Essais textiles : Comment réaliser un essai climatique sur les tissus

Avant de réaliser un test climatique sur un textile, il est important de comprendre l'objectif de ce test et le type de matériau testé. Ces informations permettront d'ajuster en conséquence tous les chambre climatique.

Dans cet article, nous examinerons plus précisément comment se déroule un test climatique sur les tissus, quels sont ses objectifs et quelle est la meilleure chambre climatique pour ce faire.

Il convient de souligner que le test climatique ne peut être effectué sans avoir préalablement consulté une procédure initiale ou standard.

norme ISO 139, qui réglemente les essais climatiques des textiles et des matériaux d'habillement. Elle stipule que l'échantillon doit être soumis à un environnement normal (atmosphère standard) pendant une durée définie, variable selon le type de tissu.

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Normes de référence et validité de l'essai climatique sur les tissus

Avant d'examiner en détail les mécanismes de fonctionnement d'un test textile, voyons quelles sont les conditions établies par la norme de référence pour que le test climatique soit considéré comme valide et fiable.

Plus précisément, la norme définit les conditions climatiques et les limites auxquelles l'échantillon doit être soumis. Or, les laboratoires d'essais textiles réalisent souvent une partie du test avec un équipement de conditionnement peu fiable.

Les chambres climatiques conçues par FDM, quant à elles, sont spécifiquement conçues pour réaliser ces types de tests, dans un environnement unique, prenant ainsi en compte les indications exprimées dans la norme ISO 139.

Le test de résistance, par exemple, est réalisé exclusivement à l'intérieur de la chambre climatique, sans avoir à déplacer l'échantillon à plusieurs reprises et donc sans risquer de compromettre la fiabilité des résultats finaux.

Ceci étant dit, voyons en détail quelles sont les conditions indiquées dans la norme ISO 139.

Atmosphère initiale (atmosphère standard)

Comme mentionné ci-dessus, il est nécessaire de se référer à une « atmosphère standard », c’est-à-dire qu’il est nécessaire d’amener l’échantillon de textile à un climat initial avant de procéder au test climatique proprement dit.

La température , à régler dans la chambre climatique, doit être de 20°C, tandis que l'humidité relative doit être de 65%.

La durée pendant laquelle l'échantillon doit être soumis au climat initial varie selon le type de matériau et est définie par la norme de référence.

Limites de variation

Pendant toute la durée de l’essai, l’environnement dans lequel l’échantillon sera soumis ne doit pas s’écarter des limites imposées par la norme ISO 139:2005.

En fait, la température peut varier au maximum de ± 2°C, tandis que l'humidité relative peut varier de ± 4%.

Ces deux limites peuvent être réglées directement dans le contrôleur de la pièce climatisée, qui surveillera constamment les deux paramètres, grâce notamment à des sondes de température et d'humidité sensibles.

Tolérances du résultat final

Cependant, même en suivant scrupuleusement la procédure de test, des facteurs externes continueront d'influencer le résultat final.

Selon les normes britanniques, et notamment la BS4194:1967, un test climatique sur les tissus peut autoriser deux types de tolérances :

Tolérance 1.Température ± 2 °C, humidité relative ± 5 %

Tolérance 2.Température ± 1 °C, humidité relative ± 2 %

Elles diffèrent selon le type de test effectué.

Exigences essentielles de la chambre climatique pour les essais textiles

Voyons maintenant comment doit être construite une chambre d'essais climatiques et quelles en sont les caractéristiques essentielles. 

Il y a trois principaux facteurs à prendre en compte:

• Le taux de variation de la température
• Les dimensions intérieures de la pièce
• Le produit lui-même à tester

Taux de variation de la température

Le premier élément à prendre en compte pour toute chambre d'essai est la température; plus précisément, la plage de températures disponible et le taux de variation de la température.

Une chambre standard fonctionne entre -25 °C et +70 °C. Les plus performantes peuvent atteindre une plage de températures encore plus étendue.

La vitesse de variation de température est un paramètre essentiel pour la réussite des essais. Cette valeur définit les performances d'une chambre climatique et ne doit pas dépasser ±0,2–0,3 °C.

Les dispositifs produits par FDM sont plus que performants, avec une variation de température interne dans la chambre de seulement ±0,1°C.

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Dimensions intérieures de la pièce

Il convient également de tenir compte des dimensions intérieures de la pièce, un facteur trop souvent négligé.

Pour obtenir des résultats précis, la chambre doit avoir un débit d'air suffisant, compte tenu de la taille globale des échantillons testés.

En cas de doute, il est conseillé d'acheter une pièce légèrement plus grande que celle que vous jugez suffisante.

Le produit à tester

Enfin, le type de matériau à tester influe également sur le choix de la chambre climatique.

C’est pourquoi FDM accompagne ses clients dans le choix de la chambre climatique la plus adaptée au type de test.

N'oubliez pas non plus que la caméra doit être correctement calibrée pour fournir des résultats précis.

Comment réaliser concrètement un test climatique sur des tissus

Voyons maintenant comment réaliser un test textile, à condition de disposer d'une chambre climatique adaptée et performante.

Voici la procédure étape par étape.

• Vérifiez tout d'abord la température ambiante à l'endroit où est placée la chambre climatique et assurez-vous que la température de fonctionnement se situe dans les données déclarées par le fabricant.
• Préparer et vérifier l’ étalonnage des sondes d’enregistrement de température et d’humidité (opération généralement effectuée au moins une fois par an).
• Disposez les échantillons de tissu de manière à ce que l'air puisse circuler librement sur toutes les surfaces. Répartissez les surfaces de tissu en ne plaçant qu'une seule couche par étagère.
• Le processus de préconditionnement (c’est-à-dire l’atmosphère standard) commence. Un temps de préconditionnement suffisant est généralement obtenu après quatre heures à 20 °C et 65 % d’humidité relative.

Sauf indication contraire, les fils, les laines et les matériaux similaires doivent être présentés sous forme d'écheveaux.

Les tests textiles durent jusqu'à huit heures pour les fibres animales ou de viscose et seulement deux heures pour les fibres ayant un taux de récupération inférieur à 5 % à 65 % d'humidité.

Les fibres lourdes prennent plus de temps.

Rapport final des essais d'endurance

Enfin, rédigez un rapport de test.

Le rapport d'essai décrit l'ensemble des procédés, matériaux et procédures utilisés lors des essais. Il met en évidence les conditions de chaque étape, permettant ainsi de formuler des hypothèses précises sur les raisons d'une réaction particulière du matériau et d'en tirer les conclusions appropriées.

De manière générale, le rapport comprend :

1. subdivision du matériau testé
2. équipement utilisé
3. conditions d'essai
4. procédure de test
5. résultats des tests
6. criticité des tests
7. observations

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Normes de référence

• ISO 139:2005 — Textiles — Atmosphères normalisées pour le conditionnement et les essais. Norme de base pour l’atmosphère normalisée textile : 20 °C ± 2 °C, 65 % ± 4 % RH.
• ISO 3801:1977 — Textiles – Tissus tissés – Détermination de la masse par unité de longueur et de la masse par unité de surface, à effectuer après conditionnement ISO 139.
• ISO 105-B02:2014 — Essais de résistance des couleurs à la lumière artificielle : essai de décoloration à la lampe à arc au xénon, évaluation de la résistance à la lumière des textiles.
• ISO 6330:2021 — Textiles – Procédures de lavage et de séchage domestiques pour les essais textiles, préconditionnement pour les essais dimensionnels et colorimétriques.
• BS 4194:1967 — Tolérances larges et étroites pour les essais climatiques des textiles (Norme britannique historique).
• ASTM D1776/D1776M-20 — Pratique standard pour le conditionnement et l'essai des textiles, équivalent américain de l'ISO 139.
• ISO 811:2018 — Textiles – Détermination de la résistance à la pénétration de l’eau – Essai de pression hydrostatique.

Sources faisant autorité

• ISO/TC 38 – Textiles. Comité technique ISO dédié aux normes d'essais pour les matériaux textiles, responsable de la série ISO 139.
• UNI – Organisation italienne de normalisation. Diffuse les normes italiennes EN/ISO applicables au secteur textile.
• AATCC – Association américaine des chimistes et coloristes textiles. Organisation américaine publiant des méthodes complémentaires à la norme ISO 139 pour le secteur textile.
• BSI – British Standards Institution. Organisme britannique qui gère la norme BS 4194 et d'autres spécifications historiques encore utilisées.

Questions fréquentes sur les tests climatiques des tissus

Pourquoi l'atmosphère standard ISO 139 est-elle de 20 °C et 65 % RH?

Les paramètres de 20 °C et 65 % RH ont historiquement été définis comme représentatifs du climat tempéré européen moyen dans lequel opère l'industrie textile. Toutefois, la principale raison technique réside dans la reproductibilité de la teneur en eau absorbée par les fibres naturelles et synthétiques. Le taux de reprise d'humidité (pourcentage d'eau absorbée par rapport à la masse sèche) de fibres telles que le coton (7-8 %), la laine (14-18 %) et la viscose (11-13 %) se stabilise de manière reproductible dans ces conditions, permettant ainsi des comparaisons internationales entre laboratoires. Une humidité trop faible altérerait les propriétés mécaniques (fragilité), tandis qu'une humidité trop élevée favoriserait la prolifération microbienne et la condensation. La norme ISO 139 prend également en compte l'atmosphère tropicale (27 °C/65 % RH) pour les pays équatoriaux et l'atmosphère alternative (23 °C/50 % RH) lorsqu'une norme de produit spécifique l'exige.

Combien de temps de conditionnement faut-il à un tissu de laine ?

La norme ISO 139 exige que l'échantillon soit exposé à l'atmosphère standard jusqu'à d'une masse constante, définie par une variation de poids inférieure à 0,25 % entre deux pesées successives espacées d'au moins 2 heures. La durée typique dépend de la structure et de l'absorption de la fibre : 2 heures pour les fibres synthétiques à faible reprise (polyester, polyamide avec une reprise < 5 %) ; 4 à 6 heures pour le coton et le lin ; 8 à 24 heures pour la laine, la soie et la viscose ; plus de 48 heures pour les tissus très lourds ou les objets tridimensionnels. Avant le conditionnement, il est recommandé de préconditionner l'échantillon à 50 °C et 10 % RH afin d'éliminer l'humidité résiduelle. Les écheveaux et les fils nécessitent une durée plus longue que les tissus en raison de leur surface exposée plus faible. L'enceinte doit assurer un flux d'air d'au moins 0,2 m/s à la surface de l'échantillon.

Quelle est la tolérance de la norme BS 4194 pour les essais de haute précision ?

La norme BS 4194:1967 définit deux niveaux de tolérance. La tolérance 1 (standard) autorise ±2 °C pour la température et ±5 % pour l'humidité relative, et convient aux contrôles qualité généraux. La tolérance 2 (restreinte) exige ±1 °C pour la température et ±2 % RH, et est réservée aux essais de certification, aux études comparatives et aux litiges techniques. La tolérance 2 requiert des enceintes climatiques de haute précision présentant une uniformité spatiale de ±0,5 °C, une stabilité temporelle de ±0,3 °C et des sondes dont l'incertitude élargie est ≤0,2 °C (étalonnées ACCREDIA). Bien que la norme ISO 139:2005 ait officiellement remplacé la norme BS 4194 en matière de tolérances standard, les laboratoires britanniques continuent de citer les deux dans leurs rapports d'essais par souci de compatibilité historique. Les enceintes FDM atteignent une uniformité de ±0,5 °C et une stabilité de ±0,3 °C, compatibles avec la tolérance 2.

Comment choisir la chambre climatique ISO 139 adaptée aux essais à grand volume ?

Le choix dépend du rapport entre le volume de l'échantillon et le volume de la chambre. La norme ISO 139 exige une circulation d'air libre sur toutes les surfaces de l'échantillon, avec un espacement minimal de 50 mm entre les échantillons et de 100 mm par rapport aux parois. Pour les écheveaux et les fils, un taux de remplissage inférieur à 20 % du volume de la chambre est recommandé afin de préserver l'homogénéité et de réduire les temps de conditionnement. Paramètres techniques à vérifier : débit d'air horizontal de 0,2 à 1 m/s mesuré à l'aide d'un anémomètre à fil chaud ; homogénéité inférieure à ± 1 °C en 9 points ; temps de montée en température inférieur à 60 minutes pour atteindre 20 °C et 65 % RH à partir des conditions ambiantes. Pour les laboratoires textiles industriels, on utilise généralement une chambre de 800 à 2 000 litres avec des étagères perforées, tandis que pour la R&D et les essais sur petits échantillons (CPP), des volumes de 100 à 400 litres suffisent. La conformité est certifiée par la cartographie IEC 60068-3-6.