie en luminescence avec la combinaison de l'intensité de la luminescence) et la procédure d'intégration à des processus de fabrication. Description des travaux : Développement d’un nouveau marqueur de traçabilité à l’échelle de la fibre 1. Etude bibliographique - Identification large des nanocharges susceptibles d’être utilisés pour obtenir l’effet de luminescence (fluorescence, phosphorescence, luminophores, …) et détermination de leurs conditions de mise en œuvre dans les polymères (une encapsulation de ces charges sera peut être nécessaire pour conserver une stabilité à la lumière et à la température). - Mise en œuvre de polymères nanostructurés par extrusion (influence de nature des charges sur les propriétés intrinsèques du polymère : rhéologie, dispersion, localisation des charges, …) - Identification des propriétés de luminescence (fluorescence, phosphorescence, …) - Les solutions de codage existantes par lecture optique 2. Mise en œuvre et caractérisation des compounds fluorescents - Définition des conditions adaptées pour la mise en œuvre de polymères fluorescents (relations procédé, structure / propriétés) - Caractérisations rhéologique, physico-chimique et thermique des polymères nanostructurés - Caractérisation de la fluorescence – Intensité de fluorescence / concentration – Intensité de fluorescence et longueur d’onde / nature de la charge. 3. Mise en œuvre et caractérisation de fibres fluorescentes - Définition des conditions adaptées pour la mise en œuvre des fibres (relations procédé, structure / propriétés) – Influence du choix de la section et du nombre de monofilaments sur les propriétés finales - Caractérisations mécaniques, physico-chimique et thermique des multifilaments - Caractérisation de la fluorescence – Intensité de fluorescence / concentration – Intensité de fluorescence et longueur d’onde / nature de la charge. 4. Mise en œuvre du marqueur de traçabilité utilisant le filage et le codage d’images - codage, décodage (reconnaissance) et procédure d'intégration à des processus de fabrication. Création d'une fonction temporelle (codage) - Reproductibilité du code généré : dimensionnement du code pour assurer la génération de codes uniques et nombreux. Système de reconnaissance des formes (décodage) : procédure de reconnaissance d’images fiable et robuste agrégeant intensité lumineuse et motifs géométriques - Etude de robustesse de la lecture des signaux et système de décision - Amélioration continue par des interactions avec le modèle organisationnel de traçabilité