EP2204482A1 - Structure textile chauffante - Google Patents

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EP2204482A1
EP2204482A1 EP09305008A EP09305008A EP2204482A1 EP 2204482 A1 EP2204482 A1 EP 2204482A1 EP 09305008 A EP09305008 A EP 09305008A EP 09305008 A EP09305008 A EP 09305008A EP 2204482 A1 EP2204482 A1 EP 2204482A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
heating
knitted
textile
structure according
wires
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP09305008A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jacques Tankere
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MDB Texinov SA
Original Assignee
MDB Texinov SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MDB Texinov SA filed Critical MDB Texinov SA
Priority to EP09305008A priority Critical patent/EP2204482A1/fr
Publication of EP2204482A1 publication Critical patent/EP2204482A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • DTEXTILES; PAPER
    • D04BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04BKNITTING
    • D04B21/00Warp knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes
    • D04B21/06Patterned fabrics or articles
    • D04B21/08Patterned fabrics or articles characterised by thread material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/34Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs
    • H05B3/342Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heaters used in textiles
    • H05B3/345Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater flexible, e.g. heating nets or webs heaters used in textiles knitted fabrics
    • DTEXTILES; PAPER
    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2403/00Details of fabric structure established in the fabric forming process
    • D10B2403/02Cross-sectional features
    • D10B2403/024Fabric incorporating additional compounds
    • D10B2403/0243Fabric incorporating additional compounds enhancing functional properties
    • D10B2403/02431Fabric incorporating additional compounds enhancing functional properties with electronic components, e.g. sensors or switches
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H05B2203/005Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using multiple resistive elements or resistive zones isolated from each other
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/011Heaters using laterally extending conductive material as connecting means
    • HELECTRICITY
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    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/014Heaters using resistive wires or cables not provided for in H05B3/54
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    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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    • H05B2203/026Heaters specially adapted for floor heating
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    • H05B2203/029Heaters specially adapted for seat warmers
    • HELECTRICITY
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    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/036Heaters specially adapted for garment heating

Definitions

  • the invention relates to a knitted fabric structure for releasing heat during use of the product.
  • the products can be used in various fields such as clothing (professional clothing, sports %), furniture (car seats, curtains %), medical equipment (orthoses, lumbar belts %) , packaging, geotextiles (road antifreeze, road or airstrip, heating in the ground ).
  • the heat is not uniformly distributed throughout the textile surface and the temperature rises as you are close to the wire. It is then often necessary to use a second layer of textile avoiding contact between the hot spot and the body to be heated.
  • the conductive wire is often composed of more rigid metal elements, which decreases the flexibility of the textile. The addition of metal son to a textile significantly decreases the flexibility and expandability of the latter.
  • the invention provides a novel solution for homogenizing the heat and maintaining the flexibility and elasticity of the textile support.
  • the invention relates to a textile structure made by knitting technology discarded mesh chain or Rachel.
  • the structure is composed of several types of yarns or fibers used simultaneously, some of which may be insulating and others resistant.
  • the textile therefore has a heating resistance by Joule effect.
  • the invention lies in the insertion of the connector wire in the same frame of the textile. More specifically, the structure of the invention comprises resistive heating son, ensuring heat release Joule effect, connected together, in a warp, weft or edge by one or more conductor wires of significantly lower resistance, integrated in the weave itself of the knit at the time of manufacture and without significant loss of flexibility of the textile.
  • a wire of a different and very significantly more conductive nature is introduced into the very armor of the knit and provides the connection to the energy source.
  • the distribution of the electrical intensity of the current is then very homogeneous thanks to a very good contact between the connection son and the resistive son.
  • Resistive wires form in effect of the loops around the conductive son, completely enclosing the wire and ensuring a contact of perfect quality, much higher than what could be obtained by weaving, for example.
  • the heating textile can be likened to a network of resistances as presented on the figure 1 .
  • the desired resistances R make the textile heating Joule effect.
  • the resistors kR correspond to the linear resistances of the wires or connection systems. These resistances can disturb the homogeneity of heat diffusion. On the other hand, they must be minimized in order to limit unnecessary losses.
  • each band that is to say by each resistive wire and by the connection wires, can be calculated by the basic electrical laws. It will be demonstrated on a three-band model, but it can be generalized to a larger number of bands or to a continuous textile.
  • This modeling demonstrates the interest of having a highly conductive wire distributing the electrical intensity in the textile
  • the demonstration can be carried to any number of heating strips, or even to a resistant textile, and therefore heated over its entire surface.
  • the conductive yarns are introduced in full or partial weft in knit stitch technology (Chain or Rachel) or in weaving. They can also be warp knit technology in various weaves.
  • the resistive textile threads are not always homogeneous when their strength makes it difficult to reproduce the articles. Measurements of resistance are observed along said wires which can be up to 3 to 20 times the mean value. The capacity of the yarn manufacturing processes to obtain a homogeneous resistivity is sometimes mediocre
  • the invention consists in integrating highly conductive son in a heating textile armature, composed of heating resistive son (a certain electrical resistance) and possibly also electrically insulating son.
  • the insertion of the conductive threads in the same fabric armor allows an optimized distribution of heat distribution by very uniform distribution of the electrical intensity that circulates in the different parts of the textile.
  • the textile connections of the armor allow both an electrical contact of very good quality and the conservation of the characteristics of the flexible material.
  • the textile structure of the invention can also be obtained on different types of textile machines.
  • the weave can be very simple as very complex, such as a jacquard fabric or even a double fabric needle for example pocket type in order to use the drawing function or pocket for heating the material.
  • the wires are imperatively integrated in the armor. Their resistance is mainly between 0.01 Ohm and 100 Ohms per linear meter. The resistance of these wires is approximately 10 to 10,000 times lower than that of the heating resistive wires so as to ensure a very good distribution of the electrical intensity throughout the textile structure by the heating wires.
  • the heating resistive son form with possibly the binding son, most of the desired armor. Their resistance is mainly between 50 Ohms and 20,000 Ohms per linear meter.
  • the heating resistive son are also likely to be coated with a conductive polymer film (for example by coating processes, extrusion or even sol-gel type), to perfect the regularity of heating, these methods providing good homogeneity.
  • filling or binding threads provide the complement of the armor to simply play a filling function or provide other functional characteristics.
  • These filler wires may also be selected for their thermal conductivity (eg silver polyamide) to promote optimized heat diffusion throughout the fabric.
  • the insertion of the conductive son in contact with the heating son allows in all cases to promote good contact between these two types of son, which reduces the contact resistance, reduces the risk of points hot, and promotes the homogeneity of the heating.
  • This quality of contact ensures the uniformity of distribution of the intensity in the resistive heating wires, which being parallel, of length and therefore of equivalent resistance, behave like resistors connected in parallel.
  • the resistance of the conductive wires is negligible compared to that of the resistive heating wires.
  • the wire inserted in the frame is a partial frame.
  • son of connectors are insert the son of connectors in the edges of the fabric for example for large heating elements heating blanket type or ground heating zone (landing strip or access path). They are then connected to the heating resistive son and son base, thus allowing the heating of the textile structure, but son of connectors are not present in the center of the textile surface, it is still more flexible.
  • the Figure 5A is a schematic representation of a simple knitted structure of the halftone chain type, in which we find the son in the warp direction 501 and 503 and others in the weft direction 502 and 504.
  • the wire 504 is a very conductive wire type copper , connected to the power supply, which ensures the arrival of the current on the heating resistive son 503, which emit heat by Joule effect.
  • the son 502 are son inserted in weft which can be of various types depending on their function: they serve as a filling (type PES or PP for example), or to bring mechanical properties (aramid type).
  • the Figure 5B highlights the quality of the contact made between the conductor wire 504 and the heating resistive wire 503 which is meshed and thus clamped against the conductive wire, providing a very good connection and conduction. Indeed, the mesh provides the round wire and is in contact with the latter along the entire circumference of its section.
  • the Figure 6A represents a knitted structure that differs from the figure 5 in that the heating resistive wire is not inserted in a chain but is a partial frame. There are therefore the warp 601 and weft 602 son that form the matrix.
  • the high resistivity wire 603 which brings the heating power constitutes a partial frame.
  • This armor also makes it possible to put the conductive threads in chains at the ends of the structure or in a repetitive step ( fig 6B ). In fact, this arrangement also makes it possible for the conductive wire, which is much less resistant, to have a very good distribution of the intensity in the resistive heating wires, which themselves form a homogeneous network of resistance in the weft direction.
  • the resistive heating wire 603 can thus form heating strips through the textile ( Figure 6 C) .
  • the conduction wire 604 connecting the electrical source to the resistors, that is to say to the resistive heating son is inserted in the frame. It can be inserted either at the ends of the textile, or evenly through the structure, facilitating its cutting. It should be noted that the 603 wire pass is only an example and that many other possibilities are to be glimpsed.
  • the figure 7 represents a double needle bed knitting structure. This creates a volume in the structure, in which one can introduce the material to be heated, such as pipes or pipes. Any type of armor is conceivable if it respects the conditions imposed by a structure double needle.
  • the wire 701 corresponds to the connector wire which is placed at the ends, connected by heating resistive son 702 all held in the armor (or held by bonding) by the wire 703.
  • the invention makes it possible to obtain open and stable mesh structures, such as, for example, open grids, typically 5 ⁇ 5 mm or even 10 ⁇ 10 mm, offering breathable and breathable capabilities, and this, at reduced manufacturing prices.

Abstract

Surface textile tricoté chauffante, dans laquelle sont insérés des fils très conducteurs liant des fils résistifs, le tout assemblé éventuellement avec des fils de matrice ou apportant d'autres spécificités (non-feu ou mécanique...) . L'assemblage de fils résistifs, et des fils conducteurs qui les alimentent, permet d'optimiser l'homogénéité de la chauffe. Les fils résistifs sont alimentés avec la même intensité grâce aux connections avec les fils conducteurs servant de droites équipotentielles. Les fils conducteurs, résistifs et de remplissage font partie intégrante de l'armure textile, assurant ainsi un contact optimum tout en conservant une bonne souplesse et en évitant toute surépaisseur.

Description

    DOMAINE DE L'INVENTION
  • L'invention concerne une structure textile tricotée permettant de dégager de la chaleur lors de l'utilisation du produit. Les produits peuvent être utilisés dans des domaines divers tels que l'habillement (vêtements professionnels, sport...), l'ameublement (sièges de voiture, rideaux...), le matériel médical (orthèses, ceintures lombaires...), le packaging, les géotextiles (antigel de chemin, route ou piste d'atterrissage, chauffage dans le sol...).
  • Il peut aussi s'agir d'usages techniques tels que le matériel de réchauffage ou de maintien en température pour des tuyaux ou canalisation de fluide divers, la protection d'éléments mécaniques et électroniques contre les basses températures (dégivrage d'avion), le réchauffage de solutions d'enduction ou de colle...
  • Cette liste est non limitative; l'application de l'invention est aussi envisagée dans tous les domaines où une diffusion/convection de chaleur est recherchée en exposant l'objet ou en enveloppant une partie d'un corps vivant ou inerte.
  • ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE
  • Il a déjà été réalisé des matériaux plus ou moins souples, plus ou moins modelables sur une forme, permettant d'assurer une protection thermique ou une capacité à réchauffer en apportant une source de chaleur par effet Joule.
  • Ces matériaux sont en général réalisés par intégration, dans une structure hétérogène, souvent multicouche, de résistances électriques sous forme de fils résistifs parcourant la structure. Plus récemment, d'autres textiles ont été enduits d'une substance conductrice.
  • Cette solution présente les inconvénients suivants :
    • concentrer l'émission de chaleur autour des résistances,
    • rendre l'assemblage plus rigide,
    • presque toujours perdre l'élasticité que l'on peut obtenir par un textile.
  • La chaleur n'est pas répartie de manière homogène dans toute la surface du textile et la température s'élève d'autant plus que l'on est près du fil. Il est alors souvent nécessaire d'utiliser une deuxième couche de textile évitant le contact entre le point chaud et le corps à chauffer. Le fil conducteur est souvent composé d'éléments métalliques plus rigide, ce qui diminue la souplesse du textile. L'ajout de fils métalliques à un textile diminue de manière très significative la souplesse et la capacité d'extension de celui-ci.
  • Le problème de la connectique se pose aussi pour ces tissus qui doivent être reliés à une source d'énergie (transformateur, batterie ou autre) :
    • soit ils sont connectés en un point ce qui n'assure pas une répartition uniforme de l'intensité électrique et cela provoque l'apparition de zones plus chaudes que d'autres, présentant même parfois des risques de points chauds (brûlure, incendie). On montre clairement par thermographie que l'émission de chaleur n'est pas homogène.
    • soit ils sont connectés par des éléments mécaniques ou filaires de faible résistance, rapportés sur la structure, et qui répartissent l'intensité électrique (tresse, plaque).
  • Dans tous les cas, cela apporte une rigidité au produit final (perte de souplesse au niveau des connexions), une augmentation de volume (épaisseur due aux replis du tissu sur lui même et aux coutures). Ces solutions nécessitent aussi un travail supplémentaire de mise en place qui en augmente le coût significativement.
  • EXPOSE DE L'INVENTION
  • L'invention apporte une solution nouvelle pour homogénéiser la chaleur et maintenir la souplesse et l'élasticité du support textile.
  • L'invention concerne une structure textile réalisée par tricotage en technologie à mailles jetées type chaîne ou Rachel. La structure est composée de plusieurs types de fils ou de fibres utilisés simultanément, certains pouvant être isolants et d'autres résistants. Le textile présente donc une résistance de chauffage par effet Joule.
  • L'invention réside en l'insertion du fil de connectique dans l'armature même du textile.
    Plus précisément, la structure de l'invention comprend des fils chauffants résistifs, assurant un dégagement de chaleur par effet Joule, reliés entre eux, en chaîne, en trame ou en lisière par un ou plusieurs fils conducteurs de résistance très significativement plus faible, intégrés dans l'armure elle-même du tricot au moment de la fabrication et sans perte de souplesse significative du textile.
  • En d'autres termes, un fil de nature différente et très significativement plus conducteur est introduit dans l'armure même du tricot et assure la connexion à la source d'énergie. La répartition de l'intensité électrique du courant se fait alors de manière très homogène grâce à un très bon contact entre les fils de connexion et les fils résistifs. Les fils résistifs forment en effet des boucles autour des fils conducteurs, enserrant complètement le fil et assurant un contact de parfaite qualité, nettement supérieure à ce qui pourrait être obtenu par tissage par exemple.
  • Ces fils conducteurs répartissent uniformément l'intensité électrique dans tous les fils résistifs ; il en résulte que la chauffe est très homogène sur toute la surface du textile.
  • En effet, le textile chauffant peut être assimilé à un réseau de résistances tel que présenté sur la figure 1.
  • Les résistances souhaitées R rendent le textile chauffant par effet Joule. Les résistances kR correspondent aux résistances linéaires des fils ou des systèmes de connexion. Ces résistances peuvent perturber l'homogénéité de diffusion de chaleur. D'autre part il faut les minimiser afin de limiter les pertes inutiles.
  • On peut calculer par les lois électriques de base, la puissance dégagée par chaque bande, c'est-à-dire par chaque fil résistif et par les fils de connexion. On fera la démonstration sur une modélisation à trois bandes, mais cela peut être généralisé à un nombre de bandes plus important ou à un textile continu.
  • Les calculs sur ce réseau de résistances montrent que la valeur de la résistance kR ne doit pas dépasser 1/100ème de la résistance R, sans quoi les trois bandes représentées sur la figure 1 ne chauffent plus à puissance équivalente, et il se crée des points chauds sur les connexions d'alimentation.
  • Cette modélisation démontre l'intérêt d'avoir un fil très conducteur distributeur de l'intensité électrique dans le textile La démonstration peut être portée à un nombre quelconque de bandes chauffantes, ou même à un textile résistant, donc chauffant sur toute sa surface.
  • Les fils conducteurs sont introduits en trame complète ou partielle en technologie maille jetée (Chaîne ou Rachel) ou en tissage. Ils peuvent aussi être en chaîne en technologie maille jetée dans diverses armures.
  • Ces fils conducteurs sont introduits avec un espacement correspondant à la taille de l'article à réaliser grâce à une programmation électronique ou avec un pas inférieur sous-multiple exact ou approximatif de la taille de l'article à réaliser.
  • On s'affranchit ainsi d'opération supplémentaire pour intégrer les connectiques. En outre les fils conducteurs n'apparaissent pas en surface, réduisant de fait toute surépaisseur
    ou risques d'accrochage, puisqu'ils sont insérés dans l'armure même du tricot.
  • Par ailleurs, il a été constaté que les fils textiles résistifs ne sont pas toujours homogènes quand à leur résistance, rendant difficile la reproductibilité des articles. On observe par mesure des écarts de résistance le long desdits fils pouvant aller jusqu'à 3 à 20 fois la valeur moyenne. La capacité des process de fabrication du fil pour obtenir une résistivité homogène est parfois médiocre
  • Ces pics de résistance peuvent induire des points de surchauffe localisés ou l'annulation de l'intensité électrique dans la branche si d'autres fils résistifs se trouvent en parallèle.
  • Comme le montre la figure 2, il est alors possible de court-circuiter le pic de résistance en plaçant des fils très conducteurs, qui jouent le rôle de droites équipotentielles. On réalise alors un réseau de résistances avec davantage de points reliant les résistances, ce qui permet une meilleure distribution de l'intensité électrique et donc de la puissance thermique.
  • En conclusion, l'insertion dans la structure textile des fils de connexion (reliant les fils résistifs chauffants à la source d'énergie) permet donc :
    • d'homogénéiser la dissipation de chaleur,
    • de faciliter la connexion à la source d'énergie sans surépaisseur, sans perte de souplesse, et sans risque d'accrochage ;
    • de réduire les risques de points de surchauffe localisés, susceptibles de générer des risques de brûlures et d'incendie ;
    • d'éviter le surcoût inhérent aux étapes supplémentaires de confection,
    • de permettre l'utilisation des fils résistifs moins performants (variation de résistance) par création d'équipotentielles intermédiaires.
    DESCRIPTION DES DESSINS
  • La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux des exemples de réalisation qui suivent, donnés à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées.
  • Il est liminairement précisé que l'épaisseur des traits des figures n'est pas représentative de celle des fils utilisés. Leur distinction (épaisseur, pointillés...) permet simplement une meilleure différenciation des fils pour la compréhension des graphiques. De plus, les pointillés ne sont pas à confondre avec une quelconque armure (laissé/pris ou dessus dessous). Au-delà des types d'armure décrits, l'invention est applicable avec de nombreuses armures choisies en fonction des propriétés recherchées.
    • La figure 1 déjà décrite représente schématiquement le principe de résistances électriques mis en oeuvre par l'invention.
    • La figure 2 également déjà décrite illustre schématiquement le moyen de court-circuiter les points chauds, susceptibles de se développer dans une structure textile chauffante.
    • Les figures 3 et 4 illustrent schématiquement deux méthodes connues de réalisation de surface souple chauffante.
    • La figure 5A est une représentation schématique d'une structure tricotée simple de type chaînette tramée, conformément à l'invention, dont la figure 5B est une illustration schématique en détail.
    • Les figures 6A et 6B représentent schématiquement d'autres variantes de la structure textile de l'invention.
    • La figure 6C tend à illustrer la mise en oeuvre de bandes chauffantes au sein de la structure textile de l'invention.
    • La figure 7 représente schématiquement un tricot double fonture.
    DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION :
  • L'invention consiste à intégrer des fils très conducteurs dans une armature textile chauffante, composée de fils résistifs chauffants (d'une certaine résistance électrique) et éventuellement aussi de fils électriquement isolants. L'insertion des fils conducteurs dans l'armure même du textile permet une répartition optimisée de la diffusion de chaleur par répartition très uniforme de l'intensité électrique qui circule dans les différentes parties du textile. Les liaisons textiles de l'armure permettent à la fois un contact électrique de très bonne qualité et la conservation des caractéristiques propres au matériau souple.
  • Les exemples donnés ci-après ne sont pas limitatifs mais ont pour but de mieux identifier les possibilités offertes par cette nouvelle technique.
  • Comme déjà indiqué, la structure textile de l'invention comporte deux ou trois types de fils :
    1. 1. les fils conducteurs appelés aussi « fils de connexion », qui sont les fils reliant la source d'énergie aux fils résistifs chauffants. Ces fils sont en général réalisés en métal conducteur de type cuivre, argent ou tout autre métal ou alliage très conducteur, par exemple le Monel®. Ce sont des fils métalliques mono ou multifilaments ou des fils guipés dont l'un des constituants est métallique (par exemple : un guipage d'argent sur une âme en caoutchouc pour des propriétés à la fois élastiques et conductrices).
    2. 2. les fils chauffants, qui sont des fils de résistivité suffisamment importante pour produire une élévation de température sensible par effet Joule. Ces fils peuvent être par exemple réalisés en polymère (polyamide, polyester...) intégrant, recouvert ou enduit par un procédé quelconque (guipage, enduction ou tout autre procédé) d'une partie de l'ordre du µm d'épaisseur, de métal conducteur (argent, inox, cuivre...). Ces fils peuvent être aussi des fils issus d'un mélange particulier (par exemple d'acier et d'inox).
    3. 3. Enfin éventuellement, les fils de liage ou « remplissage », sont des fils qui peuvent être hétérogènes. On choisit soit des fils pour leur faible coût (polyester ou autre), soit des fils pour leur touché (coton, soie), ou encore pour leurs propriétés mécaniques (aramides), ou encore pour leur propriétés fongicides et anti-bactériennes. On peut également utiliser des fils électriquement peu conducteurs et thermiquement conducteurs afin de permettre un meilleur transfert de chaleur (par exemple des fils Polyamide Argent). On peut, de manière générale, mettre en oeuvre tout autre fil ayant des caractéristiques fonctionnelles particulières pour assurer une autre fonction typiquement une résistance mécanique ou un caractère non feu.
      Le choix de ces fils de liage ou remplissage dépend des autres fonctionnalités (hors fonction chauffage) recherchées pour l'application finale. Le choix reste libre, la seule condition imposée est qu'ils soient faiblement conducteur électrique sinon ils doivent être analysé en fils résistifs dans le système.
  • Les différentes structures décrites à la suite sont donc caractérisées par le fait que les trois types de fils font partie intégrante de l'armature de la surface textile. Ni les fils conducteurs, ni les fils résistifs chauffants ne sont rajoutés à la surface du textile ; ils n'ont donc pas besoin d'être fixés d'une quelconque manière (thermofixation, couture, repliement, collage ou autres). Cela évite toute perte de souplesse du textile. En outre, cela évite un coût et un temps de fabrication supplémentaires.
  • La structure textile de l'invention peut aussi être obtenue sur différents types de machines textiles. L'armure peut être très simple comme très complexe, tel qu'un tissu jacquard ou même un tissu double fonture par exemple de type poche dans le but d'utiliser la fonction dessin ou poche pour le chauffage de la matière.
  • Les fils conducteurs sont impérativement intégrés dans l'armure. Leur résistance se situe principalement entre 0,01 Ohm et 100 Ohms par mètre linéaire. La résistance de ces fils est d'environ 10 à 10000 fois plus faible que celle des fils résistifs chauffants de façon à assurer une très bonne répartition de l'intensité électrique dans l'ensemble de la structure textile par les fils chauffants.
  • Les fils résistifs chauffants forment avec éventuellement les fils de liage, l'essentiel de l'armure souhaitée. Leur résistance se situe principalement entre 50 Ohms et 20 000 Ohms par mètre linéaire.
  • En outre, les fils résistifs chauffants sont également susceptibles d'être enduits d'un film polymère conducteur (par exemple par procédés d'enduction, extrusion ou même de type sol-gel), permettant de parfaire la régularité du chauffage, ces procédés fournissant une bonne homogénéité.
  • Les fils de remplissage ou de liage assurent le complément de l'armure pour jouer simplement une fonction de remplissage ou apportent d'autres caractéristiques fonctionnelles. Ces fils de remplissage peuvent aussi être choisis pour leur conductivité thermique (par exemple polyamide argent) pour favoriser une diffusion de chaleur optimisée dans l'ensemble du tissu.
  • L'insertion des fils conducteurs au contact des fils chauffants, dépendant du type d'armure employé, permet dans tous les cas de favoriser un bon contact entre ces deux types de fils, ce qui diminue les résistances de contact, diminue le risque de points chauds, et favorise l'homogénéité de la chauffe. Cette qualité de contact assure l'uniformité de répartition de l'intensité dans les fils résistifs chauffants, qui étant parallèles, de longueur et donc de résistance équivalente, se comportent comme des résistances montées en parallèle. La résistance des fils conducteurs est négligeable par rapport à celle des fils résistifs chauffants.
  • Selon l'invention, la structure textile chauffante est obtenue par mise en oeuvre de la technologie à mailles jetées type Rachel ou sur métier crochet. Dans cette technologie, les possibilités sont importantes. En effet, parmi toutes les possibilités d'armure à mailles jetées, on peut citer les exemples suivants :
    • un tricot dont le fil de maillage est un fil résistif chauffant. Le fil de chaînette est un fil de remplissage remplacé en lisière de pièce ou avec un pas sous-multiple de la pièce à réaliser par un fil très conducteur ;
    • une chaînette tramée faite d'un fil de liage (avec des propriétés spécifiques éventuelles) reliant le fil de connexion (inséré en chaînette), au fil résistif chauffant (inséré dans le sens chaîne), ou inversement ;
    • une chaînette tramée où le fil de liage est le fil résistif chauffant et où un fil de remplissage non conducteur est inséré en trame alternativement avec un fil conducteur à une certaine fréquence.
  • Il peut être envisagé que le fil inséré en trame le soit une trame partielle.
  • De même, on peut envisager d'insérer une ou plusieurs couches de textile (tissé, tricot, non tissé ou film) sur laquelle on dépose les fils de connectique et chauffants, et par dessus lesquels on tricote, assemblant ainsi les fils du système chauffant à un matériau souple déjà existant. Ce type de montage peut être réalisé sur une machine de type Rachel avec insertion de « fleece », c'est-à-dire une surface continue par exemple non-tissé, tissé
    ou même film polymère. Le matériau obtenu forme ainsi un multicouche apportant plusieurs fonctionnalités, et par exemple une résistance aux impacts (gilets pare-balles ou autre...), une résistance au poinçonnement ou une filtration d'un géotextile, étanchéité à l'eau, réverbération thermique ou encore simplement diffusion homogène de la chaleur.
  • Il est également possible de travailler en double fonture. L'intérêt est alors de pouvoir chauffer la matière, par exemple un câble ou un conduit, de manière isolée des autres et avec une plus grande surface de contact, le textile entourant l'objet à chauffer.
  • Une autre possibilité consiste à insérer les fils de connectique dans les lisières du tissu par exemple pour les pièces chauffantes de grande dimension de type couverture chauffante ou zone de réchauffage au sol (piste d'atterrissage ou chemin d'accès). Ils sont alors reliés aux fils résistifs chauffants et aux fils de base, permettant ainsi la chauffe de la structure textile, mais les fils de connectique n'étant pas présents au centre de la surface textile, on gagne encore en souplesse.
  • On peut jouer sur la répartition plus ou moins répétitive des fils résistifs chauffants et des fils de connectique au niveau de l'armure. Au niveau de la surface textile, on peut aussi jouer sur la présence continue ou répétée à intervalles réguliers de bandes de fils résistifs chauffants. Ceci permet, lors de la fabrication de la structure textile, d'orienter le textile vers un chauffage homogène, par bandes pré positionnées afin de définir les zones de chauffe.
  • Ainsi, on a décrit en relation avec les figures 3 et 4 :
    • un matériau composé de plusieurs couches assemblées par matelassage pour les couvertures chauffantes par exemple, dans lequel est introduit un fil ou un câble résistif.
      La diffusion de chaleur n'est pas homogène sur toute la surface et le matériau perd ses qualités textiles de souplesse et d'éventuelle élasticité.
    • un matériau composé de fils résistifs 202 introduits dans l'armure ou recouvert d'une enduction résistive, mais nécessitant un mode de connexion en surface apporté à ce matériau sous forme de fil, de tresse ou barre de connexion 203, (couture, replis, pince...) pour obtenir une répartition de l'intensité électrique.
    • une variante peut consister à réaliser une connexion ponctuelle (par exemple avec un bouton pression) si des fils résistifs sont aussi introduits en trame ou dans un tricot, comme présenté en figure 4B, mais on comprend bien alors que l'intensité électrique ne se répartit pas de façon égale et que l'on n'obtiendra pas un résultat thermographique homogène.
  • La figure 5A est une représentation schématique d'une structure tricotée simple de type chaînette tramée, dans laquelle on retrouve des fils dans le sens chaîne 501 et 503 et d'autres dans le sens trame 502 et 504. Le fil 504 est un fil très conducteur type cuivre, relié à l'alimentation, qui assure l'arrivée du courant sur les fils résistifs chauffants 503, qui émettent la chaleur par effet Joule. Les fils 502 sont des fils insérés en trame qui peuvent être de plusieurs natures selon leur fonction : ils servent de remplissage (type PES ou PP par exemple), ou encore à apporter des propriétés mécaniques (type aramide).
  • La figure 5B met en évidence la qualité du contact réalisé entre le fil conducteur 504 et le fil résistif chauffant 503 qui est pris en maille et donc serré contre le fil conducteur, offrant une très bonne connexion et conduction. En effet, la maille assure le tour du fil conducteur et est en contact avec ce dernier selon toute la circonférence de sa section.
  • Bien évidemment, d'autres combinaisons sont possibles. En effet, on peut envisager de réaliser la chaînette avec un fil résistif chauffant par exemple. Le choix des fils est laissé à l'utilisateur selon les fonctionnalités recherchées et l'optimisation économique de la réalisation.
  • La figure 6A représente une structure tricotée qui se différencie de la figure 5 par le fait que le fil résistif chauffant n'est pas inséré en chaînette mais est une trame partielle. On retrouve donc les fils de chaîne 601 et de trame 602 qui forment la matrice. Le fil 603 à forte résistivité qui amène le pouvoir chauffant, constitue une trame partielle.
  • Cette armure permet aussi de mettre les fils conducteurs en chaîne aux extrémités du de la structure ou selon un pas répétitif (fig 6B). En effet cette disposition permet aussi par le fil conducteur beaucoup moins résistant d'avoir une très bonne répartition de l'intensité dans les fils résistifs chauffants, qui forment eux-mêmes un réseau homogène en résistance selon le sens trame.
  • Le fil résistif chauffant 603 peut ainsi former des bandes chauffantes à travers le textile (figure 6 C). Enfin, le fil de conduction 604 reliant la source électrique aux résistances, c'est-à-dire aux fils résistifs chauffant est inséré en trame. Il peut être inséré soit au niveau des extrémités du textile, soit de manière régulière à travers la structure, facilitant ainsi sa découpe. Il est à noter que la passe du fil 603 n'est qu'un exemple et que beaucoup d'autres possibilités sont à entrevoir.
  • La figure 7 représente une structure tricot double fonture. On crée ainsi un volume dans la structure, dans lequel on peut introduire la matière à chauffer, comme par exemple des tuyaux ou des canalisations. Tout type d'armure est envisageable s'il respecte les conditions imposées par une structure double fonture. Dans l'exemple donné, le fil 701 correspond au fil de connectique que l'on a placé aux extrémités, relié par des fils résistifs chauffants 702 le tout maintenu dans l'armure (ou maintenu par liage) par le fil 703.
  • L'invention permet d'obtenir des structures ouvertes et stables en maille, telles que par exemple des grilles ouvertes, typiquement de 5 x 5 mm, voire 10 x 10 mm, offrant des capacités respirantes et perméables à l'air, et ce, à des prix de fabrication réduits.

Claims (10)

  1. Structure textile chauffante tricotée caractérisée :
    en ce qu'elle est réalisée selon la technologie maille jetée de type chaîne ou Rachel ou selon la technologie tissage sur métier crochets ;
    ■ et en ce que les fils chauffants résistifs, assurant un dégagement de chaleur par effet Joule, sont reliés entre eux, en chaîne, en trame ou en lisière par un ou plusieurs fils conducteurs de résistance très significativement plus faible, intégrés dans l'armure elle-même du tricot au moment de la fabrication et sans perte de souplesse significative du textile.
  2. Structure textile chauffante tricotée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les fils conducteurs sont introduits aux extrémités de ladite structure.
  3. Structure textile chauffante tricotée selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les fils conducteurs sont en outre introduits au sein de la structure selon un pas répétitif, de manière régulière ou non en chaîne ou en trame.
  4. Structure textile chauffante tricotée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fils résistifs chauffants sont mis en contact dans l'armure du tricot au moment de la fabrication du tricot à des fils conducteurs également constitutifs de l'armure dont la résistance linéaire est significativement plus faible que celle de la surface chauffante dans une proportion au moins supérieure à 10.
  5. Structure textile chauffante tricotée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les fils résistifs chauffants sont enduits d'un film polymère conducteur.
  6. Structure textile chauffante tricotée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle intègre également des fils de remplissage, notamment réalisés en polyester, coton, polyamides, ou tout autre fil ayant des caractéristiques fonctionnelles particulières pour assurer une autre fonction typiquement une résistance mécanique ou un caractère non feu.
  7. Structure textile chauffante tricotée selon la revendication 6, caractérisée en ce que les fils de remplissage sont des fils sélectionnés pour leur bonne conduction de la chaleur.
  8. Structure textile chauffante tricotée selon la revendication 7, caractérisée en ce que les fils de remplissage sont constitués de polyamide/Ag.
  9. Structure textile chauffante tricotée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est associée par la technologie Rachel « fleece » à une couche d'un matériau souple de type tissé, tricoté, non-tissé ou d'un film.
  10. Structure textile chauffante tricotée selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle est réalisée en double fonture apte à obtenir des textiles 3D, donnant directement une enveloppe de chauffe.
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