FR2869047A1 - Tissu et fil guipe elastiques presentant une resistance electrique variable en fonction de leur allongement - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un fil guipé (1) comportant une âme élastique (2), à base d'élasthanne notamment, et un fil de guipage (3) qui un fil polymère synthétique(4) présentant un revêtement métallique (5). Ces fils guipés peuvent être intégrés dans des tissus élastiques présentant donc des propriétés électriques fonction de leur allongement. Ces textiles peuvent donc être utilisés en tant que capteurs de déformation.

Description

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TISSU ET FIL GUIPE ELASTIQUES PRESENTANT UNE RESISTANCE ELECTRIQUE VARIABLE EN FONCTION DE LEUR ALLONGEMENT

Domaine Technique L'invention se rattache au domaine du textile, et plus précisément des fils élastiques, et par extension aux tissus présentant des propriétés élastiques.

De tels fils sont couramment utilisés dans le domaine de la confection, et plus généralement pour la réalisation d'articles d'habillement ou assimilés présentant des propriétés élastiques.

Art antérieur De façon générale, on observe une tendance forte dans le domaine de l'industrie textile, qui vise à conférer aux textiles des fonctionnalités techniques supplémentaires aux fonctions primaires de protection. Pour ce faire, on réalise des textiles en utilisant des matériaux présentant des propriétés spécifiques. Ainsi, par exemple, il est connu par le document WO-03/053484, de réaliser des textiles présentant des propriétés antibiotiques. Un tel textile inclut des fils synthétiques qui ont reçu un dépôt électrolytique d'argent, connu pour son activité antibactérienne.

L'invention vise à réaliser un autre type de textile dit intelligent , plus particulièrement adapté pour la détection de mouvement et/ou la transmission d'informations électriques. On conçoit que ce type de détection peut utiliser des propriétés électriques conférées à des textiles par l'emploi de fils métalliques.

Toutefois, le caractère élastique requis pour détecter une déformation, est a priori incompatible avec l'emploi de fils métalliques. En effet, certains fils métalliques peuvent être employés au sein d'un textile ou d'un tricot car ils possèdent une capacité de déformation satisfaisante pour pouvoir être conformés. Toutefois, les fils métalliques sont par essence déformables et malléables, mais en aucun cas élastiques. Ainsi, les différents fils ou câbles décrits dans les documents EP 0 911 435 et EP 0 920 982 présentent certes des capacités de déformation, mais en aucun cas un degré d'élasticité leur permettant de regagner leur état d'origine après avoir subi une déformation comme l'exige un emploi textile en habillement par exemple En outre, l'emploi de fils métalliques au sein d'un tissu ou d'un tricot à usage d'habillement doit être compatible avec le contact cutané, en ce qui concerne la sensation de toucher et en termes de réaction allergique.

Un objectif de l'invention est donc de proposer un textile qui présente des propriétés électriques exploitables pour réaliser un dispositif de mesure, tout en ayant un toucher confortable, et présentant des propriétés durables.

En effet, les textiles de confection sont naturellement destinés à subir des lavages, et donc des agressions chimiques et mécaniques importantes.

Exposé de l'invention L'invention concerne donc un tissu présentant des propriétés d'élasticité qui lui sont conférées de façon connue par l'emploi en chaîne et en trame de fils élastiques guipés.

L'un des objectifs de l'invention est atteint grâce au fait qu'au moins une fraction des fils élastiques qui constituent le tissu, présente des propriétés de conduction électrique. Conformément à l'invention, la conductivité électrique du tissu, conférée par les fils caractéristiques, lorsqu'elle est mesurée entre deux points du tissu, varie avec l'allongement de ce dernier.

Autrement dit, l'invention consiste à intégrer au sein du tissu des fils élastiques guipés présentant des propriétés de conduction de l'électricité qui évoluent en fonction du degré d'étirement de ces fils. On notera que de telles propriétés ne peuvent être mises clairement en évidence que dans un textile tissé, puisque l'allongement du tissu se traduit inévitablement par l'allongement des fils qui la composent. Ce comportement est à distinguer des textiles tricotés dans lesquels l'allongement peut résulter d'une déformation des mailles du tricot, même en employant des fils quasi-inextensibles.

La mesure de la variation relative de la conductivité (ou de la résistance) 30 électrique du tissu au cours de sa déformation, permet d'évaluer un certain degré d'allongement, représentatif donc d'une déformation.

En pratique, les propriétés électriques peuvent résulter de l'emploi exclusif en chaîne et en trame de fils élastiques guipés qui présentent des propriétés de conduction électrique. Toutefois, pour certaines applications, il peut suffire que le textile présente, en chaîne et/ou en trame, des bandes de fils qui présentent des propriétés de conduction électrique, les autres fils étant électriquement isolants.

2869047 -3- En pratique, on peut employer, pour obtenir de tels résultats, des fils guipés dont le fil de guipage est un fil polymère synthétique présentant un revêtement métallique.

Ce revêtement peut par exemple être obtenu avantageusement par galvanisation, mais également par d'autres procédés de métallisation, en fonction de la nature du dépôt métallique et du fil de guipage.

De tels fils présentent l'avantage d'assurer une conduction électrique par le contact entre les différents tours du fil de guipage sur l'âme élastique. Ainsi, lorsque le fil est faiblement étiré ou au repos, l'âme élastique assure un contact important entre les différents tours consécutifs des fils de guipage. Il en résulte alors une conductivité relativement importante. Cette conductivité décroît au fur et à mesure que l'étirement augmente. En effet, la superficie des zones de contact et leur nombre diminue lorsque la distance moyenne entre les tours successifs des fils de guipage augmente avec l'étirement des fils.

On a observé qu'il est nécessaire que la torsion des fils de guipage soit au- delà d'un seuil inférieur pour obtenir les fils caractéristiques. On rappelle que la torsion des fils de guipage correspond au nombre de tours du fil de guipage par l'unité de longueur, l'âme élastique étant dans un état d'étirement donné, correspondant à des conditions classiques de mesure dans le domaine des fils élastiques. Ainsi, une torsion supérieure à 1000 tours/mètre et avantageusement de l'ordre de 2000 tours/mètre permet d'obtenir un résultat satisfaisant.

Description des figures

La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des 30 figures annexées dans lesquelles: la figure 1 est une vue sommaire et schématique d'un fil élastique guipé ; - la figure 2 est une vue en coupe schématique du fil de guipage de la figure 1; les figures 3a, 3b et 3c sont des représentations schématiques en coupe longitudinale du fil de la figure 1 montré dans trois degrés d'étirement différents; 2869047 -4- - les figures 4 et 5 sont des vues schématiques de tissus réalisé à partir des fils de la figure 1 dans des configurations différentes.

Manière de réaliser l'invention Comme déjà évoqué, l'invention vise à réaliser un tissu élastique présentant des propriétés de conduction d'électricité lui permettant d'être utilisé en tant que capteur de déformation.

Un tel tissu intègre des fils élastiques illustrés schématiquement à 10 la figure 1.

Un tel fil (1) comporte une âme élastique étirable, typiquement à base d'élasthanne, ou plus généralement d'élastomère. Cette âme (2) est guipée par un fil de guipage (3) présentant un revêtement métallique. Plus précisément, et comme illustré à la figure 2, ce fil (3) se compose d'un fil synthétique (4), de composition très variable et d'emploi classique par rapport aux techniques connues. Ce fil (4) est recouvert d'une couche métallique (5). Cette couche métallique peut être déposée par galvanisation. Ainsi, un dépôt électrolytique mettant en oeuvre un précurseur préalablement déposé sur le fil (4), permet d'obtenir une couche (5) d'une épaisseur inférieure au micron. Différents métaux peuvent être employés pour obtenir des résultats satisfaisants, en privilégiant de préférence les propriétés de conductivité, la qualité de tenue dans le temps, de résistance aux lavages et aux différentes agressions chimiques, sont également fort appréciées, de même que la compatibilité avec un contact cutané, le cas échéant.

On a obtenu de bons résultats en utilisant les fils commercialisés sous la marque X-STATIC par la société NOBLE FIBER TECHNOLOGIES, décrits dans le document WO-03/053484.

Ce fil est à base de polyamide et comporte un revêtement à base d'argent. Bien entendu, d'autres fibres peuvent être utilisées avec des résultats similaires, et l'invention n'est en aucun cas limitée à l'emploi de cette seule fibre.

Différents essais ont été effectués en faisant varier le titre des fils de l'âme élastique (2), le titre du fil de guipage (3) ainsi que la torsion de guipage. Ainsi, les fils d'âme présentant un titre de 44 dtex au repos ont été employés, en combinaison avec des fils de guipage d'un titre de 33 et 44 dtex. Différentes torsions de guipage 2869047 -5- ont été employées. Ces torsions sont mesurées de manière classique dans le domaine de la fabrication des fils guipés. Généralement donc, la torsion correspond au nombre de fils de guipage par unité de longueur lorsque l'âme élastique (2) présente un degré d'étirage donné. Des essais ont donc été menés avec un étirage de fil d'âme de 400 % ,et donc une torsion allant de 800 à 3000 tours/mètre.

De bons résultats ont été obtenus avec une torsion relativement élevée, de l'ordre de 2000 tours/mètre. La résistance électrique d'un fil d'un mètre au repos a été mesurée pour différents degrés d'étirement. Ainsi, pour un fil d'âme élastomère de 44 dtex guipé avec un fil de 33 dtex de marque X-STATIC , avec une torsion de guipage de 2000 tours/mètre, la résistance électrique varie de manière sensiblement linéaire entre 370 Ohms pour une élongation de 10 % jusqu'à une valeur de 879 Ohms pour un allongement de 27,5 %.

La variation de la résistance électrique du fil peut être interprétée au vu des figures 3a à 3c. Ainsi, dans la figure 3a, le fil est représenté dans un état de repos ou de très faible étirement. Dans ce cas, les différents fils de guipage (13) sont plaqués les uns sur les autres grâce à l'effet de contraction de l'âme élastique (2). Les zones de contact entre ces différents fils (13) sont donc relativement importantes et permettent donc une conduction électrique dans le sens longitudinal du fil, par passage du courant d'un tour à l'autre au niveau des zones de contact (14).

Dès lors que le fil (1) subit un étirement, comme illustré à la figure 3b, les différents tours du fil de guipage (23) s'ordonnent autour de l'âme élastique (2), tout en restant au contact d'un tour sur l'autre. Toutefois, la superficie de contact entre deux tours consécutifs a diminué, et par conséquent, la conductivité est globale du fil.

Dans la situation extrême illustrée à la figure 3c, les différents tours (33) de fil de guipage sont disjoints, et la conductivité électrique du fil ne repose plus que sur la conductivité intrinsèque du fil de guipage. Ce fil présente toutefois une résistance à l'électricité très élevée du fait de la très faible épaisseur du revêtement métallique.

Comme déjà évoqué, le fil (1) peut être employé dans des tissus extensibles, tel qu'illustré aux figures 4 et 5.

2869047 -6- Ces tissus (10) peuvent intégrer, comme montré à la figure 4, uniquement des fils caractéristiques (12), en chaîne et en trame (11). De la sorte, les différents fils de trame (11) et de chaîne (12) constituent un réseau maillé. On notera que le tissage avec une armure la plus compacte possible, et typiquement une armure toile, assure un contact optimal entre les différents fils de chaîne et de trame favorable au bon maillage de ce réseau.

On peut également, comme illustré à la figure 5, intégrer dans le trou (20) les fils caractéristiques (21) uniquement dans le sens chaîne ou trame, et en réalisant des bandes (22) de largeur déterminée incluant des fils caractéristiques. Dans ce cas, la variation de la résistance électrique est sensible pour un mouvement dans une direction parallèle aux fils caractéristiques.

Applications industrielles Les textiles tissés réalisés conformément à l'invention peuvent être employés dans de multiples applications très variées. Ainsi, ils peuvent être employés dans des vêtements associés à une fonction de détection de mouvement.

Ainsi, dans le domaine médical, on peut citer une application dans la détection des mouvements respiratoires, par exemple pour des patients hospitalisés dont le rythme respiratoire doit être surveillé. Ces vêtements peuvent encore être également utilisés en tant que ceintures abdominales, pour la vérification des contractions utérines lors des accouchements.

Dans le domaine du sport, ces tissus peuvent être utilisés pour évaluer l'intensité respiratoire en cas d'efforts, ou encore pour mesurer l'intensité des efforts musculaires Parmi de multiples autres applications, on peut également citer l'emploi dans des fonctions de télésurveillance, puisque les capteurs réalisés à base de ce tissu permettent de détecter une absence de mouvement, qui peut être significative de la chute d'une personne nécessitant une assistance.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1/ Fil guipé (1) comportant une âme élastique (2), à base d'élasthanne notamment, et un fil de guipage (3), caractérisé en ce que le fil de guipage (3) est un fil polymère synthétique(4) présentant un revêtement métallique (5).

2/ Fil guipé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement 10 métallique (5) du fil de guipage est obtenu par galvanisation.

3/ Fil guipé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la torsion du fil de guipage (3) est supérieure à 1000 tours/mètre.

4/ Tissu (10,20) incluant en chaîne et en trame des fils élastiques guipés, caractérisé en ce qu'au moins une fraction desdits fils élastiques (12,13,21) présente des propriétés de conduction électrique, et en ce que la conductivité électrique mesurée entre deux points du tissu (10,20) varie avec l'allongement de ce dernier.

5/ Tissu selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tissu (10) possède essentiellement, en chaîne et en trame, des fils élastiques guipés (11,12) présentant des propriétés de conduction électrique.

6/ Tissu selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tissu (20) présente en chaîne et/ou en trame des bandes (22) de fils (21) présentant des propriétés de conduction électrique.

7/ Tissu selon l'une des revendications 4 à 6, comportant des fils selon l'une 30 des revendications 1 à 3.