Matériaux dans les produits Geoff Anderson

laine mérinos

INTELLIGENT TEMPERATUR

Cette page fournit des informations générales et scientifiques sur les attributs et les avantages de la fibre mérinos. 

 

  • Les concepts abordés sur cette page incluent:
  • Absorption d'eau et structure de la fibre de laine
  • Chaleur de sorption
  • Refroidissement par évaporation
  • Transmission de la vapeur d'eau
  • L'interaction du tissu et de son porteur
  • Absorption d'eau et structure de la fibre de laine


Les composants chimiques de la fibre de laine, les acides aminés, sont hydrophiles (ce qui rend l'eau agréable), ce qui signifie qu'ils attirent et absorbent les molécules d'eau dans la structure chimique de la fibre. L'eau se lie à la structure de la laine par l'action des liaisons hydrogène dans un processus appelé absorption (Leeder, 1984). 

 

L'eau pénètre dans la région amorphe du ciment intercellulaire et dans la matrice de la fibre dans le cortex des fibres (voir Figure 1), où les diamètres des pores sont aussi petits que 4 nm (Kerr, Dawley et al., 1995). 

La laine a le potentiel d'absorption d'eau ou de «récupération» le plus élevé de toutes les fibres naturelles, bien que cela puisse varier en fonction des traitements chimiques auxquels la laine a été soumise, par exemple la chloration (Onions, 1962). La capacité d'absorber l'humidité est un attribut fonctionnel important de la laine, mais la capacité de la laine à absorber de l'humidité est peut-être encore plus importante. Cela se produit lorsque les liaisons hydrogène qui lient les molécules d'eau sont réversibles; l'eau peut être libérée dans un processus appelé désorption.

Chaleur de sorption


Les liaisons hydrogène qui lient l'eau dans la structure de la laine ont une autre fonction pratique importante dans le contexte des vêtements en laine; l'interaction des liaisons hydrogène avec l'eau est une réaction chimique. Cette réaction génère de la chaleur lorsque l'eau est liée (absorption) et absorbe de la chaleur lors de la perte d'humidité (désorption) (Leeder, 1984). 

Cette capacité à absorber l'eau dans la structure chimique de la fibre empêche le tissu de paraître humide ou moite (Leeder, 1984). En comparaison, les fibres synthétiques ne peuvent absorber que 5% de leur poids à la même humidité (Leeder, 1984).

 

Ces caractéristiques d'absorption d'humidité et de désorption fournissent des caractéristiques fonctionnelles importantes aux vêtements en laine. Par exemple, lorsqu'un tissu de laine subit un changement soudain dans l'environnement associé à son porteur, tel qu'une activité accrue conduisant à la transpiration, la laine agit comme un tampon, absorbant rapidement l'humidité supplémentaire et la dissipant progressivement (Leeder, 1984). 

 

Il en va de même pour l'environnement extérieur où la laine atténue les variations de l'humidité atmosphérique (Onions, 1962). En conséquence, la laine peut prévenir 
la «mollesse» qui peut survenir dans des environnements très humides (Collie et Johnson, 1998).

 

Toutes les fibres le font dans une certaine mesure, mais les performances de la laine sont supérieures (voir figure 2) et, dans des conditions hivernales typiques, peuvent apporter de réels avantages au porteur (Collie et Johnson, 1998).

Un autre exemple pratique de la caractéristique d'absorption / désorption est que, dans les climats froids, l'humidité relative à l'intérieur en hiver est généralement inférieure à celle en extérieur. 

 

Les vêtements en laine conditionnés (équilibrés) dans un environnement intérieur plus sec commencent immédiatement à produire de la chaleur lorsqu'ils sont portés à l'extérieur, protégeant leur porteur de la chute soudaine de température subie (Anon). Lorsqu'elle est exposée à une atmosphère saturée, la chaleur produite par un kilogramme de laine sèche absorbant environ 35% de vapeur d'eau est d'environ 960 kJ, soit l'équivalent de la chaleur dégagée par une couverture chauffante pendant 8 heures. Cet effet se produit assez rapidement, généralement dans les 2 à 5 premières minutes, puis diminue jusqu'à ce que la teneur en humidité de la laine atteigne l'équilibre avec l'humidité relative supérieure de l'atmosphère (Anon).

Refroidissement par évaporation.

 

La performance humaine peut potentiellement être affectée par le degré de vaporisation de la sueur et la libération de vapeur du microclimat du vêtement (et donc l'efficacité du refroidissement corporel) (Laing et Sleivert, 2002).

 

Lorsque l'eau s'évapore d'une surface, la surface se refroidit à mesure que la chaleur s'écoule de la surface vers l'eau pour transformer l'eau d'un liquide en vapeur. 

La chaleur latente, c'est-à-dire la chaleur absorbée par l'eau lorsqu'elle change d'état, contient une quantité d'énergie considérable et entraîne plus de chaleur que si le liquide à la même température était simplement éliminé physiquement (Benisek et al., 1987).

 

Nous avons tous l'expérience de refroidissement par évaporation chaque jour. Le corps humain utilise le refroidissement par évaporation, par évaporation de la sueur de la surface de la peau, pour se refroidir - ce n'est pas la sueur elle-même qui nous refroidit, mais l'action de la sueur qui s'évapore de notre peau.

 

Lorsque la sueur s'évapore de la peau, la température de la peau diminue à mesure que l'énergie thermique est transférée des tissus voisins à la sueur pour lui permettre de passer d'un état liquide à un état gazeux (vapeur); les molécules d'eau dans la sueur puisent leur énergie sous forme de chaleur dans les tissus corporels. La majeure partie de l'énergie thermique utilisée dans ce processus provient du corps, car la conductivité thermique des tissus humains est bien meilleure que celle de l'air ambiant.

 

Pour obtenir son efficacité de refroidissement maximale, l'évaporation doit avoir lieu à la surface de la peau ou à la surface de la peau et la transpiration doit être transférée à travers les vêtements sous forme de vapeur uniquement (Benisek et al., 1987). 

La structure de la fibre de laine contribue au mécanisme naturel de refroidissement de l'évaporation de la transpiration à la surface de la peau en favorisant la transmission de la transpiration sous forme de vapeur plutôt que sous forme liquide (Benisek et al., 1987).

 

La transmission ou la dispersion de la chaleur peut être scientifiquement évaluée en mesurant la température de surface du tissu. Dans l'étude de Pessenhofer et al. (1991), les températures de surface des tissus étaient plus élevées pour la laine, ce qui dénotait une amélioration des caractéristiques de dispersion de la chaleur, tandis que les mesures de la chaleur retenue étaient nettement plus faibles pour la laine que pour le polypropylène. Lorsqu'ils ont été évalués subjectivement, les sujets participant à l'enquête ont 
donné plus de réponses positives aux questions sur le confort des vêtements en ce qui concerne la laine que pour le polypropylène (Pessenhofer et al., 1991).

 

Transmission de la vapeur d'eau


En ce qui concerne le contrôle de la température corporelle, la capacité d'un tissu à laisser passer l'humidité est essentielle au maintien du confort, en particulier lorsque le porteur participe à une activité sportive. Par exemple, au repos, le corps peut perdre 0,5 litre d'eau chaque jour à cause de la transpiration. Toutefois, lors d'un exercice physique intense, il peut atteindre 1 litre par heure. 

En conséquence, si la libre transmission de l'humidité n'est pas autorisée, de la condensation s'accumule sur la peau, créant une humidité ou une mollesse pour le porteur. Cependant, la laine a une capacité d'absorption d'humidité similaire à celle de la peau et peut donc servir de tampon. En comparaison, les fibres synthétiques absorbent moins efficacement l'eau et retiennent l'humidité sur la peau (Leeder, 1984), ce qui réduit le confort du vêtement.

De plus, les tissus de laine sont poreux / nobles / volumineux et constituent donc une voie physique améliorée pour la transmission de l'humidité. Cela peut encore être renforcé par le mouvement du porteur qui provoque un "pompage" de l'air près de la peau par l'extérieur du vêtement à la fois à travers le tissu lui-même, mais également à travers les ouvertures au niveau des cols et des manches, etc. (Leeder, 1984).

 

L'interaction du tissu et de son porteur


Pour permettre une efficacité prolongée dans les activités sportives, deux facteurs sont importants (Pessenhofer, Kohla et al. 1991);

 

  • Approvisionnement en énergie (pouvant être optimisé par une formation appropriée); et,
  • Émission de chaleur dans l'environnement (doit être assurée par un vêtement de sport approprié).

 

L'une des tâches principales des vêtements de sport consiste à soutenir la thermorégulation de l'athlète en favorisant la transmission de chaleur par évaporation (Pessenhofer, Kohla et al. 1991). 

Le bilan thermique du porteur au cours de l'activité physique ne peut être équilibré que par l'évaporation de la sueur, la forme la plus efficace de transmission de chaleur par évaporation. La prévention de l'émission de chaleur provoque une accumulation de chaleur chez l'athlète, ce qui entraîne une élévation de la température corporelle et contribue à la cessation de l'activité physique en raison de l'épuisement.

 

La température des tissus du vêtement se situe généralement entre celle de l'environnement et celle de la peau. En conséquence, si le tissu touche la peau, une chute de température momentanée se produira. Les terminaisons nerveuses de la peau détectent même des changements de température infimes ou brefs, et l'intensité de la sensation de fraîcheur ressentie par le porteur dépend de la manière dont le tissu évacue la chaleur de la peau (Anon.).

Les athlètes portant des vêtements en laine ayant un niveau de stress supérieur à celui des vêtements en polypropylène indiquent que la capacité de performance aérobie, c'est-à-dire l'apport d'énergie par l'oxydation des éléments nutritifs, est plus largement disponible dans les vêtements en laine. 


Le résultat cumulatif est que le corps peut dégager plus de chaleur lorsqu'il porte de la laine que lorsqu'il porte des fibres non hygroscopiques telles que le polyester (Li Holcombe et al. 1994). 

Cela peut être important dans les compétitions sportives, où seules de légères différences de temps 
et de performances peuvent être extrêmement importantes en termes de résultats (Pessenhofer, Kohla et al. 1991).

 

La laine présente également une adaptation dynamique favorable au flux de chaleur de l'athlète vers l'environnement. Ceci est probablement dû à la charge d'humidité de la fibre provenant de la transpiration massive générée après le début de l'activité à forte charge (Pessenhofer, Kohla et al. 1991).

Références


Anon La laine pour le confort. Avantages d'absorber l'humidité dans les tricots de laine. 
Benisek, L., Harnett, PR et Palin, MJ (1987). Influence du type de fibre et de tissu sur le confort thermophysiologique. 13ème réunion conjointe des instituts de recherche textile, Aix-la-Chapelle. 
Collie, SR et NAG Johnson (1998). Les avantages de porter de la laine plutôt que des vêtements en fibres synthétiques. Lincoln, Christchurch, Nouvelle-Zélande, WRONZ. 
Kerr, N., C. Dawley et al. (1995). Une comparaison des effets des microorganismes et de la congélation sur la dégradation de la laine. 
Biodétérioration et biodégradation 9. A. Boucher, M. Chandra et EG Edyvean, Institut des ingénieurs chimistes: 96-100.
Laing, RM et Sleivert, GG 2002. Vêtements, textiles et performance humaine. Textile Progress, 32 (2): 1-132 Leeder (1984). Laine confortable. Laine - Fibre de Nature's Wonder, Éditeurs Australasiens de Textiles. Chapitre 5: 24-31. 
Li, Y., BV Holcombe, et al. (1994). "La laine pour le confort. L'influence de l'hygroscopicité des fibres sur la performance dynamique du 
vêtement." Textile Asia (juin): 57-60. 
Oignons (1962). La laine. Introduction à ses propriétés, variétés, utilisations et production., Interscience Publishers: 46-63. 
Pessenhofer, H., B. Kohla et al. (1991). Influence sur la préparation à l'énergie et la régulation thermique de l'être humain lors d'un stress physique sur une
Vélo ergomètre fabriqué avec divers vêtements. Graz, Austraia, Institut de physiologie, Université Karl-Franzens. 
WRONZ (2001). Structure et fonction des fibres de laine (module 1). Introduction à la laine et à l'industrie de la laine. Lincoln, Nouvelle-Zélande, WRONZ.