CN108474152A - 耐磨编织织物套筒及其构造方法 - Google Patents

耐磨编织织物套筒及其构造方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种保护性织物套筒(10)及其构造方法。套筒(10)具有柔性管状编织纱线(11、12)壁(14)。至少一些纱线(11、12)设置为多根单丝12，以及至少一些纱线设置为多根复丝(11)。将多根复丝(11)编织成多个单独的束DS。每束DS包括至少两根复丝。在编织过程中将单丝(12)嵌入复丝(11)中以将复丝(11)锁定在“编织的”位置，以防止复丝(11)在应用期间和使用期间移位，从而增强套筒壁(14)的耐磨性。

Description

耐磨编织织物套筒及其构造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年10月17日提交的美国临时申请序列No.62/408,962，于2016年1月22日提交的美国临时申请序列No.62/286,106以及于2017年1月20日提交的美国发明专利申请序列No.15/411,080的权益，其全部内容通过引用而并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及用于保护细长构件的织物套筒，更特别地涉及编织织物套筒。
背景技术
已知管状织物套筒用于为内部容纳的细长构件提供保护，例如线束、流体或气体传送管或线缆。还已知编织管状织物套筒以保护包含在其中的细长构件。这种套筒的现代车辆应用需要对细长构件提供更大的保护，例如防止增加的环境温度和增加的耐磨性。这些增加的需求要求套筒通过各种测试参数，例如暴露于增加的温度和暴露于特定的磨损测试规范，例如磨损工具沿套筒的长度和横向于套筒的长度移动而不磨损套筒的整个完整编织层或对包含在其中的细长构件造成任何损坏。在一些测试参数下，已知的编织套筒结构不能满足测试规范，因此需要进一步的开发。当然，应该理解的是，所得到的套筒不仅必须满足各种耐热和耐磨的测试要求，而且必须在制造上是经济的；具有相对小的包封并保持柔性以便于在曲折路径上安装，这倾向于与形成满足日益严格的测试参数的套筒的能力相反。
根据本发明构造的编织套筒能够满足以上讨论的日益严格的耐温和耐磨测试参数，同时还具有相对小的包封并保持柔性，而本领域普通技术人员可以容易地认识到其他益处。
发明内容
提供了一种织物套筒，其具有无缝、柔性、耐磨的管状编织纱线壁。该壁的纱线编织成承受例如高达约175℃高温，并在特定的测试参数下抵抗穿透整个壁厚的磨损，同时还保持足够的柔性，使得套筒可以围绕包括尖锐折弯的曲折路径布线而没有扭结。
根据本发明的另一个方面，提供了一种保护性织物套筒，其具有柔性管状编织纱线壁。至少一些纱线设置为多根单丝，以及至少一些纱线设置为多根复丝。多根复丝编织成多个单独的束。每束包括至少两根复丝，其中柔性的管状壁具有在约500～700g/m2之间的外表面密度。
根据本发明的另一个方面，复丝具有在约1000～1200dTex之间的旦尼尔。
根据本发明的另一个方面，复丝具有在约60～85cN/tex之间的韧度。
根据本发明的另一个方面，复丝是聚酯。
根据本发明的另一个方面，单丝具有在约0.35～0.40mm之间的直径。
根据本发明的另一个方面，单丝具有在约40～55cN/tex之间的韧度。
根据本发明的另一个方面，单丝具有约3GPa的杨氏模量。
根据本发明的另一个方面，多根复丝和多根单丝以约2:1的相应比例编织。
根据本发明的另一个方面构造的保护性织物套筒具有柔性的管状编织纱线壁，其中至少一些纱线设置为多根单丝以及至少一些纱线设置为多根复丝。多根复丝编织成多个单独的束，每束包括至少两根复丝。此外，单丝具有约40～55cN/tex之间的韧度，从而嵌入复丝中以将复丝锁定在“编织的”位置中以增强套筒壁的耐磨性。
根据本发明的另一个方面构造的保护性织物套筒具有柔性的管状编织纱线壁，其中至少一些纱线设置为多根单丝以及至少一些纱线设置为多根复丝。多根复丝编织成多个单独的束，每束包括至少两根复丝，其中单丝具有约3GPa的杨氏模量，从而嵌入复丝中以将复丝锁定在“编织的”位置中以增强套筒壁的耐磨性。
根据本发明的另一方面，提供了一种构造保护性织物套筒的方法。该方法包括由多根单丝和多根复丝编织柔性管状壁，其中单丝具有在约40～55cN/tex之间的韧度，多根复丝具有在约1000～1200dTex之间的旦尼尔。多根复丝编织成多个单独的束，每个单独的束包括至少两根复丝。该方法包括在编织过程中将多根单丝嵌入多根复丝中，以有效地将多根复丝锁定在适当位置。
根据本发明的另一个方面，该方法进一步包括提供具有在约60～85cN/tex之间的韧度的复丝。
根据本发明的另一个方面，该方法进一步包括提供具有在约0.35～0.40mm之间的直径的单丝。
根据本发明的另一个方面，该方法进一步包括提供具有约3GPa的杨氏模量的单丝。
附图说明
鉴于以下对当前优选实施例和最佳模式、所附权利要求和附图的详细描述，本发明的这些和其他方面、特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见，其中：
图1是根据本发明的一个方面构造的示出为保护穿过其延伸的细长构件的编织保护性织物套筒的示意性立体图；
图2是图1的套筒的壁的局部放大平面图；
图3是示意性端视图，示出了图1的套筒的编织结构，其描绘了成束的复丝和单根单丝的比例；
图4是示出图1的套筒的编织结构的示意性局部端视图，其中布置有用于与其接触的磨损测试工具；
图5A和5B示出了在套筒上进行的磨损试验，以确定套筒是否满足预定的规范要求；以及
图6是列出根据本发明的各个方面构造的不同编织套筒结构的表格。
具体实施方式
更详细地参考附图，图1示出了根据本发明的一个方面构造的编织管状织物套筒10。套筒10包括多根复丝纱线，在下文中简称为复丝11，与多根单丝纱线(下文简称为单丝12)一起编织，以形成套筒10的管状壁14。壁14以无缝方式编织并且因此具有周向连续、不间断的外表面16和内表面18，外表面16和内表面18限定了在套筒10的相对端24、26之间沿中心纵向轴线22轴向延伸的内管状空腔20。空腔20的尺寸设计为适于接收待保护的细长构件28，例如线束、流体或气体传送导管、线缆或类似物。在复丝11和单丝12之间产生的协同作用为套筒10提供了低至约500g/m2的外表面密度，产生了有成本效益的套筒和高度柔性的壁14，同时提供了带有具有高度耐磨性的坚韧外表面16的壁14，使得套筒10的壁14能够保护容纳在其中的细长构件28免受损坏。高温下这种韧性的证据已在磨损测试中凭经验得到验证，以下将更详细地讨论。
壁14可以构造成具有任何合适的长度和直径，以及编织成具有紧密编织结构，以增加壁14的不渗透性，防止外部流体和/或碎屑进入空腔20，而不需要任何种类的二次涂覆。因此，由于套筒10能够为细长构件28提供保护而不需要多个壁层或二次涂覆材料，套筒10具有成本效益。根据本发明的一个方面，壁14形成有呈并排的镜像关系的复丝11的成束的双股线或末端，以及形成有单丝12的单股或末端，其中成束的复丝11与单根单丝股线12一起编织。图3示出了与示意性地示出的单丝12的单股线SS相比较的示意性地示出的复丝11的双股线DS的单个束。因此，如果使用相同数量的载体编织壁14，例如用于复丝11的36个载体和用于单丝12的36个载体，通过实例的方式而非限制，复丝11的每个载体具有复丝11的两个端部，而单丝12的每个载体具有单丝12的单个端部。因此，复丝11和单丝12以端部2:1的相应比例彼此编织。因此，应该认识到，每个载体上的复丝11的两端以彼此并排的镜像关系编织，就好像它们是单根的普通纱线一样。
单丝12在套筒10的性能中起重要作用，并为套筒10提供抗磨能力，并且部分地起作用以在使用期间将成束的复丝11锁定在它们的“编织的”位置，从而增强由“锁定和固定的”高韧度复丝11提供的壁14的耐磨性。提供的聚酯复丝具有约1000～1200dTex的线密度，并且在一个示例性实施例中提供具有1100旦尼尔和在约60～85cN/tex之间的计数相关的纱线强度的复丝，其中cN/tex纱线＝cN/tex纤维(×)物质利用率％(/)100，并且特别地，通过实例的方式而非限制，将复丝设置为以商业名称出售的高韧度PET。单丝12将复丝11锁定在适当位置的能力部分地归因于单丝的直径，其提供在约0.35～0.40mm之间，以及单丝径向方向上的高模量和刚性(缺乏弹性径向变形的能力)(应当理解，尽管单丝112在径向上是刚性的，但它们沿着它们的长度保持柔性，从而允许套筒10保持高度柔性)，具有相对高弹性的杨氏模量，例如约3GPa，和在约40～55cN/tex之间的韧度，以及在一个特别优选的实施例中，通过实例的方式而非限制，高韧度热塑性聚酰胺，例如高韧度尼龙。在单丝12具有相对高的杨氏模量的情况下，它们能够嵌入复丝11中，从而起到将复丝11锁定在“编织的”位置的作用。相反，如果提供具有相对低的杨氏模量的单丝，则单丝在轴向和径向上都将更具弹性，并且因此，不会将复丝嵌入到复丝中到将复丝锁定在“编织的”位置所需的程度。因此，对于相对低的杨氏模量的单丝，需要增加壁的表面积密度，例如约900g/m2，以提供通过磨损测试所需的耐磨性程度并保护细长构件免受损坏。当然，应该认识到，增加的表面积将会增加成本、增加体积，并进一步降低套筒的柔韧性。
用于验证套筒10的耐磨性的测试包括工具30，其具有200g的应用质量，其定向为工具30的长度大致横向于套筒10的纵向轴线22延伸(5A和5B)。根据一个测试，工具30沿套筒10的长度以10Hz的频率移动，如图5A所示，以及在另一个测试中，工具30以锯切类型运动以10Hz的频率横向于套筒长度和跨越套筒10的宽度移动，如图5B所示。新套筒测试的周期数为144,000。如上所述，根据本发明构造的套筒10能够通过在0～5的等级中评级为4或更高的测试。通过测试需要在测试期间仅发生下层编织纱线的部分磨损，而不突破任何下层编织纱线的厚度或将任何下层编织纱线切断，并且当然，不会对包含在套筒10中的细长构件造成损坏。在根据本发明构造的套筒上进行的耐磨性测试程序如下，其以不小于4的得分通过测试。
测试#1：每个D44 1959的耐磨性，每个S21 5101的类别D
程序：对每个磨损方向至少3个样品进行以下操作：
-将样品切成约100mm的长度。
-将样品安装在标称套筒尺寸的PA软管上，并在软管内插入钢芯轴。
-将装配样品/软管/芯轴安装在样品架上。
-将D类研磨工具(PA66GF30塑料边缘)安装在工具架上，使工具/样品角度为90°。
-使用200g的质量创建接触工具/样品。
-测试前将烘箱预热至120℃。
-在稳定烘箱温度后，启动测试。
-以每个纵向(A型或摩擦)和横向(B型或锯切)10次/秒(行程10毫米)，进行144,000次(4小时)磨损测试后，
-目视检查样品分级为从0到5。
在套筒10的构造期间，包括将成束的复丝11和单根单丝12彼此编织，如上所述，套筒10的期望长度优选地切割成编织过程中的长度。已经发现，在编织过程中切割套筒10的期望最终长度有助于保持套筒10的圆形外周形状，从而有利于细长构件28穿过空腔20插入。
图6中所示的表格示出了根据本发明的各个方面产生的六(6)种不同的样品，通过实例的方式而非限制，具有B列中列出的平均套筒直径；C列和D列中分别列出的各种类型的复丝和单丝纱线，以及各纱线的载体和末端的数量；E列中列出的编织壁质量；以及F列中列出的编织壁密度。
应当理解，以上详细描述是关于一些目前优选的实施例，并且本领域普通技术人员从本公开内容中容易辨别的其他实施例也并入本文并认为在最终允许的权利要求的范围内。

Claims (21)

1.一种保护性织物套筒，包括：
编织纱线的柔性管状壁，至少一些所述纱线设置为多根单丝以及至少一些所述纱线设置为多根复丝，所述多根复丝编织成多个单独的束，每个所述束包括至少两根复丝，其中所述柔性管状壁具有在约500～700g/m2之间的外表面密度。
2.根据权利要求1所述的保护性织物套筒，其中所述复丝具有在约1000～1200dTex之间的旦尼尔。
3.根据权利要求2所述的保护性织物套筒，其中所述复丝具有在约60～85cN/tex之间的韧度。
4.根据权利要求3所述的保护性织物套筒，其中所述复丝是聚酯。
5.根据权利要求2所述的保护性织物套筒，其中所述单丝具有在约0.35～0.40mm之间的直径。
6.根据权利要求1所述的保护性织物套筒，其中所述单丝具有在约40～55cN/tex之间的韧度。
7.根据权利要求1所述的保护性织物套筒，其中所述单丝具有约3GPa的杨氏模量。
8.根据权利要求1所述的保护性织物套筒，其中所述多根复丝和所述多根单丝以约2:1的相应比例提供。
9.一种保护性织物套筒，包括：
柔性管状编织纱线壁，至少一些所述纱线设置为多根单丝以及至少一些所述纱线设置为多根复丝，所述多根复丝编织成多个单独的束，每个所述束包括至少两根复丝，其中所述单丝具有在约40～55cN/tex之间的韧度。
10.根据权利要求9所述的保护性织物套筒，其中所述复丝具有在约1000～1200dTex之间的旦尼尔。
11.根据权利要求9所述的保护性织物套筒，其中所述复丝具有在约60～85cN/tex之间的韧度。
12.根据权利要求9所述的保护性织物套筒，其中所述单丝具有在约0.35～0.40mm之间的直径。
13.根据权利要求9所述的保护性织物套筒，其中所述单丝具有约3GPa的杨氏模量。
14.一种保护性织物套筒，包括：
柔性管状编织纱线壁，至少一些所述纱线设置为多根单丝以及至少一些所述纱线设置为多根复丝，所述多根复丝编织成多个单独的束，每个所述束包括至少两根复丝，其中所述单丝具有约3GPa的杨氏模量。
15.根据权利要求14所述的保护性织物套筒，其中所述复丝具有在约1000～1200dTex之间的旦尼尔。
16.根据权利要求14所述的保护性织物套筒，其中所述复丝具有在约60～85cN/tex之间的韧度。
17.根据权利要求14所述的保护性织物套筒，其中所述单丝具有在约0.35～0.40mm之间的直径。
18.一种构造保护性织物套筒的方法，包括：
由多根单丝和多根复丝编织柔性管状壁，其中单丝具有在约40～55cN/tex之间的韧度，多根复丝具有在约1000～1200dTex之间的旦尼尔，以及将多根复丝编织成多个单独的束，每个单独的束包括至少两根复丝，以及在编织过程中将多根单丝嵌入多根复丝中，以有效地将多根复丝锁定在适当位置。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括提供具有在约60～85cN/tex之间的韧度的复丝。
20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括提供具有在约0.35～0.40mm之间直径的单丝。
21.根据权利要求18所述的方法，进一步包括提供具有约3GPa的杨氏模量的单丝。
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