Brevet FR2966319A1 — publié le 20120420

TISSU FORMANT ECRAN AUX ONDES ELECTROMAGNETIQUES ET FIL COMPOSITE UTILISE POUR ELABORER CE TISSU [1] La présente invention concerne un tissu formant écran aux ondes 5 électromagnétiques et un fil composite servant à élaborer ce tissu. [2] Les ondes électromagnétiques dont on traite ici, sont essentiellement celles ayant une fréquence inférieure à 300 GHz et, de préférence, inférieure à 10 GHz. Typiquement, les ondes électromagnétiques visées sont comprises entre 100 MHz et 10 GHz. 10 [003] Ces tissus sont par exemple utilisés pour atténuer les ondes émises par les systèmes de télécommunication et, en particulier, les systèmes de télécommunication définis dans les normes GSM (Global System for Mobile communication), UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), Wifi (Wireless Fidelity) ou Bluetooth. [004] Des tissus connus comprennent des fils composites qui s'étendent 15 parallèlement à au moins deux directions non colinéaires et parallèlement au plan du tissu et qui s'entrecroisent pour former un maillage, ces fils composites comportant : - une âme conductrice, et - deux fils textiles enroulés autour de l'âme conductrice suivant deux torsions, respectivement en S et en Z, un des fils étant le symétrique de l'autre par rapport à 20 un plan contenant l'âme conductrice. [5] Typiquement, dans ces conditions l'âme conductrice est rectiligne. Par rectiligne, on entend une âme conductrice qui s'étend de façon rectiligne le long de l'axe du fil composite sans onduler ou s'entourer autour de cet axe. Typiquement, une âme rectiligne ne s'écarte pas de l'axe du fil composite de plus d'une fois le diamètre 25 de l'âme, sur toute sa longueur, lorsque le fil composite est soumis à une force de tension de 5 g ou de 10 g par mètre. [6] L'âme est conductrice si elle comporte sur toute sa longueur un matériau conducteur, par exemple, un matériau dont la conductivité électrique à 25°C est supérieure à 0,5 MS/m, et de préférence supérieure à 20 MS/m. 30 [007] La torsion d'un fil par rapport à l'âme conductrice peut être dans un sens S ou dans l'autre sens Z. La torsion d'un fil en S par rapport à l'âme conductrice correspond à un fil qui décrit des ondulations régulières de part et d'autre de l'âme, formant une lettre S. La torsion en Z est une torsion inverse de la torsion en S, qui décrit des ondulations inversées, c'est-à-dire que lorsque le fil qui a une torsion en S 35 se trouve d'un côté de l'axe de l'âme, celui qui décrit une torsion en Z se trouve de l'autre côté par rapport à l'axe de l'âme. Ceci sera illustré sur les figures 3 et 4. [008] La demande de brevet EP 2206812 décrit de tels tissus. Dans cette demande de brevet, l'âme conductrice est, ou contient au moins, un fil métallique. Le fil métallique est assemblé avec un ou plusieurs fils textiles pour le rendre plus solide 40 afin de pouvoir être tissé. [009] Ces tissus connus offrent une certaine protection contre les ondes électromagnétiques, qui peut être améliorée. [0010] L'invention vise à concevoir un tissu qui offre une meilleure protection électromagnétique. [0011] L'invention a donc pour objet un tissu dans lequel chacun de ces fils a un diamètre inférieur à 0,1 mm, et, le nombre de tours de chacun des fils autour de l'âme conductrice est compris entre 100 et 400 tours par mètre de manière à recouvrir au plus 800/0 de la surface de l'âme conductrice. [0012] Un tissu formant écran aux ondes électromagnétiques est obtenu par le tissage de fils composites et textiles dans des proportions variables, c'est-à-dire par l'entrecroisement dans un même plan de fils disposés dans le sens de la chaîne, et de fils disposés, dans une direction non parallèle à celle de la chaîne, dans le sens de la trame. Les fils ainsi disposés forment un maillage. Le déposant a constaté que, dans les tissus connus, aux intersections entre les fils composites, le contact électrique n'est pas forcément établi de par la présence des fils textiles autour des âmes conductrices. La protection contre les ondes électromagnétiques est donc diminuée. [0013] Dans le tissus ci-dessus, les fils textiles ont un diamètre inférieur à 0,1 mm et le nombre de tours de chacun des fils textiles autour de l'âme conductrice est faible, compris entre 100 et 400 tours par mètre de manière à recouvrir au plus 800/0 de la surface de l'âme. L'âme conductrice est donc directement apparente à de nombreux endroits. Cela facilite la création de bons contacts électriques aux intersections des fils composites qui se croisent dans le maillage. En effet, les âmes conductrices des deux fils composites qui se croisent peuvent donc venir directement en contact l'une avec l'autre. La protection contre les ondes électromagnétiques est ainsi améliorée. [0014] De plus, un nombre de tours par mètre des fils autour de l'âme peu élevé implique un nombre de croisements des fils textiles sur l'âme conductrice peu élevé. Ces croisements de fils sur l'âme induisent une irrégularité de l'épaisseur du fil composite et rendent le tissage de ces fils plus difficile. Il est donc intéressant de limiter le nombre de croisements des fils textiles afin de faciliter ensuite leur tissage. [0015] Par ailleurs, les torsions en sens inverse des fils textiles autour de l'âme conductrice assurent le maintien de l'âme dans un axe rectiligne. [0016] Enfin, le faible nombre de tours par mètre pourrait entrainer le glissement des fils textiles le long de l'âme conductrice. Par exemple, si les deux torsions des fils étaient en S, les fils pourraient glisser le long de l'âme, ce qui serait source de problèmes lors du tissage. Ici, les torsions inversées en S et en Z induisent des points de croisement des fils sur l'âme. Le glissement des fils est ainsi évité ou grandement limité par rapport au cas où les deux torsions sont dans le même sens. [0017] Les modes de réalisation de ce tissu peuvent comporter la caractéristique 40 suivante: 3 ^ le nombre de fils composites constituant le maillage est compris entre deux et cinq fils composites par centimètre, dans les deux directions non colinéaires du maillage. [0018] Ce mode de réalisation présente les avantages suivants: - le nombre de fils composites limité à cinq par centimètre permet de conserver une bonne souplesse au tissu, c'est-à-dire une souplesse identique ou proche de celle d'un tissu couramment utilisé, soit au maximum un tissu deux fois plus rigide qu'un tissu courant; - le nombre de fils composites au moins égal à deux par centimètre permet d'assurer 10 une bonne efficacité de l'écran contre les ondes électromagnétiques. [0019] L'invention a également pour objet un fil composite apte à être utilisé pour l'élaboration du tissu ci-dessus et comprenant les caractéristiques décrites ci-dessus. [0020] Les modes de réalisation de ce fil composite peuvent comporter les caractéristiques suivantes: 15 ^ les deux fils textiles moulinés autour de l'âme conductrice recouvrent entre 200/0 et 600/0 de la surface de l'âme conductrice; ^ le nombre de tours de chacun des fils autour de l'âme conductrice est compris entre 150 et 200 tours par mètre; ^ les fils textiles sont identiques et ont un titrage compris entre 50 et 300 décitex. 20 ^ le fil composite comprend uniquement deux fils textiles moulinés autour de l'âme conductrice; ^ l'âme conductrice est composée d'un fil en cuivre étamé ou en cuivre argenté; ^ l'âme conductrice a une section circulaire et le diamètre de l'âme conductrice est compris entre 10 pm et 0,1 mm; 25 ^ l'âme conductrice est une lame plus large qu'épaisse. [0021] Ces modes de réalisation présentent les avantages suivants: - la surface de l'âme conductrice recouverte entre 200/0 et 600/0 par les fils textiles permet de maintenir un bon contact électrique entre les fils composites qui se croisent et donc d'assurer une bonne protection contre les ondes tout en rendant l'âme 30 composite plus solide afin de pouvoir être utilisée en tissage; - le nombre de tours des fils textiles autour de l'âme inférieur à 200 tours par mètre permet d'assurer une bon contact électrique aux intersections du maillage entre deux fils composites ce qui permet d'obtenir une bonne protection contre les ondes électromagnétiques. Le nombre de tours des fils autour de l'âme supérieur à 150 35 tours par mètre permet un bon maintien de l'âme conductrice le long de son axe rectiligne; - le titrage des fils textiles compris entre 50 et 300 décitex permet de garantir la finesse du fil composite tout en solidifiant l'âme conductrice afin qu'elle soit apte au tissage; - le moulinage de seulement deux fils autour de l'âme simplifie grandement la fabrication du fil composite; - l'âme conductrice en cuivre étamé ou en cuivre argenté, matériaux très bons conducteurs, permet d'assurer un bon contact électrique entre les fils composites donc une meilleure protection contre les ondes électromagnétiques, et limite les risques d'oxydation; - l'âme conductrice de section circulaire avec un diamètre supérieur à 10 pm garantit un minimum de solidité à l'âme, c'est-à-dire qu'elle est apte à résister à une tension de 8 g/m, et de préférence 12 g/m. Le diamètre inférieur à 0,1 mm permet de conserver une certaine finesse à l'âme donc au fil composite, afin que celui-ci soit apte à être tissé; - l'âme conductrice en forme de lame limite l'épaisseur du fil composite et permet donc d'obtenir un tissu plus fin. [0022] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, 15 donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels: - la figure 1 est une vue schématique d'une partie du maillage du tissu; - la figure 2 est une vue schématique d'un fil composite de la figure 1; - les figures 3 et 4 sont des représentations schématiques respectivement d'une 20 torsion en S et d'une torsion en Z; - les figures 5 et 6 sont des vues en coupe transversale du fil composite de la figure 2 selon des plans, respectivement, A et B; - la figure 7 est un graphe représentant l'atténuation des ondes électromagnétiques en fonction de leur fréquence, après passage à travers le tissu 25 de la figure 1. [0023] Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. [0024] Dans la suite de cette description, les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détail. 30 [0025] La figure 1 représente une partie du maillage d'un tissu 1 formant écran aux ondes électromagnétiques. Ici, le tissu 1 est également un tissu opaque à la lumière. [0026] La partie du maillage représentée ici comprend quatre fils 2, 4, 6 et 8 dans une direction verticale et quatre fils 10, 12, 14 et 16 dans une direction horizontale. Les fils verticaux 2, 4, 6 et 8 constituent la chaîne et les fils horizontaux 10, 12, 14 et 35 16 constituent la trame. [0027] La direction des fils de trame 10, 12, 14 et 16 est non parallèle à la direction des fils de chaîne 2, 4, 6 et 8. Ici, les fils de trame 10, 12, 14 et 16 sont perpendiculaires aux fils de chaîne 2, 4, 6 et 8. [0028] Ces fils sont soit des fils textiles soit des fils composites. Les fils composites 40 sont constitués d'une âme conductrice rectiligne et de deux fils textiles moulinés ou enroulés autour de l'âme. Les fils composites sont décrits plus en détail en référence à la figure 2. De préférence, les fils textiles sont dépourvus d'âme conductrice ou d'élément conducteur susceptible de faire écran aux ondes électromagnétiques. [0029] Les fils composites constituant le maillage doivent être en nombre suffisant 5 de manière à former un écran aux ondes électromagnétiques. Par exemple, ils doivent être au moins au nombre de deux fils composites par centimètre, dans la direction des fils de chaîne 2, 4, 6 et 8 et dans la direction des fils de trame 10, 12, 14 et 16. Cependant, pour garder une certaine souplesse au tissu élaboré à partir de ces fils composites, ils ne doivent pas être plus de cinq fils composites par centimètre, par exemple, ceci dans les deux directions des fils de trame et des fils de chaîne. Le maillage est constitué d'une alternance de fils textiles et de fils composites dans un rapport pouvant aller d'un fil textile pour un fil composite à quatre fils textiles pour un fil composite. Ici, par exemple, le maillage est constitué d'un fil composite pour un fil textile. Par exemple, les fils 2, 6, 12 et 16 sont des fils composites. Les fils 4, 8, 10 et 14 sont des fils textiles. [0030] La figure 2 représente plus en détail un fil composite 2, 6, 12 ou 16. Ces fils composites sont identiques et seul le fil 2 est décrit en détail. [0031] Le fil composite 2 est composé d'une âme conductrice rectiligne 22 et de seulement deux fils textiles 24 et 26 enroulés autour de l'âme 22. Ici, l'âme conductrice 22 a une section circulaire et s'étend le long d'un axe rectiligne 28. Le diamètre de l'âme conductrice 22 est compris entre 10 pm et 0,1 mm, et, de préférence entre 40 pm et 0,1 mm. L'âme conductrice 22 est constituée d'un matériau conducteur, par exemple, un matériau dont la conductivité électrique à 25°C est supérieure à 0,5 MS/m, et de préférence supérieure à 20 MS/m. Ici, l'âme conductrice 22 est un fil métallique de cuivre étamé ou cuivre argenté. Le cuivre argenté ou étamé a une conductivité électrique égale à 58,4 MS/m et permet d'associer la haute conductivité électrique du cuivre avec un pouvoir anti-oxydant. [0032] Le fil métallique constituant l'âme 22 est entouré par deux fils textiles 24 et 26, qui ont le même titrage et, de préférence, la même composition. Ici, les fils 24 et 26 sont de compositions identiques et leur titrage est compris entre 50 et 300 décitex. Ainsi, typiquement, le diamètre des fils textiles 24 et 26 est inférieur à 0,1 mm, et, de préférence inférieur à 0,05 mm. Les fils textiles 24 et 26 peuvent être en fibres naturelles (coton, laine...) ou en fibres synthétiques ou chimiques à base de polyester, polyamide ou autre. [0033] Par exemple, les fils textiles peuvent être constitués des matières suivantes: coton, soie, viscose, viscose FR (ininflammable), acrylique, modacrylique, laine, laine FR melamine, polypropylène, polyéthylène, polyéthylène haute performance, polyéthylène faible densité, polyéthylène haute densité, ployéthylène à haute densité, polyamide, polyamide HT, polyamide anti-feu, polyester, polyester HT, polyester antif- eu, copolymères de polyester, polyamides aromatiques (meta-aramides et para- aramides) et copolymères de ces derniers (copolyaramides), polyacrylonitriles, polybenzimidazole (PBI), polyphénylène 2,6-henzobisoxazole (PBO), polyphénylène térephthalamide (PPTA), polyvinyles, polyimide (PI) polyétherimide, polyamide-imide (PAI), poly-meta-phénylène isophthalamide (MPD-I), fibre ou fil de carbone, ainsi que les combinaisons des ces matières. [0034] Les fils textiles 24 et 26 sont moulinés autour de l'âme 22 suivant deux torsions inverses S et Z. Ici, par exemple, on considère que le fil 24 a une torsion en S et le fil 26 a une torsion en Z. La figure 3 schématise un fil 24 qui a une torsion en S le long de l'axe rectiligne 28. Le fil 24 s'étend en ondulant autour de l'axe 28, en passant de part et d'autre de cet axe 28, et en laissant apparaître une lettre S. La figure 4 schématise un fil 26 qui a une torsion en Z le long de l'axe rectiligne 28. Le fil 26 s'étend en ondulant autour de l'axe 28, en passant de part et d'autre de cet axe 28, et en laissant apparaître une lettre Z. [0035] Les deux fils 24 et 26 sont symétriques l'un de l'autre par rapport à un plan contenant l'âme conductrice 22. Le nombre de tours au mètre que font les deux fils 24 et 26 autour de l'âme conductrice 22 est compris entre 100 et 400, et, de préférence, entre 150 et 200 tours par mètre. Ce nombre de tours peu élevé laisse une partie importante de l'âme 22 non recouverte et préserve ainsi l'effet conducteur du fil métallique 22. Typiquement, les fils 24 et 26 ne recouvrent pas plus de 800/0 de la surface de l'âme 22 et, de préférence moins de 600/0 ou 300/0 de cette surface. La surface recouverte pas les fils 24 et 26, enroulés autour de l'âme 22, est calculée en prenant en compte la plus grande dimension de la section de ces fils dans une direction parallèle à l'âme 22. Ainsi, la surface recouverte par ces fils est proportionnelle au nombre de tours autours de l'âme 22 multiplié par cette plus grande dimension des fils 24, 26. [0036] Grâce au faible nombre de tours, aux intersections entre deux fils composites, les âmes conductrices de ces fils viennent en contact mécanique directement l'une avec l'autre ce qui permet d'obtenir un bon contact électrique entre les âmes conductrices de ces fils. Un contact électrique est considéré comme bon si la continuité électrique entre les deux âmes conductrices présente une conductivité supérieure à 1000 S/m et, de préférence, supérieure à 0,5 MS/m. Ce contact électrique entre les âmes des fils composites améliore la protection contre les ondes électromagnétiques. [0037] Les fils 24 et 26 recouvrent au moins 200/0 de la surface de l'âme conductrice 35 22, Grâce à cela, l'âme 22 est suffisament solide pour être tissée. [0038] De telles torsions inverses en S et en Z impliquent que les deux fils 24 et 26 se croisent alternativement de part et d'autre de l'âme conductrice 22. La figure 2 est orientée selon un repère orthogonal (X,Y,Z) où l'âme 22 s'étend le long de la direction Z. Deux plans A et B de coupe parallèles aux directions X, Y sont représentés. Le 40 plan A contient un point 27 de croisement entre les fils 24 et 26 qui a une ordonnée selon l'axe Y négative. Le plan B contient un point 29 de croisement entre les fils 24 et 26 qui a une ordonnée selon l'axe Y positive. [0039] Ces points 27, 29 de croisement sont illustrés sur les figures 5 et 6. La figure 5 représente une vue en coupe selon le plan A du fil composite 2. Le fil 26 qui a une torsion en Z est en contact direct avec l'âme 22, et le fil 24 se trouve du côté du fil 26 opposé à l'âme 22. [0040] La figure 6 représente une vue en coupe selon le plan B du fil composite 2. Le fil 26 qui a une torsion en Z est en contact direct avec l'âme 22 et le fil 24 se trouve en contact avec le fil 26 du côté opposé à l'âme 22. [0041] La figure 7 est un graphe comportant une courbe 40 qui représente l'atténuation en décibel (dB) des ondes électromagnétiques en fonction de leur fréquence en MHz, après passage à travers le tissu 1. Cette atténuation peut, par exemple, être mesurée conformément à la norme GAM T20. L'atténuation des ondes est supérieure à 30 dB, donc bonne, pour des ondes dont la fréquence est inférieure à 3GHz. Elle est très bonne, c'est-à-dire supérieure à 45 dB, pour les fréquences comprises entre 700 et 950 Mhz. L'atténuation est très forte, c'est-à-dire comprise entre 35 et 45 dB, pour des fréquences d'onde comprises entre 950 et 1850 Mhz. Pour des fréquences supérieures à 1850 Mhz, l'atténuation oscille entre 30 et 38 dB. [0042] Le tableau suivant donne pour quelques fréquences d'ondes de la téléphonie les plus courantes (téléphonie mobile, WIFI et Bluetooth, téléphonie sans fil...) l'atténuation des ondes électromagnétiques, après passage à travers le tissu 1. Fréquences de la Atténuatio Valeurs Valeurs maximales après téléphonie n d'exposition le passage des ondes à maximales en travers le tissu 1 France 900 Mhz (GSM 900) 49 dB 41,2 V/m 0,15 V/m 1850 Mhz (DCSI 33 dB 58,2 V/m 1,29 V/m 1800) 2100 Mhz 33 dB 61 V/m 1,35 V/m (3G/UMTS) 2480 Mhz (WIFI/ 34 dB 61V/m 1,22 V/m Bluetooth) [0043] L'atténuation est toujours supérieure à 30 dB, ce qui représente une bonne atténuation. Le tableau indique également les valeurs d'exposition maximales aux champs électromagnétiques en France en Volt/m, en comparaison avec les valeurs maximales des champs électromagnétiques en Volt/m, après passage des ondes courantes de la téléphonie à travers le tissu 1. Les valeurs des champs électromagnétiques résiduels sont nettement inférieures aux valeurs d'exposition maximales. Ces tests sont effectués, par exemple, selon la norme GAM T20. [0044] D'autres modes de réalisation sont possibles. [0045] Les fils textiles 24 et 26 peuvent être de compositions différentes. Toutefois, 5 de préférence, ils ont le même titrage. [0046] L'âme conductrice 22 peut être une lame, c'est-à-dire un fil plat. Dans ce cas, la largeur de la lame est comprise entre 30 pm et 0,3 mm, et de préférence entre 120 pm et 0,3 mm. Son épaisseur est inférieure à sa largeur et ne dépasse pas 0,033 mm 10 [0047] L'âme conductrice 22 peut être constituée d'un fil conducteur rectiligne et d'un fil textile rectiligne parallèle au fil conducteur. Les fils textiles 24 et 26 sont alors moulinés autours du fil conducteur et du fil textile rectiligne. [0048] Les fils textiles 24 et 26 peuvent être composés de plusieurs filaments, où un filament est le plus petit fil élémentaire constituant un fil textile. Ces filaments peuvent 15 être torsadés entre eux ou non. A l'inverse, les fils textiles peuvent être formés d'un seul filament. [0049] Le tissu n'est pas forcément un tissu tissé. Il peut aussi s'agir d'un tissu à mailles qui n'est pas opaque à la lumière. Toutefois, même dans ce dernier cas, de préférence, le nombre de fils composites par centimètre est conservé égal au nombre 20 donné ci-dessus dans le cas d'un tissu tissé. REVENDICATIONS1. Tissu formant écran aux ondes électromagnétiques et comportant des fils composites (2) qui s'étendent parallèlement à au moins deux directions non colinéaires et parallèlement au plan du tissu et qui s'entrecroisent pour former un maillage, ces fils composites comportant : - une âme conductrice (22), et - deux fils textiles (24, 26) moulinés autour de l'âme conductrice suivant deux 10 torsions, respectivement en S et en Z, un des fils étant le symétrique de l'autre par rapport à un plan contenant l'âme conductrice, caractérisé en ce que chacun de ces fils (24, 26) a un diamètre inférieur à 0,1 mm, et, le nombre de tours de chacun des fils autour de l'âme conductrice est compris entre 100 et 400 tours par mètre de manière à recouvrir au plus 800/0 de la surface de l'âme 15 conductrice. 2. Tissu selon la revendication 1, dans lequel le nombre de fils composites (2) constituant le maillage est compris entre deux et cinq fils composites par centimètre, dans les deux directions non colinéaires du maillage. 20 3. Fil composite apte à être utilisé pour l'élaboration d'un tissu conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, comportant: - une âme conductrice (22), et - deux fils textiles (24, 26) enroulés autour de l'âme conductrice suivant deux torsions, 25 respectivement en S et en Z, un des fils étant le symétrique de l'autre par rapport à un plan contenant l'âme conductrice, caractérisé en ce que chacun de ces fils (24, 26) a un diamètre inférieur à 0,1 mm, et, le nombre de tours de chacun des fils autour de l'âme conductrice est compris entre 100 et 400 tours par mètre de manière à recouvrir au plus 800/0 de la surface de l'âme 30 conductrice. 6. Fil selon la revendication 3, dans lequel les deux fils textiles (24, 26) moulinés autour de l'âme conductrice recouvrent entre 200/0 et 600/0 de la surface de l'âme conductrice. 7. Fil composite selon la revendication 3 ou 4, dans lequel le nombre de tours de chacun des fils (24, 26) autour de l'âme conductrice est compris entre 150 et 200 tours par mètre. 356. Fil composite selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel les fils textiles (24, 26) sont identiques et ont un titrage compris entre 50 et 300 décitex. 7. Fil composite selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel le fil composite comprend uniquement deux fils textiles (24, 26) moulinés autour de l'âme conductrice. 8. Fil composite selon l'une quelconque des revendications 3 à 7, dans lequel l'âme 10 conductrice (22) est composée d'un fil en cuivre étamé ou en cuivre argenté. 9. Fil composite selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, dans lequel l'âme conductrice (22) a une section circulaire et le diamètre de l'âme conductrice est compris entre 10 pm et 0,1 mm. 10. Fil composite selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, dans lequel l'âme conductrice (22) est une lame plus large qu'épaisse. 15