專利名稱：自卷曲套筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來容納和保護諸如線束等細長物品的套筒。
背景技術(shù)：
防護套應(yīng)用在整個汽車、航海和宇航工業(yè)中，用來組織和保護諸如線束和光導纖維電纜的細長物品。套筒環(huán)繞著細長物品，保護它們免受諸如切割、磨損、輻射熱、振動引起的耗損以及其它惡列環(huán)境的威脅。一旦配線或電纜置于防護套中，它們便構(gòu)成整齊的一束，就像一個子組件一樣，可供人們處理多種不同的物品，從而節(jié)省將其集成為產(chǎn)品的時間和精力。
防護套一般是這樣制造的首先將細絲編織成基層，然后將基層彈性偏壓成一個具有中央空間的管形，以便用來容納細長物品。多種適合制造基層的紗通過各種方法均可以實現(xiàn)偏壓。當基層環(huán)繞一個圓柱心軸時，聚合物細絲因加熱而偏轉(zhuǎn)，該細絲便會按照心軸的形狀定型。細絲還可以通過化學方法和冷作加工而被彈性偏壓成曲面形狀。
當基層偏壓成管狀時，單絲通常沿管的“環(huán)”或圓周方向定向。單絲具有十分理想的硬度和極強的彈性偏轉(zhuǎn)，使基層保持管狀，而且在扭曲力缺失的情況下——如操作套筒向其插入或取出細長物品時，能使基層恢復到這種管狀。
與偏壓成管狀的套筒相關(guān)的一個顯著缺點是偏壓是由套筒制造過程中另一個單獨的步驟完成的。構(gòu)成套筒的細絲可以在編織前通過冷加工完成偏壓或在編織后當圍繞一個心軸卷繞時通過加熱基層而進行偏壓。但是，這些工作均是獨立的步驟，由此額外地增加了制造套筒所需的成本和時間。如果能提供一種使用自卷曲的、不需要另外步驟使細絲彈性偏壓成管狀的基層制造的套筒的話，則是十分有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種用來容納和保護細長物品的自卷曲套筒。這種套筒包括一個由多個單絲或單絲與復絲紗的組合編織而成的基層。如果全部使用單絲，一個方向上的單絲的直徑可以比另一方向上的單絲大。對于組合的實施例而言，單絲沿第一方向定向，復絲紗沿基本與第一方向垂直的第二方向定向。單絲編織時，使直徑較大的單絲形成突出在基層一面的浮紗(floats)。而對于單絲-復絲的組合編織而言，則單絲形成突出在基層一面的浮紗?；鶎訃@平行于形成浮紗的單絲的軸線卷曲，從而限定并環(huán)繞一個中央空間。具有浮紗的一面則向外背離該中央空間。在一個實施例中，縱向的浮紗面朝外而橫向的浮紗面朝內(nèi)。
相對較硬的細絲最好位于經(jīng)向，而相對較軟的細絲則最好位于緯向。理想的是，單絲紗沿基層的經(jīng)向定向。而對于單絲與復絲的組合來說，單絲優(yōu)選定向在經(jīng)向。
細絲可以用人字形斜紋、雙層織物人字形斜紋或緞紋編織以形成浮紗。


本發(fā)明將結(jié)合以下附圖和實例進行介紹，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的自卷曲套筒的透視圖；圖2是經(jīng)面基層的透視圖；圖3是緯面基層的透視圖；圖4-10顯示了根據(jù)本發(fā)明的自卷曲套筒的編織式樣的示意圖表；圖11是自卷曲套筒的另一個實施例的透視圖；圖12-14顯示了根據(jù)本發(fā)明的自卷曲套筒的編織式樣的示意圖表；和圖15是根據(jù)本發(fā)明及對應(yīng)于圖14中編織式樣的自卷曲套筒的另一個實施例的透視圖。
具體實施例方式
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個自卷曲套筒10。套筒10包括一個用多根單絲14和復絲紗16編織成的基層12。單絲14定向在如箭頭18所示的第一方向，復絲紗16定向在如箭頭20所示的、基本與第一方向垂直的第二方向。優(yōu)選地，單絲14定向在基層的經(jīng)向，復絲紗定向在基層的緯向，構(gòu)成織物的“緯紗”或“緯線”(picks)。
用來編織基層12的優(yōu)選編織式樣是諸如斜紋和緞紋的編織，形成突出在基層一面的“浮紗”。如圖2所示，當一根絲或紗，例如單絲14與一根以上與其垂直的絲或紗——如緯紗16交織時，便可生成浮紗22。當編織時基層表面主要是經(jīng)向浮紗時，基層被稱做經(jīng)面，如圖2所示。而“緯面”基層在織物表面上主要是緯向浮紗24，如圖3所示。
如圖1所示，不論是經(jīng)面還是緯面，當用經(jīng)向單絲14和緯向復絲紗16進行編織時，基層12明顯地呈現(xiàn)出圍繞一根基本與單絲14平行的軸線26卷曲的趨勢。卷曲方向偏離具有浮紗22的表面，即基層12圍繞軸線26自然地卷曲，使單絲14生成的浮紗22位于所構(gòu)成的套筒10的外表面28上。由于卷曲，基層12呈現(xiàn)一種管狀，并限定一個可容納細長物品的中央空間30。
該示范性基層12卷曲的原因至少由兩點引起首先，相對堅硬的組成部分(例如單絲14)定向在經(jīng)向，與此同時，比較柔軟易彎的組成部分(例如復絲紗16)定向在緯向。因此，當經(jīng)向上的細絲部分比緯向上的細絲部分的彎曲強度大時，就會發(fā)生套筒自卷曲。
對于圖1中的實施例來說，經(jīng)向單絲沿縱向軸線26使基層12變硬，套筒10具有剛性并抗彎曲。相反，定向在緯向上的復絲紗16則較軟并易彎，使基層12繞軸線26卷曲，該軸線為復絲緯紗16的彎曲軸。具有約200到2000支的復絲紗是可采用的。
導致基層卷曲的第二個因素與浮紗22有關(guān)，浮紗產(chǎn)生了促使基層卷曲的力。正如以上所述，基層12卷曲遠離具有浮紗22的表面28。在一定意義上說，由于一個表面上的浮紗22突出，那么這個表面與另一個表面是不同的，此時基層12失衡。這種表面的失衡在整個基層上形成了內(nèi)應(yīng)力，它們集中作用于基層繞軸線26的彎曲。
此外，人們還進一步考慮，在人字形斜紋編織中出現(xiàn)的重復的人字形式樣增加了卷曲力，因為人們發(fā)現(xiàn)，以經(jīng)面和緯面的人字形斜紋編織的基層要比緞紋編織形成的基層明顯地表現(xiàn)出較大的卷曲傾向。雖然緞紋編織也有浮紗，但并未呈現(xiàn)與人字形斜紋編織有關(guān)的人字形式樣，也未顯示出與人字形斜紋編織的基層同樣程度的卷曲傾向。
圖4-10顯示了當經(jīng)向部分為單絲14、緯向部分為復絲紗16時構(gòu)成卷曲的基層的多種編織式樣。由于很難清楚地顯示實際的編織基層，這里優(yōu)選使用矩陣來圖示編織式樣。該矩陣表示一個重復的編織式樣。矩陣的列代表經(jīng)向部分，行代表緯向部分。矩陣的每一個方塊代表織機編織時位于織物上表面的部分。方塊中的“X”代表一個對應(yīng)的經(jīng)向部分跨過一個對應(yīng)的緯向部分的交織點。上表面不一定就是套筒10的外表面，因為外表面是由浮紗突出的一面所限定。
圖4和圖5代表簡單的人字形斜紋式樣，圖4是緯面而圖5是經(jīng)面。這兩個編織式樣都能產(chǎn)生具有相對較強的圍繞經(jīng)向軸線卷曲的傾向的基層。
圖6和圖7是與圖4和圖5在第4列和第8列不同的、更復雜的人字形編織，在第4列和第8列用于緯面式樣的表面設(shè)4個額外經(jīng)向交織點(圖6)或用于經(jīng)面式樣設(shè)2個額外緯向交織點(圖7)以及更頻繁的式樣重復。以這種式樣編織的基層比圖4和圖5中的簡單人字形編織的基層的卷曲傾向要小。
圖8顯示了一個緞紋編織，以這種式樣編織的基層比圖6和圖7中復雜的人字形編織式樣的基層的卷曲傾向要小。注意，在圖8所示的緞紋編織中，人字形編織中的人字形式樣的特征大部分已消失。
截止目前，最強烈的卷曲傾向是由按照圖9所示的人字形雙層織物的基層所體現(xiàn)的。雙層織物是一種復合織物，在其正面和反面，每一面都有其自己的經(jīng)面和緯面，在編織時相互結(jié)合。雖然在顯示了雙層織物編織的圖9中不易看到前述的人字形式樣，但在顯示了由雙層織物構(gòu)成的編織的圖10中，人字形式樣卻清晰可見。
構(gòu)成單絲和復絲紗的優(yōu)選材料包括合成的聚合物，例如聚酯、聚丙烯以及芳綸(aramids)，例如凱夫拉(Kevlar)和尼龍，也可以使用諸如不銹鋼、鎳鈦諾、埃爾吉洛伊耐蝕游絲合金(Elgiloy)或其它具有高屈服應(yīng)力的彈性金屬，特別優(yōu)選用作經(jīng)向單絲。
根據(jù)本發(fā)明的自卷曲基層不需要另外的偏壓步驟便能形成一個呈管狀的套筒。這種套筒可用來將細長物品裝入其中，并依賴其固有的彈性偏壓使物品置于其中央空間，或使用諸如膠帶的閉合裝置，作為包裹物以進一步固定套筒。套筒也可以配備其它能方便地使用并將套筒展開成基層的閉合裝置，例如束緊帶、鉤環(huán)固定件、紐扣、拉鏈等。
圖11顯示了本發(fā)明另一個實施例的一個自卷曲套筒32。自卷曲套筒32包括一個由在經(jīng)向18上延伸的單絲34和在緯向20上延伸的單絲36編織成的基層12。
如同具有單絲和復絲紗的前一個實施例所述，通過使用能引起基層表面之間失衡的斜紋或緞紋編織式樣，可促使基層12繞軸線26卷曲。同樣，經(jīng)面或緯面基層比較有利。
適當選擇構(gòu)成基層12的單絲34和36可以進一步增強卷曲力和卷曲程度。例如，為了產(chǎn)生或增強圍繞定向于經(jīng)向18的軸線26的卷曲，可使與經(jīng)向18平行的單絲34的直徑大于在緯向20上的單絲36。直徑較大的單絲34的面積慣性矩大于直徑較小的單絲36，并且對于具有相同彈性模量的細絲來說，彎曲硬度也較大。不是那么堅硬的單絲36更易彎曲，從而因浮紗引起的失衡使基層繞軸線26卷曲。根據(jù)本發(fā)明，直徑在0.001-0.020英寸之間的單絲能提供形成自卷曲套筒的實用細絲。目前已經(jīng)制造出了具有極強卷曲力的實例。有些實施例包括用聚苯硫醚(PPS)構(gòu)成的、直徑約為0.010英寸的經(jīng)向單絲與直徑約為0.008英寸的雙(并排)PPS緯向單絲編織成的基層。在另一個實施例中，直徑約為0.010英寸的聚酯經(jīng)向單絲與直徑約為0.006英寸的聚酯緯向單絲一起編織。
與緯向使用的單絲材料相比，通過改變經(jīng)向上使用的單絲材料也可以增強或控制卷曲。材料的改變使設(shè)計者改變單絲的彈性模量。在向一個方向或其它方向延伸的單絲中通過使用具有較高或較低彈性模量的材料，可以增強或減弱卷曲傾向，并通過編織方式結(jié)合單絲的相關(guān)直徑還可以對卷曲進行理想的調(diào)整。例如，要加大繞經(jīng)向軸線的卷曲，就需要使用彈性模量相對較低的緯向單絲，使緯向單絲比經(jīng)向單絲更加柔軟。同樣，如果希望減弱繞經(jīng)向軸線卷曲的傾向，就應(yīng)使用彈性模量較高的緯向單絲。
根據(jù)本發(fā)明，許多材料都可以用作自卷曲套筒的單絲。這些材料包括聚(對苯二甲酸乙二酯)(PET，一種聚酯)、尼龍6和尼龍6.6、鍍銀尼龍、烯烴、芳綸如諾梅克斯(Nomex)(特拉華州，威爾明頓杜邦公司的注冊商標)和凱夫拉(特拉華州，威爾明頓杜邦公司的注冊商標)、聚(醚醚酮)(PEEK)、改性聚丙烯腈纖維(modacrylic)、玻璃纖維、碳化纖維、聚丙烯腈纖維、彈力纖維(spandex)、人造絲、醋酸纖維、聚(乳酸)(PLA)、聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN，一種聚酯)、三聚氰胺(Basofil，德國巴斯夫公司的注冊商標)、碳氟化合物以及諸如棉花的天然纖維。
還有一個特征便是對套筒加熱。對某些材料而言，加熱可以減弱進一步的卷曲，還可以提供熱硬化作用，使套筒保持更卷曲的結(jié)構(gòu)。
圖12圖示了一種斜紋編織的式樣矩陣。所示的斜紋編織的特征為經(jīng)向單絲交織點的人字形式樣定向于緯向。這些在經(jīng)向和緯向單絲的各交叉處的交織點用“X”表示。注意，列表示經(jīng)向單絲，行表示緯向單絲。人字形式樣沒有持續(xù)到基層的邊緣(第11和12列)，這里引入了一種方平編織(basketweave)以形成一個整齊的邊緣。
圖13介紹了一種斜紋編織，其中，人字形圖樣沿經(jīng)向定向。
圖14顯示了另一個實際的導致卷曲的編織式樣，其中，用“X”符號表示的經(jīng)向單絲交織點為沿基層的經(jīng)向和緯向的對角線走向。這種式樣生成了如圖15所示的一種自卷曲套筒實施例38，其中，基層40繞套筒的縱向軸線44卷曲成一個螺旋物42。構(gòu)成套筒經(jīng)向部分46和緯向部分48的單絲的方向與軸線44形成一個夾角。人們還發(fā)現(xiàn)，構(gòu)成基層的單絲或單絲-復絲的任意組合均可用于顯示在圖4-10和圖12-14的任一圖中的編織式樣。
盡管提供了多種編織基層的示例，但仍可發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)向編結(jié)期間通過緯向插入細絲，或者通過單純的經(jīng)向編結(jié)形成基層卷曲所必需的失衡，都可以生成自卷曲套筒。
盡管在此介紹了本發(fā)明的原理，本領(lǐng)域技術(shù)人員必須認識到，這些描述僅是示例，而絕非局限本發(fā)明的范圍。因此，在不脫離本發(fā)明的真正精神和范圍之內(nèi)的所有修改均屬于所附的權(quán)利要求的范疇。
權(quán)利要求
1.一種自卷曲套筒，其特征在于，它包括一個用多個單絲和復絲紗編織成的基層，所述單絲沿第一方向定向，所述復絲紗沿基本垂直于所述第一方向的第二方向定向，所述單絲和所述復絲紗編織成使所述單絲形成突出在所述基層一面的浮紗，所述基層繞平行于所述單絲的一根軸線卷曲，從而限定并環(huán)繞一個中央空間，具有所述浮紗的所述一面向外背離所述中央空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述單絲沿所述基層經(jīng)向定向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述單絲和所述復絲紗采用人字形斜紋編織。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述單絲和所述復絲紗采用雙層織物人字形斜紋編織。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述單絲和所述復絲紗采用緞紋編織。
6.一種自卷曲套筒，其特征在于，它包括一個由多個單絲經(jīng)向部分和復絲緯紗編織成的基層，所述經(jīng)向部分沿經(jīng)向定向，所述緯紗沿緯向定向，所述經(jīng)向部分和緯紗采用人字形斜紋編織，其中，所述經(jīng)向部分在所述基層一面形成浮紗，所述基層繞平行于所述經(jīng)向的軸線卷曲以限定并環(huán)繞一個中央空間，具有所述浮紗的所述一面向外背離所述中央空間。
7.一種自卷曲套筒，其特征在于，它包括一個由多個單絲經(jīng)向部分和復絲緯紗編織成的基層，所述經(jīng)向部分沿經(jīng)向定向，所述緯紗沿緯向定向，所述經(jīng)向部分和緯紗采用緞紋編織，其中，所述經(jīng)向部分在所述基層一面形成浮紗，所述基層繞平行于所述經(jīng)向的軸線卷曲以限定并環(huán)繞一個中央空間，具有所述浮紗的所述一面向外背離所述中央空間。
8.一種自卷曲套筒，其特征在于，它包括一個由多個單絲經(jīng)向部分和復絲緯紗編織成的基層，所述經(jīng)向部分沿經(jīng)向定向，所述緯紗沿緯向定向，所述經(jīng)向部分和緯紗采用雙層織物人字形斜紋編織，其中，所述經(jīng)向部分在所述基層一面形成浮紗，所述基層繞平行于所述經(jīng)向的軸線卷曲以限定并環(huán)繞一個中央空間，具有所述浮紗的所述一面向外背離所述中央空間。
9.一種自卷曲套筒，其特征在于，它包括一個用多個具有第一直徑的第一單絲和多個具有第二直徑的第二單絲編織成的基層，所述第一單絲沿第一方向定向，所述第二單絲沿基本垂直于所述第一方向的第二方向定向，所述第一和第二單絲編織成使所述第一單絲形成突出在所述基層一面的浮紗，所述基層繞平行于所述第一單絲的一根軸線卷曲以限定并環(huán)繞一個中央空間，具有所述浮紗的所述一面向外背離所述中央空間。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述第一單絲的彈性模量比所述第二單絲的彈性模量大。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述第一單絲沿所述基層在經(jīng)向定向，所述第一單絲比所述第二單絲的直徑大。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述第一單絲沿所述基層在經(jīng)向定向，并且所述第一和第二單絲采用人字形斜紋編織。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述第一和第二單絲采用雙層織物人字形斜紋編織。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述第一和第二單絲采用緞紋編織。
15.一種自卷曲套筒，其特征在于，它包括一個用多個第一部分和多個第二部分編織成的基層，所述第一部分沿第一方向定向，所述第二部分沿基本垂直于所述第一方向的第二方向定向，所述第一和第二部分編織成使所述第一部分形成突出在所述基層一面的浮紗，所述基層繞一根軸線卷曲以限定并環(huán)繞一個中央空間，具有所述浮紗的所述一面向外背離所述中央空間。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，每個所述第一部分都比每個所述第二部分堅硬。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，每個所述第二部分都比每個所述第一部分堅硬。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，每個經(jīng)向部分都在各自的交織點上交織各自的緯向部分，其中多個交織點安排為沿所述基層的經(jīng)向和緯向的對角線走向。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述多個交織點安排在基本平行的線上。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，每個經(jīng)向部分和每個緯向部分的方向相對所述軸線成一銳角。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述基層繞所述軸線卷曲成一個螺旋物。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，每個所述多個第一部分包括一種單絲，每個所述多個第二部分包括一種單絲。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的自卷曲套筒，其特征在于，每個所述多個第一部分具有第一直徑，每個所述多個第二部分具有第二直徑，所述第一直徑比所述第二直徑大。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的自卷曲套筒，其特征在于，每個所述多個第一部分的彈性模量比每個所述多個第二部分的彈性模量大。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，每個所述多個第一部分包括一種單絲，每個所述多個第二部分包括一種復絲紗。
26.一種自卷曲套筒，其特征在于，它包括一個基層，所述基層相對于與第一面對置的第二面在第一面上有一個失衡力，所述失衡力導致所述基層繞一根軸線卷曲以限定并環(huán)繞一個中央空間。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述基層包括一個經(jīng)向編結(jié)部分，所述套筒進一步包括在所述基層經(jīng)向編結(jié)期間插入的多根緯絲。
28.一種自卷曲套筒，其特征在于，它包括一個由復絲紗與多根單絲相互連結(jié)組成的基層，所述復絲紗和所述多根單絲相互連結(jié)而導致使所述基層卷曲的張力失衡。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述復絲紗編織時形成經(jīng)向和緯向針腳，所述多根單絲從緯向插入所述針腳之間。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述張力失衡是由所述單絲的張力引起的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基層(12)，它包括多根單絲(14)，或相互垂直定向的單絲(14)與復絲紗(16)的組合，具有圍繞中央空間(30)卷曲的趨勢。當全部使用單絲(14)時，沿一個方向的單絲(14)的直徑可能會比沿另一個方向的單絲(14)大。單絲(14)編織時，使直徑大的單絲(34)在基層(12)一面突出形成浮紗(22)。對于單絲與復絲紗的組合而言，單絲在基層(12)一面突出形成浮紗(22)。該基層(12)繞平行于形成浮紗(22)的單絲(14)的一根軸線(26)卷曲。有浮紗(22)的一面朝外背離中央空間(30)。優(yōu)選地，單絲(14)沿基層(12)經(jīng)向定向。這些細絲可采用人字形斜紋、雙層織物人字形斜紋或緞紋編織以生成浮紗(22)。
文檔編號D03D1/00GK101052760SQ200580024344
公開日2007年10月10日 申請日期2005年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月20日
發(fā)明者安哥拉·L·貝爾 申請人:費德羅－莫格爾全球有限公司