Etude des caractéristiques des vêtements en fonction de conditions météo variables

Le confort sur le vélo est essentiel non seulement pour prendre du plaisir, mais également pour tirer le meilleur profit de ses capacités physiques. Alors qu’il existe de nombreuses façons de pratiquer le cyclisme, des courses professionnelles au plus haut niveau à la simple escapade, une variable demeure : les conditions météo que l’on rencontre dès que l’on sort de chez soi pour s’aventurer à l’extérieur. Que le temps soit ensoleillé, venteux, pluvieux ou froid au rythme des saisons, ce sont les vêtements que l’on portera qui feront indubitablement la différence entre une superbe sortie et une lutte de tous les instants si l’on n’est pas équipé correctement.

1. Le monde des matières

Tandis qu’il existe un nombre incalculable de types de matières, de mélanges et de finitions, ce sont les principales caractéristiques de chacune de ces technologies qui assurent au vêtement final la coupe ajustée, la chaleur, la respirabilité ou l’imperméabilité nécessaires pour le rendre confortable. Les ingénieurs et les spécialistes matières travaillant chez Mavic prennent en compte l’ensemble des propriétés de chacune d’elles, la façon dont elles se comportent seules, ou en tant que partie intégrante d’un vêtement fini. Mais le plus important, c’est qu’ils analysent toutes les options possibles et sélectionnent au cas par cas la solution la mieux adaptée à l’utilisation prévue. Lorsqu’il doit choisir l’équipement vestimentaire qui répond à ses besoins spécifiques, il est souvent utile pour un cycliste d’avoir une connaissance générale de certaines de ces technologies.

Les matières tissées sont très résistantes à l’usure et offrent une bonne résistance à l’abrasion, tandis que les tissus tricotés sont généralement plus légers et naturellement très élastiques, confortables et bien ajustés. Le mesh va un peu plus loin en améliorant les propriétés d’aération du tissu et donc le confort global.

On utilise régulièrement des composés synthétiques pour offrir des avantages spécifiques que ne procurent pas les tissus naturels : le polyester sèche plus rapidement et assure une meilleure évacuation de l’humidité que le coton et la laine, tandis que le polyamide accroît la longévité et la résistance à l’abrasion d’un textile. Enfin, l’élasthanne apporte une plus grande élasticité pour pouvoir porter le vêtement près du corps.

La finition d’un tissu ou son intégration à une construction multi-couches joue également un rôle important, en fonction de l’utilisation finale prévue pour le vêtement. L’application d’un traitement déperlant durable (DWR) sur la surface extérieure du tissu ou l’utilisation d’une membrane permet d’accroître la résistance à l’eau. Pour améliorer la capacité d’un textile à drainer la transpiration de la peau vers la surface extérieure, et pour accélérer le séchage de la matière, on peut utiliser un traitement hydrophile. Les tissus brossés sont généralement employés dans la partie intérieure des vestes, non seulement pour améliorer l’isolation et le confort thermique, mais également pour offrir une sensation agréable sur la peau.

2. Quand les éléments s’en mêlent

Ce sont à la fois l’utilisation prévue du vêtement et les conditions rencontrées qui déterminent quand et à quel niveau certaines matières et technologies vont être employées. Il est important d’adapter correctement les matières et les constructions aux conditions de pratique réelles, pour s’assurer qu’elles offrent les mêmes performances tout au long de leur durée de vie. Les quatre principaux éléments naturels auxquels l’équipement vestimentaire du cycliste sera soumis (chaleur, vent, pluie et froid) sont examinés en détail ci-dessous. Pour s’assurer qu’un vêtement fournit exactement les performances prévues et offre ainsi au cycliste le niveau le plus élevé de protection et de performance, des tests exhaustifs sont effectués en laboratoire, en s’appuyant sur une bibliothèque de matières afin d’analyser certains aspects essentiels. Sauf indication contraire, chaque test est réalisé dans une atmosphère contrôlée, à une température de 20 °C +/- 2 % et un taux d’humidité relative de 65 % (+/- 2 °C), les échantillons restent exposés à ces conditions pendant au moins 4 heures.

Chaleur

Plus la température monte, plus le cycliste va se découvrir. Au plus chaud de l’été, il devra essayer d’empêcher sa température corporelle de grimper afin de se maintenir dans une zone de confort et réaliser des performances optimales. Les matières seront alors plus légères et spécifiquement conçues pour évacuer rapidement la transpiration loin de la peau. Pour le haut du corps, on utilisera souvent une construction en matière tricotée naturellement bien élastique, confortable et ajustée. Le mesh est normalement utilisé sur les empiècements latéraux et sous les bras afin de faciliter la ventilation, qui est également favorisée par le zip frontal, dont la longueur peut varier. Un critère particulièrement important qui ne doit pas être négligé est la classe de protection anti-UV du vêtement. Tout en étant légères, les matières techniques parviennent en effet à offrir un haut niveau de protection contre les rayons nocifs.

Étant donné que l’une des fonctionnalités les plus importantes de toute matière utilisée par temps très chaud consiste à évacuer la transpiration, il est important de vérifier cette fonctionnalité en laboratoire. On effectue alors un test de gestion de l’humidité de la matière pour déterminer ses propriétés d’évacuation de la vapeur d’eau. Voici une description du protocole de test :

– Un échantillon de 100 cm² de tissu est pesé à sec à l’aide d’une balance numérique d’une précision de 1/10e de milligramme.
– Une goutte d’eau distillée est à son tour placée sur la balance et son poids est enregistré. Il est important de noter qu’à chaque répétition du test, le poids de la goutte d’eau est constant.
– Centrer le tissu au-dessus de la goutte et le poser dessus.
– Lancer le chronomètre pour démarrer le test.
– Le poids de l’échantillon est enregistré toutes les 2 minutes jusqu’à ce qu’il ait retrouvé son poids initial.

Pour réussir le test, le tissu doit mettre moins de 30 minutes pour retrouver son poids initial. Il doit également absorber la goutte d’eau en moins de 2 secondes. Ce test est effectué sur les matières synthétiques, notamment les tissus 100 % polyester, polyester/élasthanne et polyester/nylon, présentant une construction tricotée avec traitement hydrophile. Pour vérifier le maintien des performances dans le temps, le test est effectué avec un tissu neuf, puis répété après cinq cycles de lavage et cinq cycles de séchage.

Vent

Lorsqu’il souffle dans la bonne direction, le vent donne au cycliste l’impression de pédaler sans effort, mais quand il est de face, il faut se battre contre lui et c’est une toute autre histoire. De plus, le vent donne au cycliste l’impression d’être traversé de part en part, le glaçant et abaissant considérablement sa température corporelle. Cette impression est amplifiée par l’humidité, c’est-à-dire la transpiration, qui a mouillé les vêtements, et accentue cette sensation de froid glacé.

Plus les conditions météo se dégradent, plus il faut absolument maintenir un certain niveau de confort. C’est là que l’emploi de matières techniques et de vêtements bien conçus prend tout son sens. Une veste spécifiquement conçue pour une utilisation par vent fort peut associer diverses technologies pour obtenir le niveau de performance requis. Ainsi, une construction en polyester tricoté avec traitement hydrophile peut être utilisée pour obtenir des propriétés d’évacuation de l’humidité, d’élasticité, de confort et une coupe bien ajustée, et être associée à une doublure en polaire pour accroître l’isolation thermique, ainsi qu’à une membrane interne résistante au vent et à l’eau et à un apprêt DWR qui améliore les propriétés déperlantes de la veste. L’objectif final consiste à combiner minutieusement les caractéristiques de performance de chaque matière, technologie ou traitement, afin qu’ensemble ils offrent une protection maximale contre les éléments.

En ce qui concerne les matières tissées et tricotées associées à une membrane, à un enduit ou à un film polyuréthane, il est indispensable de connaître le degré d’étanchéité au vent de la construction, afin de pouvoir exploiter au mieux les performances spécifiques de la matière. À cet effet, il faut effectuer un test de perméabilité à l’air selon les étapes suivantes.

– Positionner un échantillon de tissu de 20 cm² sur la tête du testeur de perméabilité à l’air et le maintenir avec une force de 50 N +/- 5 N.
– Il faut que le tissu soit posé bien à plat, sans le moindre pli qui pourrait affecter le résultat du test.
– On utilise un débitmètre pour mesurer la vitesse de l’air (enregistrée en en mm/s) à travers l’échantillon.
– Le test est répété cinq fois pour obtenir un résultat moyen pour le tissu.
– Les résultats sont enregistrés et entrés dans une base de données afin de classer la matière en fonction de ses caractéristiques de performance spécifiques.

Les matières sont soigneusement sélectionnées sur la base de ces résultats pour offrir une protection plus ou moins efficace contre le vent à certains endroits du vêtement, et ce, selon le barème suivant : > 50 mm/s = aucune protection contre le vent ; 10-50 mm/s = coupe-vent ; 0-10 mm/s = étanche au vent.

Pluie

Bien que tout cycliste rêve de ne pratiquer son sport qu’au sec, la réalité veut qu’il doive parfois passer entre deux averses ou même se faire doucher sans pouvoir l’éviter.  Lorsque l’on connaît bien ces conditions, ou que l’on n’a pas d’autre solution que de pédaler sous la pluie, garder une bonne veste de pluie à portée de main au cas où le temps viendrait à changer devient une évidence. Des technologies, des traitements de surface et des membranes ont été développés en fonction du niveau de protection requis. Ils offrent différents niveaux d’imperméabilité, exprimés en millimètres. Par exemple, que signifie le fait qu’une veste possède une imperméabilité à l’eau de 10 000 mm ? Imaginons que nous placions sur le tissu de la veste un tube de section carrée dont le côté intérieur mesure 25,4 mm² (1 pouce carré). Ce tube peut ensuite être rempli d’eau jusqu’à une hauteur de 10 000 mm avant que celle-ci ne commence à s’infiltrer. Plus la valeur obtenue est élevée, plus la matière est imperméable, et plus elle offre une bonne protection.

On teste également la pénétration de l’eau dans un tissu sous pression hydrostatique, c’est-à-dire la pression exercée par un fluide au repos en un point donné sous l’influence de la force gravitationnelle. Cette information est particulièrement importante pour les ingénieurs lors de la phase de développement d’un produit. Ce processus est expliqué plus en détail ci-dessous :

– Pour effectuer ce test, on utilise un échantillon de 20 cm² en s’assurant que le tissu ne présente aucun pli.
– L’échantillon est fixé à l’appareillage de test avec sa membrane ou l’enduit face à la source d’eau distillée (pH de 6-7 et température de 21 °C +/- 2 °C contrôlés).
– Une fois que le test a démarré, la pression de l’eau augmente à une vitesse fixée à 60 mbar/min.
– La pression hydrostatique est enregistrée au moment où les gouttes d’eau pénètrent dans le tissu à trois endroits différents.
– Pour une précision optimale, le test est répété et la pression hydrostatique moyenne est calculée avec des échantillons de tissu neuf et d’autres ayant subi trois cycles de lavage.

Pour qu’un tissu soit considéré comme imperméable, il doit avoir une imperméabilité supérieure à 2 000 mm. Néanmoins, dans le cyclisme, on propose la plupart du temps des niveaux compris entre 5 000 mm et 10 000 mm, qui permettent de faire face aux conditions les plus difficiles. Pour améliorer encore l’imperméabilité globale d’un vêtement, les coutures sont étanchéifiées afin de recouvrir les minuscules trous créés par l’aiguille lorsque deux tissus sont cousus ensemble. Les coutures peuvent également être collées par un processus thermique ou par de la colle, mais elles sont généralement cousues d’abord, puis étanchées. Un cycliste qui sort dans des conditions extrêmes utilisera une veste dont toutes les coutures sont étanchéifiées, car elle offre une meilleure protection qu’un vêtement dont seules les zones les plus importantes sont étanches, par exemple les épaules, le col et la poitrine. Quoi qu’il en soit, aussi imperméable qu’il soit, il faut garder à l’esprit qu’un tissu ne peut permettre de rester bien au sec que si ses coutures sont correctement étanchéifiées.

Froid

En hiver, et lors des périodes de froid extrême, la fonction première de l’équipement vestimentaire du cycliste consiste à conserver la chaleur corporelle et à offrir une isolation thermique efficace par rapport à l’extérieur. Pour y parvenir, une combinaison de matières, de technologies et de traitements similaire à celle des vêtements coupe-vent est utilisée, chacun des « composants » étant toutefois perfectionné pour obtenir l’isolation thermique requise. PrimaLoft®, une technologie de la société du même nom, utilise des fibres ultrafines afin de créer une multitude de poches d’air très denses, qui gardent la chaleur du corps et repoussent le froid. Résistantes à l’eau, ces fibres présentent un très petit diamètre qui les rend plus souples et plus confortables et sont dans le même temps plus compressibles, ce qui permet d’éviter toute surépaisseur. Même quand il fait froid, il est important que le vêtement s’accorde en permanence avec le cycliste, pour qu’il puisse maintenir ou réguler sa température corporelle. Dans certains cas, ce sont les matières qui se chargent de cette adaptation (par exemple, un apprêt hydrophile qui évacue l’humidité), tandis que les détails techniques comme un col relevé et des aérations zippées sur les manches ou sous les bras peuvent contribuer à des micro-ajustements pour plus de confort.

Lors d’un test, un protocole a été établi pour déterminer la résistance thermique de 5 vêtements Mavic et de 4 vêtements d’autres marques, de façon à identifier spécifiquement les zones où la déperdition de chaleur est la plus élevée et celles où des améliorations peuvent être apportées. La résistance thermique de chaque vêtement a été initialement mesurée pour comprendre ce que représente la valeur « clo ». 0 clo correspond à la peau nue. 1 clo = 0,155 m2K/W, ce qui correspond au pouvoir isolant que doit posséder un vêtement pour maintenir le niveau de confort thermique d’une personne assise au repos dans une pièce à 21 °C avec des déplacements d’air à 0,1 m/s et un taux d’humidité inférieur à 50 % (par exemple, une personne portant un costume). D’autres exemples de pouvoir isolant des vêtements sont présentés ci-dessous :

– 2 clo : tenue de ski
– 3 clo : vêtement polaire fin
– 4 clo : vêtement polaire épais
– 8 clo : duvet polaire

Pour cette mesure, une plaque de chauffe est réglée sur une température de 36,3 °C (ce qui donne une température de surface de 26 °C), puis l’échantillon à analyser est mis en place. Le fluxmètre enregistre la différence de température entre la surface de la plaque et la surface supérieure de la matière pour obtenir la valeur clo.

Une série de tests a ensuite été effectuée dans une chambre froide équipée d’une caméra thermique, afin de valider l’isolation thermique de chaque vêtement sur la base d’images thermiques et d’une analyse subjective du cycliste participant au test. Pour ce test, la chambre froide est réglée à – 20 °C, sans circulation d’air. Le cycliste participant au test commence par pédaler sur un home-trainer pendant une minute à l’extérieur de la chambre froide pour chauffer le vêtement de l’intérieur.

Ensuite, il se place dans la chambre froide où il répète sa course statique pendant 2 minutes pour réguler sa température corporelle. Puis on déclenche le chronomètre et on enregistre le temps nécessaire au cycliste pour commencer à ressentir le froid. Le cycliste indique chaque zone où il ressent le froid, par exemple le bas du dos, les omoplates, les avant-bras, les côtés, les aisselles, la poitrine ou le ventre. Des images thermiques sont prises pour valider ces impressions subjectives. Les zones en bleu sur les images révèlent une bonne isolation thermique, tandis que celles en vert, jaune et rouge indiquent les zones du corps du sujet qui montent en température. Le test est répété à différents intervalles tout au long de la journée avec un panel de cyclistes pour confirmer les résultats.

La conclusion de cette étude a confirmé à quel point l’ajustement du vêtement influe directement sur l’isolation thermique. Ella a également révélé que les principales zones de déperdition de chaleur se trouvaient au niveau des épaules (omoplates) et des bras. Cette information va permettre de perfectionner encore les vêtements, afin d’ajuster leur niveau de protection en fonction de leur utilisation prévue.

3. À la recherche de la combinaison idéale : de l’importance de la superposition des couches

En superposant plusieurs couches, au lieu de porter une seule couche épaisse, le cycliste se protège non seulement plus efficacement des conditions météo, mais s’assure également le plus haut niveau de confort possible. Cette manière de procéder offre également au cycliste plus de possibilités pour réguler sa température corporelle en fonction des changements de temps. Il y a trois éléments clés à prendre en considération lors de la superposition de couches, chacun remplissant une fonction bien précise.

– Sous-couche. Comme c’est la première que l’on enfile, la principale fonction de la sous-couche est d’évacuer la transpiration loin de la peau afin que celle-ci reste sèche.
 Couche intermédiaire. Celle-ci contribue à emprisonner l’air pour que le cycliste reste au chaud. Elle doit à la fois être respirante et offrir une certaine protection contre les éléments extérieurs.
 Couche extérieure. Elle constitue généralement le dernier rempart de protection contre les intempéries et se présente sous différentes formes, du gilet léger et compressible qui fait barrage au vent lors d’une descente de montagne, à la veste de pluie imperméable et aux coutures entièrement étanchées

4. Conclusion

Grâce à un développement, des études, une conception et des tests minutieux, les tissus et matières sont fabriqués pour permettre au cycliste d’atteindre son meilleur niveau de performance dans n’importe quelles conditions. Bien que la pratique du cyclisme soit moins agréable sous la pluie, dans le vent ou le froid, le fait de savoir que l’on est bien protégé procure généralement un petit surcroît de confiance, qui permet de continuer à rouler au lieu d’être contraint de s’arrêter.

Avant de choisir son équipement vestimentaire, il est important d’identifier d’abord le type de terrain et les conditions auxquels l’on est susceptible d’être confronté la plupart du temps, puis de rechercher les vêtements adaptés. Il existe aujourd’hui un large choix d’équipements vestimentaires, ce qui peut parfois compliquer la tâche au moment de se décider. Il ne faut pas hésiter à prendre le temps d’identifier ses besoins particuliers : au final, il peut s’avérer que l’on n’a pas forcément besoin d’autant de vêtements qu’on le pensait, mais que quelques articles essentiels, qui deviendront des incontournables de chaque sortie, offrent à la fois les performances et la polyvalence requises pour passer un moment agréable et gratifiant sur son vélo.

L’équipe de développement Mavic souhaite à tous les cyclistes d’agréables sorties.

Michael Cotty (Auteur)