CN102057090B - 具有减少的扭转的多束股绳 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种包括两个或更多个束(110、120、130)的股绳(100)，所述束中的每一个均包括至少三十根金属纤维(140)。所述股绳的束以预定的每米扭转数相互加捻在一起，所述每米预定的扭转数小于每米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

具有减少的扭转的多束股绳

技术领域

本发明涉及一种包括两束或更多束金属纤维的股绳并且涉及其各种用途。

背景技术

包括两束或更多束金属纤维的股绳是已知的。这些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，股绳被用作电阻并且提供有电流以获得所需的加热效果。这些股绳的其它应用包括用作抗静电的刷子、用作电极的导线或者用作用于电力或信号的电导体。

在这些应用的许多应用中，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/或弯曲应力或者扭转应力下被重复地加载。当重复地经受这些应力时，股绳中的金属纤维可能断裂，最终引起股绳的破坏。

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，除其它因素外，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坏的抵抗性”。其中股绳的挠曲寿命起重要作用的应用实例例如是用在抗静电的刷子中或者用作用于电极的导线或者用在汽车座位的加热中。

根据本发明，该目的通过包括两束或更多束的股绳来实现，所述束中的每束包括至少三十根金属纤维，所述金属纤维是单根拉延的纤维或者成束拉延的纤维，所述束以预定的每米扭转数相互加捻在一起，其特征在于，所述预定的每米扭转数小于每米80个扭转并且大于每米10个扭转，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“扭转数”必须被理解为用来获得导电的股绳的加捻或者扭转的量，或者另外陈述为围绕股绳轴线的转数。或者换句话说，扭转数是用于将这些束结合成股绳的加捻的量。在优选实施例中，股绳中的这些束在结合成股绳之前未被加捻。在可替换的优选实施例中，股绳中的这些束在结合成股绳之前被加捻。

已经观察到，在各种实验中，在包括两束或更多束金属纤维的股绳中应用的每米扭转数影响股绳的挠曲寿命。更具体地说，已经观察到，当每米扭转数保持在80个扭转以下时在挠曲寿命方面获得了显著增加。总体而言，在包括多束金属纤维的股绳中应用高得多的每米扭转数，以便将股绳的不同的束保持在一起。然而，在本发明中已经令人惊讶地观察到，这不利地影响所述股绳的挠曲寿命。因此，包括所述股绳的应用的预期寿命被减短。通过根据本发明来选择每米扭转数，可以实现股绳的挠曲寿命的增加并因此其中应用股绳的系统的使用寿命的增加。应用于根据本发明的股绳中的纤维可以是单根拉延的金属纤维或者成束拉延的金属纤维。

为了防止股绳的不同的束分散得太远，已经注意到大约每米10个扭转的最小扭转数是足够的。

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。

在本发明的优选实施例中，通过成束拉延工艺来获得股绳中的金属纤维。所述工艺通常是已知的并且涉及多根金属线(一束)的涂布、利用覆盖材料来包围所述束、将所述束拉延成合适的直径并且移除单根线(纤维)和所述束的覆盖材料，例如，如US3379000、US3394213、US2050298或者US3277564中所描述的。与将多个单根的拉伸的纤维组合在一起以形成一束相比，成束拉延工艺允许进一步同时减小纤维的直径。已经观察到，减小的纤维直径也对挠曲寿命具有积极的影响。因此，在优选实施例中，金属纤维的等效直径小于20μm。术语纤维的“等效直径”理解为具有与纤维的径向横截面的表面积相等的表面积的假想的圆的直径。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根拉延的纤维相反，这些纤维横截面的圆周通常是锯齿形的。

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 tetrafiuoromethyleneand hexafiuoropropylene))、MFA(全氟烷氧基聚合物)或者聚氨酯清漆。

金属纤维股绳另外包括聚合物的细长元件，其中所述聚合物的细长元件与一束或更多束金属纤维加捻在一起。

根据本发明的股绳可用在加热元件中，作为缝合线或者作为导线。

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数而变化的股绳的挠曲寿命。

具体实施方式

根据本发明的股绳包括两束或更多束金属纤维，每束包括至少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根的连续的金属纤维140。

在本发明中，金属被理解为包括金属及金属合金(例如，不锈钢)或者包含金属和非金属组分(例如，碳钢)的组合物。在优选实施例中，金属纤维是由不锈钢制成的，因为它们提供了增强的抗腐蚀和抗氧化的能力。所述不锈钢纤维优选是从例如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系列中提供出来的。

在另一个优选实施例中，所述金属纤维束中的至少一部分金属纤维具有包括至少两个同心的金属层的横截面。甚至更优选是，所述纤维包括铜芯体和不锈钢覆盖层，例如在JP05-177243中所描述的。这些纤维提供了结合有不锈钢的耐腐蚀性和耐氧化性的增强的电特性。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。在备选的更优选的实施例中，金属纤维包括三个同心的金属层，例如在JP-A-5-177243和WO-A-2006/120045中描述了具有多层的金属纤维和用于获得所述金属纤维的工艺。在另一个优选实施例中，本发明中的股绳包括具有不锈钢芯体和铜包覆层的金属纤维，例如在EP1362941中所描述的。

根据本发明，形成束的纤维可以是单根拉延的长丝纤维或者可以是成束拉延的纤维。

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32微米之间。

优选是，金属纤维是长丝纤维。在替代的优选实施例中，金属纤维是人造短纤维。

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

当所述股绳用来获得针织结构时，所述结构可以例如是应用于汽车玻璃的间隔材料(car glass separation material)。

根据本发明的股绳同样可以被用作编织物，例如围绕柔性软管的防护材料。

当这些材料被用于形成金属纤维时，同样可以通过聚集多个单根的拉延的丝或长丝或者优选使用成束拉延工艺来获得这些材料的束。

根据本发明的所述股绳可以有利地用于导电率是很重要的那些应用(例如，电加热装置)中。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本发明的股绳的另一应用是：用作使不同的电子器件(例如，电池、印刷电路板或者监视装置)相互连接的导线。

关于应用在根据本发明的股绳中的两个或更多个束的加捻，存在两种不同的选择。图2a和2b中示出了所述两种选择。

图2a示意性地描绘了两个束A与B和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各束上施加任何扭转。因而，两个或更多个束的加捻不会引起单独的各束的(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。

作为替代，可以通过在两个或更多个束上施加除了弯曲力之外的扭转力来加捻股绳的束。这样，单独的各束可以在其自身上加捻。这在图2b的右边示出。可以借助于双加捻机(有时称为合股机)来执行该第二种加捻方式。

通过以下测试结果来说明挠曲寿命的增加，这可以通过根据本发明的股绳来实现。

举例来说，以下的表1示出了用实验方法确定以下股绳的挠曲寿命，所述测试的股绳是如JP-A-5-177243中所描述的具有铜芯体和不锈钢覆盖层的股绳。

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，以及

d表示每米扭转数。

表1：

可以通过在轴向载荷下使股绳的取样长度经受重复弯曲来确定挠曲寿命。在所述测试中弯曲度数通常取为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断裂了，则电路也被断开，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中显然的是，对于具有大约相同tex数的股绳而言，对于较小直径的纤维，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。通过检定挠曲因子，如在表1中显然看出，在股绳上施加较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”。

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数N而变化的挠曲寿命FL。如可以在图表中看到的，当每米扭转数保持在80个扭转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数，甚至可能减少挠曲寿命。然而，如已经如上所述，为了防止股绳的不同的束分散太远，已经注意到，应当遵守约每米10个扭转的最小扭转数。当每米扭转数在30和60之间时，获得了增加的挠曲寿命和避免束分散得太远之间的良好的折衷办法。

每一束的纤维数小于300。所述两束或更多束的数目与每一束的纤维数相乘大于60，例如，大于250。

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 (16)

1.一种包括两个或更多个束（110，120，130）的股绳（100），所述两个或更多个束中的每一个束均包括至少三十根金属纤维（140），所述金属纤维是单根拉延的纤维或者成束拉延的纤维，所述两个或更多个束以预定的每米扭转数相互加捻在一起，其特征在于，所述预定的每米扭转数小于每米80个扭转并大于每米10个扭转。

2.根据权利要求1所述的股绳，其中所述预定的每米扭转数在每米30个扭转和每米60个扭转之间。

3.根据任一项前述权利要求所述的股绳，其中所述金属纤维的等效直径在7微米和32微米之间。

4.根据权利要求1或2所述的股绳，其中每一束的纤维数小于300。

5.根据权利要求1或2所述的股绳，其中所述两个或更多个束的数目与每一束的纤维数相乘大于60。

6.根据权利要求5所述的股绳，其中所述两个或更多个束的数目与每一束的纤维数相乘大于250。

7.根据权利要求1或2所述的股绳，其中所述金属纤维是不锈钢纤维。

8.根据权利要求1或2所述的股绳，其中金属纤维束中的至少一部分金属纤维具有包括至少两个同心的金属层的横截面。

9.根据权利要求8所述的股绳，其中具有包括至少两个同心的金属层的横截面的所述至少一部分金属纤维的芯体是铜，并且外层是不锈钢。

10.根据权利要求8所述的股绳，其中具有包括至少两个同心的金属层的横截面的所述至少一部分金属纤维的芯体是不锈钢，并且外层是铜。

11.根据权利要求1或2所述的股绳，其中所述股绳具有隔离涂层。

12.根据权利要求11所述的股绳，其中所述隔离涂层是聚四氟乙烯涂层。

13.根据权利要求1或2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一束或更多束金属纤维加捻在一起。

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

15.如权利要求1到13中任一项所述的股绳作为导线的用途。

16.如权利要求1到13中任一项所述的股绳作为缝合线的用途。

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