CN104220656B

CN104220656B - 混合弹性绳体及用于制造该绳体的方法

Info

Publication number: CN104220656B
Application number: CN201380016314.4A
Authority: CN
Inventors: 弗朗西斯·库尔
Original assignee: CALYF
Current assignee: CALYF
Priority date: 2012-01-24
Filing date: 2013-01-24
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2033-01-24
Also published as: EP2807296A1; US9605362B2; WO2013110731A1; FR2986013A1; CN104220656A; EP2807296B1; FR2986013B1; US20140373502A1

Abstract

本发明提供一种混合弹性绳体，包含至少一条弹性长丝纱线(1)和至少一条抗性长丝纱线(2)，在绳体处于最大伸长率下，弹性长丝纱线(1)以每延米绳体在n_sE‑15％～n_sE+15％范围之间的特定绕数且以螺旋状缠绕抗性长丝纱线(2)，n_sE由下式确定，其中，是弹性长丝纱线(1)在静息状态下的以毫米计的直径，是抗性的长丝纱线(2)的以毫米计的直径，且K_max是混合绳体的预定最大伸长率。弹性长丝纱线(1)进一步以每延米绳体在n_sE～3xn_sE范围之间的自身独有的特定绕数加捻自身，弹性长丝纱线(1)自身独有的卷绕与所述螺旋状卷绕方向相反。

Description

混合弹性绳体及用于制造该绳体的方法

技术领域

本发明涉及用于技术用途的纺织长丝和纱线领域，尤其涉及一种用于制造在力学抗性和伸长率方面具有高等级技术特征的纺织产品(诸如绳、带、肩带或织物)的弹性绳体。

背景技术

从一般意义上讲，弹性绳体通常由两种具有不同力学性质的长丝纱线结合而成。因此，会利用由具有低弹性模量及对磨损和断裂具有低抗性的弹性体制成的第一弹性长丝纱线，诸如具有高弹性的天然橡胶或氨纶(spandex、elastane)。再将该第一长丝纱线与一条或多条具有高弹性模量和低伸长能力且对磨损和断裂具有高抗性的长丝纱线结合，诸如聚酰胺或聚丙烯长丝纱线。考虑到该结合，这种绳体(cable)在下文中将被称为“混合绳体”。

这些常规的混合绳体呈现出由弹性长丝纱线构成中心芯线的形式，该弹性长丝纱线的抗拉强度作为伸长率的函数由图1A中实线给出的曲线E表示。应该记得，伸长率是通过从静息状态的伸长除以静息长度之比而算得。该芯线被由抗性长丝纱线形成的护套围绕，该抗性长丝纱线的抗拉强度作为伸长率的函数由图1A中虚线给出的曲线T表示。围绕弹性芯线的护套的制备可使用本领域技术人员熟知的多种常规技术中的任何一种，诸如编织(braid)、针织(knit)、缠绕(wind)或经纱(wrap)。

图1B是典型的混合绳体的抗拉强度作为伸长率的函数的曲线图，首先，现有技术的所有混合绳体都具有低负载的第一区(区1)，例如，从0％至60％的伸长，其中，作为负载的函数的伸长快速增加。然后，从60％的水平开始，具有第二区(区2)，其中，绳体的刚度逐渐增加直至断裂。

在图1B所示的图表的第一区(区1)中，绳体的抗拉强度实际上等于弹性长丝纱线的抗拉强度(类似于图1A所示的实线)。护套通过其网格(针织或编织的护套的情况)或卷绕(缠绕的护套的情况)的几何形状发生的改变来支持弹性线芯的伸长。该改变包括网格或卷绕沿纵向的伸长且沿径向连续的收缩。沿径向的该收缩引起护套的内径对应地等价减少；同时，由于使线芯伸长，弹性线芯的直径减少。只要护套的直径的减少不超过弹性线芯的直径的减少，护套的直径的减少及相应的沿纵向的伸展就会自如进行，且不会引起护套的抗性长丝纱线的明显拉紧。这是图1B所示的图表的整个第一区(区1)的情况。从某一伸长率(该实例为60％)开始，该伸长率依赖抗性长丝纱线的几何参数，护套的直径的减少快于弹性芯线的直径的减少，这导致包围在护套中的弹性芯线的压缩。该现象是由绳体的刚度的逐渐增加引起，其从图1B所示的图表的第二区(区2)的起始点开始出现；此外，这会在弹性芯线与护套的长丝纱线之间以及在长丝纱线自身之间的界面产生高水平的应力。该现象从图表的整个第二区(区2)持续至绳体的断裂点，在该实例中设定为接近150％的伸长率。

考虑到在相对低的伸长程度(低于断裂点处的伸长程度的几十百分比)时发生刚度的增加，因此，现有技术的混合绳体呈现出具有相对减少的低负载区的缺点。现有技术的混合绳体在整个第二区还具有刚度的急剧增加，这对确保伸长的精确限制是不利方面。

此外，现有的技术的这些混合绳体具有快速磨损的缺点。的确，抗性长丝纱线不与弹性芯线平行，从而由于弹性长丝纱线的压缩而受到高应力。这些抗性长丝纱线受到大量摩擦，从而使其过早磨损。

法国专利申请FR 2,910,047提供了一种编织带的说明，该编织带沿经纱方向包含两种类型的平行长丝纱线，也就是说，一种是弹性长丝纱线且另一种是抗性长丝纱线，其是由在静息时处于卷曲状态的织构化的(textured)有机长丝制成。在低伸长时，这些卷曲的长丝逐渐展开且没有任何抗性。因此，上述编织带基本上如同只包含弹性长丝纱线。当长丝达到其完全伸长状态，对进一步伸长的抗性变得明显，从而抗性决定了编织带的特性。然而，在该结合中，难以或甚至不可能采用高抗性长丝，这是因为，由于它们的刚度，它们不能被织构化，从而不能被卷取。

从文献WO2010/146347可知一种混合纤维，其包含例如由橡胶制成的弹性纱线和具有高弹性模量的抗性纱线。发现在静息状态下抗性纱线以螺旋状缠绕弹性纱线。当对纤维施加张力，抗性纱线逐渐拉伸，这具有推动弹性纱线的作用。当抗性纱线被完全拉伸，发现弹性纱线螺旋地缠绕抗性纱线。这种纤维被称为胀(auxetic)纤维，这是因为其具有当被施加张力时直径增加的奇特性质。

文献WO2010/146347强调了这种纤维的不理想特性，尤其当其处于小于其最大伸长状态的伸长状态时：伴随抗性纱线的卷绕沿弹性纱线的滑移，抗性纱线的卷绕与弹性纱线分离，从而使纤维自身解体。

因此，存在对具有全部如下特征的柔性绳体的需求：

-最大伸长率高，使绳体在整个伸长率范围展现有利特性；

-在低负载下具有高弹性程度；

-在高负载下具有高刚度，以限制伸长超过预定水平；和

-具有足够高的极限(断裂)负载，以在无损坏下恢复最大操作负载。

发明内容

因此，本发明的一个目的是通过提供一种混合绳体来克服上述提及的缺点，所述混合绳体具有简单且廉价的设计，并且拥有呈现出如下特征的伸长曲线：

-在低负载区中，所述伸长作为负载的函数快速增加；和

-当纱线达到预定最大伸长率，在非常高的负载区中，伸长几乎不存在任何增加。

混合绳体一定具有高的最大伸长率且在整个伸长率的范围内具有有利特性。

为此，本发明提供了一种混合弹性绳体，其包含至少一条第一类型的长丝纱线和至少一条第二类型的长丝纱线,第一类型的长丝纱线相比第二类型的长丝纱线具有较低的韧性程度，且第二类型的长丝纱线相比第一类型的长丝纱线具有较低的弹性程度；当达到混合绳体的预定最大伸长率，上述第二类型的长丝纱线被完全伸长，且上述第一类型的长丝纱线以螺旋状缠绕上述第二类型的长丝纱线，其特征在于，具有所述最大伸长率的上述第一类型的长丝纱线以每延米绳体在n_sE-15％～n_sE+15％范围之间的特定绕数且以螺旋状缠绕上述第二类型的长丝纱线，n_sE由下式确定：

其中，是第一类型的长丝纱线的静息状态的以毫米计的直径，是第二类型的长丝纱线的以毫米计的直径，且K_max是混合绳体的预定最大伸长率，

第一类型的长丝纱线进一步以每延米绳体在n_sE～3x n_sE范围之间的自身独有的特定绕数加捻自身，第一类型的长丝纱线的自身独有的卷绕方向与所述螺旋状的卷绕方向相反，

这种方式使得当混合绳体处于静息状态，第二类型的长丝纱线以螺旋状缠绕第一类型的长丝纱线，且大体不存在第二类型的纱线的分离或混合绳体的变形。

换句话说，本发明包含两种具有非常不同的力学性质的缠绕在一起的长丝纱线，换句话说，一种高弹性长丝纱线和一种高韧性长丝纱线，或以更加通用的方式，一种具有较高弹性的长丝纱线和一种具有较高韧性的长丝纱线，基于绳体是否处于静息或完全伸展/完全伸长，使上述两种长丝纱线结合成一种缠绕另一种，反之亦然。为了有助于本发明的正确理解，在本说明书的剩余部分，上述第一类型的长丝纱线，即具有较高弹性的长丝纱线将被称为“高弹性长丝纱线”，且上述第二类型的长丝纱线，即具有较高韧性的长丝纱线将被称为“高韧性长丝纱线”，可以理解，所评价的弹性程度和韧性程度并不是绝对的，而是两种类型的长丝纱线之间的相对程度。

换句话说，本发明包括通过结合高弹性长丝纱线和高韧性长丝纱线来生产混合绳体，上述两种纱线以如下方式编织：在静息状态下，高韧性长丝纱线螺旋地缠绕高弹性长丝纱线，并且随着绳体的伸长持续进行，两种长丝纱线的相对位置逆转，从而导致一种形态，其中，从某一伸长率开始，高韧性长丝纱线将高弹性长丝纱线推至其外部，从而后者螺旋地缠绕拉紧的高韧性长丝纱线。因此可以理解，根据本发明的混合绳体基于其伸长率呈现出两种非常不同的特性。由此，直至预定伸长率，混合绳体大体就像是由高弹性长丝纱线构成。然后，当达到预定伸长率，混合绳体就像是由高韧性长丝纱线构成，即具有后者的特征属性。这种混合绳体结构也能够在将它们紧绷成近乎直线时避免高韧性长丝纱线的全部磨损和撕裂，从而在最佳条件下工作。

通过为绳体选择特定的参数，尤其是两种长丝纱线相互缠绕时的绕数，得到了混合绳体的有利特性。

由此，在完全伸展中，根据本发明的混合绳体处于如下形态，高弹性长丝纱线以每延米绳体在n_sE-15％～n_sE+15％范围之间的绕数且以螺旋状缠绕高韧性长丝纱线。作为由高弹性长丝纱线的直径、高韧性长丝纱线的直径以及预定最大伸长率的函数而确定的n_sE，由下式确定：

其中，是高弹性长丝纱线的在静息状态下的以毫米计的直径，高韧性长丝纱线的以毫米计的直径，且K_max是预定最大伸长率,以百分比表示。

优选地，高弹性长丝纱线以每延米绳体在n_sE-5％～n_sE+5％范围之间的绕数且以螺旋状缠绕高韧性长丝纱线，更优选为在n_sE-2％～n_sE+2％之间的绕数。

事实上，高弹性长丝纱线自身盘绕，也就是加捻，具有自身独有的特定绕数，其自身独有的卷绕方向与由高弹性长丝纱线缠绕高韧性长丝纱线形成的螺旋状的方向相反，从而当混合绳体从其完全伸展的形态返回至其静息形态时，促进高韧性长丝纱线缠绕高弹性长丝纱线。

在最大伸长率下，每延米绳体的高弹性长丝纱线自身独有的绕数应当在n_sE～3x n_sE范围之间，优选在n_sE～2x n_sE之间。

当混合绳体被释放回至其静息形态时，高弹性长丝纱线的螺旋形及其变形引导高韧性长丝纱线使其以有序的方式缠绕高弹性长丝纱线而排列。

上述各种不同要素，即在最大伸长率下高弹性长丝纱线缠绕高韧性长丝纱线的绕数，以及高弹性长丝纱线自身加捻的事实，提供了获得具有范围广泛的伸长率的混合绳体的能力，这尤其在绳体回到静息状态时显示出有利的特性

在此，术语“有利的特性”是指如下事实，在整个混合绳体的伸长范围内，从静息状态至最大伸长，缠绕成螺旋状的长丝纱线紧紧地抓紧处于中心位置的长丝纱线，以防止两种长丝纱线的任何相对滑动。而且，绳体完全稳定且不会以其中一个方向加捻。本发明的绳体在从静息状态伸长至最大伸长率时具有完美的表现，反之亦然，并且反复发生。

相反地，术语“不理想特性”是指如下事实，绳体具有加捻的趋势，或高韧性长丝纱线的卷绕失去与处于中心位置的高弹性长丝纱线的接触，这导致两种长丝纱线之间相对滑动的风险。从而绳体因两种长丝纱线之间相当大的滑移而解体。

遵循上述有关当混合绳体处于被完全伸长的状态时高弹性长丝纱线自身的绕数和高弹性长丝纱线的绕数的说明，能够制造伸长率范围从0至几百％的具有有利特性的混合绳体。例如，混合绳体的预定最大程度在100％～400％之间，或甚至在150％～300％之间。其上限由如下界定，例如，能够缠绕在处于静息状态的高弹性长丝纱线上的高韧性长丝纱线的连续绕数。

在静息状态中，根据本发明的混合绳体处于如下形态，高韧性长丝纱线以每延米混合绳体在n_sR-15％～n_sR,+15％范围之间的绕数且以螺旋状缠绕高弹性长丝纱线，n_sR由下式确定：

高韧性长丝纱线的绕数优选在n_sR-5％～n_sR,+5％范围之间，更优选在n_sR-2％～n_sR+2％之间。

由此，绳体拥有从一种形态转至另一种形态的性质，同时在其伸长和释放的循环过程中保持稳定的状态。

优选地，为了获得在这两种特性之间具有明显转变的绳体，即，当被拉伸时，对伸长的低抗性与非常高的力学抗性之间的转变，所选择的构成混合绳体的两种长丝纱具有截然不同的性质。为了实现这种绳体，且基于应用，优选高韧性长丝纱线与高弹性长丝纱线的纵向弹性模量之比大于或等于10000。在其它应用中，该比例可以是100量级。很明显，该比例可以根据应用进行调整。典型地，该比例大于100，优选大于1000。

根据本发明的另一方面，用于高弹性长丝纱线和/或高韧性长丝纱线的纱线可由多股长丝纱线或单股单长丝构成。

在实践中，且基于应用，高弹性长丝纱线可以选自弹性体族，尤其是氨纶或天然橡胶的长丝纱线，或者是这些纱线或任何其他满足说明书所要求的特定应用的长丝纱线的组合。

此外，高韧性长丝纱线可以选自包括如下纱线的组：天然纤维长丝纱线、玻璃长丝纱线、碳长丝纱线、芳纶长丝纱线、对位芳纶长丝纱线、人造丝长丝纱线或这些长丝纱线的组合，或者更通常地，在性质范畴中与期望的性质相一致的水平的条件下，任何从相比绳体的另一长丝纱线具有更高韧性的天然或合成材料获得的长丝纱线。

在一个有利的实施方式中，混合绳体包含至少一种沿所述绳体结合成一体的所谓拉伸纱线(drawing yarn)，所述拉伸纱线具有低弹性且在预定负载的作用下适于断裂。

这有助于在纺织机器，例如编织机器中使用混合绳体。在制造过程中，绳体的伸展受拉伸纱线的限制。

在该情况中，拉伸纱线优选通过至少一种所谓缠绕弹性长丝纱线与所述绳体结合成一体，所述缠绕弹性长丝纱线以螺旋状缠绕第一类型的长丝纱线、第二类型的长丝纱线及拉伸纱线。

在一个有利的实施方式中，当拉紧拉伸纱线时，伸长率沿绳体改变，且优选以连续的方式改变。这些伸长率在下文中称为“中间伸长率”。

在一个示例性的实施方式中，沿第一区间的中间伸长率大体恒定在第一值。沿第二区间的中间伸长率大体恒定在第二值。伸长率的第一值与伸长率的第二值之间的转变发生在绳体的相对短的长度上。

在另一示例性实施方式中，沿第一区间的中间伸长率根据预定的规律以连续的方式改变，例如以连续的方式减少。沿第二区间的伸长率大体恒定或根据预定的规律以连续的方式改变。

由此，当拉紧拉伸纱线，该混合绳体具有呈现出不同的中间伸长的区间。如果该绳体用于制造编织制品，则该制品包含绳体的较高中间伸长区和绳体的较低中间伸长区。一旦拉伸纱线断裂，相比绳体的较低中间伸长区，绳体的较高中间伸长区将呈现出较低的弹性。该性质能够用于控制编织制品的扩展。

在另一有利的实施方式中，预定的最大伸长率沿绳体改变。典型地，该绳体没有拉伸纱线。

该可变的最大伸长率是通过沿绳体改变每延米混合绳体的高弹性长丝纱线以螺旋状缠绕高韧性长丝纱线的绕数来获得的。这是在制造时实现的。选择的该绕数应当满足有关上述说明的高弹性长丝纱线的绕数的标准。

如有必要改变高弹性长丝纱线自身的绕数，也应当遵从上述说明的标准。

绳体自身也可以用于生产编织制品。这能够为该制品提供较高的弹性区及较低的弹性区，在较高的弹性区中，绳体具有较高的最大伸长率，在较低的弹性区中，绳体具有较低的最大伸长率。该性质能够用于控制编织制品的扩展。

通过变形，拉伸纱线随后被附加至绳体，且没有改变绳体不同区间的伸长率。

在任何情况下，对于自身绕数和高韧性长丝纱线的绕数的标准符合绳体所有点的绕数的标准。

本发明的另一目的涉及用于制造具有上述特征属性的弹性混合绳体的方法，该方法包括如下步骤：

-将拉伸的第一类型的长丝纱线以每延米绳体在n_sE-15％～n_sE+15％范围之间的绕数且以螺旋状缠绕拉紧的第二类型的长丝纱线，n_sE由下式确定：

其中，是第一类型的长丝纱线的静息状态下的以毫米计的直径，是第二类型的长丝纱线的以毫米计的直径，且K_max是混合绳体的预定最大伸长率；

-以每延米绳体在n_sE～3x n_sE范围之间的自身特定绕数加捻第一类型的长丝纱线自身，第一类型的长丝纱线的自身卷绕方向与所述螺旋状的卷绕方向相反。

可选地，上述方法包括将施加于混合绳体的张力以如下方式释放的步骤，第一类型的长丝纱线的紧缩使第二类型的长丝纱线形成以螺旋状缠绕第一类型的长丝纱线的形态。

有利地，在通过缠绕和加捻的步骤后获得绳股，上述方法进一步包括沿所述绳股将至少一种所谓拉伸纱线结合成一体的步骤，所述拉伸纱线具有低弹性且在预定负载的作用下适于断裂，结合成一体的步骤在缠绕和加捻的步骤后实施。

优选地，在结合成一体的步骤中，导致绳股的与拉伸纱线结合成一体的区间伸长率被改变。在此，所述区间对应于拉伸纱线正被加工结合成一体的区间。这可以通过在结合成一体的步骤中确保改变施加于绳股的解绕速度和施加于拉伸纱线之间的解绕速度之比来实现。这能够获得中间伸长率沿绳体改变的绳体。

如上所述，伸长率可以是恒定的或沿绳股以连续的方式改变，或者以递增的阶梯状改变等。

根据第三方面，本发明涉及一种制造的物体，其包含至少一种具有上述特征属性的混合弹性绳体。

例如，上述制造的物体包括由混合绳体制造的编织套管(sleeve)，混合绳体包含沿所述绳体结合成一体的至少一种所谓的拉伸纱线，套管包含多条经纱纱线，混合绳体形成纬纱纱线，绳体呈现出至少第一和第二区间，当拉伸纱线被拉紧，绳体沿第一区间具有第一中间伸长率，当拉伸纱线被拉紧，绳体沿第二区间所具有的第二中间伸长率低于第一中间伸长程度，绳体的第一区间作为末端区间界定了套管的末端部分，第二区间界定了套管的中间部分。

有利地，当拉伸纱线被拉紧，绳体沿第二末端区间具有第三中间伸长率，第二中间伸长率低于第三中间伸长率，所述第二末端区间界定了套管的第二末端。

例如，第一中间伸长率从混合绳体的自由末端至中心区间以连续的方式增加。类似地，第三中间伸长率从混合绳体的自由末端至中心区间以连续的方式增加。典型地，第二中间伸长率沿第二区间保持恒定。

在另一实施方式中，用于制造套管的绳体不包含拉伸纱线。如上所述，绳体的类型是具有不同最大伸长率的类型。绳体的所述第一区间呈现出相对低的最大伸长率，而所述中心区间呈现出相对高的伸长率，并且绳体的所述第三区间呈现出相对低的最大伸长率。

如前所述，第一最大伸长率从混合绳体的自由端至中心区间以连续的方式增加。类似地，第三最大伸长率从混合绳体的自由端至中心区间以连续的方式增加。典型地，第二最大伸长率沿第二区间保持恒定。

静息时，套管具有管状。当套管被扩展，第一区间和第三区间的径向扩展程度低于第二区间。在静息状态下，具有圆柱状的套管在扩展后具有两端形成锥形的纺锤状。

有利地，物体包含可膨胀的囊体，套管围绕囊体安装。囊体可被有利地膨胀且引起套管的扩展。套管以可控的方式的变形，这防止在套管的第一和第二末端的囊体上产生疣状突起。

附图说明

从下述说明的一些不同实施方式(通过非限制性实施例给出)中将会清楚根据本发明的混合绳体的其他优点和特征属性，其中所参照的附图如下：

图1A是弹性长丝纱线的抗拉强度作为伸长率的函数的图。

图1B是典型的混合绳体的抗拉强度作为伸长率的函数的曲线图。

图2是根据本发明的混合绳体的示意性的纵向截面视图；

图3是长丝纱线的负载作为其伸长的函数的图示；

图4A至4D是伸长率分别为0％、75％、140％和147％时根据本发明的混合绳体的示意性的纵向截面侧视图；

图5是用于制造根据本发明的混合绳体的设备的简化图示；

图6是根据本发明的不同混合绳体的实施方式的示意性纵向截面视图；

图7是图6中表示的用于制造混合绳体的设备的简化图示；

图8是图6中表示的混合绳体的负载的图示；

图9是在拉伸纱线被拉紧时具有拉伸纱线且具有伸长率彼此不同的多个区间的绳体的简化的示意性图示；

图10和11是包含囊体和使用图9所示的绳体的编织套管的组装体分别在静息和扩展状态下的简化的示意性图示；和

图12是图4A至4D中表示的高弹性长丝纱线的放大视图。

具体实施方式

在说明的剩余部分，为了清楚说明本发明，在不同的附图中，对相同的要素标注了相同的附图标记。此外，各部分视图没有按比例绘制，而是放大了要素的尺寸以便于正确理解本发明。

绳体的成分及构成

参照图2，根据本发明的混合绳体由高弹性长丝纱线(1)和高韧性长丝纱线(2)构成，在混合绳体处于静息状态时，高韧性长丝纱线(2)以螺旋状缠绕高弹性长丝纱线(1)。

高弹性长丝纱线(1)可以是选自如下组中的纱线：诸如聚氨酯长丝纱线的弹性长丝纱线、氨纶长丝纱线或这些纱线的组合，并且高韧性长丝纱线(2)可以是选自如下组中的纱线：诸如棉、亚麻或大麻纱线的天然纤维的长丝纱线，玻璃长丝纱线、碳长丝纱线、芳纶纱线、对位芳纶长丝纱线、人造丝长丝纱线或这些纱线的组合。

优选地，高韧性长丝纱线(2)与高弹性长丝纱线(1)的弹性模量之比大于或等于10000。然而，很显然，基于根据本发明的弹性绳体的应用领域，高韧性长丝纱线(2)与高弹性长丝纱线(1)的弹性模量之比可以具有任意值。

此外，的确明显，在不脱离本发明的范围的情况下，高弹性长丝纱线(1)和高韧性长丝纱线(2)可分别由多种弹性纱线和高韧性纱线构成。

如图12所示，高弹性长丝纱线1自身加捻，且形成下文中称为自身卷绕3的大量卷绕。

根据本发明的特定实施方式，高弹性长丝纱线(1)由纵向弹性模量为约2MPa且静息直径等于1.1mm的天然橡胶纱线构成。高韧性长丝纱线(2)由具有3300dtex的线密度的芳纶纱线构成且以商标名销售，例如，其纵向弹性模量等于约30000MPa且直径等于0.6mm。对于最大伸长率K_max＝150％，上文中列出的式(F1)给出绕数n_sE等于170。

操作

参照图3，可以注意到，伸长率在0％至140％的范围内，根据本发明的混合绳体的伸长曲线具有低的负载区(区1)，其中，作为负载的函数，伸长快速增加。当长丝纱线达到预定最大伸长率，即K_max＝150％时，曲线显示出非常高的负载区(区2)，其中，伸长不存在任何增加。

在这两区(区1、区2)之间，曲线具有伸长率在140％至150％的范围内的短的转变区(区T)，其中，绳体的特性逐渐从弹性特性转变为抗性特性，反之亦然。

因此，根据本发明的混合绳体像弹性恒定至预定伸长的橡皮筋，并且当达到所述预定伸长水平时像高韧性长丝纱线，即，在断裂之前表现出非常低的伸长和非常高的抗性。

参照图4A至4D，可以通过测定绳体在逐渐伸长过程中其形态的变化来了解绳体特性的发展变化。为了使混合绳体的伸长具体化，通过标识随伸长移动的旗状的参照标记(8)来突出绳体的特定点。

因此，更确切地，参照图4A，在静息状态下，混合绳体呈现出如下形态，即其线芯由高弹性长丝纱线(1)构成，且高韧性长丝纱线(2)以实例中给定的绕数n_sR且以螺旋状缠绕高弹性长丝纱线(1)。

参照图4B，在对应于区1的伸长的范围内，通过参照标记(8)的移动所具体化的混合绳体的逐渐伸长转化为由高弹性长丝纱线(1)构成的线芯的等同伸长。由高韧性长丝纱线(2)形成的螺旋状的卷绕之间的间距以相似的扩展程度增大。在该伸长过程中，由卷绕的高韧性长丝纱线(2)显示的抗性几乎为零，这样在第一相的伸展过程中，混合绳体的抗拉强度大体等于高弹性长丝纱线(1)的抗拉强度。

该过程持续至高韧性长丝纱线接近其完全伸长状态，即在该示例性实施方式中，混合绳体的伸长率为约140％时的状态。该伸长率对应于转变区(区T)的起始点，参照图4C，发现从该伸长率开始高韧性长丝纱线(2)迫使弹性长丝纱线(1)(直至该起始点为直线)形成螺旋状。然后，高韧性长丝纱线(2)与高弹性长丝纱线(1)形成双螺旋状。该过程在一段较短百分比的额外伸长(其对应于转变范围)的范围持续，即实例中示出的在140％～150％之间的伸长。

在转变区的末尾，参照图4D，高韧性长丝纱线(2)达到其全伸长状态并构成混合绳体的线芯，可以发现高弹性长丝纱线(1)以相当于实例中给定的n_sE的绕数且以螺旋状缠绕高韧性长丝纱线(2)。从该形态开始直至断裂点，弹性绳体的特性几乎等同于高韧性长丝纱线(2)的特性。

高弹性长丝纱线(1)呈现出特定的自身绕数，每延米绳体的该绕数是由缠绕完全伸长状态的高韧性长丝纱线的高弹性长丝纱线(1)形成的绕数的2倍。高弹性长丝纱线(1)的自身卷绕方向与由高弹性长丝纱线缠绕高韧性长丝纱线所形成的螺旋状卷绕方向相反。

制造

在用于纺股(assembly)的通常方式中：使高韧性长丝纱线处于完全伸长的状态，其具有的张力至少等于对应于转变区起始点的张力。使弹性纱线的伸长率大体等于混合绳体所期望的最大伸长率。混合绳体的加捻可通过使用多种用于绳体加捻的常规方法(单捻、倍捻、尤其是直接缠绕)中的一种或几种来实现。

参照图5，其尤其呈现了纺股和加捻设备，预先拉伸和加捻的高弹性长丝纱线(1)从装有制动装置的线轴(10)解绕，然后，长丝纱线进入包含有机动滚轮(11)的传动单元，然后穿过空心主轴(12)，之后穿过实现与高韧性长丝纱线纺股的陶瓷纺股盘(9)，随后，由机动滚轮(14)传动纺股的绳体。通过线轴(10)的制动装置以及滚轮(11)与滚轮(14)的相对转速的适当设置和调整，能够确保以伸长率等于混合绳体期望的最大伸长率来将高弹性长丝纱线传送至陶瓷纺股盘(9)用于纺股。

高韧性长丝纱线(2)从线轴(13)解绕，该线轴(13)被安装在空心主轴(12)上。该长丝纱线(2)穿过实现与高弹性长丝纱线(1)纺股的陶瓷芯块(8)。高韧性长丝纱线(2)的拉紧由安装在线轴(13)的制动系统实施。上部固定有线轴(13)的空心主轴(12)的转速依滚轮(14)的转速而调整，以确保恰当调整由上述式(式1)计算的绕数nsE。

混合绳体(100)由滚轮(14)传动以使其以符合随后使用的拉紧水平重新缠绕至线轴(15)。

参照图6，一个变形的实施方式提供了生产具有绳股(strand)的经纱的混合绳体(200)的能力，所述绳股包含与拉伸纱线结合的如上排列的高韧性长丝纱线(2)和高弹性纱线(1)，所述拉伸纱线具有低弹性且在预定负载的作用下适于断裂。优选地，拉伸纱线(18)可由与高韧性长丝纱线(2)相同材料的一条或多条长丝纱线形成，或由如下材料形成，即呈现出大体相等的纵向弹性模量，例如芳纶长丝纱线，且所具有的直径大体小于所述高韧性长丝纱线(2)的直径，从而所具有的断裂抗性大体小于所述长丝纱线(2)的断裂抗性。拉伸纱线(18)也可以使用可溶性纱线，当不再有用时，可将其放置于适当条件下以确保其溶解。

该经纱的混合绳体(200)包含拉伸纱线(18)和弹性经纱纱线(20)，所述拉伸纱线(18)大体平行于形成绳体线芯的高弹性长丝纱线(1)，所述弹性经纱纱线(20)以螺旋状缠绕具有常规绕数的纺股，典型地，每延米在60～200之间。

拉伸纱线的附加实现了精确设定经纱的混合绳体(200)的中间伸长率的目的。实际上，当拉伸纱线被拉紧，绳股(即混合绳体)处于对应于中间伸长率的部分拉伸的状态。因此固定了绳体的中间状态和完全伸长状态之间的伸长幅度，在中间状态中，拉伸纱线被拉紧，在完全伸长状态中，高韧性长丝纱线被完全拉紧。该完全伸长状态是在拉伸纱线断裂后达到。应当注意，该设定能够以极大的精度和以极大的范围在结合拉伸纱线之前调节绳股的伸长率。通过选择施加于绳股和施加于拉伸纱线之间的解绕速度之比获得调节。

参照图7，绳股(100)从装有制动装置的线轴(15)解绕；然后，绳股(100)进入包含有机动滚轮(16)的传动单元，然后穿过空心主轴(17)，之后穿过实现与拉伸纱线纺股的陶瓷纺股盘(24)，在此，随后，纺股的绳体由机动滚轮(22)传动。线轴(15)的适当制动能够确保绳股(100)以最大伸长状态传送至滚轮(16)。适当调节滚轮(16)相对滚轮(22)的转速，能够确保以期望的中间伸长率将绳股(100)传送至与拉伸纱线纺股的点。

上述拉伸纱线从装有制动装置的线轴(19)解绕。其穿过空心主轴，然后穿过实现纺股的纺股盘(24)。设置线轴(19)的制动以使拉伸纱线以完全拉伸的状态被传送至纺股点

具有较小直径的弹性长丝纱线(20)从与旋转的空心主轴(17)固定成一体的线轴(21)解绕。弹性长丝纱线(20)穿过发生经纱的陶瓷纺股盘(24)，通过弹性长丝纱线(20)经绕绳股(100)和拉伸纱线(18)形成经纱的混合绳体(200)。该绳体(200)由滚轮(22)传动，然后以中间伸长率传送至存储线轴(23)。

明显地，拉伸纱线(18)可与绳股(100)结合成一体，即在不脱离本发明的范围内，以本领域技术人员已知的任何方法(诸如接合或其他方法)与高弹性长丝纱线(1)和高韧性长丝纱线(2)结合成一体。

此外，不言而喻，可无需将绳股(100)缠绕至线轴(15)来连续获得经纱的弹性绳体(200)，也就是说，直接进行操作下游的高弹性和高韧性长丝纱线的纺股。

参照图8，经纱的混合绳体的伸长曲线清楚的表明了处于低伸长的对应于拉伸纱线(18)的张力的第一张力峰。在该特定实例中，拉伸纱线的断裂发生在张力为约8daN且低伸长时。在拉伸纱线(18)断裂后，混合绳体的抗性回到非常低的值(几牛顿)，这对应于形成弹性绳体的线芯的高弹性长丝纱线(1)的抗性。然后，绳体表现出与没有拉伸纱线(18)的混合绳体相同的性质。然后，曲线呈现出一段低负载区，其中，伸长作为负载的函数快速增加，当长丝纱线达到预定最大伸长率，即110％，曲线会呈现出一段非常高的负载区，其中，伸长几乎不再增加。

该拉伸纱线(18)与混合绳体结合成一体能够确保在为其使用(诸如编织、针织或拉伸)而进行各种各样的必要操作过程中以由拉伸纱线确定的中间伸长容易地操控混合绳体。

其还能够保持由至少一种根据本发明的绳体获得的绳体或织物的固定形式，直至由拉伸纱线的断裂(诸如超过预定应力水平)表现出弹性性质，上述绳体或织物能够自由展开直至弹性绳体的最终伸展极限。

在图9所示的变形的实施方式中，混合绳体具有图6所示的类型。其包含具有根据本发明排列的高弹性长丝纱线和高韧性长丝纱线的绳股(100)、拉伸纱线(18)和将拉伸纱线固定至绳股(100)的弹性长丝纱线(没有示出)。混合绳体包含第一和第二末端区间(31、32)，通过中心区间(33)使其彼此连接。当拉伸纱线(18)被拉紧，绳体(200)沿第一末端区间(31)具有第一中间伸长率。当拉伸纱线(18)被拉紧，绳体(200)具有沿中心区间(33)且低于第一中间伸长率的第二中间伸长率。当拉伸纱线(18)被拉紧，绳体(200)沿第二末端区间(32)具有第三中间伸长率，上述第二中间伸长率低于第三中间伸长率。换句话说，混合绳体的中间伸长率沿混合绳体是变化的。从绳体的自由端至中心部分，第一中间伸长率沿第一末端区间以连续的方式增加。类似地，从绳体的自由端至中心部分，第三中间伸长率沿第二末端区间以连续的方式增加。中间伸长率沿中心区间大体恒定。

这种绳体可由如下方法获得，在制造过程中，通过确保改变所设定的滚轮(16)相对滚轮(22)的转速来将绳股(100)以期望的伸长率传送至与拉伸纱线纺股的点，更精确地，通过改变施加于绳股的解绕速度和施加于拉伸纱线的解绕速度之间的比来获得。

根据本发明的弹性绳体将会发现众多应用，例如，用于带、肩带或蹦极绳的生产，或者尤其用于在测井或地下资源的开采中使用的可膨胀的套管或“封隔体(packer)”的制造。本发明的弹性绳体对生产用于专利申请PCT/FR2007/052534所公开的类型的封隔体的加固护套具有特定应用。

图10和11表示了简化的封隔体。该封隔体(40)包含沿纵向伸展的芯棒(41)和围绕芯棒(41)设置的密封且可膨胀的环形外壳(42)。外壳(42)通过配置在外壳的两个纵向末端的环体(没有示出)紧密地连接至芯棒(41)。

外壳(42)包含可膨胀和密封的囊体(43)(图10和11中的虚线)和围绕囊体(43)设置的套管(44)(图10和11中的实线)。

囊体的内部容积通过芯棒(41)中的通路与压缩气体源(没有示出)连通。因此，外壳(42)能够选择性地围绕芯棒(41)采取收缩状态(图10)和径向扩展的状态(图11)。

套管(44)是编织体，因此包含多条纵向经纱纱线和与经纱纱线交织的纬纱纱线。纬纱纱线具有图9所示的混合绳体类型。绳体的第一末端区间(31)用于编织套管的第一末端部分(45)，第二末端区间(32)用于编织套管的中心部分(46)，及绳体的第二末端区间(32)用于编织套管的末端部分(47)。

套管(44)是通过已知的方式由经纱纱线交织纬纱纱线编织而成。该操作是使用伸长状态的混合绳体(200)来实施的，其中，拉伸纱线(18)被拉紧。

由此，套管的第一和第二末端区间(45、47)由具有以连续方式改变的第一和第三中间伸长率的纬纱纱线制成，然而，中心部分由具有恒定的第二中间伸长率的纬纱纱线形成，该第二中间伸长率低于第一和第三中间伸长率。

当外壳进入扩展状态，混合绳体的引导纱线断裂，这允许混合绳体伸展至其最大伸长率。然后，第一和第二末端部分(45、47)所承受的径向扩展程度低于中心(46)的径向扩展程度。的确，混合绳体的中心区间(33)的中间伸长率与最大伸长率之比高于两个末端区间(31、32)的中间伸长率与最大伸长率之比。

因此，套管将会采取如图11所示的囊体形式。当末端部分(45、47)从套管的末端纵向推进至中心部分(46)，末端部分(45、47)会具有增加的横截面。中心部分(46)具有大体恒定的横截面。例如，末端区间具有截头圆锥形且中心区间具有圆柱形。

囊体以使外壳处于扩展的状态来填充套管且与后者具有大体相同的形状。因此，囊体的两个纵向末端没有出现这样的区，即构成囊体的材料被过度拉伸(疣状)，随着时间的推移，这可以引起囊体的破裂。

Claims

1.一种混合弹性绳体，包含至少一条第一类型的长丝纱线(1)和至少一条第二类型的长丝纱线(2)，所述第一类型的长丝纱线(1)相比所述第二类型的长丝纱线(2)具有较低程度的韧性，且所述第二类型的长丝纱线(2)相比所述第一类型的长丝纱线(1)具有较低程度的弹性；当达到混合绳体的预定最大伸长率时，所述第二类型的长丝纱线(2)被完全伸长，且所述第一类型的长丝纱线(1)以螺旋状缠绕所述第二类型的长丝纱线(2)，其特征在于，具有所述预定最大伸长率的所述第一类型的长丝纱线(1)以每延米绳体在n_sE-15％～n_sE+15％范围之间的特定绕数且以螺旋状缠绕所述第二类型的长丝纱线(2)，n_sE由下式确定：

其中，是所述第一类型的长丝纱线(1)在静息状态下的以毫米计的直径，是所述第二类型的长丝纱线(2)的以毫米计的直径，K_max是所述混合绳体的预定最大伸长率，

所述第一类型的长丝纱线(1)进一步以每延米绳体在n_sE～3x n_sE范围之间的自身所独有的特定绕数加捻自身，第一类型的长丝纱线(1)的自身所独有的卷绕与所述螺旋状卷绕方向相反，

这种方式使得当所述混合绳体处于静息状态，所述第二类型的长丝纱线(2)以螺旋状缠绕第一类型的长丝纱线(1)，且大体不存在第二类型的纱线(2)的分离或混合绳体的变形。

2.如权利要求1所述的混合弹性绳体，其特征在于，在静息状态下，每延米混合绳体中第二类型的长丝纱线(2)的绕数在n_sR-15％～n_sR,+15％范围之间，所述第二类型的长丝纱线(2)以螺旋状缠绕第一类型的长丝纱线(1)，n_sR由下式确定：

其中，是所述第一类型的长丝纱线在静息状态下的以毫米计的直径，是第二类型的长丝纱线的以毫米计的直径，K_max是混合绳体的预定最大伸长率。

3.如权利要求1或2所述的混合弹性绳体，其特征在于，所述第二类型的长丝纱线(2)与所述第一类型的长丝纱线(1)的纵向弹性模量之比大于或等于10000。

4.如权利要求1或2所述的混合弹性绳体，其特征在于，所述第一类型的长丝纱线(1)是选自如下组中的纱线：弹性长丝纱线、氨纶长丝纱线或这些纱线的组合。

5.如权利要求4所述的混合弹性绳体，其特征在于，所述弹性长丝纱线是天然橡胶长丝纱线。

6.如权利要求1或2所述的混合弹性绳体，其特征在于，所述第二类型长丝纱线(2)是选自如下组中的纱线：天然纤维的长丝纱线、玻璃长丝纱线、碳长丝纱线、有机纤维的长丝纱线或这些纱线的组合。

7.如权利要求6所述的混合弹性绳体，其特征在于，所述天然纤维的长丝纱线是棉、亚麻或大麻的长丝纱线。

8.如权利要求6所述的混合弹性绳体，其特征在于，所述有机纤维的长丝纱线是芳纶、对位芳纶、聚酯、聚丙烯或聚酰胺的长丝纱线。

9.如权利要求1或2所述的混合弹性绳体，其特征在于，包含至少一条沿所述绳体结合成一体的所谓拉伸纱线(18)，所述拉伸纱线(18)具有低弹性且在预定负载作用下适于断裂。

10.如权利要求9所述的混合弹性绳体，其特征在于，所述拉伸纱线(18)通过至少一条所谓的经纱弹性长丝纱线(20)与所述绳体结合成一体，所述经纱弹性长丝纱线(20)以螺旋状缠绕所述第一类型的长丝纱线(1)、所述第二类型的长丝纱线(2)和所述拉伸纱线(18)。

11.如权利要求9所述的混合弹性绳体，其特征在于，所述绳体具有中间伸长率，当所述拉伸纱线被拉紧时，所述中间伸长率沿所述绳体改变。

12.如权利要求11所述的绳体，其特征在于，当所述拉伸纱线被拉紧时，所述中间伸长率沿所述绳体以连续的方式改变。

13.如权利要求1或2所述的混合弹性绳体，其特征在于，所述预定最大伸长率沿所述绳体改变。

14.一种用于制造如前述权利要求中任一项所述的弹性混合绳体的方法，其特征在于，包括如下步骤：

将拉伸的第一类型的长丝纱线(1)以每延米缆绳在n_sE-15％～n_sE+15％范围之间的绕数且以螺旋状缠绕拉紧的第二类型的长丝纱线(2)，n_sE由下式确定：

其中，是所述第一类型的长丝纱线(1)在静息状态下的以毫米计的直径，是所述第二类型的长丝纱线(2)的以毫米计的直径，及K_max是所述混合绳体的预定最大伸长率；

以每延米绳体在n_sE～3x n_sE范围之间的自身特定绕数加捻所述第一类型的长丝纱线(1)自身(3)，所述第一类型的长丝纱线(1)的自身卷绕方向与所述螺旋状的卷绕方向相反。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，在缠绕和加捻步骤后获得绳股，所述方法进一步包括沿所述绳股将至少一条所谓的拉伸纱线(18)结合成一体的步骤，所述拉伸纱线(18)具有低弹性且在预定负载的作用下适于断裂，所述结合成一体的步骤在缠绕和加捻的步骤后实施。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在结合成一体的步骤中，导致所述绳股的与所述拉伸纱线结合成一体的区间伸长率被改变。

17.一种制造的物体(40)，包含至少一种如权利要求1至13中任一项所述的混合弹性绳体。

18.如权利要求17所述物体(40)，所述物体(40)包含由所述混合绳体制成的编织套管(44)，所述混合绳体包含至少一条沿所述绳体结合成一体的所谓的拉伸纱线(18)，所述拉伸纱线(18)具有低弹性且在预定负载的作用下适于断裂，所述套管(44)包含多条经纱纱线和与所述经纱纱线交织的纬纱纱线，所述混合绳体形成所述纬纱纱线，所述绳体至少呈现出第一末端区间(31)和第二末端区间(32)，当拉伸纱线被拉紧时，所述绳体沿第一末端区间(31)具有第一中间伸长率，当拉伸纱线被拉紧时，所述绳体沿第二末端区间(32)具有低于第一中间伸长率的第二中间伸长率，所述绳体的第一末端区间(31)作为末端区间界定了所述套管(44)的末端部分(45)，所述第二末端区间(32)界定了所述编织套管(44)的中间部分(46)。

19.如权利要求18所述的物体(40)，其特征在于，当所述拉伸纱线被拉紧时，所述绳体沿第二末端区间(32)具有第三中间伸长率，所述第二中间伸长率低于所述第三中间伸长率，所述第二末端区间(32)界定了所述编织套管(44)的第二末端(47)。

20.如权利要求18或19所述的物体(40)，包含可膨胀囊体(43)，所述编织套管(44)设置为围绕所述囊体(43)。