DOMAINE DE L'INVENTION

La présente invention a trait au domaine de la caractérisation du comportement d'un matériau soumis à une phase aqueuse, notamment de l'eau, quelle que soit la forme liquide ou gazeuse de cette phase. Elle s'inscrit plus particulièrement dans le domaine des textiles, et de leur comportement, par exemple vis-à-vis de la sueur.

ETAT DE LA TECHNIQUE

La caractérisation des propriétés hydriques d'un matériau trouve application :

dans le domaine de l'habillement, notamment dans la recherche d'un confort hygrothermique optimal pour un vêtement,

dans le domaine de la santé, par exemple dans la recherche de matériaux présentant un comportement déterminé lorsqu'ils sont apposés sur la peau d'un patient (comme par exemple ne pas contrarier la respirabilité naturelle de la peau, maintenir une humidité suffisance de la peau en formant une barrière à l'évaporation ou encore favoriser l'évaporation pour ne pas entretenir un milieu humide source de prolifération bactériologique),

dans le domaine de l'agriculture, par exemple dans la recherche de matériau présentant un comportement donné du point du vue des sols et de la croissance des plantes (comme par exemple ne pas contrarier la respirabilité naturelle des sols, maintenir une humidité ou encore favoriser l'évaporation),

dans le domaine de l'habitat, par exemple par la recherche de matériau favorisant l'évacuation de la vapeur d'eau,

ou encore, dans le domaine des transports, comme par exemple la recherche de matériau convenant particulièrement à la sellerie automobile et assurant donc un bon confort de la personne assise.

Le comportement d'un matériau face à de l'eau est cependant complexe et dynamique, et fait intervenir de nombreux phénomènes, tels que la perméabilité, la mouillabilité, le transfert, la diffusion, le séchage, la saturation, l'hydrophilie ou l'hydrophobie. On connaît des systèmes de caractérisation du comportement d'un matériau face à de l'eau, mais ceux-ci ne proposent qu'une caractérisation très partielle de celui-ci, produisant tout au plus qu'un indicateur quantitatif. Par exemple, on connaît un système appliquant à un échantillon de matériau mouillé un différentiel constant de températures de part et d'autre de l'échantillon au moyen de dispositifs de chauffage électrique. Une mesure de la puissance électrique consommée par lesdits dispositifs afin de maintenir constant ce différentiel de températures, suivie du moyennage sur une grande période de temps de mesure, permettent alors de déduire une grandeur s 'apparentant à la résistance évaporative du matériau testé. Comme dit plus haut, la grandeur produite par ce type de système est partielle en ce sens qu'elle est sensée caractériser à elle seule le comportement complexe et dynamique du matériau face à l'eau.

EXPOSE DE L'INVENTION Le but de la présente invention est de proposer un procédé, ainsi qu'un dispositif spécialement conçu pour la mise en œuvre de ce procédé, qui permettent de caractériser le comportement complexe et dynamique d'un matériau face à de l'eau.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de caractérisation de propriétés hydriques d'un échantillon de matériau comprenant une première et une seconde face, qui, selon l'invention, consiste :

^■ pour des conditions environnementales déterminées, à alimenter uniquement la première face de l'échantillon avec une phase aqueuse selon un profil prédéterminé d'alimentation, et à mesurer un profil temporel de la densité de flux de vapeur d'eau en provenance uniquement de la seconde face de l'échantillon ;

^■ à déterminer de ce profil temporel les caractéristiques hydriques de l'échantillon.

Par « phase aqueuse », on entend ici un élément, liquide et/ou gazeux, comportant de l'eau. Cette expression recouvre également les vapeurs saturées en eau, telles que des brouillards comportant de fines gouttelettes d'eau.

En d'autres termes, l'invention consiste à observer et caractériser « la manière » dont se comporte un échantillon de matériau lorsque de l'eau traverse celui-ci. En soumettant la face d'un échantillon à une phase aqueuse et en mesurant la densité de flux de vapeur émise par la face opposée de cet échantillon, il est ainsi possible d'observer des phénomènes tels que par exemple la diffusion, la mouillabilité, l'absorption ou le séchage de cet échantillon, phénomènes qui dépendent de manière intime notamment de la structure et de la nature du matériau constitutif de l'échantillon. Comme cela apparaîtra plus clairement dans la description qui suit, le profil temporel de « l'évaporation » de l'eau contenue dans l'échantillon soumis à une phase aqueuse, contient donc différentes informations, comme par exemple la capacité de transfert, de mouillabilité, la capacité de diffusion, la capacité de séchage, etc ., qu'il est possible d'extraire dudit profil. Avantageusement, il est remarquable que l'extraction de l'ensemble de ces grandeurs peut être réalisée à l'aide d'une seule et même mesure du profil temporel de l'évaporation.

En outre, une mesure et une caractérisation du comportement dynamique du matériau sont réalisées.

Dit autrement, les caractéristiques hydriques recherchées sont principalement constituées de la dynamique d'évaporation, la dynamique de séchage, le taux de rétention de l'eau par ledit matériau, la capacité maximale de vapeur que le matériau peut émettre et/ou laisser diffuser, et la capacité maximale d'absorption d'eau par le matériau.

Il est ainsi remarquable que la mesure d'un phénomène « traversant » l'échantillon, combiné à la mesure du comportement dynamique de la densité de flux (à savoir la mesure de transitoires observés dans le profil temporel de l'évaporation), permet non seulement une caractérisation quantitative de grande précision des propriétés hydriques de l'échantillon mais en outre une caractérisation réalisée dans des conditions proches, voire identiques, aux conditions réelles d'usage du matériau.

Par ailleurs, la mesure de la densité de flux correspondant à un phénomène traversant permet de caractériser de manière nouvelle les propriétés hydriques de l'échantillon.

Par exemple, le délai existant entre l'instant du début de l'alimentation d'une face de l'échantillon avec une phase aqueuse et l'instant du début de l'émission d'un flux de vapeur par l'autre face de l'échantillon, qui est une grandeur ne pouvant exister que dans le cadre d'un phénomène traversant, est caractéristique de la structure et de la nature du matériau constitutif de l'échantillon. De même, la mesure d'une constante de temps d'un transitoire faisant suite à une perturbation d'un état d'équilibre de l'échantillon, est une grandeur caractérisant l'échantillon. Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le procédé comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Ainsi, le procédé de l'invention peut consister :

^■ pour les mêmes conditions environnementales, à réaliser à l'air libre l'alimentation de la phase aqueuse selon le profil prédéterminé d'alimentation ; et

^■ à mesurer un profil temporel de la densité de flux de vapeur d'eau issu de l'alimentation réalisée à l'air libre, ledit profil temporel mesuré de l'alimentation en phase aqueuse constituant le profil temporel de référence.

De cette manière, les propriétés hydriques du matériau peuvent être caractérisées par rapport à une référence absolue.

En variante, le profil temporel de référence est un profil temporel préalablement mesuré d'un autre échantillon de matériau pour les mêmes conditions environnementales et d'alimentation en phase aqueuse. De cette manière, les propriétés hydriques du matériau peuvent être caractérisées relativement à celles d'un autre matériau.

L'alimentation de la première face de l'échantillon avec la phase aqueuse consiste à mettre en contact ladite face avec une solution aqueuse, notamment de l'eau liquide. Notamment, la mise en contact de la première face de l'échantillon avec la solution aqueuse comprend la formation par capillarité ou injection d'au moins une goutte de solution aqueuse sur une surface en contact ou destinée à venir en contact avec l'échantillon de matériau. De cette manière, le comportement du matériau lorsqu'il est mouillé par de l'eau liquide est caractérisé. Par exemple, il est possible de caractériser le comportement d'un textile mouillé par une goutte de sueur. En variante, la mise en contact de la première face de l'échantillon avec la solution aqueuse comprend l'alimentation de ladite face selon un débit variable.

En variante, l'alimentation de la première face de l'échantillon avec la phase aqueuse consiste à soumettre ladite face à un flux de vapeur d'eau saturée ou non saturée. Il n'y a donc plus contact à proprement parler avec l'eau liquide. De cette manière, il est notamment possible de caractériser le comportement « barrière » d'un matériau, comme par exemple un matériau utilisé comme pare-vapeur ou pare-brouillard.

L'alimentation en eau peut être réalisée selon un profil continu sur une période de temps prédéterminée. Il est également possible de caractériser le comportement de l'échantillon selon une alimentation discontinue en eau, et par exemple selon un profil sensiblement en créneaux. De cette manière, il est possible par un choix approprié des créneaux, comme leur fréquence par exemple, de caractériser le comportement du matériau à des fréquences d'alimentation choisies. En outre, la mesure de la densité de flux de vapeur d'eau étant visualisable en temps réel, il est possible à l'aide des créneaux d'ajuster en temps réel la quantité de phase aqueuse fournie au matériau de manière à faire apparaître, ou non, certains régimes permanents ou quasi-permanents du matériau, telle la saturation du matériau en eau.

Les conditions environnementales comprennent la température de la phase aqueuse et la température à laquelle est portée la première face de l'échantillon. Notamment, la phase aqueuse et la première face de l'échantillon sont portées à une température comprise entre 20°C et 42°C, avantageusement entre 33°C et 42°C, c'est-à-dire les températures extrêmes de la peau d'un sportif, par exemple. En outre, les conditions environnementales peuvent comprendre l'étirement appliqué à l'échantillon de matériau. Bien entendu, la température est fixée en fonction de l'application visée du matériau et peut à ce titre être comprise entre 0°C et 60°C. II est ainsi possible de simuler différentes conditions auxquelles est soumis le matériau au cours de son utilisation, comme par exemple un textile constitué du matériau, posé sur de la peau et étiré en épousant les formes de la personne qui le porte.

La comparaison des profils temporels comporte le calcul d'une valeur de constante de temps d'un transitoire du profil temporel de l'échantillon de matériau, le calcul d'une valeur correspondante du profil de référence, et la détermination d'une grandeur hydrique de l'échantillon en fonction des valeurs calculées. En variante, ou de manière additionnelle, la comparaison des profils temporels comporte le calcul d'une valeur maximale d'un transitoire du profil temporel de l'échantillon de matériau, le calcul d'une valeur correspondante du profil de référence, et la détermination d'une deuxième grandeur hydrique de l'échantillon en fonction des valeurs calculées.

Notamment, le transitoire est celui qui fait suite au démarrage de l'alimentation de la première face de l'échantillon.

L'établissement du régime d'évaporation dans le matériau, à savoir le premier transitoire apparaissant suite au début de l'alimentation de celui-ci, permet de caractériser la mouillabilité du matériau et la dynamique d'évaporation. En variante, le transitoire est celui qui fait suite à un régime permanent ou quasi permanent du profil temporel de l'échantillon ou qui fait suite à un autre transitoire de celui-ci. Par permanent ou quasi-permanent, on entend ici un régime ne variant sensiblement pas comparativement aux transitoires observés du profil.

Ce transitoire qui fait suite à un régime permanent ou quasi permanent du profil temporel de l'échantillon ou qui fait suite à un autre transitoire de celui-ci permet de caractériser la dynamique de séchage du matériau. Le point d'inflexion séparant le régime dit permanent du second régime transitoire sert de référence pour la détermination des quantités respectives d'eau libre et d'eau liée dans le matériau.

Le profil temporel résultant des mesures permet de déterminer la valeur d'amplitude du régime permanent ou quasi-permanent, et corollairement une caractéristique hydrique. Notamment, le régime permanent ou quasi-permanent est le premier régime permanent ou quasi-permanent faisant suite au démarrage de l'alimentation de la première face de l'échantillon. Ce premier régime permanent ou quasi-permanent permet de caractériser l'évaporation de l'eau contenu dans le matériau.

De manière avantageuse, la détermination des propriétés hydriques du matériau comporte le calcul du délai entre le début de l'alimentation en phase aqueuse de la première face de l'échantillon testé et le début de l'émission de vapeur d'eau par la seconde face de l'échantillon. Ce délai est caractéristique de la structure et de la nature du matériau (par exemple son caractère hydrophile ou hydrophobe) constitutif de l'échantillon testé.

La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en œuvre du procédé conforme à l'invention. Ce dispositif comporte :

^■ un plateau comportant une zone d'amenée d'une phase aqueuse formée sur une surface supérieure de celui-ci apte à recevoir un échantillon de matériau ;

^■ un circuit de distribution à débit variable de phase aqueuse raccordé à la zone d'amenée du plateau ;

" un circuit de mesure de la densité de flux de vapeur d'eau dans, une colonne disposée au dessus de la zone d'amenée ménagée au sein du plateau et sensiblement perpendiculaire au plan du plateau et ouverte en direction de celui-ci, ladite colonne étant associée à un circuit de réfrigération d'au moins une partie de celle-ci; et ^■ une unité de traitement d'informations connectée audit capteur de densité de flux pour caractériser en fonction des mesures de celui-ci des propriétés hydriques de l'échantillon de matériau. Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le dispositif comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.

La zone d'amenée peut ainsi comporter une zone micro-poreuse, un clapet anti-retour, ou une ouverture affleurant sur la surface supérieure du plateau apte à recevoir l'échantillon et raccordée au circuit de distribution. La zone microporeuse permet notamment de simuler les pores de la peau. Les dimensions de la zone microporeuse permettent également de régler de manière précise la surface d'amenée d'eau afin de simuler un seul pore perspirant de la peau et/ou s'adapter à la structure de l'échantillon testé. Cette zone microporeuse est par exemple réalisée en céramique frittée. La zone microporeuse et le clapet anti-retour permet également une isolation hermétique de l'espace où est logé l'échantillon lorsque l'alimentation en phase aqueuse est inactive.

La zone d'amenée peut comporter un puits dont le fond est apte à être alimenté en liquide par le circuit de distribution.

Le dispositif peut comprendre en outre :

des moyens définissant un espace hermétique de hauteur réglable comprenant la zone d'amenée, au moins la partie de l'échantillon posée sur la zone d'amenée et l'ouverture de la colonne du capteur ;

- des moyens de réglage de la température d'au moins une partie du plateau comportant la zone d'amenée.

Le circuit de distribution est apte à délivrer un volume de liquide inférieur à 10 microlitres. Il peut comporter une centrale de distribution programmable raccordée à un réservoir de liquide régulé en température.

Le dispositif peut comporter un organe de maintien apte à maintenir l'échantillon de matériau contre l'ouverture de la colonne du capteur et contre la zone d'amenée de manière à former une enceinte hermétique.

Le dispositif peut comporter des moyens d'étirement contrôlé de l'échantillon de matériau. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, et réalisée en relation avec les dessins annexés, dans lesquels des références identiques désignent des éléments identiques ou analogues, et dans lesquels :

^■ la figure 1 est une vue en section d'un dispositif selon un premier mode de réalisation de l'invention ;

^■ la figure 2 est un organigramme d'un procédé selon un premier mode de réalisation de l'invention ;

^■ les figures 3A et 3B sont respectivement des exemples de tracés d'un profil temporel d'alimentation en phase aqueuse et d'un profil temporel de densité de flux de vapeur d'eau ;

^■ la figure 4 est une vue en section d'un dispositif selon un second mode de réalisation selon l'invention ;

^■ les figures 5 et 6 sont des tracés illustratifs de profils temporels de densité de flux de vapeur obtenus lors de la mise en œuvre d'un procédé selon l'invention ;

^■ la figure 7 est un tracé illustrant différentes parties caractéristiques d'un profil temporel de densité de flux de vapeur ; et

■ la figure 8 illustre une variante d'alimentation en phase aqueuse selon l'invention.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION

CARACTERISAT^ DES PROPRIETES HYDRIQUES D'UN ECHANTILLON DE MATERIAU AU CONTACT AVEC UNE PHASE AQUEUSE LIQUIDE

Il va à présent être décrit une caractérisation des propriétés hydriques d'un échantillon de matériau lorsque celui-ci est au contact d'un liquide contenant principalement de l'eau. Sur la figure 1, il est représenté schématiquement en section, sous la référence générale 10, un premier mode de réalisation d'un dispositif de caractérisation des propriétés hydriques d'un échantillon de matériau 12, comme par exemple une pièce de tissu entrant dans la confection d'un vêtement.

Le dispositif 10 comporte un support 14 dans lequel est insérée une pièce cylindrique 16 réalisée en un matériau d'isolation thermique, ladite pièce 16 recevant une platine cylindrique amovible 18. La platine 18 comporte un corps cylindrique conducteur de chaleur 20, par exemple constitué d'un métal tel que le cuivre, et un circuit de commande de la température du corps 20 raccordé à un circuit d'alimentation électrique (non représenté). Le circuit de commande de la température du corps 20 comprend notamment, pour son chauffage, une résistance chauffante 22 formant le fond du corps 20 et/ou, pour son refroidissement, un module à effet Peltier.

Une membrane poreuse ou micro-poreuse cylindrique 24, par exemple constituée d'une céramique frittée, formant zone d'amenée de liquide de quelques millimètres carrés, est par ailleurs insérée dans un évidement central de la platine 18, de manière à affleurer sur une surface supérieure plane de la platine 18 et est raccordée à un capillaire 26 usiné dans la masse de la platine 18 pour son alimentation en liquide.

Le capillaire 26 est raccordé, via un raccord flexible 30, à un capillaire flexible 32 débouchant hors du support 14 et alimenté en liquide par une centrale de distribution programmable externe 34.

La centrale 34 est elle-même raccordée à un réservoir thermostaté de liquide 36 dans lequel elle pompe du liquide qu'elle réinjecte dans le capillaire 32, et donc dans le capillaire 30, conformément à un profil temporel programmable, par exemple en commandant le débit et la durée de l'injection de liquide. Le liquide injecté dans la microtubulure formée des capillaires 26 et 32, d'un diamètre par exemple compris entre 10 micromètres et 2 millimètres, alimente ainsi la face inférieure de la membrane poreuse ou microporeuse 24, et diffuse au travers de celle-ci pour former une ou plusieurs gouttes de liquide à la surface supérieure de ladite membrane 24 selon le profil choisi de l'injection.

Des ensembles de filtres et de clapets anti-retour, par exemple de technologie MEMS (pour l'expression anglo-saxonne « Micro Electro Mechanical Systems ») peuvent également être prévus en lieu et place de la membrane poreuse ou microporeuse 24. Par exemple, la zone d'amenée de liquide est constituée d'un clapet anti-retour agencé en sortie du capillaire 26 et actionné par la pression de liquide injecté dans le capillaire 26 par la centrale 24. Au repos, c'est-à-dire sans pression de liquide, les bords du clapet antiretour 24 reposent hermétiquement sur le plateau 24 et isolent donc le capillaire 26. Il est remarquable que la membrane poreuse ou microporeuse 24, outre sa capacité à simuler un ou plusieurs pores de la peau et sa capacité à régler les dimensions de la surface d'amenée d'eau, met également en œuvre une fonction anti-retour analogue à celle du clapet anti-retour. Dans la suite de ce document, l'expression « membrane poreuse » désignera indifféremment la membrane poreuse ou microporeuse telle décrite précédemment ou bien un ou plusieurs clapets anti-retours.

Le dispositif 10 comporte également un capteur de densité de flux de vapeur 38, comprenant une colonne 40 cylindrique creuse, ouverte en direction de la platine et disposée perpendiculairement au regard de la membrane poreuse 24 et dans laquelle est disposé un circuit pour mesurer la densité de flux de vapeur d'eau dans la colonne 40. Le capteur 38 comporte un circuit de réfrigération 42 de la colonne 40 pour porter le fond 44 de celle-ci à basse température, à savoir une température négative, notamment inférieure à -10°C, par exemple -13°C, ainsi qu'un capteur qui mesure la quantité d'eau condensée dans la colonne 40. La vapeur d'eau entrant dans la colonne creuse 40 se condense dans celle-ci et la densité du flux de vapeur d'eau est mesurée en temps réel. Le capteur 38 produit ainsi une valeur instantanée de la densité de flux de vapeur d'eau entrant dans la colonne 40. Un tel capteur de densité de flux est par exemple commercialisé par la société britannique BIOX sous la référence « Aquaflux » et est en outre décrit dans le document WO 00/03208.

On notera qu'il est possible d'utiliser tout capteur permettant de garantir un flux de vapeur d'eau sensiblement homogène et sensiblement stable au point de mesure de la densité, ainsi que la non saturation en eau de l'air au point de mesure. Dans l'exemple du capteur « Aquaflux », une densité de flux homogène et stable ainsi qu'un air non saturé en eau sont obtenus dans la colonne 40.

La colonne 40 du capteur 38 est par ailleurs montée dans une pièce 46 réalisée en un matériau d'isolation thermique, ladite pièce 46 étant évidée devant l'ouverture de la colonne 40. La colonne 40 affleure de préférence à la surface de la pièce 46 afin d'être en contact avec l'échantillon de matériau 12.

La pièce 46 est quant à elle fixée à un support 48 mobile en translation par rapport au support 14 afin d'éloigner ou de rapprocher le capteur 38 de la platine 18. Cette translation est par exemple réalisée au moyen d'un système à vérin pneumatique 50, par exemple à vitesse de déplacement pilotable. L'éloignement de la pièce 46 permet ainsi de laisser un espace libre pour pouvoir placer l'échantillon de matériau 12 sur la platine 18, alors que le rapprochement permet de rapprocher, et de préférence mettre en contact, la colonne 40 du capteur 38 et l'échantillon de matériau 12, et de maintenir la colonne 40 en place. En variante, la translation est réalisée au moyen d'un système à base de moteur pas à pas qui permet de régler avec précision la hauteur de la cavité hermétique dans laquelle est disposé l'échantillon lors de la mesure. Ceci permet d'adapter la hauteur de cette cavité à l'épaisseur de l'échantillon, et notamment d'avoir un volume de cavité le plus faible possible quelque soit l'échantillon particulier testé. On notera en effet que l'épaisseur d'un échantillon, par exemple de tissu, peut varier de quelques micromètres à quelques millimètres. Cette épaisseur peut être mesurée dans des conditions d'usage, par exemple normalisée, d'une manière connue en soit.

Le dispositif 10 comporte également un ensemble de joints toriques 52 de manière à garantir l'étanchéité d'un espace comportant la membrane poreuse 24, une partie de l'échantillon de matériau 12 reposant sur la membrane 24 et l'ouverture de la colonne 40 du capteur 38. De préférence, des joints toriques sont placés dans des rainures circulaires de la platine 18 et de la pièce 46, et en vis-à-vis, de sorte qu'ils sont pressés l'un contre l'autre lors du rapprochement de la pièce 46 et du support 14.

La portion de l'échantillon 12 soumis à la mesure est donc enfermée dans un espace hermétique. Par ailleurs, en raison même de son mode de fonctionnement, le capteur de densité de flux de vapeur 38 a une fonction d'« aspiration ». Ainsi, une fois l'échantillon 12 placé sur la platine 18 et les joints 52 toriques serrés les uns contre les autres, il est possible de contrôler de manière précise l'état initial de la portion d'échantillon soumise à la mesure. Ainsi, de manière avantageuse, une fois l'échantillon 12 en place, le capteur 38 est activé avant l'alimentation en eau de l'échantillon 12, ce qui a pour effet de sécher celui-ci et donc d'ôter une quantité d'eau résiduelle usuellement présente dans l'échantillon 12. Le capteur 38 étant par ailleurs activé, il est alors possible d'observer et contrôler l'état sec de l'échantillon 12 avant le début de l'alimentation en eau, et donc de s'assurer d'un état d'équilibre initial de l'échantillon qui est parfaitement connu et contrôlé. Il est notamment remarquable que le contrôle de l'état initial de l'échantillon 12 est réalisé directement dans l'équipement de mesure lui-même sans aucune manipulation de l'échantillon 12.

Le dispositif 10 comporte également un organe 54 permettant d'étirer de manière réglable l'échantillon 12 dans un plan parallèle à la platine 18. Un tel organe est par exemple constitué par un jeu de pinces, définissant un dynamomètre bi axial. Il est également prévu un organe de régulation de la température de la platine 18 qui commande le courant circulant dans le circuit de commande de la température du corps 20 (résistance chauffante 22 et/ou module à effet Peltier), par exemple en fonction d'une consigne de température fournie par l'utilisateur et d'une mesure de la température en un point de la platine 18 au moyen d'un capteur de température (non représenté).

L'ensemble décrit est préférentiellement placé dans une enceinte hermétique équipée de moyen de réglage de la température et de l'hygrométrie de l'air contenu dans celle-ci. Enfin, le dispositif 10 comprend une unité de traitement d'informations 56, comme par exemple un ordinateur personnel, connectée au capteur 38 pour recevoir les mesures émanant de celui-ci et les traiter afin de calculer des propriétés hydriques de l'échantillon de matériau 12, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. De manière avantageuse, l'unité de traitement d'informations 56 est également connectée à la centrale 34 et au support mobile en translation 48 pour leur commande, ainsi qu'à différents capteurs et organes de commande permettant le contrôle des conditions environnementales décrites ci-après.

Il va à présent être décrit, en relation avec l'organigramme de la figure 2 et les chronogrammes des figures 3A et 3B, un exemple de procédé de caractérisation des propriétés hydriques de l'échantillon de matériau 12 au contact d'eau liquide, mis en œuvre à l'aide du dispositif décrit ci-dessus.

Lors d'une première étape 58, dans laquelle le capteur 38 est éloigné de la platine 18 pour avoir accès à celle-ci, l'échantillon de matériau 12 est placé sur la platine 18 et étiré conformément à une tension et/ou à une élongation souhaitée par l'utilisateur. L'étirement est notamment choisi pour simuler l'étirement subi par le matériau lors de l'utilisation auquel il est destiné. Par exemple, si le matériau entre dans la constitution d'un vêtement destiné à être au contact de la peau, comme un maillot de corps par exemple, l'étirement correspond à celui subi par les parties du vêtement épousant le corps de la personne qui le porte.

Le procédé se poursuit, en 60, par le rapprochement du capteur 38 et de la platine 18, de manière à presser les joints toriques 52 afin de former un espace hermétique. De préférence, la distance entre la pièce 46 et la platine 18 est réglée sur l'épaisseur de l'échantillon 12, cette épaisseur étant par exemple mesurée au préalable d'une manière connue en soi dans les mêmes conditions d'étirement que celles prévues lors de la mesure. De cette manière, la distance séparant la pièce 46 de la platine 18, et donc la distance séparant la surface d'amenée de l'eau (ici la membrane poreuse 24) et l'entrée du capteur 38, ainsi que la distance séparant la surface supérieure de l'échantillon 12 et l'ouverture du capteur 38, sont parfaitement connues. Le corps 20 de la platine 18 est en outre porté à une température prédéterminée, de sorte que l'échantillon de matériau 12 est lui-même porté à cette même température.

De même, le réservoir 36, préalablement rempli avec de l'eau liquide, est porté à ladite température. Par exemple, toujours dans le cadre d'une caractérisation d'un matériau entrant dans la constitution d'un vêtement destiné à être au contact de la peau, la température est choisie pour être celle de la peau, à savoir une température comprise entre 33°C et 42°C. Le choix d'une valeur particulière de la température dans cette gamme dépend essentiellement des conditions que l'on souhaite tester, comme par exemple celles correspondant à une personne au repos, dont la température de la peau est usuellement proche de 33°C, ou celles d'une personne en plein effort ou fiévreuse, dont la température de la peau peut atteindre 42°C. Là encore, on comprendra que le procédé selon l'invention permet avantageusement de simuler différentes conditions d'utilisation du matériau testé et donc de permettre une recherche d'un matériau optimal pour des conditions données. Bien entendu la température de l'eau dépend de l'application visée pour le matériau de l'échantillon testé et peut varier par exemple de 0°C à 60°C.

De préférence, l'échantillon de matériau 12 est initialement sec. Par « sec », on entend ici que le taux d'humidité de l'échantillon est inférieur ou égal à celui de l'air dans lequel il est placé, le taux d'humidité de l'air pouvant par ailleurs être choisi par l'utilisateur en fonction de l'utilisation à laquelle est destinée le matériau. Par exemple, la température de l'air est réglée sur 21°C et le taux d'humidité est réglé sur 65%.

De manière avantageuse, mais optionnelle, l'état initial de l'échantillon 12 est en outre contrôlé au moyen du capteur de densité de flux de vapeur 38. Plus particulièrement, le capteur 38 est activé en 62, ce qui a pour effet de mettre en œuvre une fonction d'aspiration de la vapeur d'eau au dessus de l'échantillon 12 et donc de sécher celui-ci.

Sur les chronogrammes des figures 3A et 3B, l'instant d'activation du capteur 38 est choisi comme l'instant de référence (t=0). Le capteur 38 délivre en temps réel des mesures de la densité de flux de vapeur d'eau s'évaporant depuis la face de l'échantillon 12 lui faisant face. La mesure du capteur 38 est par ailleurs échantillonnée selon une période adaptée à l'observation des phénomènes transitoires se déroulant dans l'échantillon 12, par exemple avec une période d'une seconde ou moins. Comme cela est visible sur le chronogramme de la figure 3B, qui est un tracé de la mesure du capteur 38 en fonction du temps, on observe une phase PI de désorption de l'eau résiduelle contenue dans l'échantillon 12 sous l'effet du séchage mis en œuvre par le capteur 38 avec la présence d'un pic djc correspondant à la densité de flux de vapeur lié à l'évaporation de l'eau contenue dans l'échantillon 12.

A l'instant j t_, l'échantillon 12 atteint l'état initial souhaité pour débuter la mesure. Par exemple, l'état initial peut être l'état le plus sec qu'il est possible d'obtenir à l'aide du séchage mis en œuvre par le capteur 38 (dfO≡ 0 ). L'unité de traitement d'informations 56 détermine alors que cet état initial est stable si la mesure délivrée par le capteur 38 ne varie plus pendant une durée prédéterminée ôdfO. Cette durée peut être programmable et dépendre du type d'échantillon testé.

Une fois les conditions environnementales du matériau choisies et, optionnellement, l'état initial jugé stable (instant t2 = tl+ ôdfO), le procédé se poursuit en 64, par l'alimentation de la face de l'échantillon 12 posée sur la membrane poreuse 24 formant zone d'amenée de liquide, selon un profil d'alimentation en eau prédéterminé, par exemple selon créneau d'alimentation de débit constant pendant une durée prédéterminé. L'alimentation peut être déclenchée manuellement, l'unité de traitement d'informations 56 émettant par exemple une alarme visuelle et/ou sonore à destination de l'utilisateur une fois la durée ôdfO écoulée, ou automatiquement par l'unité 56 une fois la durée ôdfO écoulée. Ainsi, la centrale de distribution 34 pompe de l'eau dans le réservoir thermostaté et injecte l'eau pompée dans le capillaire 32 selon un débit constant prédéterminé sur une durée prédéterminée. Un volume d'eau prédéterminé, par exemple compris entre 0,1 microlitre et 10 micro litres, par exemple entre 0,5 microlitre et 10 micro litres, est ainsi mis en contact avec l'échantillon 12. Par exemple, dans le cadre d'un matériau entrant dans la constitution d'un vêtement destiné à être au contact de la peau, la goutte formée à la surface de la membrane poreuse 24 simule une goutte de sueur, ladite membrane poreuse 24 simulant donc des pores ou un seul pore de la peau, de sorte qu'il est possible de caractériser le comportement hydrique du matériau en présence de goutte de sueur. L'eau est alors absorbée par l'échantillon de matériau 12 et diffusée au travers de la structure interne de celui-ci pour être émise sous forme de vapeur d'eau sur la face en regard du capteur 38. Parallèlement, le capteur 38 délivre en temps réel des mesures de la densité de flux de la vapeur d'eau s'évaporant depuis la face de l'échantillon 12 lui faisant face.

Ces mesures sont enregistrées en 66 dans l'unité de traitement d'information 56 et de préférence visualisées en temps réel sur un écran de celle-ci. Un profil temporel de la densité de flux de vapeur est ainsi obtenu pour l'échantillon de matériau 12 dans les conditions environnementales souhaitées (taux initial d'humidité, température et étirement). Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, la mesure des transitoires est particulièrement avantageuse car les transitoires comprennent des informations caractéristiques des propriétés hydriques de l'échantillon 12. Notamment, il est avantageux de mesurer à la fois le transitoire faisant suite à la soumission de l'échantillon initialement sec à une phase aqueuse, mais également le transitoire correspondant au séchage de l'échantillon « mouillé ». En effet, l'échantillon peut présenter un comportement asymétrique concernant ces deux phénomènes. En raison de la fonction de séchage mis en œuvre par le capteur 38, il est donc possible de mesurer le transitoire lié au séchage de l'échantillon 12 et de stopper la mesure une fois le séchage considéré comme achevé, c'est-à-dire une fois que la densité de flux mesurée est égale à άβ) pendant une durée prédéterminée, par exemple la durée ôdfO (t=t7).

Selon une première variante, le profil de l'alimentation est prédéterminé au préalable, notamment en termes de débit et de durée, ce qui permet par exemple de simuler des conditions réelles d'usage, comme la sudation par exemple, et donc d'observer le comportement de l'échantillon 12 soumis auxdites conditions d'usage.

Selon une autre variante, le profil d'alimentation, notamment sa durée d'alimentation, n'est pas fixé au préalable. La mesure du capteur de densité de flux 38 est analysée en temps réel et l'alimentation est stoppée sur la base d'un critère prédéfini portant sur cette mesure.

De manière avantageuse par exemple, l'alimentation en phase aqueuse est stoppée une fois un régime permanent ou quasi permanent détecté (instant t=t4), ce qui permet de s'assurer qu'un premier transitoire faisant suite au début de l'alimentation en phase aqueuse de l'échantillon dans un état initialement sec s'est déroulé dans sa totalité, et ainsi connaître notamment la quantité d'eau liée par unité de surface d'amenée de phase aqueuse (ici la surface de la membrane poreuse 24 qui alimente la face inférieure de l'échantillon 12 avec de l'eau) que l'échantillon est capable d'absorber. On notera ainsi que la mesure du profil temporel de l'échantillon, l'état initial et l'état final de celui-ci, ainsi que le déclenchement et l'arrêt de l'alimentation sont parfaitement connus et contrôlable grâce au dispositif selon l'invention. Le profil temporel de l'échantillon enregistré est alors traité lors d'une étape 68.

Il peut être comparé avec un ou plusieurs profils temporels de référence préalablement enregistrés, par exemple dans une base de données de l'unité de traitement d'informations 56, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. Avantageusement, le profil temporel est enregistré dans la base de données conjointement avec les paramètres du test (notamment la température, la tension d'étirement, le taux initial d'humidité et les paramètres d'alimentation) pour une utilisation ultérieurs en tant que profil de référence, comme cela sera également expliqué plus en détail par la suite. Optionnellement, en 69, une densité de flux de vapeur d'eau sans échantillon est réalisée dans les mêmes conditions environnementales que celles utilisées lors de la mesure avec l'échantillon 12 et selon le profil d'alimentation que la mesure réalisée avec l'échantillon 12. Ceci est avantageux dans le cas où le profil de l'alimentation n'est pas défini au préalable mais déterminé au cours même de la mesure avec l'échantillon 12, comme par exemple lorsque l'instant d'arrêt de l'alimentation est déterminé en temps réel en fonction de l'occurrence d'un régime statique ou quasi-statique de la mesure avec l'échantillon. En variante, la mesure sans échantillon peut être réalisée au préalable et enregistrée dans l'unité 56 lorsque le profil de l'alimentation est prédéfini. Pour les besoins de l'illustration, il a été décrit un dispositif 10, dans lequel la zone d'amenée de liquide prend la forme d'une zone poreuse 24. Toutefois, la zone d'amenée peut être de nature différente en fonction des besoins. Par exemple, la zone d'amenée peut être un évidemment dans la platine 18 de manière à réaliser un volume de liquide plus important et/ou de surface plus importante. Dans une autre variante, la zone d'amenée peut être formée par l'ouverture d'une seringue ou d'une micro-seringue.

De même, il a été décrit la formation d'un volume d'eau liquide, ce qui permet de caractériser le comportement du matériau face à de l'eau pure. Toutefois, il est possible de caractériser les propriétés du matériau au contact de liquide aqueux de nature différente. Par exemple, des éléments peuvent être dissous dans de l'eau afin de simuler d'autres types de conditions. Par exemple, du sel peut être dissous dans l'eau pour s'approcher de la sueur. CARACTERISATION DES PROPRIETES HYDRIQUES D 'UN ECHANTILLON DE MATERIAU AU CONTACT AVEC UNE PHASE AQUEUSE GAZEUSE

Il va à présent être décrit une caractérisation des propriétés hydriques d'un échantillon de matériau lorsque celui-ci est soumis à de la vapeur d'eau saturée ou non.

Sur la figure 4, il est représenté schématiquement en section, sous la référence générale 70, un second mode de réalisation d'un dispositif de caractérisation des propriétés hydriques de l'échantillon de matériau 12. Ce second mode de réalisation diffère du premier mode de réalisation décrit ci-dessus par la platine 72 remplaçant la platine 18.

La platine 72 diffère de la platine 18 en ce qu'elle comprend un évidement cylindrique 74 formé dans le corps 20, dont le fond 76 est raccordé au capillaire 32 via le raccord 30. Le fond 74 est ainsi alimenté avec du liquide aqueux, comme de l'eau pure par exemple, selon un profil souhaité. L'eau liquide contenue dans l'évidement 74 s'évapore de sorte qu'un flux de vapeur d'eau, saturée ou non, alimente une portion de la face inférieure de l'échantillon 12 au niveau de l'ouverture 76 de l'évidement 74 qui forme ainsi une zone d'amenée de vapeur. De manière avantageuse, le fond 74 est muni d'un clapet anti-retour permettant de rendre celui-ci hermétique quand il n'est pas alimenté avec du liquide.

La quantité et la température de l'eau injectée dans l'évidement 74, ainsi que le diamètre et la hauteur de l'évidement 74 permettent de régler la densité du flux de vapeur au niveau de l'ouverture 76 d'une manière connue en soi. II est ainsi possible de tester à l'aide du dispositif 70 les propriétés de pare-vapeur ou de pare-brouillard d'un matériau entrant par exemple dans la constitution de bâches.

Le procédé de caractérisation des propriétés hydriques de l'échantillon face à une phase aqueuse gazeuse est analogue à celui décrit ci-dessus, à la différence de l'alimentation de la face inférieure de l'échantillon qui est réalisée par de la vapeur et du traitement du profil temporel mesuré, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite.

PROFIL DE L'ALIMENTATION EN PHASE AQUEUSE Dans les modes de réalisation décrits ci-dessus, une quantité de phase aqueuse (sous forme de liquide ou de vapeur) est délivrée selon un débit constant sur une durée prédéterminée ou non. Dans le cadre d'un profil d'alimentation prédéfini en termes de débit et de durée, le débit et la durée de l'alimentation sont notamment choisis pour alimenter l'échantillon de matériau testé selon une quantité prédéterminée de phase aqueuse. Cette quantité peut avantageusement être ajustée au cours même de l'essai, par exemple en augmentant ou en réduisant ou en interrompant l'alimentation, pour faire apparaître le phénomène de saturation de l'échantillon.

D'autres modes d'alimentation peuvent également être choisis, comme par exemple une alimentation discontinue sous la forme de créneaux de débit constant, par exemple périodique comme illustrée à la figure 8, afin par exemple de solliciter des dynamiques plus rapides que celles observées lors d'une alimentation continue. Le caractère périodique ou apériodique de l'alimentation permet également de simuler un usage synchrone ou asynchrone du matériau, susceptible de donner une autre information, comme le comportement de l'échantillon en fonction de l'usage en conditions réelles d'utilisation, et en l'espèce, le comportement d'un textile porté par un sportif en fonction des efforts de ce dernier, et corollairement, de la quantité de sueur qu'il est appelé à dégager.

D'autres modes d'alimentation comprennent par exemple des créneaux consécutifs de valeurs de débit différentes, de durée différente, plus généralement une succession de profils temporellement disjoints de forme différente.

CONDITIONS ENVIRONNEMENTALES La caractérisation du comportement hydrique du matériau est avantageusement réalisée en fonction de conditions environnementales choisies conformément à l'usage auquel est destiné le matériau testé. Ainsi par exemple, il a été précédemment décrit un mode de réalisation dans lequel il est simulé la formation d'une goutte de sueur sur de la peau. Notamment, parmi des conditions environnementales possibles, il a été décrit la température de la phase aqueuse et de l'échantillon de matériau testé, le taux d'humidité initial de celui-ci, la tension d'étirement à laquelle il est soumis.

D'autres conditions sont évidemment possibles en fonction de l'usage auquel le matériau est destiné. Par exemple, les conditions environnementales peuvent comprendre la compression de l'échantillon, la pression des gaz, un différentiel de températures ou de pressions entre ses deux faces, etc... TRAITEMENT DES PROFILS TEMPORELS MESURES

Sur la figure 5 sont tracés des profils temporels obtenus par la mise en contact d'une pièce de tissu en polyester (courbe A) et d'une pièce de tissu en laine (courbe B) avec une même goutte d'eau d'un microlitre et selon les mêmes conditions environnementales, notamment une température de 35°C.

La courbe C représente quant à elle le profil temporel de la densité de flux de vapeur s'évaporant de cette même goutte d'eau alors qu'aucun échantillon n'est disposé dans le dispositif selon le premier mode de réalisation décrit en relation avec la figure 1.

De même, sur la figure 6 sont tracés des profils temporels obtenus en alimentant selon un débit continu de vapeur d'eau non saturée, et sur une durée prédéterminée, une pièce de tissu en polyester (courbe D) et une pièce de tissu en laine (courbe E), selon les mêmes conditions environnementales, notamment une température de 35°C.

La courbe F est quant à elle le profil temporel de la densité de flux de vapeur d'eau mesuré en l'absence d'échantillon de matériau dans le dispositif selon le second mode de réalisation décrit en relation avec la figure 4.

Comme il est possible de le constater à la vue desdites figures, les profils temporels présentent des parties caractéristiques telles qu'identifiées aux figures 3 et 7, à savoir :

^■ un délai ôt entre le début de l'alimentation en phase aqueuse de la face inférieure de l'échantillon testé et le début de l'émission de vapeur d'eau par la face supérieure de l'échantillon testé (figure 3B). Ce délai correspond au temps de parcours de l'eau dans l'échantillon et dépend de la structure (notamment l'agencement des fibres du tissu et leur taille dans le cadre d'un tissu), et de la nature du matériau (notamment son caractère hydrophile ou hydrophobe) ;

^■ un premier régime transitoire (portion P4 sur la figure 3B ; portion de courbe entre les points P _A et P _B sur la figure 7) correspondant à l'établissement du régime d'évaporation de l'eau (en configuration contact eau - échantillon), ou de la vitesse de diffusion de la vapeur (en configuration hors contact) depuis l'échantillon de matériau testé ; la pente de ce régime transitoire permet de caractériser la dynamique d'évaporation, c'est-à-dire la vitesse du transfert de l'humidité à travers l'échantillon ; ^■ suivi éventuellement d'un régime permanent ou quasi permanent (portion P5 sur la figure 3B ; portion de courbe entre les points P _B et P _c sur la figure 7), ou « premier palier », dont l'amplitude caractérise la densité de flux de vapeur maximum, c'est-à- dire la capacité du matériau à évacuer l'humidité. Dans ce régime, le maximum de densité de flux d'évaporation est atteint et la phase évaporative se stabilise, l'échantillon en eau étant saturé d'eau, puis décroit lentement si l'alimentation est stoppée. Ce régime correspond à l'évaporation de l'eau libre et la décroissance est notamment fonction de l'évolution de la surface d'eau diffusée dans l'échantillon testé. La mesure de la quantité d'eau injectée à la face inférieure de l'échantillon testé, lors de l'établissement du régime permanent ou quasi-permanent, caractérise la quantité d'eau que l'échantillon est capable d'absorber par unité de surface d'amenée d'eau (par exemple la surface de la membrane poreuse 24 dans le cadre du mode de réalisation de la figure 1) ;

^■ suivi d'un second régime transitoire (portion P6 sur la figure 6 ; portion de courbe entre les points Pc et P _D sur la figure 7) ou se terminant un par régime transitoire décroissant, dont la pente permet de déterminer la dynamique de séchage, c'est-à-dire l'affinité du matériau avec l'eau ; le point d'inflexion entre un régime permanent ou quasi-permanent et un régime transitoire qui lui fait suite et aboutissant à une régime stable, permet de déterminer le rapport entre l'eau liée et l'eau libre dans le matériau par simple calcul des aires respectives, situées de part et d'autre de la verticale passant par ce point, et ce, par simple intégration.

L'eau liée se définit comme l'eau absorbée par le matériau. L'eau libre se définit comme l'eau liée par capillarité et adsorbée dans ledit matériau.

La forme de chacune de ces parties est propre au matériau considéré et permet ainsi de caractériser les propriétés hydriques de celui-ci, soit de manière absolue, comme défini ci-dessus, soit de manière relative en comparant les profils mesurés de deux matériaux différents.

D'ailleurs on notera qu'à lui seul un profil temporel constitue une « signature hydrique » unique propre au matériau et peut être utilisé pour identifier un matériau vis-à-vis de ses propriétés hydriques, indépendamment du fait d'associer des portions des profils ou des valeurs caractéristiques de ces portions à des grandeurs connues du domaine (comme la mouillabilité, la résistivité évaporative, l'hydrophobie, etc .), bien qu'il soit bien évidemment avantageux de réaliser une telle association. Ainsi, plus particulièrement, le traitement d'un profil temporel mesuré comporte :

^■ le calcul du délai ôt_;

^■ le calcul de la constante du temps ou pente du premier transitoire PA - PB ;

^■ le calcul de la densité de flux au point P _B qui est défini comme le point de densité de flux maximum ;

^■ le calcul de la quantité d'eau injectée entre le début de l'alimentation et le point PB ;

^■ le calcul de la durée et de la pente du premier palier P _B - Pc si ce dernier existe, le point P _c étant le point de rupture du pallier ;

^■ le calcul de la densité de flux au point P _c si le pallier P _B - Pc existe ; et

" le calcul de la constante de temps du second transitoire Pc - PD faisant suite au pallier, ou, le cas échéant, faisant suite au premier transitoire.

Les mêmes calculs sont réalisés pour les profils temporels de l'alimentation (courbe C et F dans les exemples de figures 5 et 6).

Les grandeurs calculées à partir du profil temporel mesuré sur l'échantillon peuvent être avantageusement corrigées par la mesure du profil temporel mesuré sans échantillon dans les mêmes conditions environnementales. En effet, par exemple, le délai ôt comprend également le temps de parcours de la vapeur d'eau entre la face supérieure de l'échantillon 12 testé et l'ouverture du capteur de densité de flux 38. Ce temps de parcours n'est pas propre à l'échantillon de sorte que la mesure faite sans échantillon permet de retrancher ce temps de parcours du délai ôt calculé à partir de la mesure avec échantillon. Une mesure absolue des propriétés hydriques du matériau testé peut ainsi être obtenue en formant le ratio des valeurs correspondantes du profil mesuré du matériau et du profil mesuré de l'alimentation.

Une mesure relative des propriétés hydriques du matériau testé par rapport à un autre matériau préalablement testé peut également être obtenue en formant le ratio des valeurs correspondantes des profils mesurés des matériaux.

Grâce à l'invention, il est ainsi obtenu les avantages suivants :

^■ la caractérisation complète du comportement hydrique d'un matériau en un seul essai, et notamment l'obtention de grandeurs liées au comportement statique et dynamique du matériau ;

^■ une caractérisation absolue ou relative selon le choix de l'utilisateur ; ^■ la possibilité de prise en compte de conditions environnementales liées à l'usage auquel est destiné le matériau ;

^■ l'obtention de ces différentes caractéristiques de manière simple, rapide, et peu onéreuse ;

" un contrôle total de la mesure, notamment des états initial et final de l'échantillon testé grâce au capteur de densité de flux, et ceci sans aucune manipulation de l'échantillon, ainsi qu'un contrôle total du profil de l'alimentation.