CN105283590A - 具有延伸的电功能性纱的、热收缩纺织套筒及其构建方法 - Google Patents

Abstract

一种纺织套筒(10)具有由交织的经纱(12a)和纬纱(12b)构成的壁。经纱(12a)在套筒相对的第一端(16)与第二端(18)之间、在长度方向上沿套筒(10)的纵轴延伸。经纱(12a)是可热收缩的非金属聚合物纱。套筒(10)具有至少一个与一些第二端(18)交织的电功能性构件(14)。所述至少一条电功能性纱(14)在第一端(16)与第二端(18)之间沿纵轴延伸。非金属聚合物经纱(12a)比所述至少一个电功能性构件(14)具有更大的热收缩比。在加热后，使得非金属聚合物经纱(12a)相对于所述至少一个电功能性构件(14)在长度方向上沿纵轴缩短。

Description

具有延伸的电功能性纱的、热收缩纺织套筒及其构建方法

相关申请的相互引用

本专利申请主张2013年3月6日提交的、序列号为61/773,462的美国临时专利申请的权益，该专利申请的主题通过引用而整体并入本文。

技术领域

本发明总体涉及用于缠绕电缆、管子等等的纺织套筒，更具体地，涉及具有被引入纺织套筒材料中的一种或多种金属纱或线的这类套筒以及制造这类套筒的方法。

背景技术

用于缠绕和引导一束线或覆盖诸如管子那样的其它细长物体的纺织套筒有时被制造成包括一条或多条导电的或电阻性的金属线。所述线可被引入到套筒的纺织结构中(例如，梭织)并可以沿长度方向延伸，使得线的两端延伸超过纺织材料的两端，以便在线的一个或两个端处伸出电引线，用于连接到电源。一种用于制造这种具有导线和/或电阻线的纺织套筒结构的已知方法包括在制造纺织套筒的过程中，编织纺织套筒并集成作为梭织结构的组成部分的一条或多条导线。此后，纺织材料的两端被修整为暴露出所述一条或多条线的两端，从而这些线最终延伸超过纺织套筒材料的经修整的端并可用作连接到电源的引线。虽然是有效的，但这样的过程是费力的，增加了这类纺织套筒的制造成本。

发明内容

纺织套筒由非金属聚合物长丝或纱制成，这些长丝或纱互相交织，形成细长的管状结构(或者是可缠绕的，或者是自缠绕的)。纱可以是单丝或多丝，或它们的组合。套筒包括至少一条金属纱或线(导线和/或电阻线和/或数据传输线等等)，它可以与套筒的某些非金属纱互相缠绕(卷起、扭绞、或其它方式)。所述至少一条线在套筒的长度方向上延伸。至少一些在套筒纵向方向上延伸的非金属纱选自热收缩比大于所述至少一条线的非金属聚合物材料。在形成纺织套筒结构以后，加热套筒的所有部分或所选部分，使得具有更大热收缩比的纱收缩，从而在长度方向上相对于所述至少一条金属线收缩。作为金属线的替代物或附加物，把一条或多条光纤束或线引入到纺织套筒结构中。金属线和/或光纤线可被看作为“电功能性”纱或线，原因在于它们被用于导电、电阻和/或数据传输等等，与套筒的结构性纺织纱的其余部分不同。结果是长度缩短的热收缩纺织套筒结构，其电功能性线的端部分沿纵向伸出超过纺织套筒结构的收缩端。

按照本发明的另一方面，提供了构建纺织套筒的方法。该方法包括通过使可热收缩的非金属聚合物经纱与纬纱互相交织而形成一个壁，经纱在长度方向沿套筒的纵轴延伸，纬纱在相对的两个边缘之间沿横交于纵轴的宽度方向延伸。进一步地，使至少一个电功能性构件交织到壁的纱中，使得至少一条电功能性纱沿纵轴延伸，其中非金属聚合物经纱比所述至少一个电功能性构件具有更大的热收缩比。然后，将所述壁和至少一个电功能性构件切割到第一长度，该第一长度在所述壁和至少一个电功能性构件的相对端之间延伸。再进一步，加热壁并使非金属聚合物经纱在长度方向缩短到短于第一长度的第二长度，使得基本上保持其第一长度的至少一个电功能性构件沿纵向伸出到壁的收缩的相对端之外。

附图说明

当结合附图考虑时，本领域技术人员将明白下面描述的这些和其它特征和优点，在附图中：

图1是按照本发明的一个实施例构建的纺织套筒的透视图；

图2是显示为绕着要被保护的细长构件缠绕的、图1所示套筒的截面图；

图3是图1所示套筒的壁在使壁热收缩之前的平面图；

图4是类似于图3的、但显示在使壁热收缩之后的视图；

图5是图3所示的壁在未收缩状态下的放大局部平面图；

图6是类似于图5的、但在热收缩状态时的视图；以及

图7是按照本发明的一个方面的、制造套筒的方法的流程图。

具体实施方式

图1显示按照本发明的一个实施例构建的纺织套筒10，该纺织套筒10具有多条非金属纺织纱，也简称为纱12，以及至少一个电功能性构件，也称为电功能性纱14。纱12可以由多种非金属材料中的任何一种制成。这样的材料包括有机聚合物材料(塑料)、自然纤维、矿物纤维和/或它们的组合。纱12可以是单丝纱或多丝纱，或者它们可以是单丝纱与多丝纱的组合。纱12可以具有相同的或不同的直径，或者纤维度。电功能性纱14可包括单束线或多丝(例如，编织)结构，术语“纱”覆盖电功能性纱14的单丝结构和多丝结构。电功能性纱14可包括导电金属材料、电阻性金属材料和光纤材料中的至少一种或多种，或者它们的组合。

非金属纱12互相交织，形成套筒10的壁结构，此后被称为壁15。交织可以是梭织的、编织的、针织的或其它的结构。虽然在本文中可以考虑上述各种结构，但在图上示意地显示了非金属纱12的梭织结构，用于制造纺织套筒10。一些标号为12a的非金属纱沿套筒10沿纵向长度方向延伸到套筒10的相对的套筒端部16,18，通常被称为经纱12a。一些标号为12b的非金属纱沿套筒10的横截圆周方向延伸，通常被称为纬纱12b。套筒10可配置成在结构上大致呈管状。套筒10的这个管状形状可以通过制造具有宽度和长度的套筒10壁15，以及将套筒10的壁卷曲或缠绕成管状形状而实现。这样的套筒10具有裂缝或接缝，有时被称为“开放”的套筒结构，如图1和2所示，其中套筒10沿其长度被接缝分开，表现为沿纵轴23延伸的重叠的第一和第二套筒边缘20,22，显示为大致平行于纵轴23，纬纱12b在边缘20,22之间大致横交于纵轴23延伸。

至少某些纬纱12b可以用可热成形的聚合物材料制成，这些聚合物材料本身在本领域是熟知的，这能够制造套筒10，把壁的这类纬纱12b热定形成预先弯曲的或卷曲的形状，所示形状使套筒10的壁15自主偏置成自卷曲的、闭合管状状态，相对的边缘20,22互相重叠，使得第一边缘20沿径向位于沿径向处于外侧的第二边缘22的里面，如图2最好地显示的。作为例子而非限制，图2还显示套筒10包围一束线W或其它细长的物体(例如，管子)，诸如可以在汽车或飞机的引擎隔间中看到的那样。

至少某些经纱12a由非金属聚合物材料制成(单丝和/或多丝)，选择非金属聚合材料应使其热缩比大于电功能性纱14的热缩比。换句话说，当所选的具有更高热缩比的经纱12a暴露于足够的热量之下时，其沿长度方向收缩，其收缩量大于电功能性纱14的任何收缩，如果电功能性纱14收缩的话。所有经纱12a或某些经纱12a可以用选择的可热收缩的材料制成。可热收缩的材料可以从任何数目的材料中选择，只要其收缩率大于电功能性纱14的收缩率即可。可热收缩的材料是聚酯纱，但并不意味这种材料的选择是限制性的。如果电功能性纱14的目的是导电，电功能性纱14可以是铜，但并不意味着选择铜是限制性的。

如图3-6中最好地显示的，使非金属纱12和金属纱14交织，诸如通过梭织，从而金属纱14沿套筒10的经向、长度方向从一端16延伸到另一端18。金属纱14可以在靠近或邻近套筒10的一个边缘20或22处被结合，优选邻近径向向内的内边缘20，从而金属纱14在套筒10的一部分壁下面，靠近在缠绕状态下与套筒14的壁15重叠的、径向向外的边缘22，如图所示。这样，通过使金属纱14完全被套筒10的重叠部分覆盖，由所述重叠部分为位于下面的电功能性纱14提供最大程度的保护，免于暴露在包括磨损在内的外部因素之下、暴露于外部环境中的污染元素之下等等。

可热缩的非金属纱12a也在经向或长度方向上延伸，电功能性纱14和非金属经纱12a与纬纱12b交织，其中至少一些纬纱12b可以为了自卷曲而被热定形，如上面所述的那样。

仍旧参照图3-6，还参照图7的处理流程图，壁15和至少一条电功能性纱14可被切割至初始长度L1，该初始长度L1与最终期望的电功能性纱14的有效长度对应，该长度在其相对的两个纵向端24,26之间沿纵向测量得到。将会理解，由于作为交织结果的、可能给电功能性纱14造成的弯曲和卷曲，一旦电功能性纱14交织到壁15中，如果将电功能性纱14从纺织套筒12分离出来测量的话，电功能性纱14的长度就可能短于电功能性纱14的真实的直线长度。未收缩的套筒10的初始长度L1在图3和图5上显示。

一旦纺织套筒10的壁15和电功能性纱14被切割到初始长度L1，套筒10的壁15可被加热到足以使可热收缩的经纱12a的长度收缩和缩短的温度。这可以通过比较图3和5与图4和6而最好地显示，其中将会看到，非金属经纱12a被热收缩到缩短的长度L2，因此长度相对于它们原先的未收缩长度L1已经变小，并且类似地相对于电功能性纱14的长度L1也减小了。因此，由于壁15的长度变小，壁15的相对两端16,18变得彼此更接近。将会看到，电功能性纱14的长度通常不受套筒10加热的影响，从而它们保持或基本保持其原先的切割长度，在本例中是L1。

图1,4和6显示可热收缩的经纱12a长度收缩的效果，这使得纺织套筒10的总长度相对于电功能性纱14收缩。纺织套筒10收缩的最终结果在于，电功能性纱14的端部24,26在长度方向上伸出到纺织套筒10的端部16,18之外。这些伸出的端部24,26可以用作引线，用于金属纱14与某些外部电气部件的电连接。对于能够相对于金属纱14收缩的纺织套筒10，纺织套筒材料，具体为在电功能性纱14附近的纬纱12b与经纱12a，必须能够相对于金属纱14滑动，从而在纺织套筒10热收缩后，金属纱的端部24,26最终在纵向上伸出到套筒10的端部16,18之外。梭织结构是达到这种相对滑动的一种方法。

将会看到，整个套筒10可以被均匀地加热而造成收缩，或仅仅选择套筒10的某些部分(例如，仅仅在端部区域，仅仅在中间区域，或由非收缩部分分开的多个收缩部分的区域)。

将会看到，通过非金属经纱12a的热收缩而实现电功能性纱的端部24，26延伸到纺织套筒10的端部16,18之外，不需要相对电功能性纱L1切割非金属经纱12a而使得它们相对较短。壁15可以被切割到初始长度L1，然后被加热而使得非金属纺织部分12a收缩回到长度L2，由此暴露电功能性纱14的端部24,26。电功能性纱的端部24,26延伸超过纺织套筒的端部16,18的延伸量可以是(L1-L2)/2。

因此，预期有一种非金属纺织纱材料12的套筒10，该套筒10结合至少一条在长度方向上延伸的电功能性纱14，所述电功能性纱14采用的材料与其它长度方向上的纺织纱不同，并且其端部24,26伸出纺织套筒10的端部16,18之外，其中至少某些沿长度方向的非金属纱12被热收缩到长度L2，其中长度L2短于电功能性纱14的长度L1。

还预期一种制造纺织套筒10的方法。所述方法包括通过交织可热收缩的非金属聚合物经纱12a与纬纱12b而形成壁15，其中经纱12a在长度方向上沿纵轴23延伸，纬纱12b在相对的两个边缘20,22之间在横交于纵轴23的宽度方向上延伸。进一步地，将至少一个电功能性构件14交织在壁15的纱中，所述至少一条电功能性纱14沿纵轴23以与之大致平行的关系延伸，其中非金属聚合物经纱12a比所述至少一个电功能性构件14具有更大的热收缩比。然后，把壁15和至少一个电功能性构件14切割到第一长度，该长度在壁与至少一个电功能性构件的相对两端之间延伸。再进一步地，加热壁15，使非金属聚合物经纱在长度方向上缩短到短于第一长度的第二长度，并且使所示至少一个电功能性构件基本上保持其第一长度，从而在长度方向上伸出到壁15的收缩的相对端之外。进而，如果以可热定形的细丝形式提供纬纱12b，在加热壁15后，纬纱12b就具有热定形的卷曲形状，从而把在长度上相对延伸的边缘20,22偏置为互相重叠的关系，由此用套筒壁的靠近外边缘22的一部分覆盖至少一个电功能性构件14，从而遮蔽和保护至少一条电功能性纱14免受磨损和外部环境中的因素影响。应当认识到，套筒10的相对的两个边缘20,22可以被人工绕成互相重叠的关系，并且可以经由适当的紧固件保持它们的重叠关系，如果希望这样做的话。

上述的描述在本质上是示例性的，而不是限制性的。所公开实施例的、对于本领域技术人员显而易见的变形例和修改方案属于本发明的范围，本发明的范围最终由权利要求限定。

Claims (13)

1.一种纺织套筒，其特征在于，所述纺织套筒包括：

由交织的经纱和纬纱构成的壁，所述经纱在所述套筒的相对的第一端和第二端之间在长度方向上沿所述套筒的纵轴延伸，所述经纱是非金属聚合物经纱；

与一些纬纱交织的至少一个电功能性构件，所述至少一个电功能性纱在所述第一端与第二端之间沿所述纵轴延伸；以及

其中所述非金属聚合物经纱具有的热收缩比大于所述至少一个电功能性构件，使得所述非金属聚合物经纱在被加热后相对于所述至少一个电功能性构件在长度方向上沿所述纵轴缩短。

2.如权利要求1所述的纺织套筒，其特征在于，所述壁具有相对的第一边缘和第二边缘，所述第一边缘和第二边缘在所述相对端之间沿所述纵轴延伸，所述第一边缘和第二边缘被配置成互相重叠，从而所述第一边缘在所述第二边缘径向向外的位置，所述至少一个电功能性构件被交织于所述第二边缘附近。

3.如权利要求2所述的纺织套筒，其特征在于，所述至少一个电功能性构件位于所述壁的靠近所述第一边缘的一部分的下面，并且被所述壁的靠近所述第一边缘的一部分遮蔽。

4.如权利要求1所述的纺织套筒，其特征在于，所述至少一个电功能性构件包括多个电功能性构件。

5.如权利要求4所述的纺织套筒，其特征在于，所述多个电功能性构件位于所述壁的一部分的下面，并且被所述壁的一部分遮蔽。

6.如权利要求4所述的纺织套筒，其特征在于，所述壁具有相对的第一边缘和第二边缘，所述第一边缘和第二边缘互相重叠，所述多个电功能性构件靠近所述第二边缘，在所述壁的靠近所述第一边缘的一部分的下面。

7.如权利要求6所述的纺织套筒，其特征在于，所述壁被热定形，将所述相对的第一边缘和第二边缘偏置为互相重叠的关系。

8.如权利要求1所述的纺织套筒，其特征在于，所述至少一个电功能性构件是金属纱、光纤束或线中的一种。

9.一种构建纺织套筒的方法，其特征在于，该方法包括：

通过使可热收缩的非金属聚合物经纱与纬纱交织而形成壁，所述经纱在长度方向上沿套筒的纵轴延伸，所述纬纱在相对的第一边缘和第二边缘之间、在宽度方向上横交于所述纵轴延伸；

将至少一个电功能性构件交织到所述壁的纱中，使得所述至少一个电功能性构件沿所述纵轴延伸，其中所述非金属聚合物经纱具有的热收缩比大于所述至少一个电功能性构件；

将所述壁与至少一个电功能性构件切割到第一长度，所述第一长度在所述壁和至少一个电功能性构件的相对端之间延伸；以及

加热壁并使所述非金属聚合物经纱在长度方向上缩短到第二长度，所述第二长度短于所述第一长度，并且使基本上保持其第一长度的至少一个电功能性构件沿纵向伸出到所述壁的收缩的相对端之外。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括通过使所述至少一个电功能性构件与一部分壁重叠，从而遮蔽所述至少一个电功能性构件而使其不直接暴露于环境之中。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述壁的在长度方向延伸的相对边缘绕成互相重叠的关系。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括热定形所述壁，并使至少一些纬纱具有热定形的卷曲，从而将相对的边缘偏置为它们互相重叠的关系。

14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法还包括从基本上由金属纱、光纤束或线组成的组中选择所述至少一个电功能性构件。