FR2740934A1 - Flexible fabric incorporating interwoven resistance wire - Google Patents
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Abstract
Description
STRUCTURE CHAUFFANTE SOUPLE.FLEXIBLE HEATING STRUCTURE.
La présente invention a trait à un perfectionnement apporté aux structures chauffantes souples du type constitué, comme cela ressort notamment du FR-A-2 340 016, par une étoffe tricotée ou tissée formée de fibres non conductrices de l'électricité, et dans lequel est incorporée une trame comprenant un fil conducteur de l'électricité, la résistivité des fibres de ce fil étant telle que, lorsqu'il subit une différence de potentiel électrique, il dégage la chaleur. The present invention relates to an improvement made to flexible heating structures of the type constituted, as is apparent in particular from FR-A-2 340 016, by a knitted or woven fabric formed of non-electrically conductive fibers, and in which is incorporated a frame comprising an electrically conductive wire, the resistivity of the fibers of this wire being such that, when it undergoes a difference in electrical potential, it gives off heat.
Dans ce document, la structure textile est de préférence constituée par un tissu, les fils conducteurs de l'électricité étant disposés en trame et la chaîne étant constituée de fils non conducteurs. L'alimentation des fils électriques est obtenue au moyen de deux électrodes distantes l'une de l'autre, placées le long du tissu et qui sont en contact avec le fil conducteur de l'électricité. In this document, the textile structure is preferably made up of a fabric, the electrically conductive threads being arranged in a weft and the warp being made up of non-conductive threads. The electrical wires are supplied by means of two electrodes spaced apart from one another, placed along the fabric and which are in contact with the electrically conductive wire.
Il a également été proposé de réaliser des structures chauffantes dans lesquelles l'armature de base est un tricot comme cela ressort des EP-A463 516 et EP-A-532 468, ce qui permet d'obtenir des articles déformables, souples. It has also been proposed to produce heating structures in which the basic reinforcement is a knitted fabric as is apparent from EP-A463 516 and EP-A-532 468, which makes it possible to obtain deformable, flexible articles.
Dans les solutions précitées, l'élément conducteur est en général constitué par un fil métallique simple qui, à l'usage, peut se casser, se rompre, notamment sous l'action de flexions répétées et/sous des efforts de traction. In the aforementioned solutions, the conductive element generally consists of a single metal wire which, in use, can break, break, in particular under the action of repeated bending and / under tensile forces.
A l'usage, il a été constaté que de telles structures présentaient cependant un certain nombre d'inconvénients. In use, it has been observed that such structures however have a certain number of drawbacks.
En effet, il a été constaté que les caractéristiques électriques de tels produits n'étaient pas homogènes et qu'en cours d'utilisation, il pouvait y avoir la formation de points chauds qui, dans le cas où l'on réalise des complexes chauffants dans lesquels la structure est emprisonnée entre deux nappes externes, tissées par exemple, peut entraîner la détérioration des revêtements externes. Indeed, it was found that the electrical characteristics of such products were not homogeneous and that during use, there could be the formation of hot spots which, in the case where heating complexes are produced. in which the structure is trapped between two external layers, woven for example, can cause deterioration of the external coverings.
Par ailleurs, les solutions antérieures ne permettent que difficilement d'adapter la puissance en fonction des besoins. Furthermore, the previous solutions make it difficult to adapt the power according to the needs.
Or on a trouvé, et c'est ce qui fait l'objet de la présente invention, une structure perfectionnée qui permet de résoudre l'ensemble des problèmes que posent les solutions antérieures. Now we have found, and this is what is the subject of the present invention, an improved structure which makes it possible to solve all of the problems posed by the previous solutions.
D'une manière générale, la structure conforme à l'invention est du type constitué par une nappe textile dans laquelle sont insérées transversalement, selon un rythme prédéterminé, des résistances électriques, des connexions étant prévues sur les bords de la nappe pour réaliser l'alimentation électrique desdites résistances. In general, the structure according to the invention is of the type consisting of a textile sheet in which are inserted transversely, at a predetermined rate, electrical resistances, connections being provided on the edges of the sheet to achieve the power supply of said resistors.
La structure conforme à l'invention se caractérise en ce que
- les résistances électriques sont constituées par des fils guipés, dans lesquels l'âme est constituée par un fil ou filé à base de toute matière non conductrice de l'électricité et le guipage externe est un guipage simple réalisé au moyen d'un fil conducteur;
- les connexions électriques prévues sur les deux bords de la nappe sont constituées par une bande continue, conductrice, solidarisée en surface contre la nappe textile. The structure according to the invention is characterized in that
- the electrical resistances are made up of wrapped wires, in which the core is made up of a wire or spun from any material that does not conduct electricity, and the external wrapping is a simple wrapping made using a conductive wire ;
- The electrical connections provided on the two edges of the sheet are formed by a continuous, conductive strip, secured on the surface against the textile sheet.
S'il peut être envisagé de réaliser la structure conforme à l'invention à partir d'un tissu ou tricot à mailles jetées, de préférence, on utilisera cependant un tricot réalisé selon la technique à mailles cueillies. If it can be envisaged to make the structure according to the invention from a fabric or knitted fabric with knitted stitches, preferably, use will be made of a knitted fabric produced using the picked-up technique.
Selon une forme de réalisation préférentielle, les connexions électriques sont constituées par une bande continue, tissée, tricotée ou tressée, qui est repliée de part et d'autre sur chaque bord du tricot, et liée à ce dernier par couture. Eventuellement, la liaison pourrait être réalisée par collage, voire même par ultrasons. According to a preferred embodiment, the electrical connections consist of a continuous strip, woven, knitted or braided, which is folded on either side on each edge of the knitted fabric, and linked to the latter by sewing. Optionally, the connection could be made by bonding, or even by ultrasound.
L'insertion des fils conducteurs à l'intérieur du tricot de base peut être réalisée soit sous la forme d'une trame insérée sur toute la largeur du tricot entre deux rangées de mailles successives, soit par tricotage dudit fil conducteur qui forme lui-même une véritable rangée de mailles. The insertion of the conducting threads inside the basic knitting can be carried out either in the form of a weft inserted over the entire width of the knitting between two successive rows of stitches, or by knitting of said conducting thread which forms itself a real row of stitches.
En procédant d'une telle manière, il est possible de faire varier la puissance électrique dissipée par effet Joule en faisant varier le nombre de fils conducteurs par rapport aux autres fils du tricot de base. L'alternance peut être par exemple d'un fil conducteur pour 2, 3, 4 ... fils non conducteurs.. By proceeding in this way, it is possible to vary the electrical power dissipated by the Joule effect by varying the number of conductive threads relative to the other threads of the basic knitted fabric. The alternation may for example be a conducting wire for 2, 3, 4 ... non-conducting wires.
Par ailleurs, il est également possible de faire varier les caractéristiques de la résistance électrique en jouant sur le guipage qui peut être réalisé soit à spires jointives, soit à spires plus ou moins espacées les unes des autres. Si le fil conducteur de guipage peut être constitué par un fil simple, il pourrait éventuellement être lui-même constitué par un fil guipé. Furthermore, it is also possible to vary the characteristics of the electrical resistance by playing on the covering which can be produced either with contiguous turns, or with turns more or less spaced apart from one another. If the guiding guiding wire can be constituted by a single wire, it could possibly be itself constituted by a gimped wire.
L'invention et les avantages qu'elle apporte sera cependant mieux compris grâce aux exemples de réalisation donnés ci-après à titre indicatif mais non limitatif, et qui sont illustrés par les schémas annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue schématique représentant un tricot réalisé conformément à l'invention;
- la figure 2 est une vue schématique d'une structure chauffante réalisée à partir d'un tel tricot;
- la figure 3 illustre une variante de la structure chauffante réalisée conformément à l'invention;
- la figure 4 est une reproduction d'une structure chauffante réalisée conformément à l'invention.The invention and the advantages which it brings will however be better understood thanks to the embodiments given below by way of indication but not limitation, and which are illustrated by the appended diagrams in which
- Figure 1 is a schematic view showing a knitted fabric produced in accordance with the invention;
- Figure 2 is a schematic view of a heating structure made from such a knitted fabric;
- Figure 3 illustrates a variant of the heating structure produced in accordance with the invention;
- Figure 4 is a reproduction of a heating structure produced in accordance with the invention.
En se reportant aux schémas annexés, et plus particulièrement aux figures 1, 2 et 3, la structure chauffante souple conforme à l'invention se compose donc par une nappe tricotée, désignée par la référence générale (1) réalisée de préférence selon la technique à maille cueillies, et ce aussi bien sur un métier rectiligne que sur un métier circulaire. Une telle structure tricotée se compose de fils textiles conventionnels (2), non conducteurs, pouvant être constitués aussi bien de fils à filaments continus que de filés de fibres et de fils conducteurs de l'électricité (3) insérés dans le tricot selon un rythme prédéterminé, et qui constituent des résistances électriques qui dégagent de la chaleur par effet Joule. Referring to the appended diagrams, and more particularly to FIGS. 1, 2 and 3, the flexible heating structure according to the invention therefore consists of a knitted sheet, designated by the general reference (1) preferably produced according to the technique picked mesh, both on a rectilinear loom and on a circular loom. Such a knitted structure is made up of conventional non-conductive textile yarns (2), which may consist of both continuous filament yarns and electrically conductive fibers yarns (3) inserted into the knitted fabric at a rate predetermined, and which constitute electrical resistances which give off heat by the Joule effect.
Dans l'exemple illustré à la figure 1, les fils conducteurs (3) forment des rangées de mailles à l'intérieur du tricot, la structure étant réalisée à partir de trois fils de fond (2) non conducteurs pour un fil (3) conducteur. In the example illustrated in FIG. 1, the conducting wires (3) form rows of stitches inside the knitted fabric, the structure being produced from three non-conducting bottom wires (2) for a wire (3) driver.
Pour réaliser la structure conforme à l'invention en partant d'un tricot (1) tel que décrit précédemment, découpé dans des dimensions correspondant à la structure à réaliser, on dispose sur les bords latéraux des connexions électriques (4) reliées à une source d'alimentation (5) dont la tension peut varier en fonction des applications. To produce the structure according to the invention, starting from a knitted fabric (1) as described above, cut into dimensions corresponding to the structure to be produced, there are electrical connections (4) connected to a source on the lateral edges. supply (5) whose voltage may vary depending on the applications.
Cette alimentation peut être réalisée soit de la manière illustrée à la figure 2 par connexion aux deux bords inférieurs (6), soit éventuellement par connexion à un bord inférieur (6) et un bord supérieur (7). This supply can be carried out either as illustrated in FIG. 2 by connection to the two lower edges (6), or possibly by connection to a lower edge (6) and an upper edge (7).
Si l'on peut réaliser à partir du matériau conforme à l'invention une structure chauffante plane homogène, il peut être envisagé, comme cela ressort de la figure 3, de réaliser une structure chauffante comportant une découpe (8) dans sa partie centrale. If it is possible to produce from the material according to the invention a homogeneous planar heating structure, it can be envisaged, as is apparent from FIG. 3, to produce a heating structure comprising a cutout (8) in its central part.
On obtient, conformément à l'invention, une structure chauffante dans laquelle des résistances électriques sont régulièrement réparties parallèlement les unes aux autres sur toute la largeur de la dite structure. In accordance with the invention, a heating structure is obtained in which electrical resistances are regularly distributed parallel to one another over the entire width of said structure.
Les résistances électriques sont constituées par des fils guipés comportant une âme textile non conductrice, autour de laquelle est guipé un fil conducteur, ce qui peut se présenter soit sous la forme d'une lame, soit sous la forme d'un trait, soit éventuellement sous la forme d'un fil également guipé. Par "lame", on entend un fil dont la section est rectangulaire et dont l'épaisseur est de l'ordre d'une dizaine de microns et dont la largeur peut varier entre 0,2 et 1 mm. Par "trait", on entend un fil de section circulaire dont le diamètre est avantageusement compris entre 20 microns et 110 microns. Les résistances électriques peuvent être soit tricotées à l'intérieur de la structure de base, soit tramées. The electrical resistances consist of wrapped wires comprising a non-conductive textile core, around which a conductive wire is wrapped, which can be either in the form of a blade, or in the form of a line, or possibly in the form of a wire also wrapped. By "blade" means a wire whose section is rectangular and whose thickness is of the order of ten microns and whose width can vary between 0.2 and 1 mm. By "line" means a wire of circular section whose diameter is advantageously between 20 microns and 110 microns. The electrical resistances can either be knitted inside the basic structure, or woven.
Exemple
On réalise une structure chauffante conforme à l'invention telle qu'illustrée à la figure 4.Example
A heating structure is produced in accordance with the invention as illustrated in FIG. 4.
Cette structure est réalisée sur un métier à tricoter circulaire de type "mailleuse" de jauge 5 (c'est-à-dire comportant 5 aiguilles dans 25,4 mm de longueur de fonture). Dans le cas présent, le tricotage est réalisé selon une armure Jersey, une aiguille sur deux étant hors travail, ce qui à la tombée du métier donne un tricot dont les colonnes de mailles sont espacées les unes des autres d'environ 4,6 mm. This structure is carried out on a circular knitting loom of the "gauge" type of gauge 5 (that is to say comprising 5 needles in 25.4 mm of length of needle bed). In the present case, the knitting is carried out according to a Jersey weave, one needle out of two being out of work, which at the fall of the loom gives a knitting whose columns of stitches are spaced apart from each other by approximately 4.6 mm. .
Pour réaliser de tels tricots, on utilise comme fil de fond (2) un fil polyester, ayant un titre de 550 dtex et comportant 80 brins. To make such knits, a polyester thread, having a count of 550 dtex and comprising 80 strands, is used as the background thread (2).
Comme fil destiné à réaliser la résistance électrique (3), on utilise un fil guipé comportant une âme constituée par un fil polyester de 2 x 1710 dtex, le guipage étant réalisé à raison de 7 à 8 tours/centimètre avec un fil métallique en nickel/chrome, de section circulaire ayant un diamètre de 0,95 micron. As the wire intended to carry out the electrical resistance (3), a wrapped thread is used comprising a core constituted by a polyester thread of 2 x 1710 dtex, the wrapping being carried out at the rate of 7 to 8 turns / centimeter with a metallic wire of nickel. / chromium, of circular section having a diameter of 0.95 micron.
Le tricotage est réalisé selon une séquence comportant trois rangées de fils polyester pour un fil de fond conducteur. Le fil conducteur (3) n'est pas maillé mais est tramé. Knitting is carried out according to a sequence comprising three rows of polyester threads for a conductive background thread. The conducting wire (3) is not meshed but is woven.
En procédant d'une telle manière, on obtient une structure chauffante constituée par un tricot dont les colonnes de mailles sont espacées entre elles d'une distance de l'ordre de 4,6 mm, et qui sur sa longueur, comporte des résistances électriques constituées par les fils guipés (3), résistances espacées les une des autres d'une distance de l'ordre de 5 mm, l'espace compris entre deux résistances étant constitué par des rangées de tricot réalisées à partir de fils non conducteurs de l'électricité. By proceeding in such a way, a heating structure is obtained consisting of a knitted fabric, the mesh columns of which are spaced apart by a distance of the order of 4.6 mm, and which over its length has electrical resistances. constituted by the wrapped wires (3), resistors spaced apart from each other by a distance of the order of 5 mm, the space between two resistors being constituted by rows of knitting produced from non-conductive wires of the 'electricity.
A partir d'un tel tricot, on réalise une structure chauffante en le découpant sur une longueur et une largeur prédéterminés, et en rapportant sur les bords latéraux du panneau ainsi découpé, des connexions électriques (4) constituées dans le cas présent de bandes tissées comportant, en chaine 100 fils constitués par des fils de cuivre de NM 8,50 (c'est-à-dire 8500 m/kg) et de trame constitué de fils guipés comportant une âme à base d'un fil polyester de 2/150 dtex guipé par un fil de cuivre de NM 68, et ce à raison de 13/14 tours/mètre. From such a knitted fabric, a heating structure is produced by cutting it over a predetermined length and width, and by attaching to the lateral edges of the panel thus cut, electrical connections (4) made in the present case of woven strips. comprising, in chain 100 threads constituted by copper threads of NM 8.50 (that is to say 8500 m / kg) and weft made up of gimped threads comprising a core based on a polyester thread of 2 / 150 dtex wrapped in NM 68 copper wire, at a rate of 13/14 turns / meter.
La liaison des connexions électriques latérales (4) avec le support tricoté est réalisée de préférence par des coutures. Par ailleurs, les bandes (4) permettant de réaliser les connexions électriques sont de préférence repliées de part et d'autre du bord latéral du panneau emprisonnant ainsi parfaitement les zones de lisière. Il a été constaté, qu'en procédant d'une telle manière, on obtenait un contact électrique parfait, ce qui peut s'expliquer par le fait que le fil guipé constituant les résistances forme une surépaisseur sur la longueur du tricot favorisant le contact électrique. The connection of the lateral electrical connections (4) with the knitted support is preferably carried out by seams. Furthermore, the strips (4) used to make the electrical connections are preferably folded over on either side of the lateral edge of the panel, thus perfectly trapping the edge areas. It has been found that by proceeding in such a way, perfect electrical contact is obtained, which can be explained by the fact that the gimped wire constituting the resistors forms an additional thickness over the length of the knitted fabric favoring the electrical contact. .
A partir d'une telle nappe, on réalise un panneau ayant 70 cm de largeur et 2 mètres de hauteur, la structure conforme à l'invention étant complexée entre deux tissus formant un décor externe. Les connexions électriques sont reliées à une source d'alimentation sous une tension de 12 volts. Après mise sous tension, le panneau atteint en surface une température de l'ordre de 40"C correspondant à un élément chauffant ayant une puissance de 600 watts. From such a sheet, a panel having a width of 70 cm and a height of 2 meters is produced, the structure according to the invention being complexed between two fabrics forming an external decoration. The electrical connections are connected to a power source at a voltage of 12 volts. After power-up, the panel reaches a surface temperature of around 40 "C corresponding to a heating element having a power of 600 watts.
Une telle structure chauffante peut être utilisée dans de nombreuses applications, par exemple pour réaliser des sièges chauffants de voiture. Such a heating structure can be used in many applications, for example to produce heated car seats.
Dans une telle application, la structure conforme à l'invention est disposée entre le revêtement de la surface du siège et le noyau en mousse.In such an application, the structure according to the invention is disposed between the covering of the surface of the seat and the foam core.
Un tel matériau pourrait également être utilisé pour réaliser des serres chauffantes, pour assurer la mise hors gel de réseaux routiers, de pistes d'aérodrome
Par rapport aux solutions antérieures, une telle conception de matériaux chauffants dans lesquels l'élément conducteur est constitué par un fil guipé comportant une âme textile et un guipage métallique, permet d'obtenir une surface de contact plus grande que dans les structures pour lesquelles l'élément chauffant est constitué par un fil métallique simple ainsi qu'une meilleure diffusion de la chaleur. Such a material could also be used to make heating greenhouses, to ensure the frost protection of road networks, aerodrome runways
Compared to previous solutions, such a design of heating materials in which the conductive element consists of a covered wire comprising a textile core and a metal covering, makes it possible to obtain a larger contact surface than in structures for which the he heating element consists of a simple metal wire as well as a better diffusion of heat.
Par ailleurs, cette solution élimine tous risques de surchauffe ponctuelle, phénomène qui se produit lorsque l'on utilise des fils simples en métal. In addition, this solution eliminates all risks of occasional overheating, a phenomenon which occurs when simple metal wires are used.
Par ailleurs, si l'invention a été décrite pour une structure obtenue sur un métier à tricoter circulaire à mailles cueillies circulaire, elle pourrait être réalisée sur un métier rectiligne, voire même sur un métier à mailles jetées. Furthermore, if the invention has been described for a structure obtained on a circular knitting machine with circular picked stitches, it could be carried out on a rectilinear loom, or even on a discarded loom.
Dans le cas d'un métier à mailles jetées, les fils conducteurs seront disposés sous la forme de trames s'étendant sur toute la largeur de la structure de fond qui, quant à elle, est réalisée à partir d'un fil non conducteur. In the case of a discarded loom, the conductive wires will be arranged in the form of wefts extending over the entire width of the bottom structure which, in turn, is made from a non-conductive wire.
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