FR3035124A1

FR3035124A1 - ELASTIC FABRIC INTEGRATING NON-ELASTIC CONDUCTIVE WIRES

Info

Publication number: FR3035124A1
Application number: FR1553416A
Authority: FR
Inventors: Didier Dieppois; Adrien Agud
Original assignee: PAYEN
Current assignee: PAYEN
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2016-10-21
Anticipated expiration: 2035-04-16
Also published as: FR3035124B1; WO2016166457A1

Abstract

Tissu (1) élastique au moins dans le sens trame, incluant dans le sens trame des fils (3) conducteurs de l'électricité, ledit tissu présentant une structure double face dans laquelle les deux faces sont indépendantes dans des zones localisées pour former des fourreaux principaux (2) s'étendant dans le sens trame, lesdits fourreaux recevant lesdits fils conducteurs d'électricité (3), caractérisé en ce que le long desdits fourreaux principaux (2), le tissu comporte des zones dans lesquelles les deux faces travaillent entre elles pour former une ou plusieurs régions formant des fourreaux secondaires (20,30) de moindre largeur que les fourreaux principaux.Fabric (1) elastic at least in the weft direction, including in the weft direction of the electrically conductive yarns (3), said fabric having a double-sided structure in which the two faces are independent in localized areas to form sheaths main ones (2) extending in the weft direction, said sleeves receiving said electrically conductive wires (3), characterized in that along said main sleeves (2), the fabric comprises zones in which the two faces work between they form one or more regions forming secondary sheaths (20,30) of lesser width than the main sheaths.

Description

-1- TISSU ELASTIQUE INTEGRANT DES FILS CONDUCTEURS NON ELASTIQUES Domaine technique L'invention se rattache au domaine de l'industrie textile, et plus précisément du secteur des vêtements instrumentés. Elle vise plus particulièrement une nouvelle structure de textiles tissés intégrant des fils conducteurs d'électricité permettant d'acheminer des signaux et de l'énergie électrique au travers d'un textile. Elle concerne plus particulièrement des structures textiles présentant une certaine élasticité, qui n'est pas intrinsèquement la qualité reconnue des fils électriques. Arrière-plan de l'invention Les textiles destinés à fabriquer les vêtements instrumentés doivent intégrer des fils conducteurs de l'électricité, afin d'alimenter les différents capteurs depuis une zone où est implantée sur le vêtement une batterie constituant la source d'énergie électrique. De même, il est généralement nécessaire que les signaux générés par les capteurs répartis sur l'ensemble du vêtement soient acheminés vers un organe assurant leur enregistrement, ou encore leur transmission vers un système de gestion.FIELD OF THE INVENTION The invention relates to the field of the textile industry, and more specifically to the sector of instrumented clothing. It relates more particularly to a new woven fabric structure incorporating electrically conductive son for routing signals and electrical energy through a textile. It relates more particularly to textile structures having a certain elasticity, which is not intrinsically the recognized quality of the electric wires. BACKGROUND OF THE INVENTION Textiles intended for manufacturing instrumented garments must incorporate electrically conductive yarns, in order to supply the various sensors from an area where a battery constituting the source of electrical energy is located on the garment. . Likewise, it is generally necessary for the signals generated by the sensors distributed over the entire garment to be routed to a body ensuring their recording, or else their transmission to a management system.

De manière générale, il est nécessaire de prévoir des agencements permettant aux vêtements de s'étendre ou plus généralement de se déformer, sans que ses fils conducteurs ne subissent trop fortement des tractions mécaniques. Or, de manière générale, les fils conducteurs sont à base de matériaux métalliques, et présentent de médiocres priorités d'élasticité. Il est donc nécessaire de prévoir des structures textiles qui permettent le déplacement des fils conducteurs ou leur élongation en même temps que l'élongation du support textile. On a décrit dans les documents US 2006/0124193 et US 2005/05494 des solutions 30 techniques consistant à tisser des fils conducteurs dans une structure textile tridimensionnelle. Le fil conducteur est tissé de telle manière qu'il présente un 3035124 2 embuvage élevé. De la sorte, lorsque le textile est tendu, le fil métallique, généralement plus rigide que les fils formant le reste du textile, se déforme en adoptant une configuration plus rectiligne, en forçant les fils avoisinants non métalliques à se déformer fortement. L'inconvénient de ce type de solution réside 5 dans la complexité du tissage tridimensionnel à réaliser pour insérer des fils métalliques. Cette complexité rend cette technique difficile à utiliser dans des articles dont le prix de revient est critique. Le Demandeur a décrit dans la demande de brevet FR1450035 non encore publiée 10 à ce jour une solution consistant à utiliser un fil électrique élastique, constituée à base d'un matériau élastomérique, typiquement d'élasthanne, sur lequel a été guipé un fil conducteur de l'électricité, à base d'un matériau métallique. Cette solution consiste à prévoir au sein du textile des zones tissées de manière à former des fourreaux à l'intérieur desquelles sont insérés plusieurs fils conducteurs élastiques, 15 qui peuvent s'allonger en même temps que le textile se déforme. Cette solution, si elle présente certains avantages, comporte néanmoins l'inconvénient de nécessiter l'emploi d'un fil élastique conducteur relativement complexe. Exposé de l'invention 20 Il existe donc un besoin pour la fabrication de textile étirable intégrant des fils conducteurs à base métallique, qui soit facile à fabriquer et qui permettent un fort taux d'élongation. Pour ce faire, le Demandeur a conçu un tissu élastique au moins dans le sens 25 trame, qui inclut dans le sens trame un fil conducteur de l'électricité. Ce tissu présente une structure double face dans laquelle les deux faces sont indépendantes dans des zones localisées pour former des fourreaux principaux s'étendant dans le sens trame, ces fourreaux recevant les fils conducteurs de l'électricité.In general, it is necessary to provide arrangements for clothes to expand or more generally to deform, without its son drivers too strongly mechanical pulls. However, in general, the son son are based on metallic materials, and have poor elasticity priorities. It is therefore necessary to provide textile structures that allow the displacement of the conductive wires or their elongation at the same time as the elongation of the textile support. US 2006/0124193 and US 2005/05494 disclose technical solutions for weaving conductive yarns into a three-dimensional textile structure. The conductive yarn is woven in such a way that it has a high degree of embalming. In this way, when the textile is stretched, the wire, generally more rigid than the son forming the rest of the textile, is deformed by adopting a more rectilinear configuration, forcing the neighboring non-metallic son to deform strongly. The disadvantage of this type of solution lies in the complexity of the three-dimensional weaving to be performed to insert metal wires. This complexity makes this technique difficult to use in articles whose cost is critical. The Applicant has described in patent application FR1450035 not yet published to date a solution consisting in using an elastic electrical wire made of an elastomeric material, typically elastane, on which a wire of conductive material has been guiped. electricity, based on a metallic material. This solution consists in providing, within the textile, woven zones so as to form sheaths into which several elastic conductive threads are inserted, which can be elongated at the same time as the textile is deformed. This solution, if it has certain advantages, nevertheless has the disadvantage of requiring the use of a relatively complex conductive elastic wire. SUMMARY OF THE INVENTION There is therefore a need for the manufacture of stretch fabrics incorporating metal-based conductive yarns, which are easy to manufacture and which allow a high elongation rate. To do this, the Applicant has designed an elastic fabric at least in the weft direction, which includes in the weft direction an electrically conductive wire. This fabric has a double-sided structure in which the two faces are independent in localized areas to form main sleeves extending in the weft direction, these sleeves receiving son electrically conductive.

3035124 3 Conformément à l'invention, ce tissu se caractérise en ce que le long de ces fourreaux principaux, il comporte des zones dans lesquelles les deux faces travaillent entre elles pour former une ou plusieurs régions formant des fourreaux secondaires de moindre largeur que les fourreaux principaux.According to the invention, this fabric is characterized in that along these main sleeves, it comprises zones in which the two faces work together to form one or more regions forming secondary sheaths of lesser width than the sheaths. key.

5 Autrement dit, l'invention consiste à réaliser des fourreaux dans lequel sont insérés les fils métalliques conducteurs, ces fourreaux présentant des zones de restrictions qui permettent de confiner localement les fils électrique en formant des points en limitant le déplacement longitudinal. En d'autres termes, l'invention combine des 10 fourreaux de relativement forte largeur, dans lesquelles les fils électriques présentent au repos une forme ondulée, avec des zones de blocage de ces fils. Ainsi, entre deux zones de blocage successives, les fils conducteurs ondulés sont déployés lorsque le textile est étiré dans le sens trame, en répartissant ainsi cette déformation sur toute la longueur du fourreau. De la sorte, lorsque le textile se 15 rétracte, on évite que le fil conducteur ne se contracte en formant des zones d'accumulation dans une région particulière du fourreau principal. Il est ainsi possible d'utiliser des fils conducteurs électriques qui présentent une élasticité quasi nulle. En effet, dans ce cas, chaque segment de fil conducteur 20 délimité entre deux fourreaux secondaires consécutifs sur un même fourreau principal, présente une largeur supérieure à la distance séparant ces deux fourreaux consécutifs lorsque l'étoffe est au repos. En d'autres termes, le fil électrique se déforme en formant des ondulations entre deux fourreaux secondaires. Ainsi, il est ainsi possible d'utiliser un fil conducteur métallique relativement simple, puisqu'il 25 n'a pas besoin d'être élastique, mais doit simplement être apte à se déformer entre deux fourreaux secondaires successifs. En pratique, les fils conducteurs peuvent être définis métalliques recouverte d'une couche isolante, de préférences résistantes autres agressions chimiques et 30 mécaniques.In other words, the invention consists in making ducts into which the conductive metal wires are inserted, these ducts having zones of restrictions which make it possible to locally confine the electric wires by forming points while limiting the longitudinal displacement. In other words, the invention combines sleeves of relatively large width, in which the electrical wires have at rest a corrugated shape, with zones of blocking of these wires. Thus, between two successive blocking zones, the corrugated conductive yarns are deployed when the textile is stretched in the weft direction, thus distributing this deformation over the entire length of the sheath. In this way, as the fabric retracts, the conductive thread is prevented from contracting by forming accumulation zones in a particular region of the main sheath. It is thus possible to use electrical conductors son that have a virtually zero elasticity. Indeed, in this case, each segment of conductive wire 20 delimited between two consecutive secondary sleeves on the same main sheath, has a width greater than the distance separating these two consecutive sleeves when the fabric is at rest. In other words, the electric wire is deformed by forming corrugations between two secondary sleeves. Thus, it is thus possible to use a relatively simple metal wire, since it does not need to be elastic, but must simply be able to deform between two successive secondary sleeves. In practice, the conductive son can be defined metal covered with an insulating layer, resistant preferences other chemical and mechanical aggression.

3035124 4 En pratique, cette configuration présente de multiples avantages, et en particulier dans le cas où chaque fourreau secondaire est traversé par un unique fil conducteur de l'électricité. En d'autres termes, le fourreau principal peut accueillir plusieurs 5 fils conducteurs d'électricité, mais chacun de ces fils est confiné dans un fourreau secondaire qui lui est dédié. On évite ainsi que les fils conducteurs viennent s'emmêler lorsque le textile se rétracte, avec des risques de création de court-circuit lorsque l'isolation des fils conducteurs est défaillante.In practice, this configuration has many advantages, and in particular in the case where each secondary sleeve is crossed by a single conductor wire of electricity. In other words, the main sleeve can accommodate several son electrically conductive, but each of these son is confined in a secondary sheath dedicated thereto. This avoids the conductive son get entangled when the textile retracts, with the risk of creation of short circuit when the insulation of the conductors is faulty.

10 Différentes configurations sont envisageables en fonction du degré de maintien des fils métalliques qu'on souhaite obtenir. Ainsi, pour assurer un maintien efficace, on privilégiera une configuration dans laquelle la largeur de chaque fourreau secondaire correspond à un coup de trame. En d'autres termes, les fils métalliques sont intimement maintenus par leur fourreau secondaire.Different configurations are possible depending on the degree of maintenance of the metal son that is desired. Thus, to ensure effective maintenance, we will favor a configuration in which the width of each secondary sheath corresponds to a frame shot. In other words, the metal wires are intimately held by their secondary sheath.

15 De la même manière, les fourreaux secondaires peuvent présenter des longueurs variables en fonction du rôle du fourreau secondaire. Si le fourreau secondaire est principalement destiné à assurer un point de blocage, ou une zone d'accroche du fil élastique pour répartir l'élasticité de ce fils, une courte longueur de fourreau peut 20 être suffisante. A l'inverse, si l'on souhaite assurer un blocage plus ferme des fils conducteurs, on privilégiera des longueurs de fourreaux secondaires plus importantes. Ceci peut en particulier être le cas pour réaliser les zones de connexion des fils électriques avec 25 des dispositifs extérieurs, et en particulier avec les capteurs montés sur le vêtement. Dans ce cas, il est possible de répartir les zones de connexion des différents fils du même fourreau principal à différents niveaux du fourreau secondaire.In the same way, the secondary sleeves may have varying lengths depending on the role of the secondary sheath. If the secondary sheath is primarily intended to provide a locking point, or a zone of attachment of the elastic wire to distribute the elasticity of this son, a short sheath length may be sufficient. On the other hand, if it is desired to ensure a firmer locking of the conductive wires, preference will be given to longer secondary liner lengths. This may in particular be the case for making the connection areas of the electrical wires with external devices, and in particular with the sensors mounted on the garment. In this case, it is possible to distribute the connection areas of the different wires of the same main sheath at different levels of the secondary sheath.

3 03 5 12 4 5 En pratique, il est également possible de prévoir des zones dans lesquelles le fil conducteur de l'électricité travaille avec l'une de faces du tissu. Ainsi, dans ces zones particulières, le fil conducteur sort du fourreau pour prendre part au tissage de l'une des faces dudit fourreau. Cela peut en particulier être utile au niveau des 5 zones de connexion des fils électriques avec les dispositifs auxquels ils sont reliés. Le fait que les fils conducteurs soient apparents à ce niveau permet un contrôle visuel des points à connecter, ainsi qu'un blocage physique du fil pour éviter ou limiter son déplacement.In practice, it is also possible to provide areas in which the electrically conductive yarn works with one side of the fabric. Thus, in these particular areas, the conductive wire exits the sheath to take part in the weaving of one of the faces of said sheath. This can in particular be useful at the 5 connection areas of the electrical wires with the devices to which they are connected. The fact that the wires are apparent at this level allows a visual check of the points to be connected, and a physical blocking of the wire to avoid or limit its movement.

10 Description sommaire 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 figures annexées dans laquelle la figure 1 est une vue partielle d'un textile réalisé conformément à 15 l'invention, montré dans un état rétracté ; la figure 2 est une vue analogue du textile de la figure 1, montré dans un état étiré ; les figures 3 et 4 sont des vues en coupe respectivement selon les plans III-III' et IV-IV' de la figure 1.Brief Description of the Figures The manner of carrying out the invention and the advantages thereof will be apparent from the description of the embodiment which follows, with reference to the accompanying figures in which FIG. 1 is a partial view of a textile made according to the invention, shown in a retracted state; Figure 2 is an analogous view of the textile of Figure 1, shown in a stretched condition; Figures 3 and 4 are sectional views respectively along the planes III-III 'and IV-IV' of Figure 1.

20 Les figures 5 et 6 sont des vues en coupe selon respectivement les sens chaine et trame d'une variante de réalisation du tissu, dans une zone où le fil conducteur travaille avec l'une des faces du tissu Manière de réaliser l'invention 25 Comme illustré à la figure 1, le textile 1 conforme invention comporte dans des zones localisées, un travail séparé de ses deux faces, permettant de définir des fourreaux principaux 2, dans lequel sont confinés des fils métalliques 3, au nombre de quatre dans l'exemple des figures. Dans ce fourreau principal 2, et comme illustré la figure 3, les fils de chaîne 10,11 travaillent indépendamment avec la moitié des fils de trame 14, de manière à former deux faces distinctes 15,16, délimitant le fourreau principal 2. À l'intérieur de ce fourreau principal 2, les 3 0 3 5 1 2 4 6 quatre fils conducteurs 3 sont maintenus avec une capacité de se déformer fortement lorsque le textile est rétracté, comme illustré à la figure 1. Complémentairement, le fourreau principal 2 comporte également des fourreaux 5 secondaires 20,30, formés par le travail des fils de chaîne avec les fils de trame sur des longueurs plus courtes que pour les fourreaux principaux 2. Ainsi, comme illustré à la figure 4, les fils de chaîne 21 travaillent avec la nappe de fils de trame 14 à l'identique que le fils de chaîne 22 formant la face de fond, à l'exception de la zone 25 dans laquelle les fils de trame 31,32 se divisent en deux nappes 10 définissant ainsi le volume du fourreau principal 30. A l'intérieur de cette zone, les fils de chaine 35,36,37 travaillent alternativement avec les deux faces, définissant ainsi des fourreaux secondaires 33,34, à l'intérieur desquels peuvent être bloqués un fil conducteur 3. Bien entendu, la largeur du fourreau secondaire peut être adaptée à souhait, et peut comporter au moins un coup en trame pour pouvoir 15 emprisonner un fil conducteur 3. Bien que cela ne soit pas une solution privilégiée, il est possible d'insérer deux (ou plus) fils conducteurs dans un même fourreau secondaire si besoin. Comme illustrées figurent 1 et 2, les longueurs Li,L2 dans le sens trame des 20 fourreaux secondaires 20,30 peuvent être distinctes. Ainsi, les fourreaux secondaires 20 de plus faible longueur constituent des points d'accroche qui permettent de bloquer les fils conducteurs 3, en empêchant leur glissement à l'intérieur du textile. Ainsi, comme on illustré à la figure 2, lorsque le tissu est étiré, les fils conducteurs 3 adoptent une configuration plus rectiligne. Bien 25 entendu, les effets montrés aux figures peuvent différer de la réalité, et ont été accentués pour faciliter la compréhension de l'invention. Des fourreaux secondaires 30 de plus forte longueur assurent non seulement un rôle d'accroche des fils conducteurs 3, mais permettent également la localisation 30 individualisée des fils conducteurs 3 sur une plus grande longueur. Ceci est en 3 0 3 5 1 2 4 7 particulier utile lorsque l'on souhaite connecter ces fils conducteurs à des dispositifs extérieurs. Dans la forme illustrée, les différents fourreaux secondaires 20,30 ont été positionnés au même niveau en chaîne, mais il est bien évidemment possible de les décaler latéralement, en particulier si on souhaite 5 répartir les contraintes au sein du textile, ou encore si l'on souhaite espacer dans le sens trame les points de connexion vers l'extérieur de plusieurs fils conducteurs du même fourreau principal. Comme illustré aux figures 5 et 6, les fils conducteurs 3 peuvent également 10 travailler avec les fils de fond formant le reste du tissu dans certaines zones où il est avantageux de bloquer plus fermement les fils conducteurs, et les rendre apparents. Pour ce faire, au niveau de la zone de connexion 40, les fils conducteurs 43 travaillent avec les fils de chaine 41, de sortent qu'ils se trouvent dans une configuration analogue aux fils de fond de la trame. Selon qu'ils sont 15 associés à un fil de trame apparent 48, ou recouvert 42, les fils conducteurs 47, 43, sont donc apparents ou non sur la face endroit. La largeur de la zone apparente peut être modulée en fonction du rôle du fil électrique dans cette zone. Dans le cas où le fil est destiné à être connecté avec un dispositif extérieur, la longueur de la zone apparente peut être supérieure aux cas où le fil est simplement maintenu 20 fermement. Il ressort de ce qui précède que le textile conforme à l'invention présente l'avantage d'assurer des points d'accroche des fils conducteurs lors de la traction du textile. Il permet ainsi utilisation de fils conducteurs ne présentant pas de propriétés 25 intrinsèques d'élasticité, mais simplement la capacité de se déformer en créant des ondulations au sein du fourreau les accueillants.Figures 5 and 6 are cross-sectional views respectively of the warp and weft directions of an alternative embodiment of the fabric, in an area where the conductive yarn is working with one of the faces of the fabric. As illustrated in FIG. 1, the textile 1 according to the invention comprises, in localized zones, a workwork separated from its two faces, making it possible to define main sleeves 2, in which there are confined metal wires 3, four in number in the example of the figures. In this main sheath 2, and as illustrated in FIG. 3, the warp threads 10, 11 work independently with half of the weft threads 14, so as to form two distinct faces 15, 16 delimiting the main sheath 2. Inside this main sheath 2, the three conducting wires 3 are held with a capacity to deform strongly when the textile is retracted, as illustrated in FIG. 1. Additionally, the main sheath 2 comprises also secondary sleeves 20,30, formed by working the warp yarns with the weft yarns on shorter lengths than for the main sleeves 2. Thus, as illustrated in FIG. 4, the warp yarns 21 work with the web of weft yarns 14 identical to the warp yarn 22 forming the bottom face, with the exception of the zone 25 in which the weft threads 31, 32 divide into two sheets 10 thus defining the volume from the oven In this zone, the warp threads 35, 36, 37 work alternately with the two faces, thus defining secondary sleeves 33, 34, inside which can be blocked a conductive thread 3. Of course, the width of the secondary sheath can be adapted as desired, and may comprise at least one raster shot to be able to imprison a conductive wire 3. Although this is not a preferred solution, it is possible to insert two ( or more) lead wires in the same secondary sheath if necessary. As illustrated in FIGS. 1 and 2, the lengths L 1, L 2 in the weft direction of the secondary sleeves 20, 30 may be distinct. Thus, the secondary sheaths 20 of shorter length are points of attachment that block the son 3 conductive, preventing slipping inside the textile. Thus, as illustrated in FIG. 2, when the fabric is stretched, the conductive wires 3 adopt a more rectilinear configuration. Of course, the effects shown in the figures may differ from reality, and have been emphasized to facilitate understanding of the invention. Secondary sheaths 30 of greater length not only provide a hooking role of the conductive wires 3, but also allow the individualized localization of the conductive wires 3 over a greater length. This is particularly useful when it is desired to connect these leads to external devices. In the illustrated form, the various secondary sheaths 20, 30 have been positioned at the same chain level, but it is of course possible to offset them laterally, in particular if it is desired to distribute the stresses within the textile, or if It is desired to space in the weft direction the connection points towards the outside of several conducting wires of the same main sheath. As illustrated in FIGS. 5 and 6, the conductive wires 3 can also work with the bottom wires forming the rest of the fabric in certain areas where it is advantageous to lock the leads more firmly and make them visible. To do this, at the connection area 40, the son son 43 work with the warp son 41, they come out in a configuration similar to the background son of the frame. Depending on whether they are associated with an apparent weft yarn 48 or covered yarn 42, the conductive yarns 47, 43, are therefore apparent or not on the locus face. The width of the apparent area can be modulated according to the role of the electric wire in this area. In the case where the wire is to be connected with an external device, the length of the apparent area may be greater than when the wire is simply held firmly. It follows from the foregoing that the textile according to the invention has the advantage of ensuring points of attachment of the conductive son during the traction of the textile. It thus makes it possible to use conductive wires that do not have intrinsic properties of elasticity, but simply the ability to deform by creating corrugations within the sheath that are hospitable.

Claims

CLAIMS1 / Fabric (1) elastic at least in the weft direction, including in the weft direction of the son (3) electrically conductive, said fabric having a double-face structure 5 in which the two faces are independent in localized areas for forming main sleeves (2) extending in the weft direction, said sleeves receiving said electrically conductive wires (3), characterized in that along said main sleeves (2), the fabric comprises zones in which the two The faces work together to form one or more regions forming secondary sheaths (20, 30) of smaller width than the main sheaths.

2 / Fabric according to claim 1, characterized in that the son (3) electrical conductors have a virtually zero elasticity and in that each segment of conductive wire 15 delimited by two secondary sleeves (20) consecutive on the same main sheath (2). ) have a greater width at a distance separating said two consecutive sleeves, when the fabric is at rest.

3 / Fabric according to claim 1, characterized in that each secondary sheath 20 is traversed by a single conductor wire of electricity.

4 / fabric according to claim 1, characterized in that the conductive son are metal son covered with an insulating layer. 5 / Fabric according to claim 1, characterized in that the width of each secondary sheath corresponds to a weft stroke. 6 / fabric according to claim 1, characterized in that it comprises areas in which the electrically conductive yarn works with one of the faces. 30