Le principe de l’oignon ou des tenues de sport intelligentes :

[JacquesL]

Le principe de l'oignon ou des tenues de sport intelligentes


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Le principe de l'oignon ou des tenues
de sport intelligentes
Par Elsbeth Heinzelmann

C'est par un vent glacial que Johann Kaufmann et ses compagnons se sont mis en route le 14 mai 2004 après minuit pour effectuer l'ascension du Shisha Pangma, le treizième plus haut sommet du monde, culminant à 8013 m dans la chaîne de l'Himalaya et considéré comme la «demeure des dieux» par la croyance hindoue. Après avoir dépassé la colonne de roche appelée «Gendarme», les guides de montagne de Grindelwald ont gravi sans oxygène la dangereuse face est pour atteindre le sommet peu après 11 heures.

Des t-shirts suisses testés dans des conditions extrêmes

Au cœur de ce paysage grandiose du Tibet, les alpinistes ont testé dans des conditions météorologiques extrêmes le «sweatmanagement», un nouveau type de vêtement fonctionnel. Celui-ci a été développé dans le cadre d'un mandat d'armasuisse, le centre d'acquisition de systèmes et de matériels militaires et civils, qui a chargé l'Empa d'élaborer des bases scientifiques pour des concepts de vêtement.
Si le principe de l'oignon et celui des couches superposées sont connus depuis plus de vingt ans dans le domaine des vêtements de sport, les concepts actuels considèrent le transfert de chaleur humide et/ou sec de manière séparée et ne tiennent pas compte des interactions de ces deux mécanismes de dégagement de chaleur.

Le rapport entre l'évaporation de la sueur et le transfert d'humidité n'a jamais été analysé auparavant. «Il s'agit pourtant du paramètre qui, avec le transfert de chaleur, exerce le plus d'influence lors d'un effort physique important», explique René Rossi, responsable du département Protection et physiologie de l'Empa à Saint-Gall.

Au cours d'une activité peu importante, le corps transpire d'ordinaire sous forme de vapeur. Quand l'activité s'intensifie ou que la température ambiante augmente, la peau sécrète de la sueur. Un sportif perd jusqu'à trois litres d'eau par heure suivant l'intensité de l'effort et sa constitution physique. Si l'effort augmente, la sueur s'évapore et refroidit le corps. C'est la raison pour laquelle les couches des vêtements de sport entrant en contact avec la peau sont rendues hydrophiles par des procédés chimiques.

Cependant, en permettant à la sueur de passer trop rapidement dans les couches externes des vêtements, on empêche le corps de se refroidir de manière idéale. «C'est lorsqu'il a la température idéale de 37 °C que le corps humain offre une performance optimale», ajoute René Rossi. «Plus les textiles retirent de la sueur au corps, plus celui-ci en produit; or, cela nécessite de l'énergie qui ne peut plus être utilisée pour réaliser la performance.»

En ce qui concerne les techniques de production, armasuisse et l'Empa ont fait appel à la maison Christian Eschler AG, une entreprise textile de longue tradition ayant une clientèle internationale.


Andreas Jack, responsable du projet, s'apprête à effectuer une mesure à l'aide du mannequin SAM (sweating agile thermal manikin), qui est capable de simuler la perte de chaleur, la production de sueur et les mouvements du corps. (Photo Elsbeth Heinzelmann)


Du sur mesure pour le Père Noël

Pour optimiser le transfert d'humidité et la thermoconductivité, les chercheurs ont en premier lieu analysé des fibres, des fils et des surfaces textiles, défini l'épaisseur et la torsion du fil et modifié des structures géométriques. Dans les laboratoires de l'Empa, ils ont mesuré la résistance de transition de la chaleur et de la vapeur d'eau et étudié l'isolation thermique et l'effet réfrigérant des vêtements, à l'aide d'un torse artificiel capable de simuler les transferts de chaleur et d'humidité du corps humain.

Le mannequin SAM (sweating agile thermal manikin) a été utilisé pour mesurer le condensat et l'effet réfrigérant. Il ressort des tests, que les fibres de polyester sont les matériaux les plus efficaces: elles ont assuré un refroidissement au cours de la phase active et ont séché rapidement au cours de la phase de repos. Ces analyses ont donné naissance au concept du sweatmanagement à quatre couches :

* La première couche est composée de sous-vêtements - un t-shirt et un caleçon moulants - qui absorbent bien l'eau, et répartissent la sueur ;
* la deuxième couche - la véritable couche d'isolation - comprend un pull ou un gilet et des collants également moulants, qui assurent le transfert d'humidité vertical, améliorent l'utilisation et créent un microclimat agréable ; ces vêtements contient en outre des ions argent qui ont un effet antibactérien, et donc anti-odeur ;
* la troisième couche est constituée d'un blouson ou d'un gilet, dont la surface intérieure absorbe l'humidité et la transporte vers la surface extérieure hydropĥobe ;
* la quatrième couche offre une protection contre les intempéries : elle est faite de matière respirante qui laisse passer la vapeur d'eau, tout en protégeant de la pluie et du vent.
La coordination optimale des matériaux et des structures de surface, de manière à ce qu'ils se comportent comme un système global, et la ligne anatomique des vêtements assurent une température corporelle stable et offrent une base pour une performance élevée à des températures allant de 0 °C à -25 °C.


Le sweatmanagement testé dans le froid

Après avoir réussi des tests en laboratoire, armasuisse et les chercheurs de l'Empa ont placé des capteurs sur la peau de militaires du Centre d'instruction pour le combat en montagne d'Andermatt; ils ont envoyé ces «laboratoires ambulants» soumettre le principe de l'oignon à l'épreuve du Gütsch (2332 m).

D'autres ont également enfilé les vêtements de sport confortables et ont tous été enthousiasmés: les skieurs expérimentés de l'Ostschweizer Skiverband et le groupe de marche Swisstrain, qui a testé les vêtements pendant une marche de quatre jours à Nimègue. Le sweatmanagement a été adopté par l'armée suisse en 2006 après avoir été contrôlé selon des directives strictes et muni du label «APPROVED by armasuisse».

Pour créer un concept de distribution en vue de commercialiser le produit – ce qui inclut également l'expédition directe à des associations et les tests par des utilisateurs –, Alex et Peter Eschler ont fondé COMFORTRUST.CH en entreprise conjointe avec la société Böni. Mais il s'est avéré qu'il y avait une demande pour une version d'été.

Étant donné que les moyens nécessaires au financement de cette recherche dépassaient les ressources d'une PME, René Rossi a lancé un projet CTI auquel cette dernière a pris part. Les partenaires du projet envisageaient de développer des vêtements obéissant au même principe, mais refroidissant mieux le corps que la peau nue elle-même. Le problème était que, outre un effet hydrophile sur toute la surface (sens latéral), le matériau prévu pour l'hiver conduisait l'humidité un peu trop rapidement vers la surface extérieure (sens vertical) des vêtements.

Ce phénomène est dû au fait que les deux couches sont reliées ensemble. Il en résulte également une augmentation de la résistance à la vapeur d'eau et à la chaleur.


Le sweatmanagement muni du label «APPROVED by armasuisse». Grâce au système de couches conçu pour être modulaire, il convient pour chaque saison. Plus il y a d'air entre les couches et les structures du textile, plus celui-ci isole la chaleur.
(Photo Elsbeth Heinzelmann)


La gestion de la chaleur sous contrôle

Pour pouvoir maintenir sa performance, l'être humain a besoin d'un refroidissement optimal qui assure la thermorégulation. Si la température du corps dépasse 40 °C, il existe un risque de crampe de chaleur, d'épuisement dû à la chaleur et de coup de chaleur. Par ailleurs, si le corps produit trop de sueur, il est exposé à la déshydratation.

L'utilisation du refroidissement par l'évaporation de la sueur est donc décisive et l'Empa a effectué trois études sur des sujets d'expérience.

Tout d'abord, il s'agissait de maintenir la résistance de transition de la chaleur et de la vapeur d'eau la plus faible possible. «Chaque couche de textile présente une résistance», explique Andreas Jack, doctorant et responsable du projet. Ensuite, on a étudié les propriétés de deux qualités hydrophiles et d'une qualité hydrophobe (cette dernière étant un mélange contenant du polypropylène). «Nous pensons que cette matière synthétique n'est pas adaptée pour les vêtements fonctionnels à usage fréquent, car elle conduit l'eau», dit le chercheur. L'équipe de l'Empa a analysé les sensations subjectives des testeurs en matière de température et d'humidité. Dans la perspective du sport professionnel et de masse, les scientifiques ont étudié comment aider au mieux le corps à rester performant.

À présent, des représentants de différents sports de compétition doivent tester les vêtements et comparer leur comportement en fonction de l'activité effectuée. «Nous voulons que le sweatmanagement soit adapté à différents climats et activités», résume Peter Eschler.

«Ces vêtements très fonctionnels et novateurs donnent l'opportunité à l'industrie textile suisse de conquérir de nouveaux marchés et de s'imposer face aux produits bon marché de l'Extrême-Orient.» Le sweatmanagement pourrait prouver son efficacité en 2008 aux Jeux Olympiques de Pékin: le taux de smog dans cette ville de 15 millions d'habitants est très élevé au mois d'août et le taux d'humidité de l'air atteint 75 % à une température dépassant 30 °C.

www.armasuisse.ch /
www.approved.ch
www.comfortrust.ch
www.empa.ch
www.eschler.com

Eschler AG, partenaire du projet et René Rossi, spécialiste de la physiologie de l'habillement à l'Empa. (Photo Elsbeth Heinzelmann)