导电性弹性复合纱以及含所述纱的物品制造技术

一种导电性弹性复合纱包括：由至少一个导电覆盖长丝围绕的弹性元件，所述弹性元件具有预定放松单位长度Ｌ和预定（Ｎ×Ｌ）的拉伸长度，其中Ｎ的数值最好在约１．０到８．０的范围内。所述导电覆盖长丝具有大于所述弹性元件的拉伸长度的长度以使得施加在复合纱上的所有伸长应力基本都由弹性元件承担。所述弹性复合纱还可包括围绕所述弹性元件和所述导电覆盖长丝的可选择的应力承载元件。所述应力承载元件的长度小于导电覆盖长丝的长度并大于或等于弹性元件的拉伸长度（Ｎ×Ｌ），以使得施加在复合纱上的一部分伸长应力由所述应力承载元件承担。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求2003年4月25日申请的美国临时申请No.60/465,571的权利，这里作为用于所有目的一部分包含所述美国临时申请No.60/465,571的全部内容。本专利技术的领域本专利技术涉及包含导电性金属丝的弹性纱、用于生产所述弹性纱的工艺以及涉及包含所述纱的弹力织物、衣服和其他物品。本专利技术的背景已知出于使其携带电流、执行防静电功能或提供对于电场的屏蔽的目的在纺织纱中包含金属丝并且在纱上包含金属表面涂层。所述导电性弹性复合纱已被制成为织物、衣服和服饰物品。仅以金属丝为基础制成导电性纱或以其中要求金属丝作为所述纱的受力部件的混合纱为基础制成导电性纱被认为是不切实际的。这是由于迄今为止用在导电性纺织纱中的细金属丝的脆性(尤其是不良弹性)所导致的。用在纺织材料中的金属丝纤维的来源包括(但不局限于)NVBekaert SA、Kortrijk、Belgium；Elektro-Feindraht AG、Escholzmatt、Switzerland和New England Wire TechnologiesCorporation、Lisbon、New Hampshire。如附图说明图1a中所示的，所述线10具有围绕直径约为0.02mm-0.35mm以及电阻系数在1到2微欧-厘米的导体30的绝缘聚合材料的外部涂层20。通常，这些金属纤维显示出低断裂力和较小伸长率。如图2中所示的，这些金属丝具有260到320N/mm2的抗断强度和大约10到20％的断裂伸长率。然而，这些线显示出基本没有弹性恢复。与之相反，许多弹性合成聚合物基纺织纱伸长到其未受应力样品长度的至少125％，并且在应力衰减的情况下恢复到其伸长的50％以上。美国专利3,288,175(Valko)披露了一种包含非金属性和金属性纤维的导电性弹性复合纱。用在该复合导电性纱中的非金属性纤维是诸如尼龙、聚酯、棉、羊毛、丙烯酸和聚烯烃等纺织纤维。这些纺织纤维不具有固有弹性并且不会给予“伸长和恢复”力。尽管该参考文献的复合纱是导电性纱，但是用其制成的纺织原料也无法提供具有潜在伸长性的纺织原料。同样地，美国专利5,288,544(Mallen等人)披露了一种包含较少量导电性纤维的导电性织物。该参考文献披露了包含0.5％到2％重量百分比的不锈钢、铜、铂、金、银和碳纤维等导电性纤维。通过示例，该专利披露了包含由碳纤维和拉丝聚酯(人造纤维)缠绕的聚酯连续纤维和钢纤维纱(其中钢纤维占所述纱重量的1％)的织造织物毛巾。虽然由所述纱制成的织物可具有显然符合毛巾、被单、医用长袍等的令人满意的防静电特性；但是它们没有显示出具有固有弹性伸长和恢复特性。2002年12月19公布的美国专利申请2002/0189839A1(Wagner等人)披露了适用于并入到服饰、服装辅件、室内装饰品、有软垫的物品等中的用于提供电流的电缆。本申请披露了以编织结构和针织结构的标准平纹纺织结构为基础的织物类物品中的电流或信号携带导体。本申请中披露的电缆包括“纺织结构”，所述纺织结构包括至少一种导电元件和至少一种电绝缘元件。没有实施例看来像是提供了弹性伸长和恢复特性。对于所预期类型的应用来说，电缆不能伸长并且不能从所述伸长状态下恢复是严重的局限性，它限制了该类型电缆所适用的服饰应用。伸长和恢复是纱、织物或衣物的尤为合乎要求的特性，所述特性也能够传导电流、执行防静电应用或提供电场屏蔽。伸长和恢复特性，或“弹性”是纱或织物沿偏压力的方向(沿所施加的伸长应力的方向)延长并且当所施加的伸长应力解除时基本恢复到其原始长度和形状的能力，基本没有出现永久变形。在纺织领域中，通常用样品的每单位横截面积上的力或未伸长样品的每单位线密度上的力来表示施加在纺织样品(例如，纱或单纤维)的应力。用原始样品长度的百分率或百分比来表示样品的合成应变(伸长)。应力比应变的图解表示法是纺织领域中公知的应力-应变曲线。纤维、纱或织物恢复到由于施加的应力导致其变形之前的原始样品长度的程度被称作“弹性恢复”。在纺织材料的伸长和恢复测试中，注意所测试样品的弹性极限也是重要的。所述弹性极限是这种程度的应力载荷，即，所述样品在超过所述应力载荷的情况下显示出永久变形。弹性长丝的容许伸长范围是在整个范围上没有永久变形的延伸范围。当引起变形的应力去除之后超过了原始测试样品长度时就达到了纱的弹性极限。通常，独立长丝和复丝纱沿所施加的应力的方向伸长(应变)。在指定载荷或应力下测量该伸长。另外，注意到长丝或纱样品断裂时的伸长率是有用的。该断裂延伸率是这样程度的原始样品长度的百分率，由于所施加的使得样品长丝或复丝纱的最后部分断裂的应力导致样品应变为所述原始样品长度的百分率的程度。通常，以等于纱从其放松的单位长度所被拉伸的倍数的牵伸比的方式给出牵伸长度。在美国专利6,341,504(Istook)中披露了具有附于用在衣服方面的织物的导电线的弹性织物，其作用是用于身体中生理机能的监控。本专利披露了可沿长度方向拉伸并且具有包含在弹性织物带中或其上的至少一个导电线的弹性材料的拉长带。弹性织物带中的导电线是以预定的弯曲形状，例如正弦曲线的形状形成的。本专利的弹性导电带能够拉伸并且能够改变导电线的曲率，因此所述线的电感改变了。该特性改变用于确定穿着包含所述弹性导电带的衣物的穿着者生理机能方面的改变。该弹性带部分地使用弹性材料(最好是斯潘德克斯弹性纤维)制成。由DuPont Textiles and interiors，Inc.，Wilmington，Delaware在商标LYCRA下售卖的斯潘德克斯弹性纤维材料的长丝被描述为最好的弹性材料。已披露了用于制成导电弹性带的传统纺织方法，这些方法包括经编、纬编、织造、编织、或非纺织结构。在导电弹性带中除金属性长丝和斯潘德克斯弹性纤维长丝以外还包括其他纺织长丝，这些其他长丝包含尼龙和聚酯。虽然披露了具有由斯潘德克斯弹性纤维组分控制的复合织物带的拉伸和恢复特性的弹性导电织物，但是这些导电织物带被认为是用于预定生理机能监控的织物结构或衣物的离散元素。尽管所述弹性导电带在生理机能监控领域可具有优越性，但是它们仍未显示出适用于以除用作衣物或织物结构的离散元素以外的方式使用。考虑到前述问题，我们认为最好提供一种具有弹性恢复特性的导电纺织纱，所述纺织纱可用传统纺织方法加工以生产出针织物、织造织物或非织造物。另外，我们认为还存在对于基本完全由所述弹性导电纱制成的织物和衣服的需求。基本完全由所述弹性导电纱制成的织物和衣服对于整个结构都提供了拉伸和恢复特性、适合于任何形状、任何形状的身体或弹性要求。本专利技术的概述本专利技术涉及导电性弹性复合纱，所述复合纱包括具有放松单位长度L和(N×L)的拉伸长度的弹性元件。所述弹性元件本身包括一个或多个具有弹性拉伸和恢复特性的长丝。所述弹性元件由至少一个(但最好为两个或多个)导电覆盖长丝围绕。每个导电覆盖长丝都具有大于所述弹性元件的拉伸长度的长度以使得施加在复合纱上的所有伸长应力基本都由弹性元件承担。数字N的数值在约1.0到8.0的范围内；最好在约1.2到5.0的范围内。每个导电覆盖长丝都可采用多种不同形式。所述导电覆盖长丝可为金属丝形式的、包括其上具有绝缘涂层的金属丝。或者，所述导电覆盖长丝可采用其上具有金属丝的非导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电性弹性复合纱，所述复合纱包括：至少一个具有放松单位长度Ｌ和Ｎ×Ｌ的拉伸长度的弹性元件，其中Ｎ的数值在约１．０到８．０的范围内；以及围绕所述弹性元件的至少一个导电覆盖长丝，所述导电覆盖长丝具有大于所述弹性元件的拉伸长度的长度，以使得施加在复合纱上的大致所有伸长应力都由弹性元件承担。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：E卡拉伊安尼，O康索利，GW库尔斯顿，KJ雷恩斯坦，
申请(专利权)人：特克斯特龙尼克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]