具有延伸的電功能性紗的、熱收縮紡織套筒及其構建方法
【專利說明】具有延伸的電功能性紗的、熱收縮紡織套筒及其構建方法
[0001]相關申請的相互引用
[0002]本專利申請主張2013年3月6日提交的、序列號為61/773，462的美國臨時專利申請的權益，該專利申請的主題通過引用而整體并入本文。
技術領域
[0003]本發(fā)明總體涉及用于纏繞電纜、管子等等的紡織套筒，更具體地，涉及具有被引入紡織套筒材料中的一種或多種金屬紗或線的這類套筒以及制造這類套筒的方法。
【背景技術】
[0004]用于纏繞和引導一束線或覆蓋諸如管子那樣的其它細長物體的紡織套筒有時被制造成包括一條或多條導電的或電阻性的金屬線。所述線可被引入到套筒的紡織結構中(例如，梭織)并可以沿長度方向延伸，使得線的兩端延伸超過紡織材料的兩端，以便在線的一個或兩個端處伸出電引線，用于連接到電源。一種用于制造這種具有導線和/或電阻線的紡織套筒結構的已知方法包括在制造紡織套筒的過程中，編織紡織套筒并集成作為梭織結構的組成部分的一條或多條導線。此后，紡織材料的兩端被修整為暴露出所述一條或多條線的兩端，從而這些線最終延伸超過紡織套筒材料的經修整的端并可用作連接到電源的引線。雖然是有效的，但這樣的過程是費力的，增加了這類紡織套筒的制造成本。

【發(fā)明內容】

[0005]紡織套筒由非金屬聚合物長絲或紗制成，這些長絲或紗互相交織，形成細長的管狀結構(或者是可纏繞的，或者是自纏繞的)。紗可以是單絲或多絲，或它們的組合。套筒包括至少一條金屬紗或線(導線和/或電阻線和/或數(shù)據(jù)傳輸線等等)，它可以與套筒的某些非金屬紗互相纏繞(卷起、扭絞、或其它方式)。所述至少一條線在套筒的長度方向上延伸。至少一些在套筒縱向方向上延伸的非金屬紗選自熱收縮比大于所述至少一條線的非金屬聚合物材料。在形成紡織套筒結構以后，加熱套筒的所有部分或所選部分，使得具有更大熱收縮比的紗收縮，從而在長度方向上相對于所述至少一條金屬線收縮。作為金屬線的替代物或附加物，把一條或多條光纖束或線引入到紡織套筒結構中。金屬線和/或光纖線可被看作為“電功能性”紗或線，原因在于它們被用于導電、電阻和/或數(shù)據(jù)傳輸?shù)鹊?，與套筒的結構性紡織紗的其余部分不同。結果是長度縮短的熱收縮紡織套筒結構，其電功能性線的端部分沿縱向伸出超過紡織套筒結構的收縮端。
[0006]按照本發(fā)明的另一方面，提供了構建紡織套筒的方法。該方法包括通過使可熱收縮的非金屬聚合物經紗與瑋紗互相交織而形成一個壁，經紗在長度方向沿套筒的縱軸延伸，瑋紗在相對的兩個邊緣之間沿橫交于縱軸的寬度方向延伸。進一步地，使至少一個電功能性構件交織到壁的紗中，使得至少一條電功能性紗沿縱軸延伸，其中非金屬聚合物經紗比所述至少一個電功能性構件具有更大的熱收縮比。然后，將所述壁和至少一個電功能性構件切割到第一長度，該第一長度在所述壁和至少一個電功能性構件的相對端之間延伸。再進一步，加熱壁并使非金屬聚合物經紗在長度方向縮短到短于第一長度的第二長度，使得基本上保持其第一長度的至少一個電功能性構件沿縱向伸出到壁的收縮的相對端之外。
【附圖說明】
[0007]當結合附圖考慮時，本領域技術人員將明白下面描述的這些和其它特征和優(yōu)點，在附圖中:
[0008]圖1是按照本發(fā)明的一個實施例構建的紡織套筒的透視圖；
[0009]圖2是顯示為繞著要被保護的細長構件纏繞的、圖1所示套筒的截面圖；
[0010]圖3是圖1所不套筒的壁在使壁熱收縮之前的平面圖；
[0011]圖4是類似于圖3的、但顯示在使壁熱收縮之后的視圖；
[0012]圖5是圖3所示的壁在未收縮狀態(tài)下的放大局部平面圖；
[0013]圖6是類似于圖5的、但在熱收縮狀態(tài)時的視圖；以及
[0014]圖7是按照本發(fā)明的一個方面的、制造套筒的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]圖1顯示按照本發(fā)明的一個實施例構建的紡織套筒10，該紡織套筒10具有多條非金屬紡織紗，也簡稱為紗12，以及至少一個電功能性構件，也稱為電功能性紗14。紗12可以由多種非金屬材料中的任何一種制成。這樣的材料包括有機聚合物材料(塑料)、自然纖維、礦物纖維和/或它們的組合。紗12可以是單絲紗或多絲紗，或者它們可以是單絲紗與多絲紗的組合。紗12可以具有相同的或不同的直徑，或者纖維度。電功能性紗14可包括單束線或多絲(例如，編織)結構，術語“紗”覆蓋電功能性紗14的單絲結構和多絲結構。電功能性紗14可包括導電金屬材料、電阻性金屬材料和光纖材料中的至少一種或多種，或者它們的組合。
[0016]非金屬紗12互相交織，形成套筒10的壁結構，此后被稱為壁15。交織可以是梭織的、編織的、針織的或其它的結構。雖然在本文中可以考慮上述各種結構，但在圖上示意地顯示了非金屬紗12的梭織結構，用于制造紡織套筒10。一些標號為12a的非金屬紗沿套筒10沿縱向長度方向延伸到套筒10的相對的套筒端部16，18，通常被稱為經紗12a。一些標號為12b的非金屬紗沿套筒10的橫截圓周方向延伸，通常被稱為瑋紗12b。套筒10可配置成在結構上大致呈管狀。套筒10的這個管狀形狀可以通過制造具有寬度和長度的套筒10壁15，以及將套筒10的壁卷曲或纏繞成管狀形狀而實現(xiàn)。這樣的套筒10具有裂縫或接縫，有時被稱為“開放”的套筒結構，如圖1和2所示，其中套筒10沿其長度被接縫分開，表現(xiàn)為沿縱軸23延伸的重疊的第一和第二套筒邊緣20，22，顯示為大致平行于縱軸23，瑋紗12b在邊緣20，22之間大致橫交于縱軸23延伸。
[0017]至少某些瑋紗12b可以用可熱成形的聚合物材料制成，這些聚合物材料本身在本領域是熟知的，這能夠制造套筒10，把壁的這類瑋紗12b熱定形成預先彎曲的或卷曲的形狀，所示形狀使套筒10的壁15自主偏置成自卷曲的、閉合管狀狀態(tài)，相對的邊緣20，22互相重疊，使得第一邊緣20沿徑向位于沿徑向處于外側的第二邊緣22的里面，如圖2最好地顯示的。作為例子而非限制，圖2還顯示套筒10包圍一束線W或其它細長的物體(例如，管子)，諸如可以在汽車或飛機的引擎隔間中看到的那樣。
[0018]至少某些經紗12a由非金屬聚合物材料制成(單絲和/或多絲)，選擇非金屬聚合材料應使其熱縮比大于電功能性紗14的熱縮比。換句話說，當所選的具有更高熱縮比的經紗12a暴露于足夠的熱量之下時，其沿長度方向收縮，其收縮量大于電功能性紗14的任何收縮，如果電功能性紗14收縮的話。所有經紗12a或某些經紗12a可以用選擇的可熱收縮的材料制成?？蔁崾湛s的材料可以從任何數(shù)目的材料中選擇，只要其收縮率大于電功能性紗14的收縮率即可。可熱收縮的材料是聚酯紗，但并不意味這種材料的選擇是限制性的。如果電功能性紗14的目的是導電，電功能性紗14可以是銅，但并不意味著選擇銅是限制性的。
[0019]如圖3-6中最好地顯示的，使非金屬紗12和金屬紗14交織，諸如通過梭織，從而金屬紗14沿套筒10的經向、長度方向從一端16延伸到另一端18。金屬紗14可以在靠近或鄰近套筒10的一個邊緣20或22處被結合，優(yōu)選鄰近徑向向內的內邊緣20，從而金屬紗14在套筒10的一部分壁下面，靠近在纏繞狀態(tài)下與套筒14的壁15重疊的、徑向向外的邊緣22，如圖所示。這樣，通過使金屬紗14完全被套筒10的重疊部分覆蓋，由所述重疊部分為位于下面的電功能性紗14提供最大程度的保護，免于暴露在包括磨損在內的外部因素之下、暴露于外部環(huán)境中的污染元素之下等等。
[0020]可熱縮的非金屬紗12a也在經向或長度方向上延伸，電功能性紗14和非金屬經紗12a與瑋紗12b交織，其中至少一些瑋紗12b可以為了自卷曲而被熱定形，如上面所述的那樣。
[0021]仍舊參照圖3-6，還參照圖7的處理流程圖，壁15和至少一條電功能性紗14可被切割至初始長度LI，該初始長度LI與最終期望的電功能性紗14的有效長度對應，該長度在其相對的兩個縱向端24，26之間沿縱向測量得到。將會理解，由于作為交織結果的、可能給電功能性紗14造成的彎曲和卷曲，一旦電功能性紗14交織到壁15中，如果將電功能性紗14從紡織套筒12分離出來測量的話，電功能性紗14的長度就可能短于電功能性紗14的真實的直線長度。未收縮的套筒10的初始長度LI在圖3和圖5上顯示。
[0022]一旦紡織套筒10的壁15和電功能性紗14被切割到初始