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16 octobre 2016

Les vêtements imper-respirants (partie 2)

Après le bref historique présenté dans la partie 1, nous allons nous pencher sur une question fondamentale : de quoi parle-t-on lorsqu’on évoque la « performance » ?

Matériau ou vêtement ?

Évoquons tout de suite un point tout à fait essentiel, qui fait l’objet d’un raccourci systématique, ce qui arrange beaucoup de monde :

L’utilisateur final se fiche des caractéristiques du matériau. Il veut un vêtement qui soit, dans une certaine mesure et sous réserve d’une définition correcte des termes, étanche et respirant.

Ce point est essentiel : réduire la question du vêtement à celle du matériau, c’est enlever toute compétence à la fois au concepteur du vêtement et à l’utilisateur. Cette même logique est massivement utilisée dans la plupart des milieux par les vendeurs de composants : informatique (un processeur Untel = un bon ordinateur), bâtiment (une laine Hisse-au-Vert = un bâtiment bien isolé, mais aussi de la paille = un bâtiment écologique), etc.

Aujourd’hui, le niveau de compétence sur ces questions chez les fabricants de vêtements frise le néant : pour l’immense majorité, les marques ne s’occupent que de design et de marketing. Presque tout le savoir « scientifique » se trouve chez les fabricants de matériaux, qui n’ont pas spécialement intérêt à ce que leurs clients apprennent à réfléchir par eux-mêmes. Ils leurs fournissent donc leur matériaux + toute la communication qui va avec. Tout le monde est content…

Hors, selon qu’on parle d’un vêtement ou d’un matériau, les questions sont tout à fait différentes. Voyons cela plus en détail…

Un vêtement étanche et respirant

Je ne reprends pas ici les principes de base de l’habillement, ce qui nous emmènerait trop loin. Rappelons-nous juste que:

  • Le sportif dégage une certaine quantité de chaleur proportionnelle à l’intensité de l’effort.
  • Si pour une raison ou une autre, cette chaleur n’arrive pas à « sortir » des vêtements (isolation trop importante, ventilation insuffisante…), le corps transpire, pour tenter d’évacuer de la chaleur par évaporation (oublions la légère perspiration permanente).
  • La sensation d’humidité sur la peau est désagréable. Or, nous ne « sentons » l’humidité qu’indirectement, le corps n’ayant pas, à strictement parler, de « capteur d’humidité » : une sensation de frottement (de l’ordre de « ça colle » ou « ça glisse ») et une sensation de température (« c’est froid »). Si rien ne colle/glisse et qu’il n’y a pas d’évaporation, vous ne pouvez pas sentir le « mouillé » !

Nous ne traiterons pas ici du champs d’étude qui concerne la manière de s’habiller pour ne pas atteindre (ou peu) le stade « transpiration », et qui tourne beaucoup autour de la notion d’isolation thermique.

Nous ne traiterons pas non plus ici d’un deuxième champ de réflexion, qui traite de la gestion de la sensation d’humidité sur la peau. C’est un domaine encore largement inexploré, où là également des fabricants (pas les mêmes) vendent des solutions toutes faites. Retenons simplement : si pas de problème de sensation d’humidité, pas de problème de « respirabilité ». Personne ne s’est jamais plaint que les chaussures de ski n’étaient pas respirantes, elles sont pourtant pleines d’eau.

Concentrons-nous sur le problème du jour : comment évacuer de l’humidité ? Il n’y a pour cela que deux modes de transfert :

  • Le transport (ou advection) : renouveler l’air, c’est un moyen d’évacuer de l’humidité. Tout le monde sait ouvrir un zip quand il fait trop chaud. Le transport peut s’effectuer de deux manières : par les ouvertures (le col, les zips, les ventilations, etc.), ou à travers le matériau, si celui-ci est perméable à l’air (une laine polaire, par exemple).
  • La diffusion : sans déplacement d’air, l’humidité peut migrer à travers le matériau. Il s’agit en fait d’un phénomène complexe, dans lequel la molécule d’eau est adsorbée d’un côté, puis désorbée de l’autre côté, s’il y a un écart suffisant de pression partielle.

Si le premier aspect peut se gérer au niveau du vêtement comme du matériau, ce n’est pas le cas du deuxième. Mais répétons ce qui a été dit plus haut : du point de vue de l’utilisateur, cela ne fait aucune différence, seul compte le résultat final.

Hormis quelques études compliquées et coûteuses réalisées sur mannequin chauffant / transpirant, dont l’exploitation est délicate et dont les résultats n’intéressent finalement pas grand monde, il n’existe pas de possibilité de mesurer le comportement réel d’un vêtement en ce qui concerne la respirabilité. C’est d’autant que, comme vous l’imaginez, le vêtement n’est pas étanche à l’air au même niveau sur un maigre que sur un rond, l’un laissant plus d’espace à l’air pour circuler que l’autre…

C’est pourquoi, entre autres raisons, les mesures sur les matériaux ont un tel succès : on sait les faire ! Il n’y a guère que l’étancheité que l’on peut correctement et facilement évaluer sur vêtement complet (on se met sous la douche), mais pour le reste, c’est un quasi-néant. Notez tout de même qu’il est tout à fait possible d’avoir un matériau parfaitement étanche, et un vêtement non étanche : diffusion par les coutures, fuites par les zips, infiltrations dans le col, etc…

Un matériau étanche et respirant

Concernant les matériaux, en revanche, nous avons des normes… malheureusement, pourrait-on dire ! Car, mettez-vous dans la peau de M. Gore dans les années 80. Vous avez un produit miracle, il n’y a pas de norme… Ce qui serait bien, ce serait d’en créer une selon laquelle votre produit soit systématiquement favorisé…

C’est ce qui arriva, et c’est ainsi qu’est née la « sweating hot plate ». On pose l’échantillon sur une plaque poreuse saturée d’humidité. Ceci crée une différence de pression partielle, et l’on considère que la « respirabilité » est correctement exprimée par la vitesse d’évaporation. Pour la mesurer, on mesure la puissance nécessaire au maintien de la température, naturellement proportionnelle à la quantité d’eau qui s’évacue. Cela donne le RET, que l’on trouve dans tous les catalogues, où l’on affirme parfois que cela reproduit parfaitement la réalité !

Sauf que…

Cette mesure est tout de même réalisée dans des conditions fort particulières : température élevée (de l’ordre de 35°C), humidité saturante (présence d’eau liquide)… C’est assez éloigné de la réalité : un vêtement réalisé avec ce type de matériau est au contraire plutôt utilisé en couche extérieure, par temps frais ou froid. Par ailleurs, pour de nombreux matériaux, la perméabilité à la vapeur d’eau évolue avec l’humidité relative moyenne. C’est le cas du polyuréthane, grand concurrent des membranes PTFE (voir ci-dessous). Enfin, si elle permet de mesurer une certaine forme de capacité de diffusion, cette technique de mesure occulte complètement l’aspect « perméabilité à l’air ».

En ce qui concerne l’étanchéité, là, tout le monde est d’accord : on soumet un échantillon à une pression d’eau, et on regarde sous quelle pression (mesurée en m de colonne) les premières gouttes apparaissent. On s’arrête en général à 10 mètres de colonne. Une fois cette mesure réalisée, la question reste entière : quelle valeur est pertinente pour quelle utilisation ?

Un petit exercice…

Le graphique ci-dessous représente l’évolution, pour toute une série de matériaux du commerce, de la quantité d’eau qui traverse la paroi constituée par le matériau en fonction de l’humidité relative. C’est très instructif !

respirabilité - vapeur d'eau

Source: http://www.verber.com/mark/outdoors/gear/breathability.pdf

On remarque très facilement plusieurs choses :

  • Il y a deux catégories de matériaux : ceux pour lesquels la courbe est plate (diffusion constante) et ceux pour lesquels la courbe « monte » (plus il fait humide, plus ça diffuse).
  • Ils sont tous nettement en dessous de la plus haute qui est la membrane ePTFE « pure ». Conclusion : ils sont tous « autre chose » que de la membrane ePTFE seule.
  • Ceux qui « montent » sont de type polyuréthane, matériau hydrophile. Oh surprise !! on y retrouve tous les Gore Tex !!! Ça ne vous surprendra pas si vous avez lu la première partie : Gore Tex, c’est un peu de ePTFE, et beaucoup de PU.
  • La méthode standard (celle du RET) fonctionne à 100% d’humidité, donc complètement à droite du graphique, là où les matériaux hydrophiles fonctionnent le mieux. Je vous disais que la « sweating plate » avait tendance à favoriser certains matériaux… Hors, dans la vraie vie, on est plutôt en centre de graphique..
  • Les unités employées donnent une idée de ce qu’on peut attendre en termes de transport d’eau : au mieux, on est à 5/6 litres par jour, en conditions hyper favorables. Or, en activité réelle, la transpiration fournit environ de 1 l/h, soit 4 à 5 fois plus.

Ce dernier point est particulièrement important : si effectivement le transport par diffusion était majoritaire, il serait largement insuffisant, et on finirait une randonnée de 2 heures avec au moins un litre d’eau dans les vêtements. Hors ce n’est pas le cas. La réalité nous montre donc que la diffusion n’est pas le phénomène prépondérant : cela « fonctionne » donc majoritairement par transport.

Dès que l’on a compris cela, on a saisi deux choses :

  • Le débat sur la « respirabilité » des matériaux mesuré par RET n’a pas de rapport avec l’usage réel des vêtements.
  • Un véritable champ s’ouvre pour la conception de vêtements dès qu’on commence à raisonner non en termes de diffusion, mais de transport.

Nous verrons dans une troisième et dernière partie les applications pratiques des sujets que nous avons abordés ici. D’ici là… regardez bien les étiquettes !

pascal

Pascal est designer énergétique depuis plus de 15 ans, avec des expériences variées dans les domaines du bâtiment, des vêtements et équipements. Il est également musicien et écrivain, et habite en Savoie (France).

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