ES2270039T3 - Hilo electricamente conductor que comprende fibras de metal. - Google Patents
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Abstract
Un hilo eléctricamente conductor (11) que comprende fibras de acero inoxidable (13), caracterizado en que dicho hilo eléctricamente conductor (11) comprende al menos un elemento alargado (14, 19), dicho elemento alargado (14, 19) teniendo una superficie exterior (16) siendo proporcionada de metal o aleación de metal que tiene una resistencia eléctrica específica más baja que dichas fibras de acero inoxidable (13).
Description
Hilo eléctricamente conductor que comprende
fibras de metal.
La presente invención se relaciona con un hilo
eléctricamente conductor que comprende fibras de metal, y más
particularmente con un hilo eléctricamente conductor que tiene
resistencia eléctrica reducida. La presente invención adicionalmente
se relaciona con un método para proporcionar tal hilo eléctricamente
conductor, que comprende fibras de metal, con resistencia eléctrica
reducida.
El hilo eléctricamente conductor que comprende o
que consiste de fibras de metal es conocido en el arte. Usualmente,
pero no necesariamente, las fibras de metal son fibras en forma de
manojo, mayoritariamente hechas de una aleación de acero
inoxidable.
El hilo eléctricamente conductor puede
comprender filamentos de metal (siendo llamadas "fibras
interminablemente largas"), o puede comprender fibras
relativamente cortas, teniendo una longitud usualmente entre 1 y 20
cm (siendo llamadas fibras cortadas).
Tal hilo eléctricamente conductor, especialmente
los hilos de filamentos de acero inoxidable, son conocidos en el
presente para ser usados como resistencia eléctrica para
aplicaciones en textiles con capacidad de calentamiento, tales como
prendas de vestir o sistemas de calentamiento para asientos de
vehículos. Tal textil con capacidad de calentamiento que comprende
hilos eléctricamente conductores y que comprenden fibras de metal es
descrito en EP0505936A1.
Un hilo eléctricamente conductor que comprende
fibras de acero inoxidable como el sujeto de la invención además
comprende al menos un elemento alargado próximo de las fibras de
acero inoxidable. El elemento alargado tiene una superficie
exterior, la cual es proporcionada a partir de metal o aleación de
metal que tiene una resistencia eléctrica específica más baja que
las fibras de acero inoxidable.
Este elemento alargado, puede comprender un
núcleo y una superficie exterior, de las cuales de acuerdo a la
presente invención, al menos la capa exterior es eléctricamente
conductora a causa del metal o aleación de metal a partir del cual
es proporcionada. Está claro que el núcleo puede ser también
proporcionado a partir de metal o aleación de metal. Es tanto así
que el elemento alargado de metal puede comprender un núcleo y una
capa exterior, a partir del mismo material. En este último caso, una
persona experta en el arte entiende que un elemento alargado, como
un orificio siendo provisto de metal o aleación de metal, debe ser
entendido como un elemento alargado como el sujeto de la
invención.
La capa exterior puede ser proporcionada usando
diferentes procesos, en el caso de que el elemento alargado no haya
sido proporcionado como un orificio de un metal o aleación de metal.
Una capa exterior puede ser proporcionada a un núcleo mediante
inmersión, extrusión, deposición electrónica, deposición al vapor o
cualquier otra técnica conocida en el arte.
El elemento alargado puede tener todo tipo de
secciones transversales radiales, pero preferiblemente, tiene una
sección transversal rectangular o circular. La superficie de la capa
exterior es preferiblemente mayor que el 5% de la superficie de una
sección transversal radial del elemento alargado.
Tal sección transversal preferiblemente tiene un
diámetro equivalente de más de 10 \mum, lo más preferido más de 20
\mum, por ejemplo más de 50 \mum o incluso más de 100 \mum. Un
diámetro equivalente debe ser entendido como el diámetro de un
círculo imaginario, que tiene la misma superficie que la sección
transversal del elemento
alargado.
alargado.
La capa exterior del elemento alargado está
preferiblemente proporcionada 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
estos. Más preferiblemente sin embargo, el Cu es usado.
El núcleo del elemento alargado puede ser
proporcionado de material de polímero o 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 estos. En caso que el núcleo sea proporcionado de
material de polímero, preferiblemente el material de polímero
termoplástico es usado, el cual es resistente a temperaturas por
encima de 100ºC. Lo más preferido sin embargo, es que el núcleo sea
proporcionado 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 estos. Aún más
preferido es un núcleo, del mismo material que la capa exterior.
Una persona experta en el arte entenderá que el elemento alargado
puede ser proporcionado como un orificio de un metal o aleación de
metal.
La resistencia eléctrica específica de la capa
exterior de metal está preferiblemente en el rango de 15 a
500 \Omega*mm^{2}/km, lo más preferido en el rango de 15 a 90 \Omega*mm^{2}/km.
500 \Omega*mm^{2}/km, lo más preferido en el rango de 15 a 90 \Omega*mm^{2}/km.
Un hilo eléctricamente conductor como el sujeto
de la invención comprende también fibras de acero inoxidable. Estas
fibras pueden estar presentes en el hilo eléctricamente conductor
como filamentos (siendo llamadas fibras "interminablemente
largas"), o pueden estar presentes como fibras relativamente
cortas, que tiene una longitud usualmente entre 1 y 20 cm (siendo
llamadas fibras cortadas).
La aleación de acero inoxidable de la cual son
las fibras de acero inoxidable es preferiblemente proporcionada de
las aleaciones de la serie AISI-300 tales como AISI
302, 304, 316 o 316L, o las aleaciones de la serie AISI 400 tal como
AISI 430. Las fibras de acero inoxidable preferiblemente tienen un
diámetro equivalente que es menos de
50 \mum, pero teniendo un diámetro equivalente que es de más de 0.5 \mum, lo más preferido entre 1 \mum y 35 \mum. El diámetro equivalente de una fibra debe ser entendido como el diámetro de un círculo imaginario, que tiene la misma superficie que la sección transversal de la fibra. La resistencia eléctrica específica está preferiblemente en el rango de 500 a 900 \Omega*mm^{2}/km.
50 \mum, pero teniendo un diámetro equivalente que es de más de 0.5 \mum, lo más preferido entre 1 \mum y 35 \mum. El diámetro equivalente de una fibra debe ser entendido como el diámetro de un círculo imaginario, que tiene la misma superficie que la sección transversal de la fibra. La resistencia eléctrica específica está preferiblemente en el rango de 500 a 900 \Omega*mm^{2}/km.
Ambos las fibras de acero inoxidable (filamentos
o fibras cortadas) y el elemento alargado pueden ser transformados
en un hilo eléctricamente conductor como el sujeto de la invención
usando diferentes técnicas de hilado tales como las técnicas de
hilado de tipo núcleo, las técnicas de hilado de envoltura, las
técnicas de hilado dref, las técnicas de hilado compuesto o las
técnicas de hilado de anillos. Un elemento alargado y un hilo de
acero inoxidable pueden también ser transformados en un hilo
eléctricamente conductor como el sujeto de la invención trenzando
uno o más elementos alargados y uno o más hilos de acero inoxidable
usando técnicas apropiadas de trenzado.
Es importante que el elemento alargado y las
fibras de acero inoxidable estén en estrecho contacto uno con otro.
Preferiblemente, el elemento alargado hace contacto con las fibras
de acero inoxidable sobre sustancialmente todo el largo del
elemento alargado. Sustancialmente para cada sección radial del hilo
eléctricamente conductor como el sujeto de la invención, un punto
de contacto entre el elemento alargado y al menos un fibra de acero
inoxidable debe ser encontrado.
Preferiblemente, las dimensiones y el número del
elemento alargado, así como el número de fibras de acero inoxidable
en el hilo es seleccionado de tal manera que los elementos alargados
representan más del 5% en volumen pero menos del 75% en volumen del
hilo eléctricamente conductor.
El elemento alargado puede estar presente en la
superficie exterior del hilo eléctricamente conductor, o puede
estar localizado en el volumen del hilo eléctricamente conductor
como el sujeto de la invención, por ejemplo cerca del núcleo del
hilo eléctricamente conductor.
Un hilo eléctricamente conductor como el sujeto
de la invención tiene una resistencia eléctrica lineal que puede
mantenerse más baja que 395 \Omega/m, más preferido más baja que
100 \Omega/m o incluso menor que 71 \Omega/m. La resistencia
eléctrica lineal es sin embargo de más de 0.1 \Omega/m, más
preferiblemente de más de 0.2 \Omega/m tal como 0.5 \Omega/m, 2
\Omega/m, 7 \Omega/m, 14 \Omega/m o 30 \Omega/m.
Tal hilo eléctricamente conductor es
preferiblemente aplicado en las aplicaciones textiles tales como los
textiles con capacidad de calentamiento, prendas de vestir o mantas,
o para proporcionar cubiertas de asientos y asientos de vehículos
con capacidad de calentamiento. El hilo eléctricamente conductor
puede también ser usado para conducir la corriente eléctrica y/o
señales, por ejemplo en tejidos textiles o telas de punto.
La invención será ahora descrita en más detalles
con referencia a los dibujos acompañantes donde
- La Figura 1 muestra esquemáticamente una vista
lateral de un hilo eléctricamente conductor como el sujeto de la
invención.
- La Figura 2, 3, 4 y 5 muestran
esquemáticamente una sección transversal radial de este hilo
eléctricamente conductor como el sujeto de la invención.
Una vista lateral de un hilo eléctricamente
conductor como el sujeto de la invención es mostrada
esquemáticamente en la Figura 1. El hilo eléctricamente conductor 11
comprende tres hilos de trenza simple 12a, 12b y 12c de fibras de
acero inoxidable 13, estando cada uno de los hilos de trenza simple
trenzados uno con otro proporcionando un hilo de tres trenzas.
\newpage
Una sección transversal radial de acuerdo al
plano AA' de tal hilo eléctricamente conductor es esquemáticamente
mostrado en la Figura 2.
El hilo eléctricamente conductor comprende un
elemento alargado 14, el cual tiene un núcleo 15 y una capa exterior
16. El núcleo 15 siendo proporcionado de una cinta rectangular, de
poliéster, que está recubierta con un recubrimiento de Cu que
proporciona la capa exterior 16.
Alternativamente, como es mostrado en la Figura
3, un elemento alargado 14 que tiene una sección transversal
circular puede ser proporcionado, por ejemplo usando un núcleo de
poliamida 17, recubierto con un recubrimiento de Ag que proporciona
la capa exterior de metal 18.
Preferiblemente sin embargo, como es mostrado en
la Figura 4, un alambre de cobre 19 puede ser usado como un elemento
alargado, que tiene un núcleo y una capa exterior de aleación de
metal, siendo Cu.
Como un ejemplo, un hilo eléctricamente
conductor de tres trenzas que comprende tres hilos de trenza simple,
cada uno comprendiendo 275 filamentos con un diámetro equivalente de
12 \mum, de aleación AISI 316L, y que son torcidos usando 100
vueltas por metro en la dirección Z. Estos tres hilos de trenza
simple son trenzados junto con un filamento de Cu de diámetro 148
\mum.
El hilo eléctricamente conductor así obtenido
tiene una resistencia eléctrica lineal de 1,2 \Omega/m. Las
fibras AISI 316L de acero inoxidable tienen una resistencia
eléctrica específica de 983 \Omega*mm^{2}/km, donde la capa
exterior de Cu (y el núcleo) tiene una resistencia eléctrica
específica de 17 \Omega*mm^{2}/km.
A todo lo largo del hilo eléctricamente
conductor como el sujeto de la invención, los filamentos de acero
inoxidable proporcionan el 84.6% en volumen y el filamento de Cu
proporciona el 15.4% en volumen del hilo eléctricamente
conductor.
El hilo obtenido puede ser usado como elemento
de calentamiento en telas textiles de puntos o tejidas, para ser
usado como textil con capacidad de calentamiento, por ejemplo para
calentar asientos de automóviles o telas textiles, usadas para
cubrir tales asientos.
Como una realización alternativa, mostrada en la
Figura 5, el elemento alargado 51 que tiene un alambre de cobre
idéntico al de la realización de la Figura 4, puede estar presente
cerca del núcleo del hilo eléctricamente conductor multi trenza,
que comprende 3 hilos de trenza simple 52, cada uno comprendiendo
275 filamentos 53 de diámetro equivalente 12 \mum, de AISI 316L.
La resistencia eléctrica de esta realización es comparable a la
resistencia de la realización de la Figura 4.
Claims (17)
1. Un hilo eléctricamente conductor (11) que
comprende fibras de acero inoxidable (13), caracterizado en
que dicho hilo eléctricamente conductor (11) comprende al menos un
elemento alargado (14, 19), dicho elemento alargado (14, 19)
teniendo una superficie exterior (16) siendo proporcionada de metal
o aleación de metal que tiene una resistencia eléctrica específica
más baja que dichas fibras de acero inoxidable (13).
2. Un hilo eléctricamente conductor (11) como en
la reivindicación 1, dichos elementos alargados (14, 19) contactando
dichas fibras de acero inoxidable (13) sobre sustancialmente todo el
largo de dichos elementos alargados (14, 19).
3. Un hilo eléctricamente conductor (11) como en
la reivindicación 1 o 2, dichos elementos alargados representando
más del 5% en volumen de dicho hilo eléctricamente conductor (11),
dichos elementos alargados (14, 19) representando menos del 75% en
volumen de dicho hilo eléctricamente conductor (11).
4. Un hilo eléctricamente conductor (11) como en
la reivindicación 1 a 3, dichos elementos alargados (14, 19) siendo
proporcionados a dicho hilo eléctricamente conductor (11) por
operación de hilado de tipo núcleo, operación de hilado de
envoltura, operación de hilado de anillos u operación de
trenzado.
5. Un hilo eléctricamente conductor (11) como en
la reivindicación 1 a 4, dicho metal o aleación de metal siendo
seleccionado 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 estos.
6. Un hilo eléctricamente conductor (11) como en
la reivindicación 1 a 5, dicho elemento alargado comprendiendo
adicionalmente un núcleo (15), dicho núcleo estando envuelto por
dicha capa exterior (16), dicho núcleo siendo proporcionado de
material de polímero.
7. Un hilo eléctricamente conductor (11) como en
la reivindicación 1 a 5, dicho elemento alargado (14, 19) comprende
adicionalmente un núcleo (15), dicho núcleo (15) estando envuelto
por dicha capa exterior (16), dicho núcleo (15) siendo
proporcionado de un metal o una aleación de metal siendo
seleccionado del grupo que consiste de Cu, Al, Ag, Au, Ni, Ti, W,
Zn, Cr, Sn, 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 y combinaciones de estos.
8. Un hilo eléctricamente conductor (11) como en
la reivindicación 7, dicho núcleo (15) y dicha capa exterior (16)
siendo proporcionados del mismo metal o aleación de metal.
9. Un hilo eléctricamente conductor (11) como en
la reivindicación 1 a 8, dichas fibras de acero inoxidable (13)
teniendo un diámetro equivalente siendo de menos de 50 \mum,
dichas fibras de acero inoxidable (13) teniendo un diámetro
equivalente siendo de más de 0.5 \mum.
10. Un hilo eléctricamente conductor (11) como
en la reivindicación 1 a 8, dicho elemento alargado (14, 19) siendo
un alambre.
11. Un hilo eléctricamente conductor (11) como
en la reivindicación 1 a 10, dicho elemento alargado (14, 19)
teniendo un diámetro equivalente de más de 10 \mum.
12. Un hilo eléctricamente conductor (11) como
en la reivindicación 1 a 11, dichas fibras de acero inoxidable (13)
siendo filamentos de acero inoxidable.
13. Un hilo eléctricamente conductor (11) como
en la reivindicación 1 a 11, dichas fibras de acero inoxidable
siendo fibras cortadas.
14. Un hilo eléctricamente conductor (11) como
en la reivindicación 1 a 13, dicha resistencia eléctrica lineal de
dicho hilo eléctricamente conductor siendo menor que 395
\Omega/m.
15. El uso de un hilo eléctricamente conductor
(11) como en una de las reivindicaciones precedentes en textiles con
capacidad de calentamiento.
16. El uso de un hilo eléctricamente conductor
(11) como en una de las reivindicaciones precedentes para
proporcionar cubiertas de asientos o asientos para vehículos con
capacidad de calentamiento.
17. El uso de un hilo eléctricamente conductor
(11) como en una de las reivindicaciones precedentes para conducir
corriente eléctrica o señales eléctricas.
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