CN102057089A - 具有减少扭转的导电的股绳 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种包括一个或多个束(110、120、130)的股绳(100)，所述一个或多个束中的每一个包括至少三十根金属纤维。所述金属纤维(140)包括不锈钢和比不锈钢导电性更好的金属。利用预定的每米扭转的数目来加捻所述股绳，所述预定的每米扭转的数目小于每米80个扭转并且大于每米10个扭转。这样，可以实现股绳的挠曲寿命的增加。

Description

具有减少扭转的导电的股绳

技术领域

本发明涉及一种包括一束或者多束金属纤维的导电的股绳并且涉及其各种用途。

背景技术

包括一束或多束金属纤维的股绳是已知的。这种股绳例如应用于车座加热系统或者可加热的织物中。在这些应用中，股绳用作电阻并且在使用中提供有电流以获得所需的加热效果。在这种股绳的许多应用中，股绳经受不同的应力和/或应变状态。特别是，所述股绳可以在拉伸和/或弯曲或扭转应力下被重复地加载，例如，当应用在汽车座位加热装置中时。当重复地经受这种应力时，股绳的金属纤维可能断裂，最终引起股绳的破坏。因此，股绳可能不再提供其例如在汽车座位加热装置中作为加热元件的功能。

发明内容

总体而言，希望增加系统或部件的使用寿命。在应用包括多束金属纤维的股绳的情况中，股绳的使用寿命受其对重复弯曲的抵抗性(其通常称为挠曲寿命)的影响。因此，为了增加包括一束或多束金属纤维的股绳的使用寿命，本发明的目的是设计一种对弯曲和/或腐蚀和/或磨损具有增强的抵抗性的股绳，所述增强的抵抗性被称为增加的挠曲寿命。在本发明的意思内，挠曲寿命将被理解为“在重复弯曲的条件下股绳对于破裂的抵抗性”。

根据本发明，通过用于汽车座位加热的、包括一束或多束的股绳来实现该目的，每束包括至少三十根金属纤维，所述金属纤维包括不锈钢和比不锈钢导电性更好的金属，例如，铜或者铜合金，所述股绳包括预定的每米扭转的数目，其特征在于，所述预定的每米扭转的数目小于每米80个扭转并且大于每米10个扭转。

“比不锈钢导电性更好的”金属的例子例如为铜、铝、镍、银、黄金或者其任何合金。

所述束包括至少30根金属纤维。优选是，束中的全部纤维为金属纤维。更加优选的是，束中的全部纤维是包括不锈钢和比不锈钢导电性更好的金属的金属纤维。

金属纤维可以是单独拉延的或者成束拉延的。对于单独拉延的纤维，通过用于一根纤维的一系列的模具来实现直径的减小。对于成束拉延的纤维，通过用于整束的单独系列的模具来实现直径的减小，例如，在US3379000、US3394213、US2050298或者US3277564中所描述的。在成束拉延操作的情况中，纤维的横截面通常具有如US2050298的图2中所示的五边形或者六边形的形状，并且与具有圆形横截面的单独拉延的纤维相反，这些纤维横截面的圆周通常为锯齿形的。纤维横截面中的该差异导致了纤维的“等效直径”的术语的使用，其被理解为表面积等于纤维的径向横截面的表面积的假想的圆的直径。

每米扭转的数目可以从每米10个扭转直到每米80个扭转变化，例如，从每米20个扭转直到每米70个扭转，例如从每米30个扭转直到每米60个扭转。如本文中所使用的，术语“扭转的数目”必须理解为用来获得导电的股绳的加捻或者扭转的数量，或者另外陈述为围绕股绳轴线的转数。在股绳中仅存在一个束的情况中，扭转的数目是施加在该单独的束上的扭转的数量。在股绳中存在两个或更多个束的情况中，扭转的数目是用于将这些束结合成股绳的加捻的数量。

因而，根据本发明的股绳包括以下实例：

-包括一个单独的束的股绳，所述单独的束包括1000根纤维，所述束具有每米50个扭转。

-包括两个束的股绳，每个束包括275根纤维，这些束按每米50个扭转相互加捻在一起。

对于第二实例，优选的是，单独的束自身没有扭转。

已经观察到，在各种实验中，在包括一个或多个金属纤维束的股绳中应用的每米扭转的数目影响股绳的挠曲寿命。更具体地说，已经观察到，当每米扭转的数目保持在80以下时在挠曲寿命方面获得了显著增加。

总之，在股绳中应用高得多的每米扭转的数目，以便实现使股绳的各个元素(即，一个或多个束中的纤维)紧密地结合在一起。然而，在本发明中已经令人惊讶地观察到，该高的扭转的数目可能不利地影响股绳的挠曲寿命。因此，包括所述股绳的应用的预期寿命可能减短。通过根据本发明来选择每米扭转的数目，可以实现股绳的挠曲寿命的增加因而其中应用股绳的系统的使用寿命的增加。其中股绳的挠曲寿命起重要作用的应用的实例例如是在加热应用(例如，汽车座位加热装置)中的使用。为了防止股绳的不同元素分开太远，已经注意到大约每米10个扭转的最小的扭转数是足够的。

仅作为实例，已经通过实验观察到，特别是根据本发明的股绳的实施例，挠曲寿命可以为10000次循环或更多。应用于根据本发明的股绳中的纤维包括多个金属层，它们至少都包括不锈钢和比不锈钢导电性更好的金属，例如，铜或者铜合金。通过应用这种纤维，不锈钢和比不锈钢导电性更好的金属两者的特性可以产生优点。因此，应用在根据本发明的股绳中的纤维结合了不锈钢良好的强度特性和这种导电性更好的金属(例如，铜)的电阻特性。

单独的金属纤维的等效直径一般小于50μm，例如小于40μm，例如小于20μm。纤维直径通常大于1μm，例如大于2μm，例如大于6μm。已经观察到，减小的纤维直径也对挠曲寿命具有正面的影响。

金属纤维的股绳还可以涂敷有适当的涂层，优选为PVC(聚氯乙烯)、PVA(聚乙烯醇)、PTFE(聚四氟乙烯，也称为特氟纶)、FEP(四氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(copolymers of tetrafluoromethylene and hexafluoropropylene))、MFA(全氟烷氧基聚合物)或者聚氨酯清漆。

根据本发明的股绳优选用在汽车座位加热中，并且还用于一般的纺织品或者用于一般的加热应用。

附图说明

图1示意性地示出了根据本发明的股绳的横截面视图；

图2a和2b示意性地表示了将多个束围绕彼此加捻以获得根据本发明的股绳的两种可能的方式；

图3示意性地表示了随每米扭转的数目而变化的股绳的挠曲寿命；

图4示意性地表示了根据本发明的股绳作为用于汽车座位的加热元件的应用。

具体实施方式

根据本发明的股绳包括一个或多个金属纤维束，每个束包括至少30根金属纤维。图1示意性地描绘了根据本发明的股绳100的横截面视图。股绳100包括三个束110、120和130，每个束包括多于30根的金属纤维140。

在本发明中，金属将被理解为包括金属和金属合金(例如，不锈钢)或各种组合物。举例来说，应用于本发明中的金属纤维可以包括由铜或者铜合金包覆的不锈钢芯体。替代地，应用于根据本发明的股绳中的金属纤维可以具有由不锈钢覆盖层包围的铜芯体。这种纤维提供了与不锈钢的耐腐蚀性和耐氧化性结合的改善的电特性。所述不锈钢优选是从例如AISI 302、304、316或316L的AISI 300系列或者例如AISI 430、AISI 625或AISI 904的AISI 400系列中选出来的。

根据本发明，形成束的纤维可以是成束拉延的纤维或者单独拉延的纤维。

应用于根据本发明的股绳中的金属纤维优选具有小于50微米但是大于0.5微米的等效直径，优选在1微米和35微米之间，更优选在7和21微米之间。纤维的等效直径将被理解为与纤维的横截面具有相同面积的假想的圆的直径。

优选是，应用于根据本发明的股绳中的纤维束是从成束拉延工艺获得的。有利地，可以应用后者的工艺，因为其能够制造出与单独拉延工艺相比更细的纤维。另外，成束拉延工艺可以被认为是更加经济的工艺，因为它能够使得同时获得多根纤维。关于金属纤维的成束拉延，可以参见US 3,394,213、US 2,050,298或者US 3,277,564。

有利地，可以应用根据本发明的股绳来获得纺织品，例如，编织、纺织、打结或者针织的纺织品。

应用于根据本发明的股绳中的金属纤维可以包括与钢或者合金钢相比具有更高电导率的材料的芯体。用于形成这种芯体的优选的材料是铜或者铜合金。

当这种材料用于形成金属纤维时，同样地通过将许多单根的拉延的丝或长丝分组、或者优选如在本发明中那样使用成束拉延工艺(例如，在获得具有多层的金属纤维的WO-A-2006/120045和JP-A-5-177243中所描述的)来获得这种材料的束。因而，可以获得具有铜或者铜合金芯体和例如不锈钢的覆盖层的一束金属纤维。在优选实施例中，不锈钢覆盖层可以包括AISI 316L钢或者AISI 625或AISI 904。

所述的这些束可以有利地应用在根据本发明的股绳中、用于其中导电率是很重要的那些应用(例如电加热的应用装置)。这些应用例如可以包括可加热的织物，其中导电的股绳起到电阻加热元件的作用。这些织物例如可以是集成到汽车座位中的加热装置的一部分，通常在座位的泡沫材料部分和座位的装饰(upholstery)之间。

在其中导电率是很重要的并且其中可以有利地应用根据发明的股绳的另一应用是：用作将不同的电子装置(例如，电池、印刷电路板的装置或者监视装置)相互连接的导线。

关于应用于根据本发明的股绳的实施例中的两个或更多个束的加捻，存在不同的选择。图2a和2b中示出了两种选择。

图2a示意性地描绘了两个束A与B以及每个束的外表面上的基准线L(如果束未被加捻，则基准点是位于束的圆周上的纤维中的纤维L)。对不同的束A和B进行加捻的一种方式是通过围绕彼此弯曲这些束，基本上没有在单独的束上施加任何扭转。因而，两个或更多个束的加捻不会产生单独的束的(额外的)扭转。这在图2b的左边示出。如可以看到的，基准线L(或者纤维L)基本上保持在相对于所述束(或者其它纤维)的圆周的位置中。该工艺有时被称为“并捻”并且可以借助于管形的加捻机来执行。

作为一种替代形式，可以通过在两个或更多个束上施加扭转力来加捻股绳的束。这样，单独的束也在其自身上具有扭转或者获得额外的扭转。这在图2b的右边示出。该工艺有时被称为“聚束”并且可以通过双加捻机来执行。

可以通过根据本发明的股绳来获得的挠曲寿命的增加进一步通过图3中的图表来示出。图3示意性地表示了随每米扭转的数目N而变化的挠曲寿命FL。如可以在图表中看到的，当每米扭转的数目保持在80以下时获得了挠曲寿命的显著增加。通过进一步减小每米扭转的数目，甚至可能进一步增加挠曲寿命。然而，已经注意到，如已经如上所述的，为了防止股绳的不同的束分开太远，应当遵守约每米10个扭转的最小扭转数目。当每米扭转的数目在30和60之间时，获得了增加的挠曲寿命和避免这些束分开得太远之间的良好的折衷办法。

根据本发明的股绳可以有利地被应用作为用于汽车座位的加热元件。这在图4中示出。图4示意性地示出了设有纺织品510的汽车座位500，所述纺织品包括根据本发明的作为电极511的股绳。碳线(carbon wire)512可以联接到电设备(未示出)上，在使用中，布置所述电设备以便借助于两根电缆513向纺织品提供所需的电流，每根电缆513联接到联接有碳线512的电极511上。该装置称为并联的汽车座位加热元件。

替代地，可以提供一系列的汽车座位加热的实施例，其中根据本发明的股绳起到耐热元件(heat resisting element)的作用。

通过以下测试结果来说明关于可以通过根据发明的股绳来实现的挠曲寿命的增加。

举例来说，以下表1示出了用实验方法确定的以下股绳的挠曲寿命。

股绳表示为：

a/b×c/d

其中

a等于纤维的等效直径，

b表示束的数目，

c表示每束的纤维数目，以及

d表示每米扭转的数目。

表1

可以通过使股绳的取样长度在大约0.60毫米到0.80毫米的弯曲半径上并在轴向载荷下经受重复的弯曲来确定挠曲寿命。在这种测试中的弯曲度数通常取为180°。在测试期间，设置微电流穿过股绳样品，股绳样品形成电路的一部分。一旦样品的所有纤维都断裂了，电路也断开，则停止计算弯曲的数目。

必须用具有相同tex(tex用g/1000m来表示)数的股绳来比较挠曲寿命。在表1中显然示出，对于具有大约相同tex数的股绳而言，对于较小直径的纤维的挠曲寿命更好。因此，挠曲因子是用于比较股绳的“挠曲寿命”的适当手段，挠曲因子是挠曲寿命循环数与股绳的Tex的比值。如在表1中那样，通过检定挠曲因子，显然，在股绳上施加更低的扭转以及股绳中的纤维的更小直径提供了更好的“挠曲寿命”。

虽然提到了根据本发明的股绳的各种具体的应用，但是本发明决不局限于所提到的应用。

Claims (15)

1.一种包括一个或多个束(110、120、130)的导电的股绳(100)，每个束包括至少三十根金属纤维(140)，所述金属纤维(140)包括不锈钢和比不锈钢导电性更好的金属，所述股绳(100)包括预定的每米扭转的数目，其特征在于，所述预定的每米扭转的数目小于每米80个扭转并且大于每米10个扭转。

2.根据权利要求1所述的股绳，其中所述金属纤维是单根拉延的或者成束拉延的。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的股绳，所述股绳包括两个或更多个束。

4.根据任一项前述权利要求所述的股绳，其中所述比不锈钢导电性更好的金属是铜。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的股绳，其中所述预定的每米扭转的数目在每米30个扭转和每米60个扭转之间。

6.根据任一项前述权利要求所述的股绳，其中所述一个或多个束的数目与每一束的纤维的数目相乘大于250。

7.根据任一项前述权利要求所述的股绳，其中在所述束的一些或者全部中所述金属纤维是未被加捻的。

8.根据权利要求1到6中任一项所述的股绳，其中在所述束的一些或者全部中所述金属纤维是加捻的。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的股绳，其中所述金属纤维包括铜芯体和不锈钢覆盖层。

10.根据权利要求1到9中任一项所述的股绳，其中所述股绳具有隔离涂层，例如，PTFE(聚四氟乙烯)。

11.根据权利要求1到10中任一项所述的股绳，所述股绳另外包括聚合物的细长元件，所述聚合物的细长元件与所述一个或多个金属纤维束一起加捻。

12.一种包括如权利要求1到11中任一项所述的导电的股绳的加热元件。

13.如权利要求1到11中任一项所述的导电的股绳作为可加热的织物应用中的电阻加热元件的用途。

14.如权利要求13中所述的导电的股绳的用途，其中所述可加热的织物应用是汽车座位的加热。

15.如权利要求1到11中任一项所述的导电的股绳在导线中的用途。

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