ES2262997T3 - Hilo electricamente conductor. - Google Patents
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Abstract
Un hilo eléctricamente conductor, que comprende fibras de acero inoxidable, dichas fibras de acero inoxidable teniendo una resistencia eléctrica específica del acero inoxidable, caracterizado porque dichas fibras de acero inoxidable están recubiertas con un recubrimiento de metal, dicho recubrimiento de metal consistiendo de un material de metal que tiene una resistencia eléctrica específica del recubrimiento de metal siendo menor que dicha resistencia eléctrica específica del acero inoxidable.
Description
Hilo eléctricamente conductor.
La presente invención se relaciona con un hilo
de metal conductor, y un método para proporcionar tal hilo de metal
conductor.
Los hilos conductores son bien conocidos en el
arte. Los hilos conductores pueden estar basados tanto en un
material no metálico conductor, tal como fibras de C, o fibras de
metal o metálicas. En caso de que se desee obtener una resistencia
eléctrica relativamente baja, son usados ventajosamente hilos de
filamentos. Tales hilos de filamentos pueden comprender un juego de
filamentos de metal, por ejemplo filamentos de acero inoxidable,
los cuales son torcidos unos con otros. Sin embargo, en el presente
tales hilos comprenden filamentos de más de 100 \mum de diámetro,
lo que hace que los hilos de filamento se comporten más como cuerdas
de metal relativamente finas que rígidas.
Alternativamente, los hilos de fibras de acero
inoxidable que consisten de fibras de acero inoxidable de diámetro
<30 \mum son actualmente conocidos, ver por ejemplo
EP-A-0 505 936. Debido a la
relativamente alta resistencia específica eléctrica del acero
inoxidable, los hilos con una resistencia eléctrica más baja tienen
una estructura relativamente gruesa (o alta finura expresada en
Tex, siendo g/km). Tales hilos gruesos pierden la flexibilidad en
una gran extensión de la estructura del hilo.
Es un objeto de la presente invención
proporcionar un hilo de metal eléctricamente conductor el cual tiene
una resistencia eléctrica reducida por metro lineal, y el cual es
al menos tan flexible como puede ser esperado de un hilo textil
convencional.
Un hilo objeto de la presente invención
comprende varias fibras de acero inoxidable. Las fibras de acero
inoxidable están recubiertas con una capa de metal (en lo adelante
referidas como "recubrimiento de metal"). El recubrimiento de
metal es proporcionado usando un material de metal que tiene una
resistencia eléctrica específica más baja que la de la aleación de
acero inoxidable de las fibras de acero inoxidable.
Haciendo una sección transversal de los hilos
objeto de la invención, el porcentaje del peso del recubrimiento de
metal con relación al peso total del hilo eléctricamente conductor
es ventajosamente menor que 50% en peso, más preferiblemente menor
que 40% en peso. El porcentaje de recubrimiento de metal con
relación al peso total del hilo eléctricamente conductor es
ventajosamente mayor que 1% en peso, más preferiblemente mayor que
5% en peso.
Preferiblemente, el recubrimiento de metal tiene
un espesor máximo promedio de menos de 8 \mum, más preferiblemente
menor que 4 \mum. El recubrimiento de metal tiene preferiblemente
un espesor máximo promedio de más de 0.01 \mum. Un espesor máximo
promedio inferior no proporciona una resistencia eléctrica confiable
en toda la longitud del hilo objeto de la invención.
El espesor máximo del recubrimiento de metal es
entendido como el espesor más grande de la capa de metal presente
en la sección transversal radial del hilo objeto de la invención. El
espesor máximo promedio es entendido como el promedio del espesor
máximo, medido usando un número de secciones transversales radiales
diferentes del hilo objeto de la invención, para lo que el número
es determinado aplicando un método estadístico adecuado, por
ejemplo los estándares MIL.
No necesariamente, aunque es preferido, un hilo
objeto de la invención tiene un recubrimiento de metal de espesor
esencialmente idéntico alrededor de cada una de las fibras de acero
inoxidable en el hilo eléctricamente conductor.
Posiblemente, el recubrimiento de metal está
solamente presente en la superficie manto de cara hacia fuera, que
está localizada en el lado exterior del hilo eléctricamente
conductor. La "superficie manto de cara hacia fuera" es
entendida como la parte de la superficie manto de la fibra, que no
está de cara hacia otras fibras comprendidas en el hilo
eléctricamente conductor.
Preferiblemente, el recubrimiento de metal está
probado y es de Cu, Al, Ag, Au, Ni, Ti, W, Zn, Cr, Sn, Pt,
aleaciones de Cu, aleaciones de Al, aleaciones de Ag, aleaciones de
Au, aleaciones de Ni, aleaciones de Ti, aleaciones de W, aleaciones
de Zn, aleaciones de Cr, aleaciones de Sn, aleaciones de Pt y
combinaciones de estas. Más preferiblemente, el Cu o la aleación de
Cu es usada. La resistencia eléctrica específica del recubrimiento
de metal está preferiblemente en el rango de 15 a 500
\Omega*mm^{2}/km, más preferiblemente en el rango de 15 a 90
\Omega*mm^{2}/km.
Un hilo eléctricamente conductor comprende
fibras de acero inoxidable, tanto siendo filamentos de acero
inoxidable o fibras cortas de acero inoxidable.
Un hilo objeto de la invención comprende más de
un manojo de filamentos de acero inoxidable. Tales manojos
comprenden varios filamentos de acero inoxidable. Estos manojos
pueden ser recubiertos y después ser transformados en un hilo
torciendo y/o doblando los manojos recubiertos. Alternativamente,
los manojos de filamentos de acero inoxidable son torcidos y/o
doblados para proporcionar un hilo, dicho hilo es entonces
recubierto con una aleación de metal objeto de la invención.
Como una alternativa, un hilo eléctricamente
conductor objeto de la invención puede comprender fibras de acero
inoxidable como fibras cortas, siendo primero hilado en un hilo
eléctricamente conductor de doblado simple. Muchos hilos
eléctricamente conductores de doblado simple pueden ser entonces
doblados en un hilo eléctricamente conductor hilado de doblado
múltiple. El hilo eléctricamente conductor de doblado simple o de
doblado múltiple puede entonces ser recubierto con un recubrimiento
de metal objeto de la invención. Alternativamente, un manojo de
filamentos de acero inoxidable es recubierto y separado en fibras de
acero inoxidable recubiertas, e hiladas en un hilo eléctricamente
conductor de doblado simple o de doblado múltiple tal como el objeto
de la invención, usando técnicas de hilado apropiadas.
Preferiblemente, las fibras de acero inoxidable
son usadas con un diámetro equivalente que está en el rango de 0.5
a 50 \mum, más preferiblemente entre 1 \mum y 25 \mum. El
diámetro equivalente de una fibra es entendido como el diámetro de
un círculo imaginario, que tiene la misma superficie de la sección
transversal de la fibra.
Preferiblemente, una aleación de acero
inoxidable de las series AISI 300 o AISI 400 es usada, tal como AISI
302, AISI 316, o AISI 316L o AISI 430. Alternativamente la aleación
de acero inoxidable es una aleación de
Fe-Cr-Al (por ejemplo fecralloy®) o
aleación de Ni-Cr-Al. La resistencia
eléctrica específica está preferiblemente en el rango de 500 a 900
\Omega*mm^{2}/km.
Preferiblemente, los manojos de fibras de acero
inoxidable de cada hilo eléctricamente conductor de doblado simple
comprenden cada uno menos que 1000 fibras de acero inoxidable por
sección transversal, mientras que el número de fibras de acero
inoxidable por sección transversal de cada hilo eléctricamente
conductor es preferiblemente menor que 3000 fibras.
En dependencia del número de filamentos de acero
inoxidable en los manojos y del espesor y de la aleación de metal
del recubrimiento, un hilo eléctricamente conductor objeto de la
invención puede ser obtenido, teniendo una resistencia eléctrica
lineal (\Omega/m) preferiblemente en el rango de 0.1 a 400
\Omega/m, más preferiblemente menor que 400 \Omega/m o incluso
menor que 100 \Omega/m, tal como menor que 80 \Omega/m. Una
resistencia eléctrica lineal (\Omega/m) preferiblemente es mayor
que 0.1 \Omega/m o incluso mayor que 0.2 \Omega/m tal como por
ejemplo 0.2 \Omega/m, 0.5 \Omega/m, 2 \Omega/m, 7
\Omega/m,
14 \Omega/m.
14 \Omega/m.
Relacionado con esto, la resistencia eléctrica
por peso del hilo (\Omega/g) del hilo eléctricamente conductor
objeto de la invención puede ser disminuida a 25% o incluso a 10% de
la resistencia eléctrica por afinamiento del hilo eléctricamente
conductor de acero inoxidable no recubierto.
El recubrimiento de metal puede ser
proporcionado a los manojos de fibras de acero inoxidable usando
varias técnicas de recubrimiento.
Más preferiblemente el recubrimiento de metal es
proporcionado por medio de técnicas de recubrimiento
electroquímicas. Sin embargo las técnicas de inmersión,
recubrimiento con vapor o recubrimiento con plasma pueden ser usadas
alternativamente.
El hilo objeto de la invención puede por ejemplo
ser usado para proporcionar hilos con resistencia eléctrica en
telas o productos textiles que puedan ser eléctricamente
calentados.
Debido a la flexibilidad de los hilos objeto de
la invención, los hilos pueden ser transformados en telas textiles
trenzadas, tejidas o de punto, sin mayores problemas.
Por otra parte, la resistencia eléctrica puede
ser variada fácilmente, ya que el espesor de la capa de metal puede
ser ajustado de manera amplia y fácil.
Tales hilos eléctricamente conductores son
preferiblemente aplicados en aplicaciones textiles tales como
textiles que se puedan calentar, prendas o mantas, o para
proporcionar cubiertas para asientos y asientos de vehículos que se
puedan calentar. El hilo eléctricamente conductor puede ser también
usado para conducir corriente eléctrica y/o señales, por ejemplo en
telas textiles tejidas o de punto.
La invención será ahora descrita con más
detalles con referencia a los dibujos acompañantes donde
Las Figuras 1, 2 y 3 muestran esquemáticamente
secciones transversales radiales del hilo eléctricamente conductor
objeto de la invención.
A modo de ejemplo, un manojo de fibras de acero
inoxidable de doblado simple, que comprende 275 filamentos de 12
\mum de diámetro equivalente es recubierto con una capa de Cu. Los
filamentos de acero inoxidable son proporcionados de AISI 316L y
les es dada una torsión de 100 vueltas por metro en la dirección
Z.
Tal hilo tiene un afinamiento de 250 Tex, una
resistencia eléctrica lineal de 30 \Omega/m y una resistencia por
peso de 120 \Omega/g.
Este manojo de fibras de acero inoxidable de
doblado simple es recubierto con un recubrimiento de Cu, el
recubrimiento teniendo un afinamiento máximo de 6 \mum por metro,
48 mg de Cu fueron proporcionados por medio del recubrimiento
electrolítico. El hilo eléctricamente conductor objeto de la
invención tiene un afinamiento de 298 Tex y tiene una resistencia
eléctrica lineal de solamente 4 \Omega/m. Este hilo eléctricamente
conductor objeto de la invención tiene una resistencia por peso de
13.4 \Omega/g.
La sección transversal radial de este hilo
eléctricamente conductor 11 objeto de la invención es mostrada
esquemáticamente en la Figura 1. Las fibras de acero inoxidable 12
son dobladas una con otra, y un número de filamentos 13 tienen una
parte de la superficie manto 14, de cara hacia afuera, alejándose
del hilo eléctricamente conductor. El recubrimiento de Cu 15 es
proporcionado sobre esta superficie manto de cara hacia fuera. El
recubrimiento tiene un espesor máximo 16. Un espesor máximo promedio
de 6 \mum fue medido.
Las fibras de acero inoxidable AISI 316L tienen
una resistencia eléctrica específica de 983 \Omega*mm^{2}/km,
mientras el recubrimiento de Cu tiene una resistencia eléctrica
específica de 17 \Omega*mm^{2}/km.
Una sección transversal radial de un hilo
eléctricamente conductor alternativo objeto de la invención es
mostrada en la Figura 2. Dos hilos eléctricamente conductores 21
como se describió anteriormente (indicados en la Figura 1 con
número de referencia 11) son doblados juntos, proporcionando así un
hilo eléctricamente conductor doblado de dos cabos 22 objeto de la
invención. Un hilo eléctricamente conductor objeto de la invención
que tiene una resistencia eléctrica lineal de aproximadamente 2
\Omega/m es proporcionado.
Una sección transversal de otra realización
alternativa de la presente invención es mostrada en la Figura 3.
Dos manojos de fibras de acero inoxidable que comprenden 275
filamentos de 12 \mum de diámetro equivalente son plegados juntos
proporcionando un hilo eléctricamente conductor doblado de dos
cabos. Este hilo eléctricamente conductor doblado de dos cabos 31
es recubierto con una capa de Cu 32. La capa de Cu está solamente
presente en las superficies manto de la fibra de las fibras 33, de
cara hacia fuera del hilo eléctricamente conductor objeto de la
invención. Estos difieren de la realización de la Figura 2, donde
las superficies manto de los filamentos de cara hacia fuera del
manojo están recubiertos.
El hilo obtenido puede ser usado como elemento
de calentamiento (calentamiento por resistencia) en una tela textil
tejida o de punto, a ser usada como textil que se puede calentar,
por ejemplo para o asientos de carros térmicos o telas textiles,
usadas para cubrir tales asientos.
Claims (15)
1. Un hilo eléctricamente conductor, que
comprende fibras de acero inoxidable, dichas fibras de acero
inoxidable teniendo una resistencia eléctrica específica del acero
inoxidable, caracterizado porque dichas fibras de acero
inoxidable están recubiertas con un recubrimiento de metal, dicho
recubrimiento de metal consistiendo de un material de metal que
tiene una resistencia eléctrica específica del recubrimiento de
metal siendo menor que dicha resistencia eléctrica específica del
acero inoxidable.
2. Un hilo eléctricamente conductor como en la
reivindicación 1, el porcentaje del peso de dicho recubrimiento de
metal con relación al total del peso de dicho hilo eléctricamente
conductor es menor que 50% en peso.
3. Un hilo eléctricamente conductor como en la
reivindicación 1 o 2, el porcentaje de recubrimiento de metal con
relación al peso total del hilo eléctricamente conductor es mayor
que 1% en peso.
4. Un hilo eléctricamente conductor como en la
reivindicación 1 a 3, dicho recubrimiento de metal teniendo un
espesor máximo menor que 8 \mum.
5. Un hilo eléctricamente conductor como en la
reivindicación 1 a 4, dicho recubrimiento de metal teniendo un
espesor máximo mayor que 0.01 \mum.
6. Un hilo eléctricamente conductor como en la
reivindicación 1 a 5, dichas fibras de acero inoxidable teniendo un
diámetro equivalente en el rango de 0.5 a 50 \mum.
7. Un hilo eléctricamente conductor como en la
reivindicación 1 a 6, dicho recubrimiento de metal consistiendo de
un elemento del grupo, que consiste de Cu, Al, Ag, Au, Ni, Ti, W,
Zn, Cr, Sn, Pt, aleación de Cu, aleación de Al, aleación de Ag,
aleación de Au, aleación de Ni, aleación de Ti, aleación de W,
aleación de Zn, aleación de Cr, aleación de Sn, aleación de Pt y
combinaciones de estas.
8. Un hilo eléctricamente conductor como en la
reivindicación 7, dicho recubrimiento de metal consistiendo de Cu o
aleación de Cu.
9. Un hilo eléctricamente conductor como en la
reivindicación 1 a 8, dicho hilo eléctricamente conductor
comprendiendo menos que 3000 fibras de acero inoxidable por sección
transversal de dicho hilo eléctricamente conductor.
10. Un hilo eléctricamente conductor como en la
reivindicación 1 a 9, dicha resistencia eléctrica lineal de dicho
hilo eléctricamente conductor siendo menor que 400 \Omega/m.
11. Un hilo eléctricamente conductor como en la
reivindicación 1 a 10, dichas fibras de acero inoxidable siendo
filamentos de acero inoxidable.
12. Un hilo eléctricamente conductor como en la
reivindicación 1 a 10, dichas fibras de acero inoxidable siendo
fibras cortas de acero inoxidable.
13. El uso de un hilo eléctricamente conductor
como en una de las reivindicaciones precedentes en textiles que se
pueden calentar.
14. El uso de un hilo eléctricamente conductor
como en una de las reivindicaciones precedentes para proporcionar
coberturas para asientos o asiento de vehículos que se pueden
calentar.
15. El uso de un hilo eléctricamente conductor
como en una de las reivindicaciones precedentes para conducir
señales eléctricas o corriente eléctrica.
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