CN215512555U - 一种柔性导电织物 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种柔性导电织物，其包括布料以及编织股线，所述编织股线由导电线和非导电线混合构成，所述非导电线用于将所述导电线以一定曲变能力的形态固定在布料表面，使所述布料和编织股线同时被拉伸和被复位，且导电性能保持不变。本实用新型实现一种可通电导电线的柔性化导电织物，其通过预设的排布方式使导电线具有一定的弹性回复性能，更加灵活地适用于可穿戴设备当中。该柔性化导电织物采用的是连续的导电线，因此电阻稳定，并可以实现稳定的数据传输。该柔性化导电织物亲肤无感：通过工艺处理，使导电线与布料结合后，具有良好的亲肤性能，适合日常穿着，进而为智能可穿戴技术提供支持。

Description

一种柔性导电织物

技术领域

本实用新型属于智能穿戴技术领域，具体涉及应用于智能穿戴中的柔性导电织物的制造，尤其是一种柔性可拉伸的弹性导电线。

背景技术

随着可穿戴技术的发展，电子元器件与服装结合制成智能服装已成为趋势，由于各器件之间需要数据连接，故还需要在智能衣物中设置导电线，但现有的导电线柔软度不够，安装在衣物中时影响衣物的舒适度，并且由于衣物在穿、脱时容易产生拉伸，导致导电线的使用寿命较短，从而影响智能衣物的使用。

近年来，智能穿戴成为科技行业发展的热点，在可穿戴电子设备的连接和布线中，导电连接件需要满足微型化、弹性好、电导率高、舒适化等要求，这关系到电信号传输的稳定性和可靠性。现有智能纺织品的导电材料形式有很多，目前市面上可拉伸导电丝一方面为纤维表面镀金属颗粒、金属化合物、碳粉或者弹性导电橡胶，存在绝缘性能差、生产工艺复杂、生产成本高等问题，另一方面为金属长丝编织成的弹性导电线，存在直径较大、柔软性差等问题。在实现可拉伸的前提下，现有的弹性导电线不能同时实现电阻小和舒适性好，无法广泛应用于柔性电池、传感器、微型芯片等器件的连接。而传统的金属导电线和电路板的柔韧性差，弹性回复率低，不能承受较大的拉伸，且耐疲劳性差，应用到可穿戴电子设备后其舒适性和可靠性都达不到要求。

为此，一篇申请公布号为CN105895199A的发明实用新型专利，公开了一种柔性可拉伸可水洗导电连接件，其是由导电材料和非导电材料组合而成的复合导电连接件；所述导电材料与所述非导电材料同时被拉伸和被复位，且电性能保持不变。所述导电材料和非导电材料通过组合织造工艺按照排线方式加工成织物形态导电连接件；或将所述织物形态导电连接件再密封于所述非导电材料制成的弹性基体材料内部制成复合导电连接件；或所述导电材料直接埋设于所述弹性基体材料中制成复合导电连接件。该发明虽然可实现良好拉伸，但是具有如下不足：第一，该发明的织物虽然可清洗，但是缺少绝缘层或者保护层，使其在遇到机洗等暴力清洗下可能会使导电层发生破裂或者被剥离；第二，该发明不具备与其他电子元件进行可靠集成的能力。当前，导电纤维和功能部件通过粘合剂、碳导电带、铜带和银浆等进行连接，这些方法除了可靠性较低外还存在安全隐患。更关键的是，焊接在商业规模上占主导地位，并被建议作为一种集成可穿戴电子元件的可行方法，而通过上述方法开发的纤维难以应用于焊接；第三，该发明通过组合织造工艺加工成织物形态导电连接件，该工艺存在工艺复杂且排线不够灵活的问题，在需要功能性不同的智能服装或穿戴设备的制备上存在困难，且其因需结合纺织织造工艺，线径与导电率具有很大的局限性。第四，虽该发明的织物可以进行电信号传输，但无法实现较长距离数据传输，在智能穿戴产品上存在较大的应用局限性。

实用新型内容

在下文中给出了关于本实用新型实施例的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，以下概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

根据本申请的一个方面，提供一种柔性导电织物，包括布料以及编织股线，所述编织股线由导电线和非导电线混合构成，所述非导电线用于将所述导电线以一定曲变能力的形态固定在布料表面，使所述布料和编织股线同时被拉伸和被复位，且导电性能保持不变；所述导电线向外延伸出弹性布料之外预设长度与连接端头电性连接，所述连接端头用以连接电子元器件；所述导电线与连接端头连接后进行绝缘保护处理，所述导电线与连接端头的连接方式包括但不限于焊接、热压、铆接、压接、绕接和刺破连接。

其中，所述布料包括但不限于针织布料和梭织布料。

其中，为了适应柔性导电织物，使用了改进的绝缘保护方式。所述导电线与连接端头进行绝缘保护处理的步骤包括：过程1：所述导电线与连接端头进行有效连接后，在导电线与连接端头的连接位置处做好绝缘处理，绝缘处理包括但不限于用绝缘胶带缠绕、用绝缘胶涂抹、用热缩管包裹；过程2：将热熔胶或绝缘胶浸润导电线和连接端头的连接位置，以包裹连接位置没过连接处为佳；过程3：准备一块大小至少能完全包裹连接位置的附有单面热熔胶膜的布料，将该布料附有热熔胶膜的一面对准放置在连接位置上，用定制的具有空位的模具套住热压位置，避免压坏端头，但能将端头完整地套住，加温加压后，使布料与连接位置完全粘合，端头也紧固地固定在布料上，完全保护连接位置。

其次，针对现有技术中的织物可以进行电信号传输，但无法实现较长距离数据传输的问题，改变了使用导电线的种类，在同一花样中采用不同的导电线，导电线混合有屏蔽线。可根据线路设计实现的功能决定使用屏蔽线的根数，如普通4PIN充电数据线中，有两根普通导电线，两根屏蔽线，实现数据传输和充电。通过穿插屏蔽线等实现数据传输，突破了智能穿戴产品上的应用局限性。

具体的，所述编织股线包括导电线、面线和底线，所述面线和底线上下交织将导电线固定在布料上。本申请中，所述面线、底线起到将导电线固定在布料的作用，将导电线以有一定曲变能力的形态绣在布料上，使导电线具有一定的弹力。

优选的，所述导电线和面线设置在布料的一面，底线在布料的另外一面。

进一步优选的，该柔性导电织物的外层还覆盖有保护层，所述保护层包括但不限于热熔胶膜、布料和防水膜。实际制作时，先将编织股线以一定形状绣在布料上之后，热压一层热熔胶膜、或布料或防水膜，起到保护导电线的作用。

所述编织股线按照刺绣工艺的排线方式加工在布料上，所述排线方式包括但不限于波浪形、锯齿形、Z字型、正弦曲线形、月牙形、半圆弧形和不规则形等形状。

进一步的，所述导电线是一种具有导电功能的线材，包括但不限于金属系导电线、炭黑系导电线、金属化合物型导电线、聚合物导电线、屏蔽线、信号线、漆包线、绝缘导线、铜芯电线、铜芯电缆、铝芯电线、铝芯电缆，绝缘外皮由树脂、硅胶、PVC、硅橡胶、纤维、涂料、复合材料、铁氟龙、TPEE、TPU、绝缘漆、绝缘胶、绝缘纸、塑料等的一种或几种构成。优选的，所述导电线的直径范围为10um-1cm。

本实用新型通过上述方案，为使该织物具有优良稳定的可拉伸性能，一方面，通过热压一层保护层，保护层包括但不限于热熔胶膜、布料、防水膜，将导电线固定于布料与保护层之间，使导线具有良好的抗击能力，可反复机洗而不会破坏导电层；另一方面，使用具有绝缘保护外皮的导电线，改进了织物导线的保护性能，使其更具有耐疲劳能力。两方面的保护方式，使织物遇到机洗等暴力清洗下扔具有优良的导电能力、拉伸能力、抗疲劳能力。

此外，焊接在商业规模上占主导地位，并被建议作为一种集成可穿戴电子元件的可行方法，而通过上述方法开发的纤维难以应用于焊接，本实用新型通过改进设计图案的处理，将导电线端头留出一定的长度，用于与电子元器件的连接，使导线适用于现有的焊接技术，连接端头可为Tape-C、micro-USB、多PIN空插公母头、磁吸接扣、各类端子、其他线材等，并在焊接位置进行保护处理，保护焊接部位，防止断裂、接触不良或短路，保护处理包括但不限于灌胶、热压固定，使其可实现有效焊接和可靠集成。

另外，针对现有技术中通过组合织造工艺加工成织物形态导电连接件，该工艺存在工艺复杂且排线不够灵活的问题，在需要功能性不同的智能服装或穿戴设备的制备上存在困难，且其因需结合纺织织造工艺，线径与导电率具有很大的局限性。现有的刺绣工艺中，如果机器的主轴工作转速超过750rpm时刺绣机器振动加剧，断线率迅速上升，不利于导电织物的织造，因此改进了刺绣工艺。本实用新型做了如下改进：1，改变了机器主轴的工作转速，使主轴转速不超过700rpm，有效防止断线；2，调节了送线装置，改变了送线装置的送线速度，使送线速度与主轴工作转速匹配。3，通过改变织造图案，使导电线留有相应长度的端头，可以与电子元器件连接，实现有效焊接和可靠集成。本实用新型通过改进刺绣工艺的实现方式，排线灵活，可根据功能需要设计线路走向，导电性能稳定且具有较好的穿戴舒适性，更具实用性。

本实用新型通过上述方案，实现一种可通电导电线的柔性化导电织物，其通过预设的排布方式使导电线具有一定的弹性回复性能，更加灵活地适用于可穿戴设备当中。该柔性化导电织物具有稳定的电阻：其采用的是连续的导电线，因此电阻稳定，并可以实现稳定的数据传输。该柔性化导电织物通过保护层的设置使其具有良好的绝缘性。该柔性化导电织物亲肤无感：通过工艺处理，使导电线与布料结合后，具有良好的亲肤性能，适合日常穿着，进而为智能可穿戴技术提供支持。

综上，与现有技术相比，本实用新型的柔性导电织物有益效果在于：具有电导率高、弹性好、舒适性强、可靠性高、电信号稳定及布线均匀的优点，结合其稳定的数据传输，可广泛应用于智能穿戴、医疗卫生、体育等领域。

附图说明

本实用新型可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本实用新型的优选实施例和解释本实用新型的原理和优点。在附图中：(为更好地理解，图1-图4为未添加保护层--热熔胶膜或弹性布料或防水膜的图示)

图1为本实用新型实施例的柔性导电织物的正面示意图；

图2为本实用新型实施例的柔性导电织物的绣花股线截面放大示意图；

图3为本实用新型的实施例的绣花股线的正面示意图；

图4为本实用新型的实施例的绣花股线的背面示意图；

图5为本实用新型的实施例的柔性导电织物的应用示意图一；

图6为本实用新型的实施例的柔性导电织物的应用示意图二；

图7为本实用新型的实施例刺绣工艺的排线方式的举例示意图；

图8为本实用新型的实施例的一种具有数据传输功能的同轴线结构示意图；

图9为本实用新型的实施例的柔性导电织物的一种接线示意图；

图10为本实用新型的实施例的柔性导电织物的排线应用示意图三；

图示说明：1--绣花股线；2--弹性布料；3--保护层；4--端头；5--热压布料；6--连接及绝缘处理位置；7--绝缘浸润位置；101--面线；102--导电线；103--底线；1021--铜芯导线；1022--屏蔽线；104--屏蔽层。

具体实施方式

下面将参照附图来说明本实用新型的实施例。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本实用新型无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。此外，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参见图1，本实用新型实施例提供一种柔性导电织物，包括绣花股线1和弹性布料2，本实施例中，绣花股线1作为编织股线，是由导电线和非导电线混合构成，其具体包括面线101、导电线102和底线103，面线101和底线103构成非导电线，该非导电线将导电线102以一定曲变能力的形态固定在弹性布料2的表面，使弹性布料2和绣花股线1同时被拉伸和被复位，且导电性能保持不变。导电线向外延伸出弹性布料之外预设长度与连接端头电性连接，连接端头用以连接电子元器件；导电线与连接端头连接后进行绝缘保护处理。

本实用新型实现的柔性导电织物具有良好的导电性能、弹性可拉伸、电阻稳定、舒适性强。其实现可通电导电线的柔性化，使导电线具有一定的弹性回复性能，更加灵活地适用于可穿戴设备当中。

参见图2-图4，绣花股线1的固定方式是：面线101与底线103上下交织将导电线102固定在弹性布料2上，导电线102和面线101在弹性布料2一面，底线103在弹性布料2的另外一面。

其中，面线101和底线103起到将导电线102固定在弹性布料2的作用，将导电线102以有一定曲变能力的形态绣在弹性布料2上，使导电线102具有一定的弹力。

作为一个优选的实施例，在绣有一定形状绣花股线1的弹性布料2上，热压一层热熔胶膜或弹性布料或弹性防水膜，可起到保护导电线102的作用。通过热压一层热熔胶膜或弹性布料或弹性防水膜，使其具有良好的绝缘性和拉伸性。

导电线102起到导通的作用，用于导电连接。一般的，导电线102是一种具有导电功能的线材，包括但不限于金属系导电线、炭黑系导电线、金属化合物型导电线、聚合物导电线、屏蔽线、信号线、漆包线、绝缘导线、铜芯电线、铜芯电缆、铝芯电线、铝芯电缆，且导电线具有绝缘保护外皮。导电线102的直径范围为10um-1cm。本实用新型采用的是连续的导电线，因此电阻稳定，使得整个柔性导电织物具有稳定的电阻。

弹性布料2是一种具有一定弹性的布料，该弹性布料的材质包括但不限于针织弹性布料和梭织弹性布料。

弹性布料2起到赋予导电线102弹力的作用，能够使导电线102在一定范围内发生弹性回复，且不影响导电线102的导电功能。一般的，根据实际应用的不同，该柔性导电织物的拉伸性可达20％-100％。

具体制作方法如下：将导电线102从绳绣装置喂入，面线101与底线103上下交织，把导电线102固定在弹性布料2上即可。其中，需提前导入绣花图案到电脑，按照花样进行刺绣。

实际制作时，根据电子元件的不同以及功能需要，可设计不同的刺绣图案，采用不同的线材。根据连接元件的不同，可设计不同长度、尺寸、厚度、过流能力、电阻、形状的弹性导电织物。

参见图5，作为一个具体应用实施例，该柔性导电织物可应用于加热功能，柔性导电织物的导电线向外延伸两根线，连接方式为2PIN，一端接加热片，另外一端接连接头，与电池插拔式连接，特别的，柔性导电织物与加热片的连接位置、导电弹性布料与连接头的连接位置，均用热压固定的方式固定，防止断开、接触不良或短路。具体热压固定方式为：剪裁下一块附有单面热熔胶膜的布料，布料大小需至少完全覆盖连接位置，将附有热熔胶膜的一面对准连接部位，盖上定制的模具，防止压坏接头，使用烫压设备，加温加压使布料牢固地粘住连接部位，实现保护连接位置的目的。特别地，热压固定物包括但不限于附有热熔胶膜的布料、硅胶片、热熔胶、塑料片。

图6为另一种应用实施例，该柔性导电织物实现的功能为发光，柔性导电织物的导电线向外延伸七根线，连接方式为7PIN，一端接发热片，另外一端接连接头，与电池插拔式连接，同样的，柔性导电织物与发光片的连接位置、导电弹性布料与连接头的连接位置，用热压固定的方式固定，防止断开、接触不良或短路。热压固定方式同图5。

此外，编织股线按照刺绣工艺的排线方式加工在弹性布料上，排线方式包括但不限于图7所示的各种波浪形、锯齿形、Z字型、正弦曲线形、月牙形、半圆弧形和不规则形等形状。同时，可通过工艺处理，使导电线与弹性布料结合后，具有良好的亲肤性能，适合日常穿着，进而为智能可穿戴技术提供支持。

本实用新型中，针对现有技术中的织物可以进行电信号传输，但无法实现较长距离数据传输的问题，导电线中混合有屏蔽线，通过穿插屏蔽线等实现数据传输，改变使用的导电线的种类，在同一花样中采用不同的导电线，突破了智能穿戴产品上的应用局限性，图8为一种具有信号屏蔽、数据传输功能的屏蔽线。该屏蔽线为一种单芯结构的同轴线，由外部封套、屏蔽层、绝缘层以及中心导电线芯从外到内组成。

图9为一种应用实施例，该柔性导电织物实现的功能是数据传输，设置四根线，其中1021为普通铜芯线，1022为屏蔽线，104为屏蔽层，普通铜芯线1021分别接电源正、负极，两根屏蔽线1022分别接数据线正、负极，屏蔽层104接地(电源负极)。两端一一对应连接，然后使用热压固定的方式固定连接位置，实现稳定的数据传输。具体热压方式为：铜芯线1021与屏蔽线1022分别与连接端头4进行有效连接后，在导线与连接端头4的连接位置处6做好绝缘处理，此处绝缘处理为用热缩管包裹；将热熔胶或绝缘胶浸润导线和连接端头的连接位置7；准备一块大小至少能完全包裹连接位置的附有单面热熔胶膜的布料5，将布料5附有热熔胶膜的一面对准放置在连接位置上，用定制的具有空位的模具套住热压位置，避免压坏端头4，但能将端头4完整地套住，加温加压后，使布料5与连接位置完全粘合，端头4也紧固地固定在弹性布料2上，完全保护连接位置。

图10为一种成衣排线实施例，该柔性导线织物为另一种图案排布设计图例，在其排线基础上，可根据要求接电源及电子元件。

此外，该柔性导电织物可直接制成产品，也可将制备好的柔性导电织物固定在另一产品上，实现功能，形成产品；特别的，根据需要，可在柔性导电织物上热压一层弹性布料或弹性防水膜，可实现加强保护导电线的作用，也可增强美观性。

特别的，上述实现方式不限于在弹性布料上，在没有弹力的布料上也可实现上述柔性导电织物。

本实用新型的柔性导电织物具有良好的拉伸性，能够实现排线灵活、线径小、与人体皮肤贴合舒适、信号稳定，能够应用于各类电子产品，尤其是对柔软度、舒适度、拉伸性有一定要求的智能服装和智能穿戴设备中，应用方向广泛。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

尽管上面已经通过对本实用新型的具体实施例的描述对本实用新型进行了披露，但是，应该理解，上述的所有实施例和示例均是示例性的，而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本实用新型的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种柔性导电织物，其特征在于：包括布料以及编织股线，所述编织股线由导电线和非导电线混合构成，所述非导电线用于将所述导电线以一定曲变能力的形态固定在布料表面，使所述布料和编织股线同时被拉伸和被复位，且导电性能保持不变；所述导电线向外延伸出布料之外预设长度与连接端头电性连接，所述连接端头用以连接电子元器件；所述导电线与连接端头连接后进行绝缘保护处理，所述导电线与连接端头的连接方式包括但不限于焊接、热压、铆接、压接、绕接和刺破连接。

2.根据权利要求1所述的柔性导电织物，其特征在于：所述编织股线包括导电线、面线和底线，所述面线和底线上下交织将导电线固定在布料上。

3.根据权利要求2所述的柔性导电织物，其特征在于：所述导电线和面线设置在布料的一面，底线在布料的另外一面。

4.根据权利要求1-3任一所述的柔性导电织物，其特征在于：该柔性导电织物的外层还覆盖有保护层。

5.根据权利要求1-3任一所述的柔性导电织物，其特征在于：所述编织股线按照刺绣工艺的排线方式加工在布料上，所述排线方式包括但不限于波浪形、锯齿形和半圆弧形。

6.根据权利要求1所述的柔性导电织物，其特征在于：所述导电线的直径范围为10um-1cm。

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