JP2016516907A - 伸長された電子機能糸を有する熱収縮した繊維スリーブおよびその構成の方法 - Google Patents

Abstract

繊維スリーブ（１０）は、織り混ぜられた縦糸（１２ａ）および横糸（１２ｂ）の壁を有する。縦糸（１２ａ）は、スリーブの対向する第１の端部（１６）および第２の端部（１８）の間においてスリーブ（１０）の長手軸に沿って縦に延在する。縦糸（１２ａ）は、非金属熱収縮性のポリマー糸である。スリーブ（１０）は、横糸（１２ｂ）の何本かと織り混ぜられた少なくとも１本の電子機能部材（１４）を有する。少なくとも１本の電子機能糸（１４）は、第１の端部（１６）および第２の端部（１８）の間において長手軸に沿って延在する。非金属ポリマー縦糸（１２ａ）は、少なくとも１本の電子機能部材（１４）よりも大きい熱収縮比を有する。非金属ポリマー縦糸（１２ａ）は、加熱されると、少なくとも１本の電子機能部材（１４）に対して長手軸に沿って縦方向に短縮される。

Description

関連する出願の相互参照
本願は、２０１３年３月６日付けで提出された米国仮出願連続番号第６１／７７３，４６２号の利益を主張し、その全体を引用によってここに援用する。

背景
１．技術分野
本発明は概して、ケーブル、管類等に巻付けるのに用いられる繊維スリーブに関し、特に、繊維スリーブ材料に組込まれた１本以上の金属糸またはワイヤを有するそのようなスリーブと、そのようなスリーブを作成する方法とに関する。

２．関連技術
一束のワイヤに巻付きかつ誘導するかまたは管などの他の細長い物品を包むための繊維スリーブは、１本以上の伝導性または抵抗性金属ワイヤを含むように作製されることがある。ワイヤは、（たとえば織られた）スリーブの繊維構造に組込まれ得、ワイヤの端部が繊維材料の端部を越えて延在している状態で縦方向に延在し、電源への接続のためにワイヤの一端または両端において突出する電気リードをもたらし得る。伝導性および／または抵抗性ワイヤを有するそのような繊維スリーブ構造を作成するための既知の１つの方法は、繊維スリーブを織ることと、繊維スリーブの製造中に１本以上の伝導性ワイヤを織物構造の一部として一体化することとを含む。その後、最終的に繊維スリーブ材料の整えられた端部を越えて延在し、電源への接続のためのリードとして機能することができるように、繊維材料の端部を整えて１本以上のワイヤの端部を露出させる。そのようなプロセスは、効果的ではあるが手間がかかり、そのような繊維スリーブの製造費用が増大する。

概要
繊維スリーブは、織り混ぜられて（巻付き可能または自己巻付き型のいずれかの）細長い管状構造を形成する非金属ポリマーフィラメントまたは糸で作製される。糸は、モノフィラメントもしくはマルチフィラメント、またはその組合せであり得る。スリーブは、スリーブの非金属糸のうち何本かに（積巻されるか、ねじられるか、または他の方法で）織り込まれ得る少なくとも１本の金属糸またはワイヤ（伝導性および／または抵抗性、および／またはデータ伝送ワイヤ等）を含む。少なくとも１本のワイヤは、スリーブの縦方向に延在する。スリーブの長手方向に延在する非金属糸のうち少なくとも何本かは、少なくとも１本のワイヤよりも大きい熱収縮比を有する非金属ポリマー材料から選択される。繊維スリーブの構造が形成された後、スリーブのすべてまたは選択された部分に熱が加えられ、熱収縮比がより大きい糸を縮ませ、したがって少なくとも１本の金属ワイヤに対して縦方向に短縮させる。代替案として、または金属ワイヤに加えて、１本以上の光ファイバスタンドまたはワイヤが繊維スリーブ構造に組込まれ得る。金属および／または光ファイバワイヤは、スリーブの構造的な繊維糸の残りと区別されるように電気伝導、抵抗力および／またはデータ転送等のために採用される点で、「電子機能」糸またはワイヤと見なすことができる。結果は、熱収縮し、長さが縮められた繊維スリーブ構造であり、電子機能ワイヤの端部分は、繊維スリーブ構造の収縮した端部を越えて長手に突出している。

発明の別の局面によれば、繊維スリーブを構成する方法が提供される。当該方法は、熱収縮性の非金属ポリマー縦糸を横糸と織り混ぜることによって壁を形成することを含み、縦糸は、スリーブの長手軸に沿って縦に延在し、横糸は、対向する縁部の間において長手軸に対して横向きに幅方向に延在する。さらに、壁の糸に少なくとも１本の電子機能部材を織り混ぜ、少なくとも１本の電子機能糸は、長手軸に沿って延在し、非金属ポリマー縦糸は、少なくとも１本の電子機能部材より大きい熱収縮比を有する。次いで、壁および少なくとも１本の電子機能部材を、壁の対向する端部と少なくとも１本の電子機能部材との間において延在する第１の長さに切断する。さらに、壁を加熱し、非金属ポリマー縦糸を第１の長さよりも短い第２の長さに縦に短縮し、その第１の長さを実質的に維持する少なくとも１本の電子機能部材を壁の収縮した対向する端部を越えて長手に突出させる。

図面の簡単な説明
図を参照して考慮されると、これらならびに下記の他の特徴および利点が当業者によって認識されるであろう。

発明の一実施形態に従って構成された繊維スリーブの斜視図である。 保護されるべき細長い部材の周りに巻付けられて示された図１のスリーブの断面図である。 壁を熱収縮させる前の図１のスリーブの壁の平面図である。 図３と同様であるが、壁を熱収縮させた後の壁を例示する図である。 あらかじめ収縮された状態にある図３の壁の拡大断片平面図である。 図５と同様であるが、熱収縮した状態にある図である。 発明の一局面に従ってスリーブを作成する方法のフローチャートである。

現在好ましい実施形態の詳細な説明
図１は、単純に糸１２とも称される複数の非金属繊維糸と、電子機能糸１４とも称される少なくとも１本の電子機能部材とを有する、発明の一実施形態に従って構成された繊維スリーブ１０を例示する。糸１２は、多くの非金属材料のうちのいずれかで作製され得る。そのような材料は、有機ポリマー材料（プラスチック）、天然繊維、鉱物繊維、および／またはそれらの組合せを含む。糸１２は、モノフィラメントもしくはマルチフィラメント糸であってもよいし、モノフィラメントおよびマルチフィラメント糸の組合せであってもよい。糸１２は、直径またはデニールが同じであっても異なっていてもよい。電子機能糸１４は、単一ストランドのワイヤまたはマルチフィラメント（たとえば編組）構造を含み得る。「糸」という用語は、電子機能糸１４のモノフィラメント構造およびマルチフィラメント構造の両方を包含する。電子機能糸１４は、導電性の金属材料、電気抵抗性の金属材料、および光ファイバ材料のうち少なくとも１つ、またはそれらの複数もしくは組合せを含み得る。

非金属糸１２は、互いに織り混ぜられて、以下壁１５と称されるスリーブ１０の壁構造を形成する。織り混ぜは、製織、編組、編成、または他の構造であり得る。ここでは前述の織り混ぜ構造が企図されているが、非金属糸１２の織物構造が繊維スリーブ１０を作成するための図面に概略的に示される。１２ａによって示される非金属糸のうち何本かは、スリーブ１０の対向するスリーブ端部１６，１８までスリーブ１０の長手の縦方向に延在し、概して縦糸１２ａと称される。１２ｂによって示される非金属糸のうち何本かは、スリーブ１０の交差する周方向に延在し、概して緯すなわち横糸１２ｂと称される。スリーブ１０は、構造が概ね管状に構成され得る。スリーブ１０のこの管状形状は、ある幅およびある長さを有するスリーブ１０の壁１５を作製し、スリーブ１０の壁１５を管状形状にカールさせるかまたは巻付けることによって実現され得る。そのようなスリーブ１０は、亀裂またはシームを有し、図１および図２に例示されるように「開かれた」スリーブ構造と称されることがある。スリーブ１０は、シームによってその長さに沿って分割され、重なり合う第１および第２のスリーブ縁部２０，２２をもたらす。第１および第２のスリーブ縁部２０，２２は、長手軸２３に沿って延在し、概ねそれに平行なものとして示される。緯糸１２ｂは、概して縁部２０，２２の間において長手軸２３に対して横向きに延在する。

緯糸１２ｂのうち少なくとも何本かは、当該分野においてそれ自体周知である熱整形可能なポリマー材料で作製されてもよく、スリーブ１０の製造により、図２に最もよく例示されるように、第１の縁部２０が径方向外側の第２の縁部２２の径方向内方になるように、対向する縁部２０，２２が互いに重なり合った自己カールした閉じた管状状態にスリーブ１０の壁１５を自己付勢するあらかじめ湾曲したまたはカールした形状に、壁のそのような緯糸１２ｂを熱硬化させることが可能となる。図２は、限定ではなく例として、自動車両または航空機のエンジン室に見出され得るような、一束のワイヤＷまたは他の細長い物品（たとえば管類）の周りに巻付けられたスリーブ１０をさらに示す。

縦糸１２ａのうち少なくとも何本かは、電子機能糸１４より高い熱収縮比を有するように選択される非金属ポリマー材料（モノフィラメントおよび／またはマルチフィラメント）で作製される。換言すると、より高い熱収縮比を有する選択された縦糸１２ａは、十分な熱にさらされると、もしあるならば電子機能糸１４のいかなる収縮よりも大きな量だけ長さが収縮される。縦糸１２ａのすべてまたは何本かは、選択された熱収縮性材料で作製され得る。熱収縮性材料は、収縮比が電子機能糸１４より高ければ、いずれの数の材料からも選択することができる。熱収縮性材料はポリエステル糸であるが、この材料の選択は限定的なものとは意図されない。導電性であることが意図される場合、電子機能糸１４は銅であり得るが、銅の選択は限定的なものとは意図されない。

図３〜図６に最もよく例示されるように、非金属糸１２および金属糸１４は、金属糸１４が一端１６から他端１８までスリーブ１０の縦の長手方向に延在するように、製織などによって織り混ぜられる。金属糸１４は、スリーブ１０の縁部２０または２２の一方の付近に隣接して、好ましくは、例示されているように、スリーブ１０の壁１５が巻付けられた状態で、重なり合う径方向外方の縁部２２に隣接するスリーブ１０の壁の一部分の下に金属糸１４があるように、径方向内方の内側縁部２０に隣接して、組込まれ得る。そのため、上にあるスリーブ１０の部分によって金属糸１４が完全に覆われた状態で、摩耗、外部環境の汚染要素への露出等を含む外部要因への露出からの最大の保護が、重なり合う部分によって、下にある電子機能糸１４に提供される。

熱収縮性の非金属糸１２ａは、縦または長手方向にも延在し、電子機能糸１４および非金属性縦糸１２ａは横すなわち緯糸１２ｂと織り混ぜられる。緯糸１２ｂのうち少なくとも何本かは、上記のように自己カールするように熱硬化され得る。

図３〜図６をなお参照し、図７のプロセスフローチャートも参照して、壁１５および少なくとも１本の電子機能糸１４は、その対向する長手の端部２４，２６の間において長手に測定される電子機能糸１４の最終的な所望の有効長さに対応する初期長さＬ１に切断され得る。電子機能糸１４の長さは、一旦壁１５に織り混ぜられると、織り混ぜの結果として電子機能糸１４に付与され得る曲がりおよび曲率のために、繊維スリーブ１２とは別に単独で測定された場合の電子機能糸１４の真の直線長さよりも短い場合があることが理解されるであろう。あらかじめ収縮されたスリーブ１０の初期長さＬ１は、図３および図５に例示される。

一旦繊維スリーブ１０の壁１５および電子機能糸１４が初期長さＬ１に切断されると、スリーブ１０の壁１５は、熱収縮性の縦糸１２ａを収縮させ、長さを縮ませるのに十分な温度に加熱され得る。これは、図３および図５を図４および図６と比較することにより最もよく例示される。非金属縦糸１２ａは縮められた長さＬ２に熱収縮されており、したがって、それらの当初のあらかじめ収縮された長さＬ１に対して長さが減少しており、電子機能糸１４の長さＬ１に対して同様に長さが減少していることが分かるであろう。したがって、壁１５の対向する端部１６，１８は、壁１５の長さが減少した結果、効果的に互いにより近くに導かれる。電子機能糸１４の長さは、当初の切断長さ、この場合Ｌ１を維持するかまたは実質的に維持するように、スリーブ１０の加熱によって概ね影響されない場合があることが分かるであろう。

図１、図４および図６は、繊維スリーブ１０の全長を電子機能糸１４に対して収縮させることである、熱収縮性の縦糸１２ａの長さの短縮の効果を例示している。繊維スリーブ１０の縮みの最終結果は、電子機能糸１４の端部分２４，２６が繊維スリーブ１０の端部１６，１８を越えて縦に突出することである。これらの突出する端部２４，２６は、金属糸１４を何らかの外部電気部品に電気接続するためのリードとして機能し得る。繊維スリーブ１０が金属糸１４に対して収縮することを可能にするためには、繊維スリーブ１０の熱収縮後に金属糸の端部２４，２６がスリーブ１０の端部１６，１８を越えて長手に突出することになるように、繊維スリーブ材料、特に電気機能糸１４に隣接する横糸１２ｂおよび縦糸１２ａが金属糸１４に対して滑ることが可能でなければならない。織物構造は、そのような相対的な滑りを実現する一つのやり方である。

スリーブ１０全体が均一に加熱されて収縮を与えるか、またはスリーブ１０の部分（たとえばちょうど端部の領域、ちょうど中央の領域、または収縮されていない部分によって分離される複数の領域の収縮した部分）のみを選択し得ることが認識されるであろう。

繊維スリーブ１０の端部１６，１８を越える電子機能糸端部２４，２６の伸長部分は、縦非金属糸１２ａの熱収縮によって実現され、電子機能糸１４に対して非金属縦糸１２ａを切断してそれらを相対的に短くする必要はないことが認識されるであろう。壁１５は初期長さＬ１に切断され、次いで非金属繊維部分１２ａを長さＬ２に収縮させ、それにより電子機能糸１４の端部２４，２６を露出させるように加熱され得る。繊維スリーブ端部１６，１８を越える電子機能糸端部２４，２６の伸長部分は、（Ｌｌ−Ｌ２）／２であり得る。

したがって企図されるのは、縦方向に延在し、他の縦の繊維糸とは異なる材料であり、かつ繊維スリーブ１０の端部１６，１８を越えて突出する端部分２４，２６を有する少なくとも１本の電子機能糸１４を組込んだ非金属繊維糸材料１２のスリーブ１０であり、縦の非金属糸１２のうち少なくとも何本かは、電子機能糸１４の長さＬ１よりも短い長さＬ２に熱収縮される。

さらに企図されるのは、繊維スリーブ１０を作成する方法である。当該方法は、熱収縮性の非金属ポリマー縦糸１２ａを横糸１２ｂと織り混ぜることによって壁１５を形成することを含み、縦糸１２ａは、長手軸２３に沿って縦に延在し、横糸１２ｂは、対向する縁部２０，２２の間において長手軸２３に対して横向きに幅方向に延在する。さらに、長手軸２３に沿って概ね平行な関係で延在する少なくとも１本の電子機能部材１４を壁１５の糸に織り混ぜ、非金属ポリマー縦糸１２ａは、少なくとも１本の電子機能部材１４よりも大きい熱収縮比を有する。次いで、壁１５および少なくとも１本の電子機能部材１４を、壁の対向する端部と少なくとも１本の電子機能部材との間において延在する第１の長さに切断する。さらに、壁１５を加熱し、非金属ポリマー縦糸を第１の長さよりも短い第２の長さに縦に短縮し、その第１の長さを実質的に維持する少なくとも１本の電子機能部材を壁１５の収縮した対向する端部を越えて長手に突出させる。さらに、壁１５を熱した後、熱硬化可能なフィラメントとして提供される場合、横糸１２ｂに熱硬化カールを示させ、対向する縦に延在する縁部２０，２２を互いに重なり合う関係に付勢し、それによって、外側縁部２２に隣接するスリーブ壁の一部分によって少なくとも１本の電子機能糸１４を覆い、少なくとも１本の電子機能糸１４を摩耗に対してかつ外部環境の要素からシールドし、保護する。スリーブ１０の対向する縁部２０，２２は互いに重なり合う関係に手作業で巻付けられ、所望であれば好適な締結具によって重ね合わされた関係に維持されることができることが認識されるべきである。

上記の記載は本質的に限定ではなく例示的なものである。開示した実施形態に対する変形および修正は当業者にとって明らかとなり得、根本的に請求項によって規定される発明の範囲内で本明細書に組込まれる。

Claims (13)

1. 繊維スリーブであって、
   織り混ぜられた縦糸および横糸の壁を備え、前記縦糸は、前記スリーブの対向する第１および第２の端部の間において前記スリーブの長手軸に沿って縦に延在し、前記縦糸は、非金属ポリマー糸縦糸であり、さらに、
   前記横糸のうち何本かと織り混ぜられた少なくとも１本の電子機能部材を備え、前記少なくとも１本の電子機能糸は、前記第１および第２の端部の間において前記長手軸に沿って延在し、
   前記非金属ポリマー縦糸は、前記少なくとも１本の電子機能部材よりも大きい熱収縮比を有し、前記非金属ポリマー縦糸は、加熱されると、前記少なくとも１本の電子機能部材に対して前記長手軸に沿って縦方向に短縮される、繊維スリーブ。
2. 前記壁は、前記対向する端部の間において前記長手軸に沿って延在する対向する第１および第２の縁部を有し、前記第１および第２の縁部は、前記第１の縁部が前記第２の縁部から径方向外方にあるように互いに重なり合うように構成され、前記少なくとも１本の電子機能部材は、前記第２の縁部と隣接して織り混ぜられる、請求項１に記載の繊維スリーブ。
3. 前記少なくとも１本の電子機能部材は、前記第１の縁部に隣接する前記壁の一部分の下にあり、シールドされる、請求項２に記載の繊維スリーブ。
4. 前記少なくとも１本の電子機能部材は、複数の前記電子機能部材を含む、請求項１に記載の繊維スリーブ。
5. 前記複数の電子機能部材は、前記壁の一部分の下にあり、シールドされる、請求項４に記載の繊維スリーブ。
6. 前記壁は、互いに重なり合う対向する第１および第２の縁部を有し、前記複数の電子機能部材は、前記第１の縁部に隣接する前記壁の一部分の下にある前記第２の縁部に隣接する、請求項４に記載の繊維スリーブ。
7. 前記壁は、前記対向する第１および第２の縁部を互いに重なり合う関係に付勢するように熱硬化される、請求項６に記載の繊維スリーブ。
8. 前記少なくとも１本の電子機能部材は、金属糸、光ファイバストランド、またはワイヤのうち１つである、請求項１に記載の繊維スリーブ。
9. 繊維スリーブを構成する方法であって、
   熱収縮性の非金属ポリマー縦糸を横糸と織り混ぜることによって壁を形成することを含み、前記縦糸は、前記スリーブの長手軸に沿って縦に延在し、前記横糸は、対向する第１および第２の縁部の間において前記長手軸に対して横向きに幅方向に延在し、さらに、
   前記壁の糸に少なくとも１本の電子機能部材を織り混ぜることを含み、前記少なくとも１本の電子機能糸は、前記長手軸に沿って延在し、前記非金属ポリマー縦糸は、前記少なくとも１本の電子機能部材より大きい熱収縮比を有し、さらに、
   前記壁および前記少なくとも１本の電子機能部材を、前記壁の対向する端部と前記少なくとも１本の電子機能部材との間において延在する第１の長さに切断することと、
   前記壁を加熱し、前記非金属ポリマー縦糸を、第１の長さよりも短い第２の長さに縦に短縮し、その第１の長さを実質的に維持する前記少なくとも１本の電子機能部材を前記壁の前記収縮した対向する端部を越えて長手に突出させることとを含む、方法。
10. 前記少なくとも１本の電子機能部材を前記壁の一部分と重ね合わせることによって、前記少なくとも１本の電子機能部材を環境への直接的な露出からシールドすることをさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記壁の対向する縦に延在する縁部を、互いに重なり合う関係に巻付けることをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
12. 前記壁を熱硬化させ、前記横糸のうち少なくとも何本かに熱硬化カールを呈させて、前記対向する縁部を互いにそれらの重なり合う関係に付勢する、請求項１１に記載の方法。
13. 前記少なくとも１本の電子機能部材を、金属糸、光ファイバストランド、およびワイヤから本質的に成るグループから選択することをさらに含む、請求項９に記載の方法。

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