FR3019190A1 - CONDUCTIVE TEXTILE YARN, METHOD FOR MANUFACTURING SUCH YARN AND FABRIC INCORPORATING SUCH YARN - Google Patents

Abstract

Procédé de fabrication d'un fil élastique présentant des propriétés de conduction de l 'électricité comprenant les étapes consistant à : • réaliser un fil élémentaire en guipant sur un fil synthétique autour d'un fil d'âme métallique ; • réaliser un fil intermédiaire en guipant ledit fil élémentaire autour d'un fil d'âme élastique ; • associer plusieurs fils élémentaires par guipage avec un fil synthétique de liage.A method of manufacturing an elastic yarn having electrically conductive properties comprising the steps of: • forming an elementary yarn by guiping on a synthetic yarn around a metal core yarn; • producing an intermediate wire by guiding said elementary wire around an elastic core wire; • combine several elementary yarns by wrapping with a synthetic binding yarn.

Description

-1- FIL TEXTILE CONDUCTEUR, PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL FIL ET TISSU INTEGRANT UN TEL FIL Domaine technique L'invention se rattache au domaine de l'industrie textile, et plus particulièrement à la fabrication de textiles intégrant des fils conducteurs présentant des propriétés d'élasticité. Elle vise plus particulièrement un fil élastique dont la constitution lui permet non seulement de présenter de fortes propriétés d'élasticité, combinées avec des propriétés électriques de conductivité élevée, et avec une résistance importante aux agressions mécaniques et chimiques. Un tel fil et le tissu qui l'intègre trouvent une application toute particulière pour la réalisation de vêtements instrumentés.The invention relates to the field of the textile industry, and more particularly to the manufacture of textiles incorporating conductive yarns having a number of yarns. elasticity properties. It relates more particularly to an elastic yarn whose constitution allows it not only to have high elasticity properties, combined with electrical properties of high conductivity, and with significant resistance to mechanical and chemical attack. Such a yarn and the fabric that incorporates it find a particular application for the realization of instrumented clothing.

Techniques antérieures De façon générale, on connaît l'existence de vêtements instrumentés, c'est-à-dire de vêtements incluant des capteurs susceptibles de générer des signaux électriques représentatifs de l'utilisation ou des propriétés physico-chimiques de son utilisateur. La fabrication de tels vêtements nécessite l'intégration dans le vêtement de fils présentant des propriétés de conduction de l'électricité. De multiples solutions ont déjà été proposées consistant à intégrer dans un textile des fils essentiellement conducteurs.PRIOR ART In general, there is known the existence of instrumented clothing, that is to say clothing including sensors capable of generating electrical signals representative of the use or physicochemical properties of its user. The manufacture of such garments requires the integration into the garment of yarns with conductive properties of electricity. Multiple solutions have already been proposed consisting in integrating into a textile substantially conductive son.

L'intégration ou l'association avec le textile se fait généralement par des opérations de rajout postérieures à la fabrication du textile, par des techniques de broderies ou de couture. On conçoit que de telles opérations, qui relèvent de la confection augmentent fortement le prix de revient du vêtement, puisqu'elles doivent être réalisées après que le vêtement ait été réalisé.30 -2- En outre, et surtout, les fils essentiellement conducteurs ne sont pas connus pour présenter une grande élasticité, de sorte qu'ils doivent généralement être intégrés dans une configuration présentant des circonvolutions permettant de se déformer en même temps que le textile qui le supporte.The integration or association with the textile is generally done by adding operations after the manufacture of the textile, by embroidery or sewing techniques. It is conceivable that such operations, which are part of the clothing industry, greatly increase the cost price of the garment, since they must be carried out after the garment has been made. In addition, and most importantly, the essentially conductive yarns are not known to have high elasticity, so they must generally be integrated in a configuration with convolutions allowing to deform at the same time as the textile that supports it.

On peut par exemple citer les textiles décrits dans le document EP 2 505 090. Le Demandeur a proposé dans le document FR 2 869 047 un fil qui présente des propriétés de conduction de l'électricité, et qui possède parallèlement un taux 10 d'allongement relativement élevé. Plus précisément, un tel fil est un fil guipé, dont l'âme est essentiellement élastique, typiquement à base d'élasthanne, et dont le fil de guipage est un fil synthétique qui est recouvert d'une couche métallique, qui peut être déposée par 15 exemple par galvanisation. Un tel fil, s'il possède certains avantages, présente toutefois certains inconvénients lorsqu'il doit être intégré dans un textile, et en particulier un vêtement destiné à subir des opérations de lavage. En effet, la tenue du revêtement 20 métallique sur le fil de guipage peut ne pas être suffisante, et les propriétés électriques ont tendance à se dégrader au fur et à mesure des attaques chimiques et de l'abrasion observées lors des opérations de lavage. Par ailleurs, la conductivité d'un tel fil est relativement dépendante de son 25 taux d'allongement, puisqu'elle dépend du niveau de contact des spires du fil de guipage. Exposé de l'invention Il existe donc un besoin pour un fil qui présente des propriétés de résistance 30 électrique qui sont relativement constantes avec le taux d'allongement, et qui sont les plus persistantes possibles au fur et à mesure des opérations de lavage, et plus -3 - généralement de toutes les opérations qui sollicitent mécaniquement et/ou chimiquement le fil conducteur. Pour ce faire, il est donc proposé un fil textile élastique, qui se caractérise en 5 ce qu'il est formé par l'assemblage d'une pluralité de fils intermédiaires parallèles, assemblés par un fil de guipage synthétique. Chaque fil intermédiaire comporte un fil d'âme élastique et un fil de guipage formé d'un fil élémentaire. Ce fil élémentaire est lui-même formé d'un fil d'âme 10 métallique, guipé avec un fil synthétique. Autrement dit, l'invention consiste à réaliser un fil qui comporte un conducteur continu formé d'un fil métallique, qui est protégé par un fil de guipage limitant les effets de l'abrasion et diminuant la surface exposée aux attaques 15 chimiques. Ce fil élémentaire à âme conductrice est utilisé en tant que fil de guipage sur une âme essentiellement élastique, de sorte que l'allongement de cette âme élastique provoque la déformation du fil métallique qui dessine une hélice dont le 20 pas augmente avec l'allongement de l'âme. Avantageusement en pratique, le fil de guipage du fil élémentaire, qui recouvre le fil métallique peut être enroulé à spires jointives. Dans cette configuration, la protection du fil métallique est améliorée, puisque la surface 25 apparente de celui-ci est extrêmement faible, sinon nulle. Parallèlement, l'enroulement de ce fil de guipage de protection permet de limiter les risques de déformation du fil métallique, qui est ainsi bloqué dans ses évolutions. On limite en particulier les risques de voir le fil métallique se tordre de 30 sorte qu'il fasse des boucles sur lui-même, et se fragilise, voire ne se coupe. -4- La structure ainsi décrite peut se décliner avec différents types de matériaux pour chacun de ces constituants. Ainsi, le fil d'âme métallique du fil élémentaire peut être à base d'un ou plusieurs matériaux choisis dans le groupe comprenant le cuivre, l'acier, l'argent ou l'or. Ce fil peut avantageusement être isolé par un émaillage ou une couche de vernis. Le fil de guipage du fil élémentaire, enroulé autour du fil métallique peut être réalisé de façon générale à partir de nombreux polymères thermoplastiques, et notamment à base de fils choisis dans le groupe comprenant les polyamides, les 10 polyesters, voire les polypropylènes. De même, le fil d'âme du fil intermédiaire, qui présente les propriétés élastiques, peut être préférentiellement à base d'un monotoron, typiquement réalisé en élasthanne ou en matériau équivalent à base élastomérique, voire d'autres 15 polymères élastiques. Une telle structure présente l'avantage de présenter un allongement qui peut être d'au moins 200 %, tout en conservant une résistivité inférieure à 1 Ohm cm. 20 Un tel fil peut être incorporé en chaîne et/ou en trame dans un tissu. Dans l'application particulière où ce fil est utilisé pour acheminer les informations d'une zone à l'autre du tissu, il peut être présent uniquement dans une seule des directions, et en particulier dans le sens trame, pour des raisons de fabrication. 25 En effet, dans un mode particulier de réalisation, ce fil peut être inséré à l'intérieur d'une même gaine formée lors du tissage même du tissu, ce qui permet la fabrication du textile avec l'intégration du fil conducteur pendant le tissage. Bien entendu, ce fil conducteur peut également être associé à un textile 30 support par d'autres moyens permettant de former une poche prévue à cet effet, et en particulier par des techniques de tricotage, broderie, voire de confection. -5- L'invention couvre donc également un procédé de fabrication d'un fil élastique qui présente des propriétés de conduction de l'électricité. Ce procédé comporte les étapes suivantes consistant à : - réaliser un fil élémentaire en guipant un fil synthétique sur un fil d'âme métallique ; - réaliser un fil intermédiaire en guipant ce fil élémentaire sur un fil d'âme élastique ; - associer plusieurs fils intermédiaire par guipage avec un fil synthétique de liage. 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 15 figures annexées dans lesquelles : La figure 1 est une vue en perspective sommaire d'un fil selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue de détail de la zone II délimitée à la figure 1, dans lequel un seul fil unitaire a été représenté. 20 La figure 3 est une vue de détail de la zone III délimitée de la figure 2. Bien entendu, les éléments représentés aux figures ont été réalisés dans des dimensions qui sont été choisies pour faciliter la compréhension de l'invention, et qui peuvent s'écarter de la réalité. 25 Exemples de réalisation Comme illustré à la figure 1, le fil 1 est composé d'un faisceau de plusieurs fils intermédiaires 2 qui sont associés et maintenus entre eux par un fil de guipage 30 fin 3. 3 0 1 9 1 9 0 -6- Comme illustré à la figure 2, chaque fil intermédiaire 2 comporte une âme 10 en matériau essentiellement élastique, qui peut être composé d'un monotoron d'élasthanne par exemple, typiquement d'un titre compris entre 20 et 80 décitex. Cette âme 20 est guipée par un fil élémentaire 30, illustré en détail à la figure 3. 5 Plus précisément, ce fil élémentaire 30 possède une âme formée d'un fil métallique 31, guipé par un fil synthétique 32 de titre allant de quelques décitex à quelques dizaines de décitex, typiquement de 10 à 50 dtex. Dans la forme illustrée à la figure 3, les spires formées par le fil synthétique 32 ne sont pas jointives, et 10 laissent apparaître le fil métallique 31, pour faciliter la compréhension des figures. Toutefois comme déjà évoqué, il est possible que ces spires soient jointives, de manière à ne laisser apparaître qu'une infime partie de la surface du fil métallique 31. Cette protection peut être améliorée en employant une technique de double guipage.Mention may be made, for example, of the textiles described in document EP 2 505 090. The Applicant has proposed in FR 2 869 047 a yarn which exhibits properties of conduction of electricity, and which also has an elongation rate. relatively high. More specifically, such a yarn is a gimped yarn, whose core is essentially elastic, typically based on elastane, and whose covering yarn is a synthetic yarn which is covered with a metal layer, which can be deposited by Example by galvanizing. Such a wire, if it has certain advantages, however, has certain drawbacks when it must be integrated into a textile, and in particular a garment intended to undergo washing operations. Indeed, the strength of the metal coating on the yarn may not be sufficient, and the electrical properties tend to degrade as the chemical attack and abrasion observed during washing operations. Moreover, the conductivity of such a yarn is relatively dependent on its rate of elongation, since it depends on the contact level of the turns of the yarn. SUMMARY OF THE INVENTION There is therefore a need for a yarn which exhibits electrical resistance properties which are relatively constant with the elongation rate, and which are as persistent as possible during the washing operations, and more -3 - generally all operations that mechanically and / or chemically solicit the lead. To do this, it is therefore proposed an elastic textile yarn, which is characterized in that it is formed by the assembly of a plurality of parallel intermediate son, assembled by a synthetic yarn. Each intermediate wire comprises an elastic core wire and a wrapping wire formed of an elementary wire. This elementary wire is itself formed of a metal core wire 10, covered with a synthetic thread. In other words, the invention consists in producing a wire which comprises a continuous conductor formed of a wire, which is protected by a wrapping wire limiting the effects of abrasion and decreasing the surface exposed to chemical attacks. This conductive core elementary wire is used as a wrapping wire on an essentially elastic core, so that the elongation of this elastic core causes the deformation of the wire which draws a helix whose pitch increases with increasing elongation. blade. Advantageously in practice, the wrapping wire of the elementary wire, which covers the wire may be wound with contiguous turns. In this configuration, the protection of the wire is improved, since the apparent surface thereof is extremely small, if not zero. In parallel, the winding of this protective covering yarn makes it possible to limit the risk of deformation of the wire, which is thus blocked in its evolutions. In particular, the risks of seeing the wire twist so that it loops on itself, and becomes brittle or even cut. The structure thus described can be declined with different types of materials for each of these constituents. Thus, the wire core wire of the elementary wire may be based on one or more materials selected from the group consisting of copper, steel, silver, or gold. This wire may advantageously be isolated by an enameling or a layer of varnish. The wrapping thread of the elementary wire wound around the wire may be made generally from numerous thermoplastic polymers, and in particular based on yarns selected from the group comprising polyamides, polyesters and even polypropylenes. Similarly, the core wire of the intermediate wire, which has the elastic properties, may be preferably based on a monotoron, typically made of elastane or elastomeric-based equivalent material, or even other elastic polymers. Such a structure has the advantage of having an elongation which can be at least 200%, while maintaining a resistivity of less than 1 ohm cm. Such a yarn may be incorporated into a warp and / or weft in a fabric. In the particular application where this wire is used to convey the information from one zone to the other of the fabric, it may be present only in one of the directions, and in particular in the weft direction, for manufacturing reasons. Indeed, in a particular embodiment, this thread can be inserted inside the same sheath formed during the weaving of the fabric itself, which allows the manufacture of the textile with the integration of the thread during weaving. . Of course, this conductive thread may also be associated with a support fabric by other means making it possible to form a pocket provided for this purpose, and in particular by knitting, embroidery or even making techniques. The invention thus also covers a method of manufacturing an elastic yarn which has properties of conduction of electricity. This method comprises the following steps consisting in: producing an elementary wire by guiding a synthetic thread on a metal core wire; - Making an intermediate wire by guiding this elementary wire on an elastic core wire; - Associate several intermediate son by wrapping with a synthetic binding yarn. Brief Description of the Figures The manner of carrying out the invention, as well as the advantages thereof, will be apparent from the description of the embodiment which follows, in support of the appended figures in which: FIG. 1 is a perspective view summary of a thread according to one embodiment of the invention. Figure 2 is a detail view of the area II delimited in Figure 1, wherein a single unit wire has been shown. FIG. 3 is a detailed view of the delimited zone III of FIG. 2. Of course, the elements represented in the figures have been made in dimensions which have been chosen to facilitate understanding of the invention, and which can be to move away from reality. Embodiments As illustrated in FIG. 1, the wire 1 is composed of a bundle of several intermediate wires 2 which are associated and held together by a thin wrapping wire 30. 3 0 1 9 1 9 0 -6 As illustrated in FIG. 2, each intermediate wire 2 comprises a core 10 of essentially elastic material, which may be composed of an elastane monotornon for example, typically with a titer of between 20 and 80 decitex. This core 20 is covered by an elementary wire 30, illustrated in detail in FIG. 3. More precisely, this elementary wire 30 has a core formed of a metal wire 31, covered by a synthetic wire 32 of a title ranging from a few decitex to a few tens of decitex, typically from 10 to 50 dtex. In the form illustrated in Figure 3, the turns formed by the synthetic thread 32 are not contiguous, and 10 reveal the wire 31, to facilitate understanding of the figures. However, as already mentioned, it is possible that these turns are contiguous, so as to reveal only a tiny portion of the surface of the wire 31. This protection can be improved by employing a technique of double wrapping.

Différents exemples de réalisation peuvent être déclinés, en faisant varier différents paramètres. Ainsi, l'exemple ci-après est donné à titre indicatif et non limitatif. Exemple n°1 Fil élémentaire: - âme fil de cuivre de 25 microns de diamètre ; - fil de guipage polyamide, plat, de titre de 44 dtex; - nombre de spires du fil de guipage : 1000 tours par mètre, (âme tendue) avec deux fils guipés en sens inverse; Fil intermédiaire : - âme monotoron d'élasthanne de titre de 44 dtex (sans allongement) ; - fil de guipage formé par le fil élémentaire avec 1000 spires par mètre ; Fil global - dix fils intermédiaires associés sans torsion ; - guipage par un fil synthétique de type polyamide texturé de 13 dtex ; - guipage avec 10 tours par mètre. -7- L'allongement maximum d'un tel fil est de l'ordre 250%. La résistance électrique d'un tel fil est de l'ordre de 3,6 S2, par mètre linéaire. Cette résistance est quasi invariable avec l'allongement.Different embodiments can be provided, by varying different parameters. Thus, the example below is given for information only and is not limiting. Example n ° 1 Elementary wire: - core copper wire of 25 microns in diameter; polyamide, flat wrapper yarn, of 44 dtex; - number of turns of the wrapping wire: 1000 turns per meter, (stretched core) with two son gimped in the opposite direction; Intermediate wire: - Monotoron spandex core of 44 dtex (without elongation); - wrapping wire formed by the elementary wire with 1000 turns per meter; Overall yarn - ten intermediate yarns without torsion; wrapping with a 13 dtex textured polyamide type synthetic yarn; - wrapping with 10 turns per meter. The maximum elongation of such a yarn is of the order of 250%. The electrical resistance of such a wire is of the order of 3.6 S2, per linear meter. This resistance is almost invariable with elongation.

Exemple n°2 Fil élémentaire: - âme : fil de cuivre isolé de 25 microns de diamètre ; - fil de guipage polyamide, plat ou texturé, formé de 34 filaments, et de titre de 78 dtex; - nombre de spires du fil de guipage : 600 tours par mètre, (âme tendue) avec deux fils guipés en sens inverse; Fil intermédiaire : - âme monotoron d'élasthanne de titre de 78 dtex (sans allongement) ; - fil de guipage formé par le fil élémentaire avec 600 spires par mètre ; Fil global - cinq fils intermédiaires associés sans torsion ; - guipage par un fil synthétique de type polyamide texturé de 22 dtex ; - guipage avec 10 tours par mètre.Example No. 2 Elementary wire: - core: insulated copper wire 25 microns in diameter; polyamide wrapping thread, flat or textured, formed of 34 filaments, and of 78 dtex; number of turns of the wrapping thread: 600 turns per meter, (stretched core) with two threads wrapped in the opposite direction; Intermediate yarn: - 78 dtex monotoron spandex core (without elongation); - wrapping wire formed by the elementary wire with 600 turns per meter; Overall yarn - five associated intermediate yarns without torsion; wrapping with a textured polyamide synthetic yarn of 22 dtex; - wrapping with 10 turns per meter.

Les exemples ci-dessus ont été testés avec persistance de la conductivité électrique après 20 lavages ménagers dans des conditions normalisées, et 750 cycles d'élongation totale du fil final Il ressort de ce qui précède que le fil conçu selon l'invention présente un taux d'allongement élevé, avec une résistance électrique quasi constante, et une bonne tenue aux agressions extérieures, mécaniques ou chimiques.The above examples have been tested with persistent electrical conductivity after 20 household washes under standard conditions, and 750 total elongation cycles of the final wire. It follows from the foregoing that the wire designed according to the invention has a rate of high elongation, with almost constant electrical resistance, and good resistance to external mechanical or chemical attack.

Claims (5)

REVENDICATIONS1. Procédé de fabrication d'un fil élastique (1) présentant des propriétés de conduction de l'électricité comprenant les étapes consistant à : - réaliser un fil élémentaire (30) en guipant un fil synthétique (32) autour d'un fil d'âme métallique (31) ; - réaliser un fil intermédiaire (2) en guipant ledit fil élémentaire (30) autour d'un fil d'âme élastique (20) ; - associer plusieurs fils intermédiaires (2) par guipage avec un fil synthétique de liage (3).REVENDICATIONS1. A method of manufacturing an elastic yarn (1) having electrically conductive properties comprising the steps of: - forming an elementary yarn (30) by wrapping a synthetic yarn (32) around a core yarn metal (31); - Making an intermediate wire (2) by guiding said elementary wire (30) around an elastic core wire (20); - Associating several intermediate threads (2) by wrapping with a synthetic binding yarn (3). 2/ Procédé selon la revendication 1 caractérisé en que lors de la réalisation du fil élémentaire (30), le fil synthétique (32) est enroulé à spires jointives sur le fil d'âme métallique (31).2 / A method according to claim 1 characterized in that during the production of the elementary wire (30), the synthetic wire (32) is wound with contiguous turns on the metal core wire (31). 3/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de la réalisation du fil intermédiaire, le fil d'âme élastique (20) est monotoron.3 / A method according to claim 1, characterized in that during the production of the intermediate wire, the elastic core wire (20) is monotoron. 4/ Fil textile élastique (1) présentant des propriétés de conduction de l'électricité caractérisé en ce qu'il est formé de l'assemblage d'une pluralité de fils intermédiaires (2) parallèles assemblés ensemble par un fil de guipage synthétique (3), chaque fil intermédiaire (2) comportant un fil d'âme élastique (20) et un fil de guipage formé d'un fil élémentaire (30), dans lequel le fil élémentaire (30) est formé d'un fil d'âme métallique (31) guipé par un fil synthétique (32).4 / elastic textile yarn (1) having conduction properties of electricity characterized in that it is formed of the assembly of a plurality of parallel intermediate son (2) assembled together by a synthetic covering yarn (3 ), each intermediate wire (2) having an elastic core wire (20) and a covering wire formed of an elementary wire (30), wherein the elementary wire (30) is formed of a core wire metal (31) covered by a synthetic thread (32). 5/ Fil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fil d'âme métallique (31) du fil élémentaire est à base d'un matériau choisi dans le groupe comprenant le cuivre, l'acier, l'argent, l'or. 301 91 90 -9- 6/ Fil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fil de guipage (32) du fil élémentaire est enroulé à spires jointives. 7/ Fil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le fil de guipage (32) du fil 5 élémentaire est choisi dans le groupe comprenant le polyamide, le polyester, le polypropylène. 8/ Fil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'âme (20) du fil intermédiaire (2) est un monotoron. 10 9/ Fil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'âme du fil intermédiaire est à base d'un matériau choisi dans le groupe comprenant les polymères élastiques, l'élasthanne, les matériaux à base élastomériques. 15 10/ Fil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il présente un allongement supérieur à 200 %. 11/ Fil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il possède une résistivité inférieure à 1 Ohm.cm. 12/ Tissu incorporant en chaîne et/ou en trame un fil selon la revendication 4. 13/ Tissu selon la revendication 12, caractérisé en ce que le fil selon la revendication 4 est tissé à l'intérieur d'une gaine formée lors du tissage du tissu. 20 25 305 / Thread according to claim 4, characterized in that the metal core wire (31) of the elementary wire is based on a material selected from the group consisting of copper, steel, silver, gold . 30/91 90 -9- 6 / Thread according to claim 4, characterized in that the wire wrapping (32) of the elementary wire is wound with contiguous turns. 7 / Thread according to claim 4, characterized in that the wrapping thread (32) of the elementary thread 5 is selected from the group comprising polyamide, polyester, polypropylene. 8 / Thread according to claim 4, characterized in that the core (20) of the intermediate wire (2) is a monotoron. 9 / Yarn according to claim 4, characterized in that the core of the intermediate yarn is based on a material selected from the group consisting of elastic polymers, elastane, elastomeric-based materials. 10 / Thread according to claim 4, characterized in that it has an elongation greater than 200%. 11 / wire according to claim 4, characterized in that it has a resistivity of less than 1 Ohm.cm. 12 / fabric incorporating warp and / or weft a yarn according to claim 4. 13 / fabric according to claim 12, characterized in that the yarn according to claim 4 is woven inside a sheath formed during weaving fabric. 20 25 30