WO2016166457A1 - Tissu elastique integrant des fils conducteurs non elastiques - Google Patents

Tissu elastique integrant des fils conducteurs non elastiques Download PDF

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Didier DIEPPOIS
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    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/16—Physical properties antistatic; conductive

Definitions

  • 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.
  • Textiles intended to produce the instrumented garments must incorporate electrically conductive yarns, in order to feed the different 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.
  • the Applicant has designed an elastic fabric at least in the weft direction, which includes in the weft direction a conductive wire of electricity.
  • 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.
  • 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 main sheaths.
  • 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 by limiting the longitudinal displacement.
  • the invention combines sheaths of relatively large width, in which the electrical son have at rest a wavy shape, with locking zones of these son.
  • 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, when the textile retracts, it prevents the conductive wire from contracting by forming accumulation zones in a particular region of the main sheath.
  • each conductor wire segment 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.
  • the electric wire is deformed by forming corrugations between two secondary sleeves.
  • the conductive son can be defined metal covered with an insulating layer, resistant preferences other chemical and mechanical aggression.
  • this configuration has many advantages, and in particular in the case where each secondary sheath is crossed by a single thread electricity.
  • 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 creating a short circuit when the insulation of the conductors is faulty.
  • 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 hooked area of the elastic wire to distribute the elasticity of the son, a short sheath length may be sufficient.
  • connection areas of the electrical wires 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.
  • 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 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.
  • FIG. 1 is a partial view of a textile made according to the invention, shown in a retracted state;
  • FIG. 2 is a similar view of the textile of FIG. 1, shown in a stretched state;
  • FIGS. 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 thread works with one of the faces of the fabric
  • the textile 1 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.
  • 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.
  • the four conducting wires 3 are held with a capacity to deform strongly when the textile is retracted, as illustrated in FIG. 1.
  • the main sheath 2 also comprises secondary sheaths 20, 30, trained by working the warp yarns with the weft yarns on shorter lengths than for the main sleeves 2.
  • the warp threads 21 work with the ply of weft yarns 14 to be the same as the warp thread 22 forming the bottom face. with the exception of the zone 25 in which the weft threads 31, 32 divide into two plies thus defining the volume of the main sleeve 30. Within this zone, the warp threads 35, 36, 37 work alternately with both faces, thus defining secondary sheaths 33, 34, inside which can be blocked a conductive wire 3.
  • the width of the secondary sheath can be adapted to wish, and can include at least one shot in weft to be able to trap a conductive wire 3. Although this is not a preferred solution, it is possible to insert two (or more) wires in the same secondary sheath if necessary.
  • the lengths L 15 L 2 in the weft direction of the secondary sleeves 20, 30 may be distinct.
  • the secondary sheaths 20 of shorter length are hooked points that block the conductive son 3, preventing slipping inside the textile.
  • the conductive wires 3 adopt a more rectilinear configuration.
  • the effects shown in the figures may differ from reality, and have been accentuated to facilitate the understanding of the invention.
  • Longer sheaths 30 of greater length not only ensure the hooking of lead wires 3, but also allow the individualized location of lead wires 3 over a greater length. This is particularly useful when it is desired to connect these leads to external devices.
  • 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 even if we want to space in the direction weft the connection points to the outside of several conductive wires of the same main sheath.
  • the son son 3 can also work with the background son forming the rest of the fabric in some areas where it is advantageous to block more firmly the son son, and make them apparent.
  • the conductive son 43 work with the warp son 41, out that they are in a configuration similar to the background son of the frame. According to whether they are associated with an apparent weft yarn 48, or coated 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 intended to be connected with an external device, the length of the apparent area may be greater than when the wire is simply held firmly.
  • the textile according to the invention has the advantage of ensuring points of hanging conductive son during the traction of the textile. It thus allows the use of conductive wires that do not have intrinsic elastic properties, but simply the ability to deform by creating undulating ridges within the sheath.

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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 ceque 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.

Description

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.
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 techniques consistant à tisser des fils conducteurs dans une structure textile tridimensionnelle. Le fil conducteur est tissé de telle manière qu'il présente un 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 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 F 1450035 non encore publiée 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, 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
II 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 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. 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.
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 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 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 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 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 mécaniques. 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 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.
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.
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'accroché du fil élastique pour répartir l'élasticité de ce fils, une courte longueur de fourreau peut 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 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.
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 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. 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 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- ΙΙΓ et IV-IV de la figure 1.
- Les figures 5 et 6 sont des vues en coupe selon respectivement les sens chaîne 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
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 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 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 définissant ainsi le volume du fourreau principal 30. A l'intérieur de cette zone, les fils de chaîne 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 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 Ll5L2 dans le sens trame des fourreaux secondaires 20,30 peuvent être distinctes. Ainsi, les fourreaux secondaires 20 de plus faible longueur constituent des points d'accroché 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 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'accroché des fils conducteurs 3, mais permettent également la localisation individualisée des fils conducteurs 3 sur une plus grande longueur. Ceci est en 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 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 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 chaîne 41, de sortent qu'ils se trouvent dans une configuration analogue aux fils de fond de la trame. Selon qu'ils sont 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 fermement.
Il ressort de ce qui précède que le textile conforme à l'invention présente l'avantage d'assurer des points d'accroché des fils conducteurs lors de la traction du textile. Il permet ainsi utilisation de fils conducteurs ne présentant pas de propriétés intrinsèques d'élasticité, mais simplement la capacité de se déformer en créant des ondulations au sein du fourreau les accueillants.

Claims

REVENDICATIONS
1/ 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.
21 Tissu selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les fils (3) conducteurs électriques présentent une élasticité quasi nulle et en ce que chaque segment de fil conducteur délimité par deux fourreaux secondaires (20) consécutifs sur un même fourreau principal (2) présentent une largeur supérieure à distance séparant lesdits deux fourreaux consécutifs, lorsque l'étoffe est au repos.
3/ Tissu selon la revendication 1 , caractérisé en ce que chaque fourreau secondaire est traversé par un unique fil conducteur de l'électricité.
4/ Tissu selon la revendication 1 , caractérisé en ce que les fils conducteurs sont des fils métalliques recouverts d'une couche isolante. 5/ Tissu selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la largeur de chaque fourreau secondaire correspond à un coup de trame.
6/ Tissu selon la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comporte des zones dans lesquelles le fil conducteur de l'électricité travaille avec l'une de faces.
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