專利名稱：導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗、制造所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的方法以及包含所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗 ...的制作方法
本申請(qǐng)要求2003年4月25日申請(qǐng)的美國臨時(shí)申請(qǐng)No.60/465,571的權(quán)利，這里作為用于所有目的一部分包含所述美國臨時(shí)申請(qǐng)No.60/465,571的全部內(nèi)容。
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及包含導(dǎo)電性金屬絲的彈性紗、用于生產(chǎn)所述彈性紗的工藝以及涉及包含所述紗的彈力織物、衣服和其他物品。
本發(fā)明的背景已知出于使其攜帶電流、執(zhí)行防靜電功能或提供對(duì)于電場的屏蔽的目的在紡織紗中包含金屬絲并且在紗上包含金屬表面涂層。所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗已被制成為織物、衣服和服飾物品。
僅以金屬絲為基礎(chǔ)制成導(dǎo)電性紗或以其中要求金屬絲作為所述紗的受力部件的混合紗為基礎(chǔ)制成導(dǎo)電性紗被認(rèn)為是不切實(shí)際的。這是由于迄今為止用在導(dǎo)電性紡織紗中的細(xì)金屬絲的脆性(尤其是不良彈性)所導(dǎo)致的。
用在紡織材料中的金屬絲纖維的來源包括(但不局限于)NVBekaert SA、Kortrijk、Belgium；Elektro-Feindraht AG、Escholzmatt、Switzerland和New England Wire TechnologiesCorporation、Lisbon、New Hampshire。如
圖1a中所示的，所述線10具有圍繞直徑約為0.02mm-0.35mm以及電阻系數(shù)在1到2微歐-厘米的導(dǎo)體30的絕緣聚合材料的外部涂層20。通常，這些金屬纖維顯示出低斷裂力和較小伸長率。如圖2中所示的，這些金屬絲具有260到320N/mm2的抗斷強(qiáng)度和大約10到20％的斷裂伸長率。然而，這些線顯示出基本沒有彈性恢復(fù)。與之相反，許多彈性合成聚合物基紡織紗伸長到其未受應(yīng)力樣品長度的至少125％，并且在應(yīng)力衰減的情況下恢復(fù)到其伸長的50％以上。
美國專利3,288,175(Valko)披露了一種包含非金屬性和金屬性纖維的導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗。用在該復(fù)合導(dǎo)電性紗中的非金屬性纖維是諸如尼龍、聚酯、棉、羊毛、丙烯酸和聚烯烴等紡織纖維。這些紡織纖維不具有固有彈性并且不會(huì)給予“伸長和恢復(fù)”力。盡管該參考文獻(xiàn)的復(fù)合紗是導(dǎo)電性紗，但是用其制成的紡織原料也無法提供具有潛在伸長性的紡織原料。
同樣地，美國專利5,288,544(Mallen等人)披露了一種包含較少量導(dǎo)電性纖維的導(dǎo)電性織物。該參考文獻(xiàn)披露了包含0.5％到2％重量百分比的不銹鋼、銅、鉑、金、銀和碳纖維等導(dǎo)電性纖維。通過示例，該專利披露了包含由碳纖維和拉絲聚酯(人造纖維)纏繞的聚酯連續(xù)纖維和鋼纖維紗(其中鋼纖維占所述紗重量的1％)的織造織物毛巾。雖然由所述紗制成的織物可具有顯然符合毛巾、被單、醫(yī)用長袍等的令人滿意的防靜電特性；但是它們沒有顯示出具有固有彈性伸長和恢復(fù)特性。
2002年12月19公布的美國專利申請(qǐng)2002/0189839A1(Wagner等人)披露了適用于并入到服飾、服裝輔件、室內(nèi)裝飾品、有軟墊的物品等中的用于提供電流的電纜。本申請(qǐng)披露了以編織結(jié)構(gòu)和針織結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)平紋紡織結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的織物類物品中的電流或信號(hào)攜帶導(dǎo)體。本申請(qǐng)中披露的電纜包括“紡織結(jié)構(gòu)”，所述紡織結(jié)構(gòu)包括至少一種導(dǎo)電元件和至少一種電絕緣元件。沒有實(shí)施例看來像是提供了彈性伸長和恢復(fù)特性。對(duì)于所預(yù)期類型的應(yīng)用來說，電纜不能伸長并且不能從所述伸長狀態(tài)下恢復(fù)是嚴(yán)重的局限性，它限制了該類型電纜所適用的服飾應(yīng)用。
伸長和恢復(fù)是紗、織物或衣物的尤為合乎要求的特性，所述特性也能夠傳導(dǎo)電流、執(zhí)行防靜電應(yīng)用或提供電場屏蔽。伸長和恢復(fù)特性，或“彈性”是紗或織物沿偏壓力的方向(沿所施加的伸長應(yīng)力的方向)延長并且當(dāng)所施加的伸長應(yīng)力解除時(shí)基本恢復(fù)到其原始長度和形狀的能力，基本沒有出現(xiàn)永久變形。在紡織領(lǐng)域中，通常用樣品的每單位橫截面積上的力或未伸長樣品的每單位線密度上的力來表示施加在紡織樣品(例如，紗或單纖維)的應(yīng)力。用原始樣品長度的百分率或百分比來表示樣品的合成應(yīng)變(伸長)。應(yīng)力比應(yīng)變的圖解表示法是紡織領(lǐng)域中公知的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。
纖維、紗或織物恢復(fù)到由于施加的應(yīng)力導(dǎo)致其變形之前的原始樣品長度的程度被稱作“彈性恢復(fù)”。在紡織材料的伸長和恢復(fù)測試中，注意所測試樣品的彈性極限也是重要的。所述彈性極限是這種程度的應(yīng)力載荷，即，所述樣品在超過所述應(yīng)力載荷的情況下顯示出永久變形。彈性長絲的容許伸長范圍是在整個(gè)范圍上沒有永久變形的延伸范圍。當(dāng)引起變形的應(yīng)力去除之后超過了原始測試樣品長度時(shí)就達(dá)到了紗的彈性極限。通常，獨(dú)立長絲和復(fù)絲紗沿所施加的應(yīng)力的方向伸長(應(yīng)變)。在指定載荷或應(yīng)力下測量該伸長。另外，注意到長絲或紗樣品斷裂時(shí)的伸長率是有用的。該斷裂延伸率是這樣程度的原始樣品長度的百分率，由于所施加的使得樣品長絲或復(fù)絲紗的最后部分?jǐn)嗔训膽?yīng)力導(dǎo)致樣品應(yīng)變?yōu)樗鲈紭悠烽L度的百分率的程度。通常，以等于紗從其放松的單位長度所被拉伸的倍數(shù)的牽伸比的方式給出牽伸長度。
在美國專利6,341,504(Istook)中披露了具有附于用在衣服方面的織物的導(dǎo)電線的彈性織物，其作用是用于身體中生理機(jī)能的監(jiān)控。本專利披露了可沿長度方向拉伸并且具有包含在彈性織物帶中或其上的至少一個(gè)導(dǎo)電線的彈性材料的拉長帶。彈性織物帶中的導(dǎo)電線是以預(yù)定的彎曲形狀，例如正弦曲線的形狀形成的。本專利的彈性導(dǎo)電帶能夠拉伸并且能夠改變導(dǎo)電線的曲率，因此所述線的電感改變了。該特性改變用于確定穿著包含所述彈性導(dǎo)電帶的衣物的穿著者生理機(jī)能方面的改變。該彈性帶部分地使用彈性材料(最好是斯潘德克斯彈性纖維)制成。由DuPont Textiles and interiors，Inc.，Wilmington，Delaware在商標(biāo)LYCRA下售賣的斯潘德克斯彈性纖維材料的長絲被描述為最好的彈性材料。已披露了用于制成導(dǎo)電彈性帶的傳統(tǒng)紡織方法，這些方法包括經(jīng)編、緯編、織造、編織、或非紡織結(jié)構(gòu)。在導(dǎo)電彈性帶中除金屬性長絲和斯潘德克斯彈性纖維長絲以外還包括其他紡織長絲，這些其他長絲包含尼龍和聚酯。
雖然披露了具有由斯潘德克斯彈性纖維組分控制的復(fù)合織物帶的拉伸和恢復(fù)特性的彈性導(dǎo)電織物，但是這些導(dǎo)電織物帶被認(rèn)為是用于預(yù)定生理機(jī)能監(jiān)控的織物結(jié)構(gòu)或衣物的離散元素。盡管所述彈性導(dǎo)電帶在生理機(jī)能監(jiān)控領(lǐng)域可具有優(yōu)越性，但是它們?nèi)晕达@示出適用于以除用作衣物或織物結(jié)構(gòu)的離散元素以外的方式使用。
考慮到前述問題，我們認(rèn)為最好提供一種具有彈性恢復(fù)特性的導(dǎo)電紡織紗，所述紡織紗可用傳統(tǒng)紡織方法加工以生產(chǎn)出針織物、織造織物或非織造物。另外，我們認(rèn)為還存在對(duì)于基本完全由所述彈性導(dǎo)電紗制成的織物和衣服的需求?；就耆伤鰪椥詫?dǎo)電紗制成的織物和衣服對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)都提供了拉伸和恢復(fù)特性、適合于任何形狀、任何形狀的身體或彈性要求。
本發(fā)明的概述本發(fā)明涉及導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗，所述復(fù)合紗包括具有放松單位長度L和(N×L)的拉伸長度的彈性元件。所述彈性元件本身包括一個(gè)或多個(gè)具有彈性拉伸和恢復(fù)特性的長絲。所述彈性元件由至少一個(gè)(但最好為兩個(gè)或多個(gè))導(dǎo)電覆蓋長絲圍繞。每個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲都具有大于所述彈性元件的拉伸長度的長度以使得施加在復(fù)合紗上的所有伸長應(yīng)力基本都由彈性元件承擔(dān)。數(shù)字N的數(shù)值在約1.0到8.0的范圍內(nèi)；最好在約1.2到5.0的范圍內(nèi)。
每個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲都可采用多種不同形式。所述導(dǎo)電覆蓋長絲可為金屬絲形式的、包括其上具有絕緣涂層的金屬絲?；蛘?，所述導(dǎo)電覆蓋長絲可采用其上具有金屬絲的非導(dǎo)電性無彈性合成聚合物紗。在具有多個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲的復(fù)合紗中可一起使用各種形式的任意組合。
每個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲都按匝數(shù)纏繞在彈性元件周圍以使得對(duì)于彈性元件的每個(gè)放松(無應(yīng)力的)單位長度(L)來說存在至少一(1)到10,000匝導(dǎo)電覆蓋長絲。或者，所述導(dǎo)電覆蓋長絲可彎曲地設(shè)置在彈性元件周圍以使得對(duì)于彈性元件的每個(gè)放松單位長度(L)來說存在由導(dǎo)電覆蓋長絲提供的至少一個(gè)周期的彎曲覆蓋物。
所述復(fù)合紗還可包括圍繞彈性元件的一個(gè)或多個(gè)無彈性合成聚合物紗。每個(gè)無彈性合成聚合物紗都具有小于導(dǎo)電覆蓋長絲的總長度，以使得施加在復(fù)合紗上的一部分伸長應(yīng)力由無彈性合成聚合物紗承擔(dān)。每個(gè)無彈性合成聚合物紗的總長度最好都大于或等于彈性元件的拉伸長度(N×L)。
一個(gè)或多個(gè)無彈性合成聚合物紗可被纏繞在彈性元件(和導(dǎo)電覆蓋長絲)周圍以使得對(duì)于彈性元件的每個(gè)放松(無應(yīng)力的)單位長度(L)來說存在至少一(1)到10,000匝無彈性合成聚合物紗?；蛘?，所述無彈性合成聚合物紗可彎曲地設(shè)置在彈性元件周圍以使得對(duì)于彈性元件的每個(gè)放松單位長度(L)來說存在由所述無彈性合成聚合物紗提供的至少一個(gè)周期的彎曲覆蓋物。
本發(fā)明的復(fù)合紗具有大于導(dǎo)電覆蓋長絲的斷裂伸長率但小于彈性元件的彈性極限的約10％到800％的容許伸長范圍和大于導(dǎo)電覆蓋長絲的抗斷強(qiáng)度的抗斷強(qiáng)度。
本發(fā)明還涉及用于制成導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的各種方法。
第一種方法包括以下步驟將用在復(fù)合紗中的彈性元件拉伸到其拉伸長度、將一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲布置得基本與彈性元件的拉伸長度平行并與之接觸；之后允許彈性元件放松從而使得彈性元件和導(dǎo)電覆蓋長絲纏結(jié)。如果導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗包括一個(gè)或多個(gè)無彈性合成聚合物紗的話，那么所述無彈性合成聚合物紗被布置得基本與彈性元件的拉伸長度平行并與之接觸；之后允許彈性元件放松從而使得無彈性合成聚合物紗與彈性元件以及導(dǎo)電覆蓋長絲纏結(jié)。
根據(jù)其他替換方法，每個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲和每個(gè)無彈性合成聚合物紗(如果同樣提供的話)或者與拉伸的彈性元件扭絞在一起，或者，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲和每個(gè)無彈性合成聚合物紗(如果同樣提供的話)與拉伸的彈性元件纏繞在一起。之后，在每種情況中都允許彈性元件放松。
根據(jù)本發(fā)明，用于形成導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的另一種替換方法包括以下步驟使得彈性元件通過空氣噴口前進(jìn)，同時(shí)在所述空氣噴口中，用每個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲和每個(gè)無彈性合成聚合物紗(如果同樣提供的話)覆蓋彈性元件。之后允許彈性元件放松。
提供基本完全由本發(fā)明的導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗構(gòu)成的編織、織造或非織造織物也在本發(fā)明的意圖內(nèi)。所述織物可用于直接形成可穿用的衣物或其他織品。
附圖的簡要說明從以下結(jié)合附圖所作出的詳細(xì)描述中將更全面地理解本發(fā)明，所述附圖構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，其中圖1a是具有聚合物電絕緣外涂層的現(xiàn)有技術(shù)導(dǎo)電金屬絲的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示，而圖1b是應(yīng)力導(dǎo)致的斷裂伸長率之后的圖1a的導(dǎo)電金屬絲的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的三個(gè)導(dǎo)電絲的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，其中每個(gè)導(dǎo)電絲都具有不同的直徑；圖3a是處于放松狀態(tài)下的本發(fā)明示例1的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示，而圖3b是處于拉伸狀態(tài)下的圖3a的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示；圖3c是處于放松狀態(tài)下的本發(fā)明示例2的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示，而圖3d是處于拉伸狀態(tài)下的圖3c的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示；圖4是使用測試方法1確定的本發(fā)明示例1的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，而圖5是使用測試方法2確定的本發(fā)明示例1的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并且在圖4和圖5兩者中，為了便于比較，金屬絲的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是單獨(dú)的；圖6是使用測試方法1確定的本發(fā)明示例2的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并且為了便于比較，金屬絲的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是單獨(dú)的；圖7a是處于放松狀態(tài)下的本發(fā)明示例3的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗(70)的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示，而圖7b是處于拉伸狀態(tài)下的圖7a的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示；圖7c是處于放松狀態(tài)下的本發(fā)明示例4的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示，而圖7d是處于拉伸狀態(tài)下的圖7c的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示；圖8是使用測試方法1確定的本發(fā)明示例3的導(dǎo)電復(fù)合紗的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并且為了便于比較，金屬絲的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是單獨(dú)的；圖9是使用測試方法1確定的本發(fā)明示例4的導(dǎo)電復(fù)合紗的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并且為了便于比較，金屬絲的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是單獨(dú)的；圖10a是處于放松狀態(tài)下的本發(fā)明示例5的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗(90)的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示，而圖10b是處于拉伸狀態(tài)下圖10a的紗(90)的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示；圖11是使用測試方法1確定的示例5的導(dǎo)電復(fù)合紗的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，并且為了便于比較，金屬絲的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是單獨(dú)的；圖12a是由本發(fā)明示例6所涉及的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗制成的織物的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示，所述織物處于放松狀態(tài)下，而圖12b是用相同復(fù)合紗制成的織物的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示，所述織物處于拉伸狀態(tài)下；圖13a是由本發(fā)明示例7的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗制成的織物的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示，所述織物處于放松狀態(tài)下，而圖13b是處于拉伸狀態(tài)下的相同織物的掃描電子顯微鏡(SEM)顯示；
圖14是彈性元件的由導(dǎo)電長絲彎曲地覆蓋的彈性元件的示意性顯示。
本發(fā)明的詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可制造出包含金屬絲的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗，不管所述金屬絲是否由于具有聚合物涂層而絕緣。本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電彈性復(fù)合紗包括由至少一種導(dǎo)電覆蓋長絲環(huán)繞的彈性元件(或“彈性芯”)。所述彈性元件具有預(yù)定放松單位長度L和(N×L)的預(yù)定拉伸長度，其中N是最好在大約1.0到8.0范圍內(nèi)的數(shù)字，表示施加于彈性元件的拉伸力。
導(dǎo)電覆蓋長絲具有大于彈性元件的拉伸長度的長度以使得施加在復(fù)合紗上的所有伸長應(yīng)力基本都由彈性元件承擔(dān)。
所述彈性復(fù)合紗還可包括環(huán)繞所述彈性元件和所述導(dǎo)電覆蓋長絲的可選擇的應(yīng)力承載元件。所述應(yīng)力承載元件最好由一個(gè)或多個(gè)無彈性合成聚合物紗制成。所述應(yīng)力承載元件的長度小于所述導(dǎo)電覆蓋長絲的長度，以使得施加在復(fù)合紗上的一部分伸長應(yīng)力由所述應(yīng)力承載元件承擔(dān)。
彈性元件可使用一個(gè)或多個(gè)(即，兩個(gè)或多個(gè))彈性紗長絲制成彈性元件，彈性紗長絲諸如由DuPont Textiles and interiors(Wilmington，Delaware，USA，19880)在商標(biāo)LYCRA下售賣的斯潘德克斯彈性纖維材料。
彈性元件的拉伸長度(N×L)被限定為彈性元件可被拉伸到的長度并且可恢復(fù)為其放松(無應(yīng)力)單位長度L的百分之五(5％)以內(nèi)。通常，施加于彈性元件的拉伸力N取決于包含所述彈性元件的所述聚合物的化學(xué)和物理性質(zhì)以及所使用的覆蓋物和紡織工藝。在由斯潘德克斯彈性纖維材料紗制成的彈性元件的覆蓋工藝中，拉伸力通常在1.0到8.0之間；最好在約1.2到5.0之間。
或者，合成雙組分紡織紗也可用于制造彈性元件。所述合成雙組分紗線的組分聚合物是熱塑性的，更好的是，合成雙組分長絲是熔紡的，最好的是，所述組分聚合物是從由聚酰胺和聚酯構(gòu)成的組中選擇出來的。
聚酰胺雙組分復(fù)絲紡織紗的優(yōu)先級(jí)是那些自卷曲(也稱之為“自動(dòng)變形”)的尼龍雙組分紗。這些雙組分紗包括尼龍66聚合物的組分或具有第一相對(duì)粘度的共聚多酰胺和尼龍66聚合物的組分或具有第二相對(duì)粘度的共聚多酰胺，其中如在獨(dú)立長絲的橫截面中看到的那樣，聚合物或共聚多酰胺的兩種組分是并排的關(guān)系。自動(dòng)變形尼龍紗(諸如由DuPont Textiles and interiors在商標(biāo)TACTELT-800TM下售賣的紗)是尤為有用的雙組分彈性紗。
優(yōu)選的聚酯組分聚合物包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚對(duì)苯二甲酸丙二酯和polytetrabutylene terephthalate。更優(yōu)選的聚酯組分長絲包括PET聚合物的組分和PTT聚合物的組分，如在獨(dú)立長絲的橫截面中看到的那樣，長絲的兩種組分是并排的關(guān)系。滿足該描述的尤為有利的長絲紗是由DuPont Textiles and interiors在商標(biāo)T-400TMNext Generation Fiber下售賣的紗。用這些雙組分紗制成的彈性元件的覆蓋工藝涉及使用比由斯潘德克斯彈性纖維材料紗制成的彈性元件的覆蓋工藝更少的拉伸力。
通常，聚酰胺或聚酯雙組分復(fù)絲紡織紗的拉伸力在1.0到5.0之間。
導(dǎo)電覆蓋長絲在其最基本的形式中導(dǎo)電覆蓋長絲包括一個(gè)或多個(gè)(即，兩個(gè)或多個(gè))金屬絲股線。這些金屬絲可為非絕緣的或者具有適合非導(dǎo)電聚合物的絕緣的，例如，尼龍、聚亞安酯、聚酯、聚乙烯、聚四氟乙烯等。適合的絕緣金屬絲(具有大約0.02mm到0.35mm的直徑)可從以下公司(但不局限于所述公司)中購買NV Bekaert SA，Kortrijk，Belgium；Elektro-Feindraht AG，Escholzmatt，Switzerland andNew England Wire Technologies Corporation，Lisbon，NewHampshire。金屬絲可由諸如銅、鍍銀銅、鋁或不銹鋼等金屬或金屬合金制成。
在替換形式中，導(dǎo)電覆蓋長絲包括其上具有一個(gè)或多個(gè)金屬絲或?qū)щ姼采w物、涂層或聚合物添加劑或者具有導(dǎo)電芯部分的鞘/芯結(jié)構(gòu)的合成聚合物紗。一種所述適合的紗是可從Laird SauquoitTechnologies，Inc.(300Palm Street，Scranton，Pennsylvania，18505)購買到的商標(biāo)為X-static紗的X-static。一種適合形式的X-static紗是可從DuPont Textiles and interiors，Wilmington，Delaware購買到的產(chǎn)品ID為70-XS-34X2 TEX 5Z的基于70丹尼爾(77分特)、34長絲織紋尼龍的電鍍有導(dǎo)電銀的紗。另一種適合的導(dǎo)電紗是來自于E.I.DuPont de Nemours，Inc.Wilmington，Delaware的公知為ARACON的金屬鍍層的KEVLAR紗?？捎米鲗?dǎo)電覆蓋長絲的其他導(dǎo)電纖維包括本領(lǐng)域中公知的聚吡咯和聚苯胺鍍層長絲；例如參考授權(quán)給E.Smela的美國專利號(hào)6,360,315B1。取決于具體應(yīng)用可使用導(dǎo)電覆蓋長絲形式的組合并且所述組合在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
從連續(xù)長絲尼龍紗(例如，從通常表示為N66、N6、N610、N612、N7、N9的合成尼龍聚合物中)、連續(xù)長絲聚酯紗(例如，從通常表示為PET、3GT、4GT、2GN、3GN、4GN)、等級(jí)聚酯紗中選擇適合的合成聚合物非導(dǎo)電性紗。所述復(fù)合導(dǎo)電紗可通過傳統(tǒng)紡紗技術(shù)形成以生產(chǎn)復(fù)合紗，諸如絨頭紗線、短纖紗或粗糙紡線。
根據(jù)彈性元件的彈性極限確定環(huán)繞彈性元件的導(dǎo)電覆蓋長絲的長度的形式選擇。因此，環(huán)繞放松單位長度為L的彈性元件的導(dǎo)電覆蓋長絲具有由A(N×L)給出的總單位長度，其中A是大于一(1)的某個(gè)實(shí)數(shù)，N是大約1.0到8.0范圍內(nèi)的數(shù)字。因此，導(dǎo)電覆蓋長絲具有大于彈性元件的拉伸長度的長度。
可通過用多匝金屬絲環(huán)繞合成聚合物紗而制成其他形式的導(dǎo)電覆蓋長絲。
可選擇的應(yīng)力承載元件本發(fā)明導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的可選擇的應(yīng)力承載元件可由非導(dǎo)電性非絕緣的合成聚合物纖維制成或可由如棉、羊毛、絲和亞麻等天然紡織纖維制成。這些合成聚合物纖維可為從復(fù)絲扁紗、部分取向絲、粗糙紡線中選擇出來的連續(xù)長絲或短纖紗、從尼龍、聚酯或長絲紗線混合物中選擇出來的雙組分紗。
如果使用的話，環(huán)繞彈性元件的應(yīng)力承載元件被選擇得具有B(N×L)的總單位長度，其中B是大于一(1)的某個(gè)實(shí)數(shù)。數(shù)字A和B的選擇確定了導(dǎo)電覆蓋長絲與任何應(yīng)力承載元件的相對(duì)長度。例如在A＞B時(shí)，可確保導(dǎo)電覆蓋長絲未受到應(yīng)力或未明顯延伸到接近于其斷裂伸長率。此外，A和B的選擇確保了應(yīng)力承載元件變成為復(fù)合紗的強(qiáng)力構(gòu)件并且在彈性元件的彈性極限下將基本上承擔(dān)延長載荷的所有延長應(yīng)力。因此，應(yīng)力承載元件具有小于導(dǎo)電覆蓋長絲長度的總長度以使得施加在復(fù)合紗上的一部分伸長應(yīng)力由應(yīng)力承載元件承擔(dān)。應(yīng)力承載元件的長度應(yīng)大于或等于彈性元件的拉伸長度(N×L)。
應(yīng)力承載元件最好是尼龍。包含諸如尼龍6、尼龍66、尼龍46、尼龍7、尼龍9、尼龍10、尼龍11、尼龍610、尼龍612、尼龍12及其混合物和共聚多酰胺的合成聚酰胺組分的聚合物的尼龍紗是優(yōu)選的。在共聚多酰胺的情況下，尤其優(yōu)選的是包含具有高達(dá)40摩爾百分?jǐn)?shù)的聚己二酰胺的尼龍66的那些共聚多酰胺，其中脂肪族二胺組分是從可從E.I.DuPont de Nemours and Company，Inc.(Wilmington，Delaware，USA，19880)購買到的分別在商標(biāo)DYTEKA和DYTEK EP下的二胺的組中選擇出來的。
用尼龍制成應(yīng)力承載元件致使復(fù)合紗可使用用于紡織尼龍紗和覆蓋有尼龍斯潘德克斯彈性纖維的傳統(tǒng)尼龍的著色的傳統(tǒng)染料和工藝進(jìn)行染色。
如果應(yīng)力承載元件是聚酯的話，那么優(yōu)選聚酯是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(2GT，a.k.a.PET)、聚對(duì)苯二甲酸丙二酯(3GT，a.k.a.PTT)或polytetrabutylene terephthalate(4GT)。用聚酯復(fù)絲紗制造應(yīng)力承載元件也易于傳統(tǒng)紡織工藝中的染色和處理。
導(dǎo)電覆蓋長絲和可選擇應(yīng)力承載元件以基本為螺旋狀的方式沿其軸線圍繞彈性元件。
導(dǎo)電覆蓋長絲和應(yīng)力承載元件(如果使用的話)的相對(duì)量是根據(jù)彈性元件延伸和基本恢復(fù)到其未可拉伸長度(即，未由于所述延伸而變形)能力以及導(dǎo)電覆蓋長絲的電特性選擇的。當(dāng)用在本文中時(shí)“未變形”是指彈性元件恢復(fù)到其放松(無應(yīng)力)單位長度L的±百分之五(5％)以內(nèi)。
我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用于單股包芯紗、雙股包芯紗、空氣噴射包芯紗、具有導(dǎo)電長絲和可選擇應(yīng)力承載元件的彈性長絲的纏結(jié)、扭曲或纏繞任何傳統(tǒng)紡織工藝都適用于制造本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗。
在大多數(shù)情況中，導(dǎo)電覆蓋長絲和可選擇應(yīng)力承載元件圍繞彈性元件的順序?qū)τ讷@得彈性復(fù)合紗來說不是重要的。這種結(jié)構(gòu)的這些導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗所需的特征是它們的應(yīng)力應(yīng)變特征。例如，在延長外加力的應(yīng)力下，以多匣方式[通常從一匝(單匝)到大約10,000匝]設(shè)置在彈性元件周圍的復(fù)合紗的導(dǎo)電覆蓋長絲能夠在沒有由于外部應(yīng)力而導(dǎo)致應(yīng)變的情況下自由延伸。
相似地，當(dāng)也以多匣方式(通常從一匝(單匝)到大約10,000匝)設(shè)置在彈性元件周圍時(shí)，應(yīng)力承載元件也自由延伸。如果復(fù)合紗被拉伸得接近于彈性元件的斷裂伸長率時(shí)，應(yīng)力承載元件可用于接受一部分載荷并且有效地保護(hù)彈性元件和導(dǎo)電覆蓋長絲使它們免于斷裂。文中使用術(shù)語“一部分載荷”是指從1％到99％的任何量的載荷，更好是10％到80％的載荷；最好是25％到50％的載荷。
導(dǎo)電覆蓋長絲和可選擇應(yīng)力承載元件將彈性元件任意地彎曲纏繞。在圖14中示意性地示出了彎曲纏繞，其中彈性元件(40)，例如，LYCRA紗以其中所述纏繞的特征表示為波狀周期(P)的方式由導(dǎo)電覆蓋長絲(10)(例如，金屬絲)纏繞。
下面將通過示例進(jìn)一步描述本發(fā)明的具體實(shí)施例和程序。
測試方法纖維和紗應(yīng)力應(yīng)變特性的測量使用測力計(jì)在拉伸到破裂點(diǎn)的恒速下確定纖維和紗應(yīng)力應(yīng)變特性。所使用的測力計(jì)是02021美國馬薩諸塞州100Royall Street的Instron Corp制造的。
樣本適應(yīng)于22℃±1℃和60％±5％R.H。在5cm的計(jì)量長度和50cm/分鐘的十字頭速度下執(zhí)行所述測試。對(duì)于金屬絲和無包覆彈力紗來說，從線軸上去除測量約20cm的絲線并且在裝有空氣調(diào)節(jié)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)室中將其放松地放在天鵝絨板上至少16小時(shí)。這種紗的樣本被放置在具有與紗分特相對(duì)應(yīng)的預(yù)張力重量的叉頭中從而既不會(huì)出現(xiàn)張力也不會(huì)松弛。
對(duì)于本發(fā)明的導(dǎo)電復(fù)合紗來說，以如下所述兩種不同方法制備測試樣本(方法1)如在裸纖的情況中那樣制備的樣本(方法2)通過從線軸上直接取得紗制備的樣本。
從這兩種方法中獲得的結(jié)果能夠在導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗和其組分(方法1)之間進(jìn)行直接比較，以及在測量期間確保導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的完整定位(方法1與2之間的偏差)。另外在設(shè)定紗放松長度的各種預(yù)拉伸載荷下執(zhí)行測試。在這種情況下，所施加的預(yù)拉伸載荷的范圍模擬(i)適合于導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的彈性組分的預(yù)拉伸從而既不會(huì)出現(xiàn)張力也不會(huì)松弛；之后可將這些結(jié)果與從導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的獨(dú)立彈性組分中獲得的結(jié)果直接進(jìn)相比較，以及(ii)在針織或編織工藝期間施加在紗上的張力載荷；之后將這些結(jié)果作為紗的加工性能以及導(dǎo)電復(fù)合紗在以所述紗為基礎(chǔ)制成的針織物或編織物的彈性性能上的影響的表示。我們期望預(yù)拉伸載荷影響到所述紗可達(dá)到的延伸(在較高預(yù)拉伸載荷下測得的較低可達(dá)到的延伸)但是不會(huì)影響到所述紗的極限強(qiáng)度。
織物拉伸的測量使用通用機(jī)電測試和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)確定拉伸編織物的織物拉伸和恢復(fù)以執(zhí)行定速伸長抗拉試驗(yàn)。適合的機(jī)電測試和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可從02021美國馬薩諸塞州100Royall Street的Instron Corp購得。
使用該儀器測量兩個(gè)織物特性織物拉伸和織物增長(變形)。可達(dá)到的織物拉伸是0到30牛頓之間的單位負(fù)荷導(dǎo)致的延長量并且將其表示為在300mm/分鐘的速度下拉伸時(shí)原始織物樣本在長度上的百分率變化。織物增長是已在80％的可達(dá)到織物拉伸下保持30分鐘之后允許放松60分鐘的織物樣本的不可恢復(fù)長度。在80％可達(dá)到織物拉伸大于35％織物伸長率時(shí)，該測試限于35％伸長率。之后將織物增長表示為原始長度的百分比。
使用三次循環(huán)試驗(yàn)程序確定拉伸方向上拉伸編織物的伸長或最大拉伸。所測得的最大伸長率是在30牛頓的載荷下在第三次測試循環(huán)中發(fā)現(xiàn)的測試樣本的最大伸長與初始樣本長度之間的比率。第三次循環(huán)數(shù)值與織物樣本的手動(dòng)拉伸相對(duì)應(yīng)。使用特別為該三次循環(huán)試驗(yàn)裝備的上述通用機(jī)電測試和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)執(zhí)行該測試。
示例在示例的描述中出現(xiàn)的帶括號(hào)的附圖標(biāo)記參考相應(yīng)附圖的附圖標(biāo)記。
比較示例使用用于測量導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的獨(dú)立組分的測力計(jì)和方法1檢查具有電絕緣聚合物外涂層的導(dǎo)電線的應(yīng)力和應(yīng)變特性。測量從瑞士的ELEKTRO-FEINDRAHT AG獲得的三個(gè)電線的取樣。在圖1A和1B中示出了所述電線的金屬部分。第一取樣電線具有20微米(μm)的標(biāo)稱直徑、二取樣電線具有30μm的標(biāo)稱直徑、而第三取樣電線具有40μm的標(biāo)稱直徑。在圖2中示出了這三個(gè)取樣電線的應(yīng)力應(yīng)變曲線；使用測試方法1。這些曲線通常是細(xì)金屬絲的。這些電線顯示出相當(dāng)高的模數(shù)，所述模數(shù)隨同斷裂的力一起隨著電線直徑的增加而增加。所有這些電線在伸長到其測試樣本長度的20％之前斷裂，其特征表示為相當(dāng)?shù)偷臉O限強(qiáng)度。明顯的是，在金屬絲用在織物和衣物中時(shí)，對(duì)于可達(dá)到的伸長率存在嚴(yán)格限制。由于穿著者的移動(dòng)而經(jīng)歷拉伸的服裝中的所述線將不會(huì)由于線的斷裂而形成不可靠的電導(dǎo)體。
本發(fā)明的示例1(圖3a、3b、4、5)使用標(biāo)準(zhǔn)斯潘德克斯彈性纖維材料覆蓋工藝用從瑞士的LEKTRO-FEINDRAHT AG獲得的20微米直徑的絕緣銀銅金屬絲(10)纏繞由LYCRA斯潘德克斯彈性纖維材料紗制成的44分特(dtex)彈性芯(40)。在I.C.B.T機(jī)器模型G 307上進(jìn)行覆蓋。在該程序中LYCRA斯潘德克斯彈性纖維材料紗被拉伸到3.2倍的數(shù)值(即，N＝3.2)并且由相同類型的兩個(gè)金屬絲(10)纏繞，其中一個(gè)金屬絲(10)扭曲為“S”方向而另一個(gè)金屬絲(10)扭曲為“Z”方向，以制造出導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(50)。對(duì)于第一覆蓋層來說在1700匝/米(每米拉伸LYCRA斯潘德克斯彈性纖維材料紗的線的匝數(shù))(每個(gè)放松單位長度L為5440匝)下纏繞所述線(10)，而對(duì)于第二覆蓋層來說在1450匝/米(每個(gè)放松單位長度L為4640匝)下纏繞所述線(10)。以放松(圖3a)和拉伸(圖3b)狀態(tài)示出了該復(fù)合紗的SEM照片。圖4中的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是對(duì)于在比較示例中使用測試方法1在施加100mg的預(yù)拉伸載荷的情況下導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(50)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(50)顯示出超過測試樣本長度50％的異常拉伸特性并且在其斷裂之前延長到80％的范圍，因此比單獨(dú)的20微米線顯示出更高的極限強(qiáng)度。與僅顯示出7％斷裂伸長率和8cN斷裂力的單獨(dú)金屬絲(10)相比較，該程序可制造出顯示出80％范圍內(nèi)斷裂伸長率和30cN范圍內(nèi)斷裂力的導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(50)。也根據(jù)測試方法2使用1克的更高的預(yù)拉伸載荷測量該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(50)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。該預(yù)拉伸更接近于針織工序期間施加的張力(圖5)。在這種情況下，導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(50)的斷裂伸長率在35％的范圍內(nèi)。該伸長率表示在紡織工藝中紗(50)更易于處理并且將提供與單獨(dú)金屬絲紗具有可比性彈力織物。如從該示例的特征應(yīng)力-應(yīng)變曲線中可看出的，導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(50)的斷裂是由于金屬絲在復(fù)合紗(50)的彈性元件斷裂之前斷裂而導(dǎo)致的。
本發(fā)明的示例2(圖3c、3d、6)除對(duì)于第一覆蓋層和第二覆蓋層來說分別在2200匝/米(每個(gè)放松單位長度L為7040匝)和1870匝/米(每個(gè)放松單位長度L為5984匝)下纏繞所述金屬絲(10)以外，在與示例1中相同的條件下制造出本發(fā)明所涉及的導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(60)。在圖3c(放松狀態(tài))和圖3d(拉伸狀態(tài))中示出了該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(60)的SEM照片。這些圖清楚地示出了與示例1相比較由金屬絲(10)進(jìn)行的彈性元件(40)的更高的覆蓋。圖6中示出了該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(60)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線；如在比較示例中使用測試方法1并且在施加100mg的預(yù)拉伸載荷的情況下測得的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(60)顯示出與示例1的導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗相比較相似的極限強(qiáng)度但是更低的可達(dá)到伸長率。與僅顯示出7％斷裂伸長率和8cN斷裂力的單獨(dú)金屬絲(10)相比較，該程序可制造出顯示出40％范圍內(nèi)斷裂伸長率和30cN范圍內(nèi)斷裂力的導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(50)。在方法2下測試相同的導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗，但是使用1克的預(yù)拉伸載荷，在相同的測試方法下顯示出與示例1的導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗相似的特征，這表示在紡織工藝期間更易于處理。
本發(fā)明示例1和示例2所示的結(jié)果表明可在改變與單獨(dú)金屬絲相比較具有優(yōu)越拉伸性能和更高強(qiáng)度的彈性元件的覆蓋部分下通過雙覆蓋工藝制造出導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗。
本發(fā)明導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的組成的該靈活性對(duì)于使用所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的電特性的應(yīng)用是令人關(guān)注和合乎需要的。例如，在可穿用的電子制品中，可通過改變導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的結(jié)構(gòu)根據(jù)應(yīng)用要求調(diào)節(jié)或抑制磁場。
本發(fā)明的示例3(圖7a、7b、8)使用與本發(fā)明示例1中相同的覆蓋工藝用從瑞士的LEKTRO-FEINDRAHT AG獲得的20微米標(biāo)稱直徑的絕緣銀銅金屬絲(10)以及用TACTEL尼龍(42)的22分特7長絲的應(yīng)力承載紗覆蓋由LYCRA斯潘德克斯彈性纖維材料紗制成的44分特(dtex)彈性芯(40)。在該程序中彈性元件被拉伸到3.2倍的拉伸程度并且以2200匝/米(每個(gè)放松單位長度L為7040匝)的線(10)和1870匝/米(每個(gè)放松單位長度L為5984匝)的TACTEL尼龍(42)覆蓋。以放松狀態(tài)(圖7a)和拉伸狀態(tài)(圖7b)示出了該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(70)的SEM照片。從該照片中明顯看出的是，與本發(fā)明示例1和2相比較，所述工藝對(duì)于導(dǎo)電覆蓋長絲(10)提供了更高的保護(hù)。
在紡織工藝中對(duì)于金屬絲尋求絕緣層或?qū)τ诰€(10)提供保護(hù)的應(yīng)用中該特征是優(yōu)選的。應(yīng)力承載尼龍(42)的包含也確定了某些美觀性。導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(70)的手感和質(zhì)地主要是由構(gòu)成導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(70)的外層的應(yīng)力承載尼龍(42)確定的。這對(duì)于衣物的總體美觀性和手感也是可取的。圖8中所示的導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(70)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是對(duì)于在比較示例中使用測試方法1在施加100mg的預(yù)拉伸載荷的情況下測得的。該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(70)使用比單獨(dú)的20微米線的斷裂應(yīng)力相比較更小的拉伸力就容易地延伸得超過80％的范圍。該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(70)顯示出120％范圍內(nèi)的斷裂伸長率和120cN范圍內(nèi)的斷裂力，這明顯高于比較示例中測試的任何金屬絲取樣的可達(dá)到伸長率和強(qiáng)度。在方法2和1克的預(yù)拉伸力下進(jìn)行測試，該紗(70)示出了0-35％伸長率范圍內(nèi)的柔軟拉伸，這在由所述紗制成的衣物的彈性性能顯示出該紗的顯著作用。在導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(70)中包含應(yīng)力承載尼龍(42)導(dǎo)致導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的極限強(qiáng)度和伸長率的明顯增強(qiáng)。
本發(fā)明的示例4(圖7c、7d、9)除以下條件，即，應(yīng)力承載TACTEL尼龍(44)為44分特34長絲微纖維以外，在與本發(fā)明示例3中相同的條件下制造出導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(80)。第一覆蓋層為1500匝/米(每個(gè)放松單位長度L為4800匝)的線(10)，第二覆蓋層為1280匝/米(每個(gè)放松單位長度L為4096匝)具有拉伸彈性芯(40)的尼龍纖維(44)。以放松狀態(tài)(圖7c)和拉伸狀態(tài)(圖7d)示出了該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(80)的SEM照片。該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(80)的蓬松性提供了金屬絲(10)的良好保護(hù)性同時(shí)呈現(xiàn)出微纖維應(yīng)力承載紗(44)的柔軟美觀性。圖9中所示的該紗(80)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線是對(duì)于在比較示例中使用測試方法1在施加100mg的預(yù)拉伸載荷的情況下測得的。該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(80)使用比單獨(dú)的20微米線的斷裂應(yīng)力相比較更小的拉伸力就容易地延伸得超過80％的范圍，并且顯示出120％范圍內(nèi)的斷裂伸長率和200cN范圍內(nèi)的斷裂力，這明顯高于比較示例中測試的任何金屬絲取樣的可達(dá)到伸長率和強(qiáng)度。在方法2和1克的預(yù)拉伸力下進(jìn)行測試，導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(80)示出了0-35％伸長率范圍內(nèi)的柔軟拉伸，這種結(jié)果表示由所述紗制成的衣物的彈性性能中該紗的顯著作用。與本發(fā)明的示例3相比較，在導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(80)中包含更強(qiáng)應(yīng)力承載尼龍(44)導(dǎo)致導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(80)的極限強(qiáng)度的進(jìn)一步增強(qiáng)。
本發(fā)明的示例5(圖10a、10b、11)通過標(biāo)準(zhǔn)空氣噴射覆蓋工藝用應(yīng)力承載44分特34長絲TACTEL尼龍微纖維(46)和金屬絲(10)覆蓋由LYCRA斯潘德克斯彈性纖維材料紗制成的44分特(dtex)彈性元件(40)。在SSM(Scharer SchweiterMettler AG)10定位機(jī)器模型DP2-C/S上進(jìn)行覆蓋。以放松狀態(tài)(圖10a)和拉伸狀態(tài)(圖10b)示出了該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的SEM照片。在該程序中金屬絲(10)由于其單絲性質(zhì)而形成線圈。然而在拉伸狀態(tài)中金屬絲(10)完全由應(yīng)力承載尼龍纖維(46)保護(hù)。與本發(fā)明示例1-4的簡單覆蓋工藝不同，由空氣噴射覆蓋工藝提供的結(jié)構(gòu)既不會(huì)有明顯邊界也不沿預(yù)定幾何方向。圖11中示出了在比較示例中使用測試方法1在施加100mg的預(yù)拉伸載荷的情況下測得的紗(90)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(90)使用比單獨(dú)的20微米線的斷裂應(yīng)力相比較更小的拉伸力就容易地延伸得超過200％的范圍，并且顯示出280％范圍內(nèi)的斷裂伸長率和200cN范圍內(nèi)的斷裂力。該伸長率明顯高于比較示例中測試的任何金屬絲取樣的可達(dá)到伸長率和強(qiáng)度。在方法2和1克的預(yù)拉伸力下進(jìn)行測試，導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(90)示出了100％伸長率范圍內(nèi)的柔軟拉伸，這在由所述紗(90)制成的衣物的彈性性能顯示出該紗的顯著作用。通過空氣噴射覆蓋方法使得在導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(90)中包含應(yīng)力承載尼龍(46)導(dǎo)致復(fù)合紗的極限強(qiáng)度的明顯增強(qiáng)，這與基于通過雙覆蓋工藝形成的導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(例如，本發(fā)明的示例3和4)獲得的觀察結(jié)果相似。而且，還觀察到，當(dāng)與使用與示例3和4中的LYCRA彈性元件(40)相同的拉伸的工藝相比較時(shí)，空氣噴射覆蓋工藝可用于更高的伸長率范圍。這種特征增強(qiáng)了由所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗制成的衣物中的可能的彈性特性的范圍。
本發(fā)明的示例6(圖12a、12b)使用本發(fā)明示例3中所述的導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(70)制造織物(100)?？椢?100)是在Lonati500織襪機(jī)上制造的針織筒形式的。該針織程序允許檢查臨界編織條件下紗(70)的可針織性。所加工的該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(70)非常良好沒有斷裂，從而提供了均勻的針織織物(100)。在圖12a中以放松狀態(tài)以及在圖12b中以拉伸狀態(tài)給出了該針織織物(100)的SEM照片。
本發(fā)明的示例7(圖13a、13b)使用本發(fā)明示例4中所述的導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(80)制造織物(110)。如示例6中一樣，織物(110)也是在Lonati500織襪機(jī)上制造的。所加工的該導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗(80)非常良好沒有斷裂，從而提供了均勻的針織織物。在圖13a中以放松狀態(tài)以及在圖13b中以拉伸狀態(tài)給出了該織物(110)的SEM照片。
所述示例僅作為說明的目的。本領(lǐng)域中普通技術(shù)人員應(yīng)該理解落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的許多其他實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗，所述復(fù)合紗包括至少一個(gè)具有放松單位長度L和N×L的拉伸長度的彈性元件，其中N的數(shù)值在約1.0到8.0的范圍內(nèi)；以及圍繞所述彈性元件的至少一個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲，所述導(dǎo)電覆蓋長絲具有大于所述彈性元件的拉伸長度的長度，以使得施加在復(fù)合紗上的大致所有伸長應(yīng)力都由彈性元件承擔(dān)。
2.依照權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗，其特征在于，N的數(shù)值在約1.2到5.0的范圍內(nèi)。
3.依照權(quán)利要求1所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述至少一個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲是金屬絲。
4.依照權(quán)利要求3所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述金屬絲上具有絕緣涂層。
5.依照權(quán)利要求1所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述彈性元件具有預(yù)定彈性極限，所述導(dǎo)電覆蓋長絲具有預(yù)定斷裂伸長率，所述復(fù)合紗具有大于所述導(dǎo)電覆蓋長絲的斷裂伸長率并小于彈性元件的彈性極限的可達(dá)到的伸長率范圍。
6.依照權(quán)利要求1所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述彈性元件具有預(yù)定彈性極限，所述導(dǎo)電覆蓋長絲具有預(yù)定斷裂伸長率，以及所述復(fù)合紗具有從約10％到約800％的伸長率范圍。
7.依照權(quán)利要求1所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述導(dǎo)電覆蓋長絲具有預(yù)定斷裂強(qiáng)度，并且所述復(fù)合紗具有大于所述導(dǎo)電覆蓋長絲的斷裂強(qiáng)度的斷裂強(qiáng)度。
8.依照權(quán)利要求1所述的復(fù)合紗，其特征在于，至少一個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲本身包括其上具有金屬絲的非導(dǎo)電性無彈性合成聚合物紗。
9.依照權(quán)利要求1所述的復(fù)合紗，其特征在于，至少一個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲以匝的方式纏繞在彈性元件周圍，以使得對(duì)于彈性元件的每個(gè)放松單位長度(L)來說存在至少一(1)到10,000匝導(dǎo)電覆蓋長絲。
10.依照權(quán)利要求1所述的復(fù)合紗，其特征在于，至少一個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲彎曲地設(shè)置在彈性元件周圍以使得對(duì)于彈性元件的每個(gè)放松單位長度(L)來說存在由導(dǎo)電覆蓋長絲提供的至少一個(gè)周期的彎曲覆蓋物。
11.依照權(quán)利要求1所述的復(fù)合紗，還包括圍繞彈性元件的第二導(dǎo)電覆蓋長絲，所述第二導(dǎo)電覆蓋長絲具有大于彈性元件的拉伸長度的長度。
12.依照權(quán)利要求11所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述第二導(dǎo)電覆蓋長絲是金屬絲。
13.依照權(quán)利要求11所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述第二導(dǎo)電覆蓋長絲本身包括其上具有金屬絲的非導(dǎo)電性無彈性合成聚合物紗。
14.依照權(quán)利要求11所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述第二導(dǎo)電覆蓋長絲以匝的方式纏繞在彈性元件周圍，以使得對(duì)于芯的每個(gè)放松單位長度來說存在至少一(1)到10,000匝的第二導(dǎo)電覆蓋長絲。
15.依照權(quán)利要求11所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述第二導(dǎo)電覆蓋長絲彎曲地設(shè)置在彈性元件周圍以使得對(duì)于彈性元件的每個(gè)放松單位長度(L)來說存在由第二導(dǎo)電覆蓋長絲提供的至少一個(gè)周期的彎曲覆蓋物。
16.依照權(quán)利要求1所述的復(fù)合紗，還包括圍繞所述彈性元件的應(yīng)力承載元件，并且所述應(yīng)力承載元件具有小于導(dǎo)電覆蓋長絲的長度并大于或等于彈性元件的拉伸長度(N×L)的總長度，以使得施加在復(fù)合紗上的一部分伸長應(yīng)力由所述應(yīng)力承載元件承擔(dān)。
17.依照權(quán)利要求16所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述應(yīng)力承載元件是由無彈性合成聚合物紗制成的。
18.依照權(quán)利要求16所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述應(yīng)力承載元件以匝的方式被纏繞在彈性元件周圍，以使得對(duì)于彈性元件的每個(gè)放松單位長度(L)來說存在至少一(1)到10,000匝應(yīng)力承載元件。
19.依照權(quán)利要求16所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述應(yīng)力承載元件被彎曲地設(shè)置在彈性元件周圍，以使得對(duì)于彈性元件的每個(gè)放松單位長度(L)來說存在由所述應(yīng)力承載元件提供的至少一個(gè)周期的彎曲覆蓋物。
20.依照權(quán)利要求16所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述應(yīng)力承載元件還包括圍繞所述彈性元件的第二無彈性合成聚合物紗，并且所述第二無彈性合成聚合物紗具有小于導(dǎo)電覆蓋長絲的長度并大于或最多等于彈性元件的拉伸長度(N×L)的總長度，以使得施加在復(fù)合紗上的一部分伸長應(yīng)力由所述第二無彈性合成聚合物紗承擔(dān)。
21.依照權(quán)利要求20所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述第二無彈性合成聚合物紗以匝的方式被纏繞在彈性元件周圍以使得對(duì)于彈性元件的每個(gè)放松單位長度(L)來說存在至少一(1)到10,000匝的無彈性合成聚合物紗。
22.依照權(quán)利要求20所述的復(fù)合紗，其特征在于，所述第二無彈性合成聚合物紗被彎曲地設(shè)置在彈性元件周圍以使得對(duì)于彈性元件的每個(gè)放松單位長度(L)來說存在由每個(gè)無彈性合成聚合物紗提供的至少一個(gè)周期的彎曲覆蓋物。
23.一種用于制成導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的方法，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗包括具有放松長度的彈性元件；以及圍繞所述彈性元件的至少一個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲，所述方法包括以下步驟拉伸彈性元件；將導(dǎo)電覆蓋長絲布置得基本與彈性元件的拉伸長度平行并與之接觸；之后允許彈性元件放松從而使得彈性元件和導(dǎo)電覆蓋長絲纏結(jié)。
24.依照權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗還包括圍繞所述彈性元件的第二導(dǎo)電覆蓋長絲，所述方法還包括以下步驟將第二導(dǎo)電覆蓋長絲布置得基本與拉伸長度的彈性元件平行并與之接觸；之后允許彈性元件放松從而使得第二導(dǎo)電覆蓋長絲與彈性元件和第一導(dǎo)電覆蓋長絲纏結(jié)。
25.依照權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗還包括圍繞所述彈性元件的無彈性合成聚合物紗，所述方法還包括以下步驟將無彈性合成聚合物紗布置得基本與拉伸長度的彈性元件平行并與之接觸；之后允許彈性元件放松從而使得無彈性合成聚合物紗與彈性元件和第一導(dǎo)電覆蓋長絲纏結(jié)。
26.依照權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗還包括圍繞所述彈性元件的第二無彈性合成聚合物紗，所述方法還包括以下步驟將第二無彈性合成聚合物紗布置得基本與拉伸長度的彈性元件平行并與之接觸；之后允許彈性元件放松從而使得第二無彈性合成聚合物紗與彈性元件、導(dǎo)電覆蓋長絲以及第一無彈性合成聚合物紗纏結(jié)。
27.一種用于形成導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的方法，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗包括具有放松長度的彈性元件；以及圍繞所述彈性元件的至少一個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲，所述方法包括以下步驟拉伸彈性元件；使得導(dǎo)電覆蓋長絲與拉伸的彈性元件扭絞在一起；之后使得彈性元件放松。
28.依照權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗還包括圍繞所述彈性元件的第二導(dǎo)電覆蓋長絲，所述方法還包括以下步驟使得第二導(dǎo)電覆蓋長絲與拉伸的彈性元件和第一導(dǎo)電覆蓋長絲扭絞在一起；之后使得彈性元件放松。
29.依照權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗還包括圍繞所述彈性元件的無彈性合成聚合物紗，所述方法還包括以下步驟使得無彈性合成聚合物紗與彈性元件和導(dǎo)電覆蓋長絲扭絞在一起；之后使得彈性元件放松。
30.依照權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗還包括圍繞所述彈性元件的第二無彈性合成聚合物紗，所述方法還包括以下步驟使得第二無彈性合成聚合物紗與彈性元件、導(dǎo)電覆蓋長絲和第一無彈性合成聚合物紗扭絞在一起；之后使得彈性元件放松。
31.一種用于形成導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的方法，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗包括具有放松長度的彈性元件；以及圍繞所述彈性元件的至少一個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲，所述方法包括以下步驟拉伸彈性元件；使得導(dǎo)電覆蓋長絲圍繞拉伸長度的彈性元件纏繞；之后使得彈性元件放松。
32.依照權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗還包括圍繞所述彈性元件的第二導(dǎo)電覆蓋長絲，所述方法還包括以下步驟圍繞拉伸長度的彈性元件和第一導(dǎo)電覆蓋長絲纏繞第二導(dǎo)電覆蓋長絲；之后使得彈性元件放松。
33.依照權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗還包括圍繞所述彈性元件的無彈性合成聚合物紗，所述方法還包括以下步驟圍繞拉伸長度的彈性元件和導(dǎo)電覆蓋長絲纏繞無彈性合成聚合物紗；之后使得彈性元件放松。
34.依照權(quán)利要求33所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗還包括圍繞所述彈性元件的第二無彈性合成聚合物紗，所述方法還包括以下步驟圍繞拉伸長度的彈性元件、導(dǎo)電覆蓋長絲和第一無彈性合成聚合物紗纏繞第二無彈性合成聚合物紗；之后使得彈性元件放松。
35.一種用于形成導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的方法，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗包括具有放松長度的彈性元件；以及圍繞所述彈性元件的至少一個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲，所述方法包括以下步驟通過空氣噴口推進(jìn)彈性元件；在空氣噴口中，用導(dǎo)電覆蓋長絲覆蓋彈性元件；之后使得彈性元件放松。
36.依照權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗包括圍繞所述彈性元件的第二導(dǎo)電覆蓋長絲，所述方法還包括以下步驟在空氣噴口中，用第二導(dǎo)電覆蓋長絲覆蓋所述彈性元件和第一導(dǎo)電覆蓋長絲；之后使得彈性元件放松。
37.依照權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗還包括圍繞所述彈性元件的無彈性合成聚合物紗，所述方法還包括以下步驟在空氣噴口中，用無彈性合成聚合物紗覆蓋所述彈性元件和所述導(dǎo)電覆蓋長絲；之后使得彈性元件放松。
38.依照權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗還包括圍繞所述彈性元件的第二無彈性合成聚合物紗，所述方法還包括以下步驟在空氣噴口中，用第二無彈性合成聚合物紗覆蓋所述彈性元件、所述導(dǎo)電覆蓋長絲以及第一無彈性合成聚合物紗；之后使得彈性元件放松。
39.一種包含多個(gè)導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗的織物，其特征在于，每個(gè)導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗包括具有放松單位長度L和N×L的拉伸長度的彈性元件，其中N的數(shù)值在約1.0到8.0的范圍內(nèi)；以及圍繞所述彈性元件的至少一個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲，所述導(dǎo)電覆蓋長絲具有大于所述彈性元件的拉伸長度的長度，以使得施加在復(fù)合紗上的大致所有伸長應(yīng)力都由彈性元件承擔(dān)。
40.依照權(quán)利要求39所述的織物，其特征在于，一個(gè)或多個(gè)復(fù)合紗還包括圍繞所述彈性元件的無彈性合成聚合物紗，并且所述無彈性合成聚合物紗具有小于導(dǎo)電覆蓋長絲的長度的總長度，以使得施加在復(fù)合紗上的一部分伸長應(yīng)力由所述無彈性合成聚合物紗承擔(dān)。
全文摘要
一種導(dǎo)電性彈性復(fù)合紗包括由至少一個(gè)導(dǎo)電覆蓋長絲圍繞的彈性元件，所述彈性元件具有預(yù)定放松單位長度L和預(yù)定(N×L)的拉伸長度，其中N的數(shù)值最好在約1.0到8.0的范圍內(nèi)。所述導(dǎo)電覆蓋長絲具有大于所述彈性元件的拉伸長度的長度以使得施加在復(fù)合紗上的所有伸長應(yīng)力基本都由彈性元件承擔(dān)。所述彈性復(fù)合紗還可包括圍繞所述彈性元件和所述導(dǎo)電覆蓋長絲的可選擇的應(yīng)力承載元件。所述應(yīng)力承載元件的長度小于導(dǎo)電覆蓋長絲的長度并大于或等于彈性元件的拉伸長度(N×L)，以使得施加在復(fù)合紗上的一部分伸長應(yīng)力由所述應(yīng)力承載元件承擔(dān)。
文檔編號(hào)D02G3/32GK1813087SQ200480018006
公開日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2004年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月25日
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