Qu’est-ce que Y-Warm ?

Réponse directe

Y-Warm est un matériau d’isolation thermique ultra-fin et flexible à base de polymère, doté d’une structure poreuse à cellules fermées. Il a été conçu pour les vêtements, les chaussures, les équipements outdoor et d’autres applications dans lesquelles les isolants conventionnels volumineux sont difficiles à intégrer en raison de leur épaisseur ou de leur poids.

Y-Warm présente généralement une épaisseur comprise entre 0,5 et 1,0 mm et une conductivité thermique d’environ 0,018 à 0,025 W/(m·K), selon la méthode d’essai et les conditions de mesure.

Contrairement aux isolants fibreux traditionnels, tels que le duvet ou les rembourrages synthétiques, dont les performances thermiques reposent en grande partie sur l’épaisseur, le gonflant et l’air emprisonné dans la structure, Y-Warm utilise une structure poreuse à cellules fermées avec des parois polymères à l’échelle nanométrique.

Cette architecture spécifique permet de limiter les transferts thermiques au sein d’une couche extrêmement fine.

Une caractérisation tridimensionnelle par nano-tomographie (Nano-CT) montre que la structure interne de Y-Warm est constituée de cellules fermées distinctes d’environ 30 à 190 μm de diamètre, séparées par des parois polymères d’environ 20 à 280 nm d’épaisseur.

Y-Warm est léger, souple, découpable et cousable. Il intègre également des fonctions de gestion de l’humidité, ce qui permet de l’utiliser comme fine couche d’isolation thermique dans des systèmes textiles flexibles.

Sa plage de températures de fonctionnement spécifiée s’étend approximativement de −50 °C à 150 °C.

I. Comment fonctionne Y-Warm ?

L’isolation thermique ne produit pas de chaleur. Son rôle consiste à ralentir le transfert d’énergie thermique entre des zones présentant des températures différentes.

Dans un système isolant, le transfert thermique s’effectue principalement selon trois mécanismes :

1. la conduction thermique ;

2. la convection ;

3. le rayonnement thermique.

Les performances thermiques de Y-Warm résultent de l’action combinée de sa structure polymère à faible densité, de son architecture à cellules fermées, du gaz emprisonné dans ces cellules, de ses dimensions structurelles réduites et de ses caractéristiques de surface.

1. Comment Y-Warm réduit-il la conduction thermique ?

Dans un matériau isolant poreux, la conduction thermique s’effectue à la fois à travers la phase solide et la phase gazeuse.

Y-Warm contient un volume important de cellules fermées remplies de gaz et séparées par des parois polymères extrêmement fines.

Les analyses par nano-tomographie montrent que la faible fraction solide et la finesse de la structure polymère limitent les voies continues de conduction thermique à travers la phase solide.

Parallèlement, le gaz emprisonné dans les cellules présente une conductivité thermique nettement inférieure à celle de la plupart des matériaux solides.

Les principaux paramètres structurels sont les suivants :

• diamètre des cellules : environ 30      à 190 μm ;

• épaisseur des parois cellulaires :      environ 20 à 280 nm.

La conductivité thermique effective de Y-Warm est ainsi d’environ :

λ ≈ 0,018 à 0,025 W/(m·K)

Cette valeur varie notamment en fonction de la méthode d’essai, de la température, de la configuration de l’échantillon et des conditions de mesure.

Grâce à cette faible conductivité thermique, Y-Warm peut fournir une résistance thermique utile avec une épaisseur nettement inférieure à celle de nombreuses structures isolantes textiles conventionnelles.

2. Comment Y-Warm limite-t-il la convection interne ?

La convection naturelle nécessite suffisamment d’espace pour permettre l’établissement d’une circulation du gaz sous l’effet des différences de température et de densité.

Dans Y-Warm, la phase gazeuse est répartie dans un grand nombre de cellules fermées distinctes à l’échelle micrométrique.

Ces cellules étant isolées les unes des autres, aucune circulation d’air interne à grande échelle ne peut se développer dans le matériau.

Cette architecture limite ainsi fortement le transfert thermique par convection au sein de la phase gazeuse.

3. Quel est le rôle du rayonnement thermique ?

Le rayonnement thermique constitue également l’un des mécanismes de transfert de chaleur dans les matériaux isolants poreux, notamment lorsque les écarts de température augmentent.

Y-Warm présente une surface poreuse complexe et une émissivité mesurée dans l’infrarouge lointain supérieure à 0,9.

Toutefois, les performances thermiques globales du matériau ne doivent pas être attribuées à un seul mécanisme radiatif.

Sa conductivité thermique effective résulte de l’interaction entre la conduction dans la phase solide, le transfert thermique dans la phase gazeuse et le transfert par rayonnement au sein de la structure poreuse.

Y-Warm doit donc être considéré avant tout comme un matériau d’isolation thermique dont l’architecture interne est spécifiquement conçue pour limiter les transferts de chaleur, et non comme une simple barrière réfléchissant le rayonnement infrarouge.

II. Quelle est la différence entre Y-Warm et les isolants traditionnels ?

La différence fondamentale réside dans la manière dont la résistance thermique est obtenue.

Les isolants textiles conventionnels, comme le duvet et les fibres synthétiques, forment un réseau fibreux tridimensionnel capable d’emprisonner une grande quantité d’air relativement immobile.

Dans ces systèmes, l’épaisseur et le gonflant jouent un rôle majeur dans la résistance thermique.

Y-Warm repose sur une approche structurelle différente.

Au lieu de former une couche fibreuse épaisse et volumineuse, sa structure polymère à cellules fermées répartit le gaz dans un grand nombre de cellules distinctes et isolées les unes des autres.

Cette architecture permet à Y-Warm d’atteindre une faible conductivité thermique effective tout en conservant une épaisseur typique d’environ 0,5 à 1,0 mm.

En termes simples :

Le duvet et les rembourrages synthétiques assurent une grande partie de leur isolation grâce à leur gonflant, leur volume et l’air qu’ils emprisonnent.

Y-Warm utilise une structure poreuse à cellules fermées spécifiquement conçue pour assurer une isolation thermique avec une épaisseur minimale.

Cela ne signifie toutefois pas que l’épaisseur n’a plus d’importance.

Pour une couche homogène de matériau isolant, la résistance thermique peut être approximativement exprimée par :

R ≈ d / λ

où :

• R = résistance thermique, en m²·K/W      ;

• d = épaisseur du matériau, en m ;

• λ = conductivité thermique, en      W/(m·K).

La résistance thermique d’une couche dépend donc à la fois de son épaisseur et de sa conductivité thermique.

L’intérêt de Y-Warm n’est pas de rendre l’épaisseur négligeable, mais de permettre d’obtenir une isolation thermique utile avec une couche très fine grâce à une conductivité thermique relativement faible.

III. Pourquoi la flexibilité est-elle importante pour un matériau isolant ?

L’un des principaux défis techniques des matériaux isolants poreux haute performance consiste à obtenir une faible conductivité thermique tout en conservant une bonne flexibilité mécanique.

Les aérogels de silice conventionnels peuvent présenter une conductivité thermique extrêmement faible. Cependant, les aérogels monolithiques sont généralement rigides et fragiles.

Les couvertures ou composites à base d’aérogel améliorent leur maniabilité en intégrant l’aérogel dans des supports fibreux. Néanmoins, selon leur conception, des facteurs tels que la génération de poussière, le comportement en flexion, l’épaisseur ou certaines contraintes de mise en œuvre peuvent compliquer leur utilisation dans les applications textiles flexibles.

Y-Warm repose quant à lui sur une structure polymère flexible à cellules fermées, et non sur une structure sol-gel classique à base de silice.

Cette conception permet au matériau d’être :

• plié et courbé ;

• découpé selon les formes nécessaires à la confection ;

• cousu ;

• intégré entre un tissu extérieur et une doublure ;

• utilisé dans les chaussures et d’autres produits flexibles.

La combinaison d’une faible conductivité thermique, d’une très faible épaisseur et d’une bonne flexibilité mécanique rend Y-Warm particulièrement intéressant pour les applications dans lesquelles la souplesse et l’aptitude à l’intégration textile sont importantes.

Y-Warm n’est un aérogel ni sur le plan chimique ni sur le plan structurel.

IV. Quelles sont les principales caractéristiques techniques de Y-Warm ?

Remarque : ces valeurs doivent toujours être interprétées en fonction des méthodes et des conditions d’essai correspondantes. Elles ne constituent pas des valeurs de performance universelles applicables à tous les produits finis ou à toutes les configurations d’utilisation.

V. Comment Y-Warm se comporte-t-il en présence d’humidité ?

L’humidité joue un rôle important dans les performances d’un système d’isolation thermique, car l’eau liquide possède une conductivité thermique nettement supérieure à celle de l’air immobile.

Les isolants traditionnels volumineux peuvent perdre une partie de leur efficacité thermique lorsque l’eau remplace l’air emprisonné dans leur structure fibreuse.

Le duvet est particulièrement sensible à l’humidité : lorsqu’il est mouillé, ses amas peuvent s’affaisser, ce qui réduit son gonflant.

Y-Warm repose sur un mécanisme d’isolation différent.

Son fonctionnement principal ne dépend pas du maintien d’une structure fibreuse épaisse et gonflante. Sa structure polymère à cellules fermées conserve sa base structurelle lorsqu’elle est exposée à l’humidité, ce qui contribue à préserver l’intégrité physique de la couche isolante.

Cela ne signifie cependant pas que l’humidité n’a aucun effet sur les performances thermiques.

La résistance thermique effective d’un produit fini peut notamment être influencée par :

• la teneur en eau ;

• les tissus environnants ;

• la conception du vêtement ou du produit ;

• la compression ;

• la température ;

• l’humidité ambiante ;

• les conditions d’utilisation.

La conclusion techniquement appropriée est donc la suivante :

La structure isolante à cellules fermées de Y-Warm dépend moins du maintien du gonflant que le duvet ou les isolants fibreux conventionnels, ce qui peut contribuer à une meilleure stabilité structurelle de la couche isolante dans des conditions humides ou mouillées.

VI. Y-Warm est-il respirant ?

Une structure à cellules fermées ne signifie pas nécessairement qu’un matériau est totalement imperméable à la vapeur d’eau.

Y-Warm contient des groupes fonctionnels hydrophiles qui permettent l’absorption de l’humidité et contribuent à son transfert à travers le matériau. L’humidité peut ensuite être libérée et évacuée par évaporation.

Des essais indépendants réalisés dans des conditions spécifiées ont mesuré une transmission de la vapeur d’eau d’environ :

3 800 g/(m²·24 h)

Dans les conditions d’essai correspondantes, l’absorption d’humidité a été mesurée à environ 280 % de celle de l’échantillon de référence, tandis que la vitesse de séchage était d’environ 2,5 fois celle de l’échantillon de référence.

Le transfert d’humidité à travers Y-Warm repose sur des mécanismes tels que l’absorption, la diffusion et l’évaporation, plutôt que sur une simple circulation libre de l’air à travers un réseau de pores interconnectés.

Son mécanisme de gestion de l’humidité se distingue donc de celui des membranes microporeuses imperméables et respirantes conventionnelles.

Le confort réel dépend néanmoins de l’ensemble du système vestimentaire, notamment :

• du tissu extérieur ;

• de la doublure ;

• des adhésifs et des laminations ;

• des coutures ;

• de la ventilation ;

• de la coupe et de l’ajustement du vêtement ;

• du niveau d’activité ;

• de la température ambiante ;

• de l’humidité.

VII. Dans quelles applications Y-Warm peut-il être utilisé ?

Y-Warm est particulièrement adapté aux applications dans lesquelles l’isolation thermique doit être obtenue sous de fortes contraintes d’épaisseur, de poids ou de flexibilité.

Vêtements

Dans les vestes, manteaux, gants, bonnets et autres vêtements destinés aux environnements froids, Y-Warm peut être intégré comme fine couche fonctionnelle entre le tissu extérieur et la doublure.

Chaussures

Dans le secteur de la chaussure, le matériau peut être intégré dans les tiges, les doublures et d’autres zones nécessitant une gestion thermique spécifique.

Équipements outdoor

Les applications possibles comprennent notamment les systèmes de couchage, les tentes, les couvertures thermiques et d’autres équipements légers destinés aux activités de plein air.

Autres applications techniques

Grâce à sa faible épaisseur, à sa flexibilité et à sa plage de températures de fonctionnement, Y-Warm peut également être envisagé pour certaines applications dans les domaines suivants :

• aménagement intérieur automobile ;

• construction ;

• transport ferroviaire ;

• aviation ;

• systèmes de chaîne du froid ;

• équipements de protection individuelle (EPI) ;

• gestion thermique industrielle.

Pour chacune de ces applications, le matériau, la conception du produit et les procédés de mise en œuvre doivent toutefois être testés et validés en fonction des conditions d’utilisation spécifiques.

Y-Warm est généralement destiné à être utilisé comme couche fonctionnelle interne plutôt que comme couche extérieure directement exposée, car sa résistance à l’abrasion de surface peut être inférieure à celle des textiles extérieurs conventionnels.

VIII. Comment mettre en œuvre Y-Warm ?

Y-Warm peut être découpé et cousu à l’aide de procédés de confection textile. Sa structure poreuse doit toutefois être protégée au cours de la fabrication.

Dans les vêtements, le matériau est généralement placé entre le tissu extérieur et la doublure, puis fixé, par exemple, sur le pourtour des différentes pièces découpées.

Pour les chaussures et d’autres applications, il est possible, selon la conception du produit, d’utiliser la couture, le laminage PUR ou des procédés contrôlés de collage par film adhésif à basse température.

Plusieurs précautions de mise en œuvre doivent être prises en compte.

La température maximale de fonctionnement spécifiée, d’environ 150 °C, ne signifie pas que Y-Warm peut être traité à 150 °C sous pression pendant la fabrication.

La résistance à la température en conditions d’utilisation et la tolérance aux paramètres d’un procédé de fabrication constituent deux caractéristiques techniques distinctes.

Il convient donc de respecter les recommandations suivantes :

• éviter l’exposition simultanée à des températures      supérieures à environ 100 °C et à une forte pression mécanique, car      une chaleur et une compression excessives peuvent affecter la capacité de      récupération de la structure poreuse ;

• éviter un matelassage inutilement dense, susceptible      d’augmenter la rigidité et de réduire le confort du vêtement ;

• tenir compte du fait qu’un laminage adhésif sur toute la      surface peut réduire sensiblement la transmission de la vapeur d’eau ;

• valider les paramètres de mise en œuvre – tissu, adhésif,      pression, température et procédé de fabrication – pour chaque application      spécifique.

IX. Questions fréquentes sur Y-Warm

Q1. Y-Warm est-il un aérogel ?

Non. Y-Warm n’est pas un aérogel.

Y-Warm n’utilise pas la structure sol-gel de silice conventionnelle associée à de nombreux matériaux isolants à base d’aérogel.

Les deux technologies visent à obtenir une faible conductivité thermique grâce à des structures fortement poreuses, mais elles diffèrent par leur composition chimique, l’architecture de leurs pores, leur comportement mécanique et leurs procédés de fabrication.

Y-Warm repose sur une structure polymère flexible à cellules fermées, avec des parois cellulaires à l’échelle nanométrique, tandis que les aérogels de silice conventionnels sont principalement constitués de réseaux nanoporeux inorganiques.

Y-Warm peut donc être considéré comme une alternative aux isolants à base d’aérogel dans les applications qui exigent flexibilité, faible épaisseur et compatibilité avec les procédés textiles, plutôt que comme un type d’aérogel.

Q2. Un matériau de seulement 0,7 mm d’épaisseur peut-il réellement assurer une isolation thermique ?

Oui, mais l’épaisseur et la conductivité thermique doivent être considérées conjointement.

Pour une couche homogène, la relation approximative est la suivante :

R ≈ d / λ

À épaisseur égale, un matériau présentant une conductivité thermique plus faible peut offrir une résistance thermique supérieure à celle d’un matériau dont la conductivité thermique est plus élevée.

Y-Warm associe une très faible épaisseur à une conductivité thermique d’environ 0,018 à 0,025 W/(m·K).

Ainsi, même avec une épaisseur d’environ 0,7 mm, Y-Warm peut apporter une contribution mesurable à la résistance thermique d’un vêtement ou d’un système d’équipement.

Cela ne signifie toutefois pas qu’une couche de Y-Warm de 0,7 mm offre automatiquement la même résistance thermique globale qu’une couche de duvet ou d’isolant synthétique beaucoup plus épaisse.

Les performances thermiques du produit fini dépendent toujours de l’ensemble du système isolant et des conditions d’essai.

Q3. Y-Warm fait-il transpirer ?

Pas nécessairement.

Y-Warm est conçu pour absorber l’humidité, favoriser le transfert de vapeur d’eau et permettre un séchage rapide, tout en assurant sa fonction de couche d’isolation thermique.

Cependant, la sensation de chaleur, de froid, d’humidité ou de transpiration ne dépend pas d’une seule couche de matériau.

Elle est influencée notamment par :

• l’ensemble du système vestimentaire ;

• le niveau d’activité physique ;

• la température ambiante ;

• l’humidité ;

• la ventilation ;

• la perméabilité à la vapeur d’eau du tissu extérieur ;

• la coupe et l’ajustement du vêtement.

La respirabilité doit donc être évaluée au niveau de l’ensemble du système vestimentaire, et non uniquement à partir des propriétés de la couche isolante.

Q4. Y-Warm peut-il être utilisé à haute température ?

Y-Warm présente une plage de températures de fonctionnement spécifiée allant approximativement de −50 °C à 150 °C.

Cette plage décrit la résistance du matériau à la température dans des conditions déterminées. Elle ne doit pas être confondue avec les températures admissibles au cours du processus de fabrication.

En particulier, l’exposition simultanée à des températures supérieures à environ 100 °C et à une forte pression mécanique doit être évitée, car cette combinaison peut affecter la capacité de récupération et l’intégrité de la structure poreuse.

Q5. Y-Warm est-il plus chaud que le duvet ?

Il n’existe pas de réponse universelle scientifiquement valable sans prendre en compte l’épaisseur, la masse, la construction du système, l’humidité, la compression et les conditions d’essai.

Le duvet est un matériau isolant léger et très performant lorsqu’il conserve un gonflant suffisant.

Y-Warm répond à une problématique technique différente : fournir une isolation thermique utile lorsque la très faible épaisseur, le faible poids, la flexibilité et la stabilité structurelle constituent des critères prioritaires.

Selon les applications, Y-Warm et le duvet peuvent donc représenter des solutions alternatives ou complémentaires.

Dans les environnements extrêmement froids, Y-Warm peut également être associé au duvet ou à des isolants synthétiques afin de créer des systèmes hybrides.

Dans ce type de configuration, la fine couche à cellules fermées de Y-Warm et l’isolant fibreux volumineux peuvent remplir des fonctions thermiques différentes et complémentaires.

X. Résumé : quelles sont les principales caractéristiques de Y-Warm ?

Y-Warm est un matériau d’isolation thermique ultra-fin et flexible à base de polymère, dont le fonctionnement repose sur une structure poreuse à cellules fermées avec des parois polymères à l’échelle nanométrique.

Ses principales caractéristiques techniques comprennent :

• une épaisseur typique d’environ 0,5 à 1,0 mm ;

• une conductivité thermique d’environ 0,018 à 0,025 W/(m·K) ;

• des cellules fermées d’environ 30 à 190 μm ;

• des parois cellulaires polymères d’environ 20 à 280 nm ;

• une plage de températures de fonctionnement d’environ −50 °C à 150 °C ;

• une structure flexible, découpable et cousable ;

• des fonctions de gestion de l’humidité et de séchage rapide.

Le principal intérêt technique de Y-Warm ne réside pas dans le fait que l’épaisseur n’aurait plus d’importance pour l’isolation thermique.

Il réside dans la combinaison d’une conductivité thermique relativement faible, d’une très faible épaisseur, d’un faible poids et d’une grande flexibilité.

Ces caractéristiques rendent Y-Warm particulièrement adapté aux vêtements, aux chaussures, aux équipements outdoor et à d’autres applications dans lesquelles les isolants conventionnels volumineux peuvent imposer des contraintes en matière d’épaisseur, de poids, de flexibilité ou de conception du produit.