Habillement - Le système trois couches

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Lorsqu'on se penche sur la question de l'habillement en montagne et qu'on se rend dans un magasin, les vendeurs vous parlent le plus souvent de vêtements techniques et de système 3 couches. Bien qu’il existe depuis de nombreuses années et fasse l'unanimité parmi les pratiquants de sport de montagne, ce système est loin d’être complètement compris par tous, surtout actuellement. Cet article à donc pour objectif d’éclaircir les choses.

Summary

CréditsSummary

Cet article reprend celui publié sur randonner-leger.org par Carn mor Dearg et zaack77 (article original - historique des révisions). Licence originale CC By-NC-SA, passée ici en CC By-NC-ND avec l'accord des auteurs.

Les bases théoriquesSummary

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Les trois couches

Le principe général est donc le système dit "des 3 couches". Il est important de préciser à ce stade qu’il tient actuellement plutôt lieu de simplification théorique que de réelle représentation de la réalité, les innovations technologiques et commerciales aidant. L’objectif reste néanmoins simple : rester sec et maintenir une température confortable lors d’efforts en toutes circonstances !

Ceci signifie que le système doit non seulement être imperméable et éventuellement chaud mais aussi permettre aux phénomènes de régulation thermiques de fonctionner. Le corps humain fonctionnant de façon optimale entre 36 et 38°C. Le vêtement doit donc être « respirant ». Ce dernier terme, utilisé à tort et à travers, ne signifie qu’une chose : permettre l’évacuation de l’humidité produite par le corps, c’est-à-dire la transpiration. Chaque couche doit présenter cette caractéristique sans quoi le système est mis à mal.

Les 3 couches se répartissent les tâches de la manière suivante :

  1. Transfert de la transpiration depuis la peau vers les autres couches.
  2. Transfert de la transpiration et isolation thermique.
  3. Une couche de protection contre les éléments (pluie, vent, neige,…). Cette couche pouvant aussi amener une protection mécanique (rocher, forêt)

Dans la pratiqueSummary

La première couche

La première couche est certainement la plus importante et la plus souvent négligée. En écartant, la sueur de la peau, elle évite la sensation de froid due à l'évaporation de celle-ci. Cette couche fonctionne grâce à plusieurs principes reposant le plus souvent sur le caractère hydrophobe des fibres utilisées (polypropylène, chlorofibre, polyester, acrylique, ou dans une moindre mesure nylon). Elle sèchent donc très vite ce qui est aussi utile pour le nettoyage sur le terrain. Il existe bien sûr des sous-vêtements plus chaud que d’autres. Dans la lutte contre le froid, la première couche est aussi cruciale.

La seconde couche

La seconde couche doit dissiper lentement la chaleur produite par le corps pour maintenir une température corporelle constante par conditions froides. Bien sûr, cette seconde couche doit laisser passer la vapeur d’eau pour ne pas créer un effet hammam sous le vêtement! On peut distinguer :

  • la protection thermique à porter pendant l’effort (protection assez légère). Elle doit permettre l’évacuation massive de la vapeur d’eau, ce qui s’oppose normalement à un vêtement coupe vent. Comme la quantité de vapeur d’eau est importante, cette couche doit pouvoir garder son pouvoir isolant même humide.
  • la protection thermique à l’arrêt (qui doit être assez chaude). La vapeur d’eau devant être évacuée en moins grande quantité, elle peut être coupe vent. La résistance à l’humidité de l’isolant est moins importante.

On comprend aisément que les besoins en isolation ne sont pas les mêmes tout le temps (80% de l’énergie produite pendant un effort est perdue sous forme de chaleur!) et que l'isolation thermique doit donc être adaptée. En montagne (sauf l'hiver) pendant l’effort, un T-Shirt à longues manches un peu isolant est souvent suffisant pendant l’effort (jusqu’à 10-15°C), mais une polaire légère (entre 100g/m2 et 200g/m2) peut-être un plus pendant la marche si la température chute. Dans tout les cas la présence d’une ventilation mécanique (ouverture au cou par exemple) permettra d'ajuster l’isolation selon l'effort.

La couche chaude utilisée à l'arrêt lorsque les conditions sont clémentes (printemps, été & automne) peut très bien être celle pour l’effort dans des conditions hivernales si elle permet l'évacuation de la transpiration. En hiver, un vêtement de bivouac encore plus chaud est à prévoir.

On pourrait croire que le vêtement chaud à l’arrêt ne se doit pas d’être respirant, puisque ce système est destiné à évacuer la transpiration produite durant l'effort. Il n'en est rien.  Pour votre confort et éviter de prendre trop de change, une couche chaude évacuant bien l'humidité permet de garder le T-Shirt de la journée dessous pour le faire sécher. Toutefois, idéalement le séchage ne doit pas être trop rapide afin d'éviter un refroidissement trop rapide du corps lors de la phase de repos.

Il est clair aussi que la deuxième couche peut être composée de plusieurs vêtements. C'est d’ailleurs un avantage sur le plan de l'isolation thermique, du séchage et de l'adaptabilité du système aux conditions rencontrées. Chaque couche doit se superposer harmonieusement.

Il faut également prendre en compte le facteur éolien (vent). Si le vêtement isolant n'est pas coupe-vent ou associé à une sur-couche coupe-vent, l'efficacité du vêtement sera grandement atténuée. Voire quasiment nulle. La fonction coupe-vent pour un vêtement isolant est surtout intéressante pour celui porté à l'arrêt. En revanche, lors de l'effort, le vent va favoriser l'évacuation de l'humidité dans les couches internes. En cas d'effort important par vent violent, la couche coupe vent (troisième couche) seule protégera suffisamment.

La troisième couche

La troisième couche est sans aucun doute la plus chère et la plus "technique" (à l'exception des ponchos). Il existe deux façons d'obtenir un vêtement imperméable : on peut soit mettre au point une membrane naturellement imperméable (de par sa construction) collée sur le tissu du vêtement ou on peut ajouter une enduction sur un tissu donné. Dans le premier cas, la membrane est laminée sur un autre tissu (le matériau extérieur). Dans le second cas, on enduit le tissu extérieur d’une matière imperméable.

La couche imperméable est toujours laminée à l'intérieur du vêtement, car elle est fragile sur le plan mécanique. Le tissu externe assure la protection contre les agressions extérieures (abrasions…). Un revêtement interne (tissu ou polymère) protège l’enduction ou la membrane des frottements à l’intérieur du vêtement. Cela veut dire, qu’en cas de pluie prolongée, le tissu extérieur sera à la longue saturé d’eau : le vêtement sera beaucoup moins respirant, et sera très peu isolant. L’exception à cette règle étant le ciré de marin.

Aujourd’hui la plupart des vestes sont réellement imperméables, les critères de choix se portant plus sur la respirabilité : C'est-à-dire la capacité à transporter l’eau à l’état gazeux ou lié et à l’arrêter quand elle est sous forme liquide. La conception du vêtement est certainement tout aussi importante : la capuche, les détails de finition (poignets, poches, ...) et le confort (coupe, stretch, ...). On comprend vite qu’outre la protection et le confort, cette méthode permet une grande adaptabilité aux conditions variables du milieu montagnard.

Les jambes, les mains et le resteSummary

La protection des jambes

Le randonneur peut utiliser un sur-pantalon imperespirant, un pantalon imperespirant, des cuissards, des guêtres s'il porte une cape de pluie ou utiliser un pantalon déperlant. De nos jours et dans nos montagnes (en 3 saisons), la plupart du temps, un pantalon comportant du synthétique séchant vite permet de limiter l'inconfort et éviter d’emporter un sur-pantalon lourd et qui sert rarement. On trouve aussi de très bon pantalon stretch et déperlant bien adapté aux conditions plus fraiches du hors saisons (printemps-automne) ou de la haute altitude.

Et en cas de grosses pluies, on préfèrera monter la tente ou le tarp pour se mettre à l’abri. Il est néanmoins des régions ou la pluie fait partie du paysage et où un pantalon imperespirant sera un équipement indispensable! En hiver, par contre, les jambes peuvent être habillées avec le système des couches. Un collant chaud suivi d’un surpantalon ou d’un pantalon déperlant, voir même un couche chaude supplémentaire.

La protection des extrémités

Même en été, il ne faut pas oublier de protéger les extrémités. Souvent oubliées alors que leur protection est indispensable. On peut, par exemple, rappeler que 30% de la chaleur générée par le corps est évacuée au niveau de la tête. Donc pour optimiser sa protection thermique, il est souvent intéressant d’emporter de quoi se protéger la tête (capuche de doudoune, bonnet + capuche veste imper, ....), et les mains (gants polaires, chaussettes de rechange,...) lors d’incursions en altitude et/ou de grand vent par exemple. Ces vêtements permettront aussi de boucher les orifices par lesquels la chaleur s’échappe du corps par effet cheminée (convection). Par exemple : une écharpe, à défaut une chaussette, bloque efficacement les pertes thermiques s’opérant par le cou par radiation et par convection.

Comme pour les jambes, en conditions hivernales, le dispositif par couches peut être adapté aux mains. Bien que les gants de ski soient souvent suffisants à eux-mêmes, il est plus polyvalent de fonctionner par couches: un sous-gants (soie, polyester), un gant/des moufles chaudes (type polaire), une surmoufle étanche et coupe-vent (pour les grosses conditions et les travaux de neige du style abri). Voilà une combinaison qui permet d’affronter une multitude de températures, de l’après-midi ensoleillée à la tempête.

Une moufle sera toujours plus chaude qu’un gant. D’une part elle possède moins de coutures (ponts thermiques) d’autre part la surface d’échange thermique d’un gant est beaucoup plus importante que celle d’une moufle. Certains gants jouent même le rôle de « radiateur » dissipant vos calories par augmentation de la surface d’échange si la matière employée n’est pas assez isolante. C’est particulièrement le cas d’un gant humide. Retirez ces gants !

L’offre actuelleSummary

L’offre actuelle complexifie grandement le système des 3 couches, créant le plus souvent des catégories intermédiaires entre les 3 grandes familles de vêtements. Nous verrons aussi que la plupart des vêtements actuellement remplissent plusieurs fonctions selon les conditions rencontrées.
Certaines pièces d’équipement sont même impossibles à catégoriser.

Pour plus de facilité, le code suivant sera utilisé :

  • 1 - fonction couche de base
  • 1F - fonction couche de base par temps froid (hiver)
  • 2E - fonction couche chaude à l'effort
  • 2A - fonction couche chaude à l'arrêt
  • 2EF - fonction couche chaude à l'effort par temps froid (hiver)
  • 2AF – fonction couche chaude à l'arrêt par temps froid (hiver)
  • 3V – fonction couche externe de protection contre le vent
  • 3D – fonction couche externe de protection déperlante
  • 3T-  fonction couche externe de protection contre tout les éléments.

Sous-vêtements1 selon les modèles

Ces vêtements sont en contact direct avec la peau et leur seul rôle est, le plus souvent, de transférer la transpiration vers l’extérieur. L’apport thermique et les matériaux sont très variables.

Le coton

Son principal défaut est la lenteur de son séchage en l’absence de source de chaleur autre que le corps. En revanche, il supportera l’exposition au feu de camp ou au radiateur et séchera alors assez vite s’il est aéré (grande surface d’échange) et noir. Cette fibre n’est plus utilisée dans les produits techniques de nos jours. Notons que  des vêtements en coton en maille filet équipaient Tensing et Hillary sur l’Everest…Pour des treks dans les déserts, la rétention de l’eau et son évaporation au contact de la peau peut-être un grand élément de confort (un vêtement ample et de couleur claire amplifiera la sensation de fraicheur). Le coton hydrophile a un faible coéfficient de friction ce qui le rend extrêmement agréable sur la peau tant qu’il n’est pas saturé d’eau. A noter qu’il existe de nombreuses qualités de coton (égyptien, pima…). On peut laver le coton en le faisant bouillir, ce qui le stérilise. On peut aussi utiliser de la Javel. C’est utile dans certains cas (jungle…).

Les fibres synthétiques

Elles présentent un énorme avantage face au coton : elles sont souvent naturellement hydrophobes. Le plus souvent, elles disperseront la transpiration sur une grande surface pour faciliter son élimination, nous ne transpirons pas uniformément (c’est le cas des polyester modifiés avec la surface hydrophile et le centre hydrophobe). Le polypropylène pour sa part fonctionne grâce à son caractère très hydrophobe (<0.1% d’eau), qui fait que l’évaporation n’a pas lieu sur la peau. Il doit être porté très ajusté. Les fibres synthétiques auront donc une très bonne capacité à transférer la transpiration et sècheront vite. Mais, il y a forcément un Mais, ces fibres, sans traitement particulier, présentent un terrain propice au développement des bactéries, d’où une odeur désagréable après une utilisation intensive. Cependant, différents procédés (rajout d’ions argent - noter que l’ajout d’ions argent est un procédé polluant - gladiodor de patagonia, ...) permettent de limiter et de ralentir le développement des bactéries qui en veulent à notre bien-être olfactif. Quelques marques : Millet et sa série Carline, Patagonia et son capilène , Craft avec son pro zero, le Powerdry de Polartec....Les fibres synthétiques n’ont pas toujours de bonne performances dans le temps. Au bout de plusieurs jours, les sels contenus dans la transpiration se déposent à la surface de ces fibres. Les sels étant hydrophiles, les performances des sous vêtements déclinent, il reste les défauts : inconfort, friction importante, odeur. A noter qu’il est difficile de sécher un sous vêtement synthétique à la chaleur d’un feu.

La laine mérinos

Elle fait depuis quelques temps son grand retour. Thermiquement plus polyvalente, naturelle (son traitement est néanmoins polluant), sans odeur mais séchant sensiblement moins vite et plus lourde que ses équivalents synthétiques. On en trouve chez Patagonia, Ice Breaker, Woolpower (anciennement Ulfrotté)... Certaines marques, comme Smartwool, utilisent un mélange de laine et de fibres synthétiques. Le gros défaut de la laine, c’est qu’elle est très sensible à l’abrasion lorsqu’elle est humide.

Couches de base pour grand froid1F & 2E

Ces vêtements constituent en fait un lien entre les sous-vêtements et les polaires. Utilisées comme couche de base en condition de froid intense, elles peuvent aussi servir de fines polaires en couche intermédiaire. Citons par exemple le nouveau Capilène 4 de Patagonia, son prédécesseur le Capilène Expedition weight, le Powerstrecth de polartec, les gros grammages de laine (250g et plus)...

Séchage rapide, bon apport de chaleur et confort à même la peau sont leurs points forts. On peut discuter de l’utilité d’avoir un vêtement isolant au contact de la peau. Pour des raisons d’hygiène et d’entretien sur le terrain, une couche légère porté dessous semble préférable.

Les polaires2A & 2EF

On retrouve dans cette catégorie les simples polaires connues de tous. Leur apport de chaleur est généralement défini par leur grammage, typiquement on trouve du 100, 200, 300g/m2.

Légère mais peu compacte, la polaire reste le vêtement technique chaud et économique par excellence. Selon les variétés elles sont plus ou moins restitantes dans le temps et plus ou moins compactes. Le leader est la marque américaine Polartec. La polaire doit être composée de fibre hydrophobes, résilientes et fines. Ce sont les minuscules bulles d’air emprisonnées dans le molleton des fibres qui assurent l’isolation. Une polaire aplatie (fibre hydrophile) et/ou sale perd une partie de son isolation.

Polaires coupe-vents2A, 2EF & 3V

Gore Windstopper, Windefender de Eider, Windbloc de Polartec, M-wind de Millet,... Ces hybrides sont en fait des polaires intégrant une membrane coupe-vent. Elles s’utilisent comme couches intermédiaires chaudes ou comme couches externes en conditions venteuses mais sèches. Uniquement chaudes et coupe-vents, ces vêtements se font phagocyter par les softshells modernes qui assurent une meilleur protection mécanique et vis-à-vis de l’humidité.

Notez qu’il existe des polaires coupe-vents sans membranes, elles bloquent le vent grâce à la densité de la fibre. Tissées très serrées avec des microfibres, elles sont lourdes et évacuent mal la vapeur d’eau. C’est le cas du Winpro de Polartec.

Softshells2EF, 2A, 3D & 3V

Ces dernières années, les softshells ont fait beaucoup parler d'elles. Derrière cette dénomination, il n’y a pas de vraie définition d’un produit, mais plutôt une philosophie d’utilisation. Les fabricants (dans leur grand souci marketing, euh, de nous maintenir à l’abri...) ont donc créé le softshell à partir du constat suivant:

90% du temps, on ne rencontre pas de météo extrême nous obligeant à enfiler nos vestes imper/respirantes. On aboutit donc à des vêtements présentant ces caractéristiques :
- Coupe-vent, soit par construction, soit par ajout d’une membrane.
- Déperlant (PAS imperméable), pour pouvoir affronter une pluie fine pendant 30 à 40min. Notez que les coutures ne sont pas collées.
- Une doublure en polaire plus ou moins fine pour un petit apport thermique.
- Plus respirant que les hard shells.
- Coupe souvent ajustée.
- Souvent stretch pour plus confort et aisance de mouvement.

Les softshells remplissent donc, la plupart du temps, le boulot de deux couches : l’intermédiaire et la protection externe.

Cependant, il faut noter qu’elles sont souvent lourdes (entre 500 et 1000g), que l’absence de capuche empêche de vraiment les utiliser pendant une pluie modérée (il existe de rares modèles qui en ont une), que la déperlance est souvent médiocre au bout de seulement quelques utilisations et qu’en aucun cas elles dispensent de prendre une veste imper/respirante. Citons tout de même le Windstopper Softshell de Gore, le Powershield de Polartec, le MP+ Softshell de Vertical/Francital,...  

Malgré l’idée à l’origine de la création de ces vêtements, il semble donc que les softshells soient plus adaptés aux conditions hivernales froides et sèches. En effet, ils apportent chaleur et effet coupe-vent avec une respirabilité en principe supérieure à celle des vestes techniques classiques. De plus, leur déperlance est amplement suffisante pour affronter la neige.

Donc pour une utilisation en rando 3 saisons, les softshells sont inutilement lourdes au vu de leurs performances. Pour associer chaleur et effet coupe-vent, il vaut mieux associer une polaire fine et un coupe-vent ultra léger en pertex pour un total de masse autour de 400g. C'est d'ailleurs là le concept original de la softshell tel qu'il est pratiqué par les britanniques (qui randonnent dans la bruine) et détaillé plus bas dans les inclassables !

Protections intempéries (hard shells)3T

Le dernier rempart face aux éléments... Cette catégorie regroupe les vestes Gore Tex, MP+, eVent, Triple Point et autres membranes. Totalement étanches (les coutures sont ici collées) et coupe-vents, respirant dasn une certaine limite (souvent moins qu'une softshell par exemple). La protection thermique est très faible, il s’agit seulement d’une action contre la convection (refroidissement éolien). Le terme "Hard Shell" signifie "coquille dure", on l’utilise plutôt par opposition aux softshells.

Les doudounes synthétique et duvet2A, 2AF, 2EF, 3D & 3V ou 2AF, 3D & 3V en conditions extrêmes

Elles tendent à revenir en force grâce à leur rapport poids/chaleur et leur compressibilité étonnante. Leur récente déclinaison synthétique (fibres Primaloft, Polarguard,...) leur ouvre les portes des conditions plus humides que craint le duvet. Néanmoins, les fibres synthétiques sont moins compressibles que le duvet et moins chaudes à poids égal.

Notez que dans certaines situations les doudounes peuvent devenir des couches intermédiaires et que certaines d’entre-elles sont conçues comme des vestes pour les milieux extrêmes. Cela confirme, ainsi que la catégorie suivante, que ces explications restent théoriques et sujettes à adaptations.

Les inclassables...

Certains vêtements d’un genre nouveau sont difficilement intégrables au système des 3 couches comme on le connaît...

Coupe-vents Pertex3V & 3D

Comme leur nom l’indique, ce sont des survêtements en nylon coupe-vent et déperlant. Aucun apport de chaleur donc ici, et la protection contre la pluie est limitée (de l'ordre d'une softshell). Légèreté et compacité sont leurs qualités, la plupart tiennent dans une poche. On trouve ces articles, entre autres, chez Rab et Camp (voire DKT). Leur ancêtre est le zootsuit des militaires.

Pile and Pertex1F-2EF-3V-3D

Vêtements coupe-vent Pertex doublé de fourrure polaire hydrophobe. Le système sèche aussi vite qu’il se mouille. On peut donc être humide mais jamais mouillé.
La mise au point de ces vêtements a pour origine les alpinistes écossais qui cherchaient une protection contre la pluie froide et les averses de neige mais qui permette d’éviter le refroidissement du à l’accumulation de la transpiration. Cette solution est utile pour les activités physiques importantes par temps froid. On est en face d’un concept monocouche. La marque anglaise Buffalo s’en est fait une spécialité.

Windstopper Next2Skin1, 2A, 3D & 3V

Développé par Gore, les équipements N2S sont des coupe-vents à porter directement sur la peau. Produits plutôt destinés aux coureurs et raiders. Ils luttent contre le refroidissement éolien, le coureur produisant assez de calorie pour réchauffer l’air emprisonné autour de son corps. L’idée est assez semblable au système utilisé dans les combinaisons humides par les plongeurs : il faut stabiliser un fluide autour du corps et le réchauffer pour qu’il devienne une barrière thermique. Mais  ici c’est l’air réchauffé qui doit rester au contact de la peau et l’humidité qui est doit être évacué. L’air humide est beaucoup plus conducteur que l’air sec.

Gore Tex Softshell2EF & 3T

Dernier né de la gamme Gore, c’est en fait un laminé trois couches dont la face intérieure est constituée d’une fine couche de polyester duveteux pour l’apport de chaleur. Créés pour les sports d’hiver, ces vestes se font encore rares. Même si le nom peu prêter à confusion, ces vestes présentent l’imperméabilité et la respirabilité d’une veste membranée avec le léger apport de chaleur d’un softshell. Le véritable pas en avant est ici d’avoir réussi à coller les coutures d’une veste doublée avec du micro-fleece. Ce laminé rempli donc totalement les fonctions de hard shell et de couche intermédiaire.

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Version #10, date 4 December 2010