FR2954501A1 - METHOD FOR CHARACTERIZING THE HYDRIQUE PROPERTIES OF A SAMPLE OF MATERIAL AND DEVICE FOR IMPLEMENTING SUCH A METHOD - Google Patents
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Abstract
Ce procédé de caractérisation de propriétés hydriques d'un échantillon de matériau comprenant une première et une seconde face consiste : ▪ pour des conditions environnementales déterminées, à alimenter la première face de l'échantillon avec une phase aqueuse selon un profil déterminé d'alimentation, et à mesurer un profil temporel de la densité de flux de vapeur d'eau en provenance de la seconde face de l'échantillon ; et ▪ à déterminer de ce profil temporel les caractéristiques hydriques de l'échantillon.This method of characterizing water properties of a material sample comprising a first and a second face consists of: ▪ for determined environmental conditions, feeding the first face of the sample with an aqueous phase according to a given feed profile, and measuring a time profile of the water vapor flux density from the second face of the sample; and ▪ to determine from this temporal profile the water characteristics of the sample.
Description
PROCEDE DE CARACTERISATION DES PROPRIETES HYDRIQUES D'UN ECHANTILLON DE MATERIAU ET DISPOSITIF POUR LA MISE EN OUVRE D'UN TEL PROCEDE METHOD FOR CHARACTERIZING THE HYDRIQUE PROPERTIES OF A SAMPLE OF MATERIAL AND DEVICE FOR OPERATING SUCH A METHOD
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. 10 ETAT DE LA TECHNIQUE FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of the characterization of the behavior of a material subjected to an aqueous phase, in particular water, whatever the liquid or gaseous form of this phase. It is more specifically in the field of textiles, and their behavior, for example vis-à-vis sweat. 10 STATE OF THE ART
La caractérisation des propriétés hydriques d'un matériau trouve application : dans le domaine de l'habillement, notamment dans la recherche d'un confort 15 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 20 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, 25 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 30 confort de la personne assise. The characterization of the water properties of a material finds application: in the field of clothing, particularly in the search for optimal hygrothermal comfort for a garment, in the field of health, for example in the search for materials presenting determined behavior when affixed to the skin of a patient (such as not to upset the natural breathability of the skin, maintain a moisture content of the skin by forming a barrier to evaporation or promote the evaporation for not maintaining a wetland source of bacteriological proliferation), in the field of agriculture, for example in the search for material exhibiting a given behavior from the point of view of soils and the growth of plants (as for example do not to hinder the natural breathability of the soil, to maintain a humidity or to encourage evaporation), in the field of the habitat, for example the search for material promoting the evacuation of water vapor, or, in the field of transport, such as the search for material particularly suitable for automotive upholstery and thus ensuring a good comfort of the seated person .
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. 35 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. The behavior of a material facing water is however complex and dynamic, and involves many phenomena, such as permeability, wettability, transfer, diffusion, drying, saturation, hydrophilicity or hydrophobicity. Systems for characterizing the behavior of a material against water are known, but these only propose a very partial characterization of the latter, producing at most only a quantitative indicator. For example, there is known a system applying to a sample of wet material a constant temperature differential across the sample by means of electric heaters. A measurement of the electrical power consumed by said devices in order to keep this temperature differential constant, followed by averaging over a large period of measurement time, then makes it possible to deduce a quantity similar to the evaporative resistance of the tested material. As said above, the magnitude produced by this type of system is partial in that it is supposed to characterize alone the complex and dynamic behavior of the material facing water.
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 oeuvre de ce procédé, qui permettent de caractériser le comportement complexe et dynamique d'un matériau face à de l'eau. SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is to propose a method, as well as a device specially designed for the implementation of this method, which makes it possible to characterize the complex and dynamic behavior of a material facing the surface. 'water.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de caractérisation de propriétés hydriques 20 d'un échantillon de matériau comprenant une première et une seconde face, qui, selon l'invention, consiste : ^ pour des conditions environnementales déterminées, à alimenter 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 de la 25 seconde face de l'échantillon ; ^ à déterminer de ce profil temporel les caractéristiques hydriques de l'échantillon. For this purpose, the subject of the invention is a method for characterizing the water properties of a sample of material comprising a first and a second face, which, according to the invention, consists of: for specific environmental conditions, to be fed the first face of the sample with an aqueous phase according to a predetermined feed pattern, and measuring a time profile of the water vapor flow density from the second face of the sample; to determine from this temporal profile the water characteristics of the sample.
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 30 brouillards comportant de fines gouttelettes d'eau. The term "aqueous phase" here means an element, liquid and / or gaseous, comprising water. This term also covers saturated water vapors, such as mists with fine water droplets.
En d'autres termes, 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 différentes informations, comme par exemple la capacité de 35 transfert, de mouillabilité, la capacité de diffusion, la capacité de séchage, etc..., qu'il est possible d'extraire dudit profil. En outre, une mesure et une caractérisation du comportement dynamique du matériau sont réalisées. In other words, as will become clearer in the description which follows, the time profile of the "evaporation" of the water contained in the sample subjected to an aqueous phase, contains different information, such as the capacity transfer, wettability, diffusion capacity, drying capacity, etc., that it is possible to extract from said profile. In addition, a measurement and a characterization of the dynamic behavior of the material are carried out.
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, et la capacité maximale de vapeur que le matériau peut émettre et/ou laisser diffuser. Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le procédé comporte une ou plusieurs de caractéristiques suivantes. In other words, the hydrous characteristics sought are mainly constituted by the evaporation dynamics, the drying dynamics, the retention rate of water by the said material, and the maximum vapor capacity that the material can emit and / or allow to diffuse. . According to particular embodiments of the invention, the method comprises one or more of the following characteristics.
Ainsi, le procédé de l'invention peut consister : 10 ^ 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. 15 De cette manière, les propriétés hydriques du matériau peuvent être caractérisées par rapport à une référence absolue. Thus, the process of the invention may consist: for the same environmental conditions, to produce in the open air the supply of the aqueous phase according to the predetermined feed profile; and ^ measuring a time profile of the water vapor flux density from the air supply, said measured time profile of the aqueous phase feed constituting the reference time profile. In this way, the water properties of the material can be characterized with respect to an absolute reference.
En variante, le profil temporel de référence est un profil temporel préalablement mesuré 20 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. Alternatively, the reference time profile is a previously measured time profile of another sample of material for the same environmental and water phase feed conditions. In this way, the water properties of the material can be characterized relative to those of another material.
L'alimentation de la première face de l'échantillon avec la phase aqueuse consiste à 25 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 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 30 est caractérisé. Par exemple, il est possible de caractériser le comportement d'un textile mouillé par une goutte de sueur. Feeding the first face of the sample with the aqueous phase comprises contacting said face with an aqueous solution, especially liquid water. In particular, bringing the first face of the sample into contact with the aqueous solution comprises forming, by capillarity, at least one drop of aqueous solution on a surface in contact with or intended to come into contact with the sample of material. In this way, the behavior of the material when wet with liquid water is characterized. For example, it is possible to characterize the behavior of a textile wet with a drop of sweat.
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 35 donc plus contact à proprement parler avec l'eau. 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.5 L'alimentation en eau peut être réalisée selon un profil continu sur une période de temps prédéterminée. Alternatively, feeding the first face of the sample with the aqueous phase comprises subjecting said face to a stream of saturated or unsaturated water vapor. So there is no contact with the water. In this way, it is possible in particular to characterize the "barrier" behavior of a material, such as a material used as a vapor barrier or fog shield.5 The water supply can be carried out in a continuous pattern on a surface. predetermined period of time.
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, c'est-à-dire la saturation du matériau en eau. It is also possible to characterize the behavior of the sample according to a discontinuous water supply, and for example according to a substantially slotted profile. In this way, it is possible by appropriate choice of slots, such as their frequency for example, to characterize the behavior of the material at selected power frequencies. In addition, the measurement of the water vapor flow density being viewable in real time, it is possible using the slots to adjust in real time the amount of aqueous phase supplied to the material so as to show, or not, some permanent or quasi-permanent regimes of the material, that is to say the saturation of the material in water.
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. The environmental conditions include the temperature of the aqueous phase and the temperature at which the first face of the sample is carried. In particular, the aqueous phase and the first face of the sample are brought to a temperature of between 20 ° C. and 42 ° C., advantageously between 33 ° C. and 42 ° C., that is to say the extreme temperatures of the sample. skin of an athlete, for example. In addition, the environmental conditions may include stretching applied to the material sample.
Il 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. It is thus possible to simulate different conditions to which the material is subjected during its use, such as a textile made of the material, placed on the skin and stretched following the shape of the person wearing it.
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. The comparison of the temporal profiles comprises the calculation of a time constant value of a transient of the temporal profile of the sample of material, the calculation of a corresponding value of the reference profile, and the determination of a water quantity. of the sample according to the calculated values. As a variant, or additionally, the comparison of the time profiles comprises the calculation of a maximum value of a transient of the temporal profile of the sample of material, the calculation of a corresponding value of the reference profile, and the determination of a second water quantity of the sample according to the calculated values.
Notamment, le transitoire est celui qui fait suite au démarrage de l'alimentation de la 35 première face de l'échantillon. In particular, the transient is that which follows the start of feeding the first face of the sample.
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. The establishment of the evaporation regime in the material, namely the first transient occurring after the start of the feed thereof, allows to characterize the wettability of the material and the evaporation dynamics.
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. As a variant, the transient is that which follows a permanent or quasi-permanent regime of the temporal profile of the sample or which follows another transient thereof. Permanent or quasi-permanent means here a regime that does not vary substantially compared to the observed transients of the profile.
Ce second transitoire permet de caractériser la dynamique de séchage du matériau. This second transient makes it possible to characterize the drying dynamics of the material.
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. The point of inflection separating the so-called permanent regime from the second transient regime serves as a reference for the determination of the respective quantities of free water and bound water in the material.
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. The temporal profile resulting from the measurements makes it possible to determine the magnitude value of the steady state or quasi-permanent state, and consequently a hydrous characteristic. In particular, the permanent or quasi-steady state is the first permanent or quasi-permanent regime following the start of the supply of the first face of the sample.
Ce premier régime permanent ou quasi-permanent permet de caractériser l'évaporation de l'eau contenu dans le matériau. This first permanent or quasi-permanent regime makes it possible to characterize the evaporation of the water contained in the material.
La présente invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre 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 capteur de densité de flux de vapeur d'eau disposé au dessus de la zone d'amenée ménagée au sein du plateau, ledit capteur comportant une colonne sensiblement perpendiculaire au plan du plateau et ouverte en direction de celui-ci, un circuit de réfrigération d'au moins une partie de la colonne et un circuit de mesure de la quantité d'eau condensée dans la colonne ; 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. The present invention also relates to a device for implementing the method according to the invention. This device comprises: a plate comprising a zone for feeding an aqueous phase formed on an upper surface thereof capable of receiving a sample of material; an aqueous phase variable flow distribution circuit connected to the plateau supply zone; a water vapor density density sensor disposed above the supply zone provided in the tray, said sensor comprising a column substantially perpendicular to the plane of the plate and open towards it, a refrigeration circuit of at least a portion of the column and a circuit for measuring the amount of water condensed in the column; and an information processing unit connected to said flux density sensor for characterizing, according to the measurements thereof, the water properties of the material sample.
Selon des modes de réalisation particuliers de l'invention, le dispositif comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. According to particular embodiments of the invention, the device comprises one or more of the following characteristics.
La zone d'amenée peut ainsi comporter une zone micro-poreuse ou une ouverture affleurant sur la surface supérieure du plateau apte à recevoir l'échantillon et raccordée au circuit de distribution. La zone micro-poreuse permet notamment de simuler les pores de la peau. The supply zone may thus comprise a micro-porous zone or a flush opening on the upper surface of the tray capable of receiving the sample and connected to the distribution circuit. The microporous zone makes it possible in particular to simulate the pores of the skin.
La zone d'amenée peut comporter un puits dont le fond est apte à être alimenté en liquide par le circuit de distribution. The supply zone may comprise a well whose bottom is adapted to be supplied with liquid by the distribution circuit.
Le dispositif peut comprendre des moyens définissant un espace hermétique 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. Le dispositif peut comporter des moyens de réglage de la température d'au moins une partie du plateau comportant la zone d'amenée. The device may comprise means defining a hermetic space comprising the supply zone, at least the portion of the sample placed on the supply zone and the opening of the sensor column. The device may comprise means for adjusting the temperature of at least a portion of the plate comprising the supply zone.
Le circuit de distribution est apte à délivrer un volume de liquide inférieur à 10 20 microlitres. The distribution circuit is capable of delivering a liquid volume of less than 10 microliters.
Le circuit de distribution peut comporter une centrale de distribution programmable raccordée à un réservoir de liquide régulé en température. The distribution circuit may comprise a programmable distribution unit connected to a temperature regulated liquid tank.
25 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. The device may comprise a holding member adapted to hold the sample of material against the opening of the column of the sensor and against the supply zone so as to form a hermetic enclosure.
Le dispositif peut comporter des moyens d'étirement contrôlé de l'échantillon de 30 matériau. The device may include means for controlled stretching of the material sample.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée 35 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 :15 ^ 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 ; ^ la figure 3 est une vue en section d'un dispositif selon un second mode de réalisation selon l'invention ; ^ les figures 4 et 5 sont des tracés illustratifs de profils temporels de densité de flux de vapeur obtenus lors de la mise en oeuvre d'un procédé selon l'invention ; ^ la figure 6 est un tracé illustrant différentes parties caractéristiques d'un profil temporel de densité de flux de vapeur ; et ^ la figure 7 illustre une variante d'alimentation en phase aqueuse selon l'invention. The invention will be better understood on reading the description which will follow, given solely by way of example, and made with reference to the appended drawings, in which identical references designate identical or similar elements, and in which: Figure 1 is a sectional view of a device according to a first embodiment of the invention; Figure 2 is a flowchart of a method according to a first embodiment of the invention; Figure 3 is a sectional view of a device according to a second embodiment according to the invention; FIGS. 4 and 5 are illustrative plots of time profiles of vapor flow density obtained during the implementation of a method according to the invention; Figure 6 is a plot illustrating different characteristic parts of a vapor flow density time profile; and Figure 7 illustrates an alternative aqueous phase feed according to the invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION CARACTERISATION DES PROPRIETES HYDRIQUES D'UN ECHANTILLON DE MATERIAU AU CONTACT AVEC UNE PHASE AQUEUSE LIQUIDE DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION CHARACTERIZATION OF THE WATER PROPERTIES OF A MATERIAL SAMPLE IN CONTACT WITH A LIQUID AQUEOUS PHASE
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. It will now be described a characterization of the water properties of a sample of material when it is in contact with a liquid containing mainly water.
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. In FIG. 1, a first embodiment of a device for characterizing the water properties of a sample of material 12, such as for example a piece of fabric used in the process, is shown diagrammatically in section, under the general reference 10. making a garment.
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. The device 10 comprises a support 14 in which is inserted a cylindrical piece 16 made of a thermal insulation material, said part 16 receiving a removable cylindrical plate 18.
30 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 35 module à effet Peltier. 25 Une membrane poreuse cylindrique 24 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. Platen 18 includes a heat conducting cylindrical body 20, for example made of a metal such as copper, and a body temperature control circuit 20 connected to a power supply circuit (not shown). The circuit for controlling the temperature of the body 20 comprises in particular, for its heating, a heating resistor 22 forming the bottom of the body 20 and / or, for its cooling, a Peltier effect module. A porous cylindrical membrane 24 forming a liquid supply zone of a few square millimeters, is furthermore inserted in a central recess of the plate 18, so as to be flush with a flat upper surface of the plate 18 and is connected to a capillary 26 machined in the mass of the plate 18 for its liquid supply. The capillary 26 is connected, via a flexible connector 30, to a flexible capillary 32 opening out of the support 14 and supplied with liquid by an external programmable distribution unit 34.
10 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 15 10 micromètres et 2 millimètres, alimente ainsi la face inférieure de la membrane poreuse 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. The central unit 34 is itself connected to a thermostated liquid reservoir 36 in which it pumps liquid which it re-injects into the capillary 32, and thus into the capillary 30, according to a programmable time profile, for example by controlling the flow rate and the duration of the liquid injection. The liquid injected into the microtubing formed of the capillaries 26 and 32, of a diameter for example between 10 micrometers and 2 millimeters, thus feeds the lower face of the porous membrane 24, and diffuses therethrough to form a or several drops of liquid at the upper surface of said membrane 24 according to the chosen profile of the injection.
Des ensembles de filtres et de clapets anti-retour, par exemple de technologie MEMS 20 (pour l'expression anglo-saxonne «Micro Electro Mechanical Systems ») peuvent également être prévus en lieu et place de la membrane poreuse 24. Filter and check valve assemblies, for example MEMS 20 technology (for the English expression "Micro Electro Mechanical Systems") may also be provided instead of the porous membrane 24.
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 25 disposée perpendiculairement au regard de la membrane poreuse 24. Le capteur 38 comporte un circuit de réfrigération 42 de la colonne 40 pour porter le fond 44 de celle-ci à basse température, notamment une température 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 quantité d'eau 30 condensée 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. The device 10 also comprises a vapor flow density sensor 38, comprising a hollow cylindrical column 40 open towards the plate and disposed perpendicular to the porous membrane 24. The sensor 38 comprises a refrigeration circuit 42 of the column 40 to carry the bottom 44 thereof at a low temperature, especially a temperature below -10 ° C, for example -13 ° C, and a sensor that measures the amount of water condensed in the column 40 The water vapor entering the hollow column 40 condenses therein and the amount of condensed water is measured in real time. The sensor 38 thus produces an instantaneous value of the density of flow of water vapor entering the column 40. Such a flow density sensor is for example marketed by the British company BIOX under the reference "Aquaflux" and is furthermore described in WO 00/03208.
35 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 12.5 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 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. The column 40 of the sensor 38 is also mounted in a part 46 made of a thermal insulation material, said part 46 being hollowed out in front of the opening of the column 40. The column 40 is preferably flush with the surface of the part 46 to be in contact with the sample of material 12.5 The piece 46 is fixed to a support 48 movable in translation relative to the support 14 in order to move the sensor 38 away from or closer to the plate 18. translation is for example carried out by means of a pneumatic jack system 50 with controllable speed of displacement. The remoteness of the piece 46 thus allows a free space to be placed in order to be able to place the sample of material 12 on the plate 18, whereas the bringing together makes it possible to bring the column 40 of the sensor 38 closer to and preferably to come into contact with each other. the sample of material 12, and maintain the column 40 in place.
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. The device 10 also comprises a set of O-rings 52 so as to ensure the sealing of a space comprising the porous membrane 24, a portion of the sample of material 12 resting on the membrane 24 and the opening of the column 40 of the sensor 38. O-rings are preferably placed in circular grooves of the plate 18 and the part 46, and facing each other, so that they are pressed against each other during the bringing the piece 46 and the support 14 closer together.
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. The device 10 also comprises a member 54 for adjustably stretching the sample 12 in a plane parallel to the plate 18. Such a member is for example constituted by a set of clamps, defining a bi-axial dynamometer.
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). There is also provided a temperature regulating member of the plate 18 which controls the current flowing in the control circuit of the temperature of the body 20 (heating resistor 22 and / or Peltier effect module), for example as a function of a temperature instruction supplied by the user and a measurement of the temperature at a point of the plate 18 by means of a temperature sensor (not shown).
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. The assembly described is preferably placed in a hermetic enclosure equipped with means for adjusting the temperature and humidity of the air contained therein.
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. Finally, the device 10 comprises an information processing unit 56, such as for example a personal computer, connected to the sensor 38 for receiving the measurements emanating therefrom and processing them in order to calculate the water properties of the material sample. 12, as will be explained in more detail later.
Il va à présent être décrit, en relation avec l'organigramme de la figure 2, un exemple de 35 procédé de caractérisation des propriétés hydriques de l'échantillon de matériau 12 au contact d'eau liquide, mis en oeuvre à l'aide du dispositif décrit ci-dessus. It will now be described, in connection with the flowchart of FIG. 2, an example of a method for characterizing the water properties of the sample of material 12 in contact with liquid water, implemented with the aid of FIG. device described above.
Lors d'une première étape 60, 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 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. In a first step 60, in which the sensor 38 is remote from the plate 18 to access it, the material sample 12 is placed on the plate 18 and stretched according to a voltage desired by the user . In particular, stretching is chosen to simulate the stretching experienced by the material in the use for which it is intended. For example, if the material is in the form of a garment intended to be in contact with the skin, such as a swimsuit for example, the stretch corresponds to that suffered by the parts of the garment conforming to the body of the person who The door.
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. Preferably, the sample of material 12 is initially dry. By "dry" is meant here that the moisture content of the sample is less than or equal to that of the air in which it is placed, the humidity rate of the air can also be chosen by the according to the use for which the material is intended.
Le procédé se poursuit, en 62, par le rapprochement du capteur 38 et de la platine 18, de manière à presser les joints toriques 52 les uns contre les autres afin de former un espace hermétique, et le corps 20 de la platine 18 est porté à une température prédéterminée, de sorte que l'échantillon de matériau 12 est lui-même porté à cette même température. The method continues, at 62, by the approach of the sensor 38 and the plate 18, so as to press the O-rings 52 against each other to form a hermetic space, and the body 20 of the plate 18 is worn at a predetermined temperature, so that the sample of material 12 is itself brought to this same temperature.
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. Similarly, the reservoir 36, previously filled with liquid water, is brought to said temperature. For example, always in the context of a characterization of a material forming part of a garment intended to be in contact with the skin, the temperature is chosen to be that of the skin, namely a temperature of between 33.degree. ° C and 42 ° C. The choice of a particular value of the temperature in this range depends essentially on the conditions that one wishes to test, such as those corresponding to a person at rest, whose skin temperature is usually close to 33 ° C, or those of a person in full or feverish effort, whose skin temperature can reach 42 ° C. Again, it will be understood that the method according to the invention advantageously makes it possible to simulate different conditions of use of the tested material and thus to allow a search for an optimal material for given conditions.
Une fois les conditions environnementales du matériau choisies, 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, avec une goutte d'eau de volume prédéterminé. 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. Une goutte d'eau de volume prédéterminé, par exemple compris entre 0,5 microlitre et 10 microlitres, est ainsi mise 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 les pores de la peau, de sorte qu'il est possible de caractériser le comportement hydrique du matériau en présence de goutte de sueur. Once the environmental conditions of the material have been chosen, the process is continued at 64, by feeding the face of the sample 12 placed on the porous membrane 24 forming a liquid supply zone, with a drop of water of volume predetermined. Thus, the distribution unit 34 pumps water into the thermostated tank and injects the pumped water into the capillary 32 at a predetermined constant rate over a predetermined period of time. A drop of water of predetermined volume, for example between 0.5 microliter and 10 microliters, is thus brought into contact with the sample 12. For example, in the context of a material used in the constitution of a garment intended to be in contact with the skin, the drop formed on the surface of the porous membrane 24 simulates a drop of sweat, said porous membrane 24 thus simulating the pores of the skin, so that it is possible to characterize the water behavior of the material in the presence of a drop of sweat.
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. The water is then absorbed by the sample of material 12 and diffused through the internal structure thereof to be emitted in the form of water vapor on the face facing the sensor 38. Meanwhile, the sensor 38 delivers real-time measurements of the flow density of water vapor evaporating from the face of the sample 12 facing it.
Ces mesures sont enregistrées dans l'unité de traitement d'information 56 et de 15 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). These measurements are recorded in the information processing unit 56 and preferably viewed in real time on a screen thereof. A time profile of the vapor flux density is thus obtained for the sample of material 12 under the desired environmental conditions (initial rate of humidity, temperature and stretching).
20 Le profil temporel de l'échantillon enregistré est alors traité lors d'une étape 66. The time profile of the recorded sample is then processed in a step 66.
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 25 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. It can be compared with one or more previously recorded reference time profiles, for example in a database of the information processing unit 56, as will be explained in more detail later. Advantageously, the time profile is recorded in the database together with the test parameters (including temperature, stretching voltage, initial moisture content and feed parameters) for later use as reference profile, as will be explained in more detail later.
30 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 35 d'amenée peut être formée par l'ouverture d'une seringue ou d'une micro-seringue.10 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. For the sake of illustration, a device 10 has been described in which the liquid supply zone takes the form of a porous zone 24. However, the delivery zone may be of a different nature depending on the needs. For example, the supply zone can be obviously in the plate 18 so as to achieve a larger volume of liquid and / or larger surface area. In another variant, the delivery zone may be formed by the opening of a syringe or micro-syringe. Similarly, the formation of a volume of liquid water has been described. which makes it possible to characterize the behavior of the material in the face of pure water. However, it is possible to characterize the properties of the material in contact with aqueous liquid of different nature. For example, elements may be dissolved in water to simulate other types of conditions. For example, salt can be dissolved in water to approach sweat.
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. CHARACTERIZATION OF THE WATER PROPERTIES OF A SAMPLE OF MATERIAL IN CONTACT WITH A GASEOUS AQUEOUS PHASE It will now be described a characterization of the water properties of a sample of material when it is subjected to saturated or non-saturated water vapor .
Sur la figure 3, il est représenté schématiquement en section, sous la référence générale 15 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. In FIG. 3, a second embodiment of a device for characterizing the water properties of the sample of material 12 is schematically represented in section, under the general reference number 70. This second embodiment differs from the first embodiment. embodiment described above by the plate 72 replacing the plate 18.
La platine 72 diffère de la platine 18 en ce qu'elle comprend un évidement cylindrique 74 20 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 25 d'amenée de vapeur. The plate 72 differs from the plate 18 in that it comprises a cylindrical recess 74 formed in the body 20, the bottom 76 is connected to the capillary 32 via the connector 30. The bottom 74 is thus fed with aqueous liquid, as pure water for example, according to a desired profile. The liquid water contained in the recess 74 evaporates so that a stream of water vapor, saturated or not, feeds a portion of the lower face of the sample 12 at the opening 76 of the recess 74 which thus forms a steam supply zone.
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. Il 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. The quantity and the temperature of the water injected into the recess 74, as well as the diameter and the height of the recess 74 make it possible to regulate the density of the vapor flow at the opening 76 in a manner known in the art. itself. It is thus possible to test using the device 70 the vapor barrier or fog-resistant properties of a material entering, for example, into the constitution of tarpaulins.
Le procédé de caractérisation des propriétés hydriques de l'échantillon face à une phase 35 aqueuse gazeuse est analogue à celui décrit ci-dessus, à la différence de l'alimentation qui est réalisée par de la vapeur et du traitement du profil temporel mesuré, comme cela sera expliqué plus en détail par la suite. 30 PROFIL DE L'ALIMENTATION EN PHASE AQUEUSE The method of characterizing the water properties of the sample against an aqueous gaseous phase is similar to that described above, unlike the feed which is carried out by steam and the treatment of the measured time profile, such as this will be explained in more detail later. 30 PROFILE OF THE AQUEOUS PHASE SUPPLY
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 5 prédéterminée. In the embodiments described above, a quantity of aqueous phase (in the form of liquid or vapor) is delivered at a constant rate over a predetermined period of time.
Le débit et de 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 augmentée au cours même de l'essai, par exemple en 10 augmentant la durée de l'alimentation, pour faire apparaitre le phénomène de saturation de l'échantillon. The flow rate and the duration of the feed are in particular chosen to feed the sample of tested material in a predetermined quantity of aqueous phase. This amount can advantageously be increased during the test itself, for example by increasing the duration of the supply, to reveal the phenomenon of saturation of the sample.
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 15 périodique comme illustrée à la figure 7, 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 20 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. Other modes of supply can also be chosen, for example a discontinuous supply in the form of slots of constant flow rate, for example periodic as illustrated in FIG. 7, in order, for example, to solicit faster dynamics than those observed. during a continuous feeding. The periodic or aperiodic nature of the power supply also makes it possible to simulate a synchronous or asynchronous use of the material, capable of giving other information, such as the behavior of the sample as a function of the use under real conditions of use, and in this case, the behavior of a textile worn by an athlete based on the efforts of the latter, and corollary, the amount of sweat he is called to release.
CONDITIONS ENVIRONNEMENTALES ENVIRONMENTAL CONDITIONS
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. The characterization of the water behavior of the material is advantageously carried out according to the environmental conditions chosen according to the use for which the test material is intended. For example, it has been previously described an embodiment in which it is simulated the formation of a drop of sweat on the skin.
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. In particular, among possible environmental conditions, it has been described the temperature of the aqueous phase and the test material sample, the initial moisture content thereof, the stretching tension to which it is subjected.
35 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... 25 30 TRAITEMENT DES PROFILS TEMPORELS MESURES Other conditions are obviously possible depending on the use for which the material is intended. For example, environmental conditions may include sample compression, gas pressure, a temperature or pressure differential between its two faces, etc. 25 30 PROCESSING TEMPORAL PROFILES MEASUREMENTS
Sur la figure 4 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. FIG. 4 shows time profiles obtained by contacting a piece of polyester fabric (curve A) and a piece of woolen fabric (curve B) with the same drop of water of a microliter and under the same environmental conditions, including a temperature of 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 10 dispositif selon le premier mode de réalisation décrit en relation avec la figure 1. Curve C represents the temporal profile of the vapor flux density evaporating from the same drop of water whereas no sample is placed in the device according to the first embodiment described in connection with FIG. Figure 1.
De même, sur la figure 5 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 15 conditions environnementales, notamment une température de 35°C. Similarly, in FIG. 5 are plotted temporal profiles obtained by supplying a piece of polyester fabric (curve D) and a piece of woolen fabric in a continuous stream of unsaturated water vapor over a predetermined period of time. (curve E), according to the same environmental conditions, in particular a temperature of 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 3. 20 Comme il est possible de le constater à la vue desdites figures, les profils temporels présentent des parties caractéristiques telles qu'identifiées à la figure 6, à savoir : ^ un premier régime transitoire (portion de courbe entre les points PA et PB) correspondant à l'établissement du régime d'évaporation de l'eau (en configuration 25 contact eau û échantillon), ou 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 dans l'échantillon ; ^ suivi éventuellement d'un régime permanent ou quasi permanent (portion de courbe 30 entre les points PB et Pc), 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 ; ^ suivi d'un second régime transitoire (portion de courbe entre les points Pc et PD), dont la pente permet de déterminer la dynamique de séchage, c'est-à-dire l'affinité du 35 matériau avec l'eau ; le point d'inflexion entre le régime dit permanent ou quasi-permanent et le second régime transitoire, 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. Curve F is the temporal profile of the water vapor flow density measured in the absence of a sample of material in the device according to the second embodiment described with reference to FIG. As can be seen from the figures, the time profiles have characteristic parts as identified in FIG. 6, namely: a first transient regime (portion of curve between the points PA and PB) corresponding to FIG. setting the water evaporation rate (in water sample-to-sample configuration), or the vapor diffusion rate (in non-contact configuration) from the sample of test material; the slope of this transient regime makes it possible to characterize the evaporation dynamics, that is to say the speed of the transfer of the moisture in the sample; followed optionally by a steady state or quasi-steady state (portion of curve 30 between the points PB and Pc), or "first stage", whose amplitude characterizes the maximum vapor flow density, that is to say the ability of the material to evacuate moisture; followed by a second transient regime (portion of curve between the points Pc and PD), whose slope makes it possible to determine the drying dynamics, that is to say the affinity of the material with the water; the point of inflection between the so-called permanent or quasi-permanent regime and the second transient regime, makes it possible to determine the relationship between the bound water and the free water in the material by simple calculation of the respective areas, located on the other of the vertical passing through this point, and this, by simple integration.
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. Bound water is defined as the water absorbed by the material. Open water is defined as the water bound by capillarity and adsorbed in the material.
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. The shape of each of these parts is specific to the material in question and thus makes it possible to characterize the water properties thereof, either absolutely, as defined above, or in a relative manner by comparing the measured profiles of two different materials.
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. Moreover, it will be noted that only a temporal profile constitutes a unique "water signature" specific to the material and can be used to identify a material with respect to its water properties, independently of the fact of associating portions of profiles or characteristic values of these portions to known quantities of the field (such as wettability, evaporative resistivity, hydrophobicity, etc ...), although it is obviously advantageous to achieve such an association.
Ainsi, plus particulièrement, le traitement d'un profil temporel mesuré comporte : ^ le calcul de la constante du temps ou pente du premier transitoire PA - PB ; ^ le calcul de la densité de flux au point PB qui est défini comme le point de densité de flux maximum ; ^ le calcul de la durée et de la pente du premier palier PB - Pc si ce dernier existe, le point Pc étant le point de rupture du pallier ; ^ le calcul de la densité de flux au point Pc si le pallier PB - 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. Thus, more particularly, the processing of a measured time profile comprises: calculating the time constant or slope of the first transient PA-PB; calculating the flux density at the point PB which is defined as the point of maximum flux density; the calculation of the duration and the slope of the first level PB - Pc if the latter exists, the point Pc being the breaking point of the stage; calculating the flux density at the point Pc if the stage PB - Pc exists; and calculating the time constant of the second transient Pc - PD following the step, or, if appropriate, following the first transient.
Les mêmes calculs sont réalisés pour les profils temporels de l'alimentation (courbe C et F dans les exemples de figures 4 et 5). The same calculations are made for the time profiles of the feed (curve C and F in the examples of FIGS. 4 and 5).
Une mesure absolue des propriétés hydriques du matériau testé peut ainsi être obtenue en 30 formant le ratio des valeurs correspondantes du profil mesuré du matériau et du profil mesuré de l'alimentation. An absolute measurement of the water properties of the test material can thus be obtained by forming the ratio of the corresponding values of the measured profile of the material and the measured profile of the feed.
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 35 correspondantes des profils mesurés des matériaux. A relative measurement of the water properties of the tested material relative to another previously tested material can also be obtained by forming the ratio of the corresponding values of the measured profiles of the materials.
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. Thanks to the invention, the following advantages are thus obtained: the complete characterization of the water behavior of a material in a single test, and in particular the obtaining of quantities related to the static and dynamic behavior of the material, an absolute characterization or relative according to the choice of the user; the possibility of taking into account environmental conditions related to the use for which the material is intended; obtaining these different characteristics simply, quickly and inexpensively.
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