專利名稱：多束金屬纖維紗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如通過集束拉拔絲獲得的連續(xù)金屬纖維和連續(xù)金屬纖維束。更加具體地，本發(fā)明涉及高質(zhì)量的金屬纖維紗和生產(chǎn)這種金屬纖維紗的方法。
背景技術(shù)：
金屬纖維束可以通過各種方式獲得?？梢岳美鏤S3379000所描述的集束拉拔法獲得金屬纖維。金屬纖維也可以例如通過拉拔直到最終直徑也稱為最終拉拔來獲得。典型地，金屬纖維的等效直徑小于60 μ m。一般地，金屬纖維束的特征在于一系列平行金屬纖維。一種類型的金屬纖維束包括連續(xù)金屬纖維，例如通過集束拉拔或最終拉拔獲得連續(xù)金屬纖維，并把這些金屬纖維合并成束。然后，可合并這種金屬纖維束來形成金屬纖維紗。這些紗具有例如確定的強(qiáng)度和電阻的特性。為了增大一定厚度的具有連續(xù)金屬纖維的金屬纖維紗的強(qiáng)度，在紗中需要更多的金屬纖維。這可以通過兩種方式實(shí)現(xiàn)通過增加束中金屬纖維的數(shù)量，或者增加紗中金屬纖維束的數(shù)量。然而，增加紗中每束的金屬纖維數(shù)量對(duì)金屬纖維紗的柔性有不利的影響。 US2003/0006226描述了一種加熱絲，其包括紗，紗包括金屬纖維，其中，通過將耐熱絲螺旋地纏繞在由耐熱聚酰胺纖維構(gòu)成的芯線外周，來解決紗的柔性和斷裂的問題。然而，這種圍繞聚酰胺纖維芯外周的螺旋纏繞容易發(fā)生滑套現(xiàn)象。已經(jīng)證明，在紗中使用更多的金屬纖維束是受到限制的，即，金屬纖維束數(shù)量的增加不會(huì)導(dǎo)致金屬纖維紗的強(qiáng)度有預(yù)期的和期望的增大。還應(yīng)該注意，紗中金屬纖維束數(shù)量的增大也會(huì)增大紗發(fā)生滑套或分解，從而導(dǎo)致紗的可加工性差，特別是當(dāng)金屬纖維紗是通過在以復(fù)合形式構(gòu)建紗結(jié)構(gòu)后進(jìn)行集束拉拔而形成時(shí)。當(dāng)在隨后的處理中使用這種易于出現(xiàn)滑套現(xiàn)象的金屬纖維紗時(shí)，會(huì)在引導(dǎo)部件中或在小通道上出現(xiàn)堵塞。在由5個(gè)或更多金屬纖維束構(gòu)成的紗的斷裂力方面比預(yù)期要小的增大以及同時(shí)出現(xiàn)滑套現(xiàn)象的增加，這使得本領(lǐng)域技術(shù)人員斷定，在紗中使用5個(gè)或更多的金屬纖維束是不可取的。因此，本發(fā)明尋求提供具有更高斷裂力的金屬纖維紗，同時(shí)不喪失柔性且不會(huì)導(dǎo)致金屬纖維紗發(fā)生滑套現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種金屬纖維紗，其包括至少5束捻在一起形成紗的連續(xù)金屬纖維。每個(gè)金屬纖維束包括至少30根金屬纖維。該紗包括至少一個(gè)單元紗。單元紗包括以預(yù)定的每米捻數(shù)圍繞彼此捻合的至少5個(gè)金屬纖維束中的至少2束。這樣提供一種新型連續(xù)金屬纖維紗，其更加穩(wěn)定且不會(huì)喪失柔性。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，以預(yù)定的每米捻數(shù)使至少2個(gè)單元紗圍繞彼此捻合。
更加優(yōu)選地，相同的單元紗以預(yù)定的每米捻數(shù)圍繞彼此捻合，其中，相同的單元紗是這樣的單元紗，其包括相同數(shù)量的金屬纖維束，橫截面上具有相同數(shù)量的金屬纖維，每米捻數(shù)相同并且捻向相同。這樣提供了一種更加穩(wěn)定的金屬纖維紗。在一個(gè)可替換的優(yōu)選實(shí)施例中，至少兩個(gè)單元紗中的至少一個(gè)具有不同的每米捻數(shù)，并以相同或不同的預(yù)定每米捻數(shù)捻在一起，以形成本發(fā)明的紗。這種紗結(jié)構(gòu)提供了強(qiáng)度 (更緊密的單元紗)和敞開結(jié)構(gòu)(更敞開的、不太緊湊的單元紗)的結(jié)合。這種敞開結(jié)構(gòu)可允許聚合物透過本發(fā)明的連續(xù)金屬纖維紗。該敞開結(jié)構(gòu)還可以允許在例如通過機(jī)織或針織將金屬纖維紗形成織物時(shí)獲得更高的透氣性。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，單元紗的捻向與紗的捻向相反。這在本領(lǐng)域中被稱為S捻和Z捻。通過在單元紗和最終紗中使用相反的捻，紗結(jié)構(gòu)會(huì)更加敞開，進(jìn)而通過增大的接觸表面允許更好的聚合物附著。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，單元紗的捻向與最終紗的捻向相同。 該實(shí)施例可獲得具有高強(qiáng)度和良好可加工性的緊湊紗。在一個(gè)更加優(yōu)選的實(shí)施例中，單元紗和最終紗的捻數(shù)和捻向都相同，并且單元紗內(nèi)金屬纖維束的數(shù)量及每束中纖維的數(shù)量都是相同的，從而獲得這樣一種紗，其中，所有的單束都具有大體相同的長(zhǎng)度。這樣就形成了具有高強(qiáng)度和大伸長(zhǎng)率的紗。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的紗用作組成另一最終紗的單元紗。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，組成單元紗的金屬纖維束中纖維的數(shù)量是相同的。更加優(yōu)選地，在本發(fā)明的紗的所有束中纖維的數(shù)量是相同的。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，至少部分金屬纖維是集束拉拔的金屬纖維。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種根據(jù)本發(fā)明的金屬纖維紗，其中，至少部分金屬纖維束是塑性預(yù)成型的，例如卷曲的。本發(fā)明的又一方面提供了根據(jù)本發(fā)明的金屬纖維紗，其中，在紗中至少部分金屬纖維束捻成具有預(yù)定的每米捻數(shù)。更加優(yōu)選地，紗中所有的束捻成具有預(yù)定的每米捻數(shù)。在本發(fā)明中，金屬應(yīng)該理解成包括金屬和金屬合金(例如不銹鋼或碳鋼)。優(yōu)選地，金屬纖維由不銹鋼構(gòu)成，例如AISI 316、316L、302、304。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，金屬纖維由鐵鉻鋁合金、銅或鎳構(gòu)成。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，金屬纖維是例如在JP5-177243、 W003/095724和W02006/120045中描述的多層金屬纖維，例如具有銅芯且外層為不銹鋼的金屬纖維，或具有鋼芯、中間層為銅以及外層為不銹鋼的三層的金屬纖維。金屬纖維可以通過直接拉拔或集束拉拔工藝來生產(chǎn)。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，紗中的金屬纖維是通過集束拉拔法獲得的。該方法是眾所周知的，包括涂覆多根金屬絲(一束)，用覆蓋材料包圍束以獲得本領(lǐng)域中所謂的復(fù)合絲，拉拔復(fù)合絲到合適的直徑，以及去除各個(gè)金屬絲(纖維)和束的覆蓋材料,例如在 US3, 379，000、US3, 394，213、US2, 050，298 或 US3, 277，564 中所描述地那樣。用該方法獲得的纖維的截面為多邊形，通常是五邊形或六邊形，并且其周邊通常為鋸齒狀，如US205(^98的圖2所示。與將多根單根拉拔的纖維聚合在一起形成束相比，集束拉拔法允許同時(shí)地進(jìn)一步減小纖維直徑。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，減小的纖維直徑還對(duì)彎曲壽命有積極的效果。因此，在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，金屬纖維的等效直徑小于20μπι。紗中的金屬纖維的優(yōu)選等效直徑的范圍為0. 5至60 μ m，更優(yōu)選地為2至60 μ m， 更優(yōu)選地為6至40 μ m，最優(yōu)選地為8至30 μ m。
每束連續(xù)金屬纖維在橫截面上包括至少30根金屬纖維，優(yōu)選地少于2500根金屬纖維。在更優(yōu)選的實(shí)施例中，每束連續(xù)金屬纖維包括1000根纖維。在一個(gè)可替換的優(yōu)選實(shí)施例中，每束連續(xù)金屬纖維包括275或90根纖維。在另一個(gè)可替換的實(shí)施例中，紗包括具有不同數(shù)量金屬纖維的束，例如具有275根纖維的束與具有90根纖維的束組合在一起。紗中連續(xù)纖維束的數(shù)量?jī)?yōu)選等于或小于30，例如5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、 19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29。進(jìn)一步地，金屬纖維紗可以涂覆合適的涂層，優(yōu)選地是特氟隆、PVC、PVA、PTFE (聚四氟乙烯)、FEP (四氟亞甲基和六氟丙烯的共聚物)、MFA (全氟烷氧基聚合物)或聚氨酯清漆?？商鎿Q地，金屬纖維還可以包括潤(rùn)滑劑。本發(fā)明的另一方面提供了一種生產(chǎn)連續(xù)金屬纖維紗的方法。通過提供至少5束連續(xù)金屬纖維，構(gòu)成該金屬纖維紗。每個(gè)金屬纖維束包括至少30根金屬纖維。然后，通過以預(yù)定的捻數(shù)將所述至少5束連續(xù)金屬纖維中的至少2束捻在一起而形成至少一個(gè)單元紗。 之后，以預(yù)定的捻數(shù)將至少一個(gè)單元紗與其余的連續(xù)金屬纖維束和/或單元紗捻在一起， 以形成本發(fā)明的紗。本發(fā)明的另一方面提供了本發(fā)明的金屬纖維紗作為在可加熱織物應(yīng)用中例如在汽車座椅加熱中作為電阻加熱元件的用途。本發(fā)明的另一方面提供了本發(fā)明的金屬纖維紗作為縫紉紗的用途。本發(fā)明的另一方面提供了本發(fā)明的金屬纖維紗作為導(dǎo)線的用途。本發(fā)明的另一方面提供了本發(fā)明的金屬纖維紗在生產(chǎn)耐熱織物中的用途，該耐熱織物例如是在生產(chǎn)汽車玻璃中使用的隔離材料，例如用于把汽車玻璃模制成期望形狀，或者例如是機(jī)織或針織形式的金屬燃燒器膜。本發(fā)明的另一方面提供了本發(fā)明的金屬纖維紗作為復(fù)合材料中加強(qiáng)元件的用途。定義術(shù)語纖維的“等效直徑”應(yīng)理解為表面積與纖維徑向截面的表面相等的假想圓的直徑。在集束拉拔操作的情況下，纖維的截面通常為五邊形或六邊形，纖維截面的周邊通常是如US2050298的圖2所示的鋸齒狀；與單根拉拔的纖維相反，集束拉拔的纖維具有圓形截面。在單根拉拔纖維的情況下，等效直徑應(yīng)理解為直徑。術(shù)語“纖維束”應(yīng)理解為一組單個(gè)的連續(xù)纖維。術(shù)語“連續(xù)纖維”應(yīng)理解為長(zhǎng)度無限或極長(zhǎng)的纖維，例如在絲中自然所見的，或者例如是通過絲拉拔工藝獲得的纖維?！斑B續(xù)金屬纖維束”在本發(fā)明的上下文中應(yīng)理解為一束連續(xù)金屬纖維，其可以是通過將連續(xù)金屬纖維集束而獲得的，該連續(xù)金屬纖維被拉拔成最終直徑并且之后進(jìn)行集束；或者可以通過集束拉拔而獲得，其中，通過對(duì)復(fù)合絲浙濾來得到
束ο術(shù)語“紗”應(yīng)理解為連續(xù)的一股纖維、單絲或材料，其形式適合于針織、機(jī)織或者以其它方式纏結(jié)而形成織物。因此，紗也可以由聚在一起形成新紗的第一紗構(gòu)成。術(shù)語“單元紗”應(yīng)理解為這樣的紗，其包括至少2個(gè)圍繞彼此捻合的纖維束。術(shù)語“最終紗”應(yīng)理解為這樣的紗，其包括圍繞彼此捻合的至少2個(gè)單元紗、或至少1個(gè)單元紗和至少1個(gè)金屬纖維束。術(shù)語“復(fù)合絲”應(yīng)理解為例如從US3379000已知的集束拉拔工藝中使用的復(fù)合絲，其中，復(fù)合絲是嵌入于包封在鞘材料內(nèi)的基體材料中的金屬纖維的總體。當(dāng)對(duì)被拉拔到期望直徑的復(fù)合絲進(jìn)行浙濾，從而去除基體和鞘材料時(shí)，連續(xù)的金屬單絲得到釋放，并從此時(shí)起稱為連續(xù)金屬纖維。換句話說，通過浙濾工藝使復(fù)合絲變成一束連續(xù)金屬纖維。


下文參考附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中圖1示出了本發(fā)明紗第一實(shí)施例的橫截面。圖2示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的橫截面。圖3示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的橫截面。圖4把已知紗的載荷-伸長(zhǎng)率曲線與根據(jù)本發(fā)明的紗的載荷-伸長(zhǎng)率曲線進(jìn)行比較。圖5示出了本發(fā)明的一個(gè)可替換的優(yōu)選實(shí)施例的橫截面。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖描述金屬纖維紗的實(shí)例和獲得本發(fā)明的金屬纖維紗的不同方法。圖1示出了 3X3紗的橫截面。最終紗10包括3個(gè)圍繞彼此捻合的單元紗11。單元紗11包括3個(gè)圍繞彼此捻合的連續(xù)金屬纖維束12。每個(gè)纖維束包括90根連續(xù)金屬纖維 13。該紗在兩個(gè)步驟中制造。圖2示出了 2x2x2紗的橫截面。最終紗10由2個(gè)圍繞彼此捻合的單元紗11構(gòu)成。 每個(gè)單元紗11包括2個(gè)圍繞彼此捻合的第一單元紗14。每個(gè)第一單元紗14包括2個(gè)圍繞彼此捻合的連續(xù)金屬纖維束12，每個(gè)纖維束包括275根連續(xù)金屬纖維13。該紗在三個(gè)步驟中制造。圖3示出了(3xl)+3紗的橫截面。最終紗10包括圍繞彼此捻合的一個(gè)單元紗11 和三個(gè)單個(gè)的金屬纖維束15。單元紗11包括3個(gè)圍繞彼此捻合的金屬纖維束12，其中，每個(gè)纖維束包括275根連續(xù)金屬纖維13。該紗在兩個(gè)步驟中制造。圖4示出了兩個(gè)載荷-伸長(zhǎng)率曲線16和17。橫坐標(biāo)是伸長(zhǎng)率ε，用百分比表示， 縱坐標(biāo)是載荷F，用牛頓(N)表示。曲線16是包括8個(gè)金屬纖維束的現(xiàn)有技術(shù)紗的載荷-伸長(zhǎng)率曲線。每個(gè)纖維束包括275根等效直徑為12微米的連續(xù)的AISI 316L金屬纖維。在一個(gè)步驟中沿S方向以每米100捻將各個(gè)束圍繞彼此捻合。如圖2所示，曲線17是根據(jù)本發(fā)明的2x2x2紗的載荷_伸長(zhǎng)率曲線，該紗包括8 個(gè)連續(xù)金屬纖維束。每個(gè)纖維束包括275根等效直徑為12微米的連續(xù)的AISI 316L金屬纖維。該紗在三個(gè)步驟中制造。通過沿S方向以每米100捻將兩束連續(xù)金屬纖維圍繞彼此捻合而形成第一單元紗。在第二步驟中，通過沿S方向以每米100捻將兩個(gè)第一單元紗圍繞彼此捻合而形成第二單元紗。在第三步驟中，通過沿S方向以每米100捻將兩個(gè)第二單元紗圍繞彼此捻合而形成最終紗。圖4中示出了本發(fā)明的2x2x2紗(曲線17)的斷裂力是^5Ν，而現(xiàn)有技術(shù)的紗(曲線16)的斷裂力是Μ0Ν。兩種紗都包括相同數(shù)量的纖維束、每束有相同數(shù)量的金屬纖維，并具有相同的每米捻數(shù)。圖4示出了通過使用根據(jù)本發(fā)明的紗結(jié)構(gòu)能夠顯著地提高紗的斷裂力。在這種情況下，紗的斷裂力提高了超過20%，并且還獲得了更高的伸長(zhǎng)率。圖5示出了本發(fā)明的一個(gè)可替換的優(yōu)選實(shí)施例。圖5示出了 3x3紗的橫截面。最終紗10包括3個(gè)圍繞彼此捻合的單元紗11。單元紗11包括3個(gè)圍繞彼此捻合的連續(xù)金屬纖維束12。每個(gè)纖維束包括275根連續(xù)金屬纖維13。三個(gè)單元紗中的一個(gè)在Z方向具有每米50捻的捻數(shù)，而其他兩個(gè)單元紗在S方向具有每米120捻的捻數(shù)。然后，沿S方向以每米100捻使單元紗圍繞彼此捻合。在后面編號(hào)的一系列權(quán)利要求中給出了本發(fā)明的各個(gè)方面。
權(quán)利要求
1.一種金屬纖維紗(10)，包括至少5束(1 連續(xù)金屬纖維(13)，所述束(1 捻在一起，每個(gè)所述金屬纖維束(1 包括至少30根連續(xù)金屬纖維(13)，其特征在于，所述紗(10) 包括至少一個(gè)單元紗(11)，其中，所述單元紗(11)包括至少兩個(gè)以預(yù)定的每米捻數(shù)圍繞彼此捻合的所述連續(xù)金屬纖維束(12)。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬纖維紗(10)，其中，所述紗包括至少兩個(gè)以預(yù)定的每米捻數(shù)圍繞彼此捻合的單元紗(11)。
3.如任一前面的權(quán)利要求所述的金屬纖維紗(10)，其中，在所有的所述單元紗(11) 中，每束(1 的金屬纖維數(shù)量相同且金屬纖維的等效直徑相同，每個(gè)單元紗(11)的束數(shù)量相同并且捻向相同，從而所有的單元紗相同。
4.如任一前述權(quán)利要求所述的金屬纖維紗(10)，其中，至少部分所述金屬纖維(13)是集束拉拔的金屬纖維。
5.如任一前面的權(quán)利要求所述的金屬纖維紗(10)，其中，至少部分所述金屬纖維(13) 由不銹鋼制成。
6.如任一前面的權(quán)利要求所述的金屬纖維紗(10)，其中，在所述金屬纖維束中至少部分所述金屬纖維(1 的橫截面包括在金屬芯上的至少一個(gè)同心金屬層。
7.如權(quán)利要求6所述的金屬纖維紗(10)，其中，所述金屬纖維(13)的芯是銅，外層是不銹鋼。
8.如權(quán)利要求6所述的金屬纖維紗(10)，其中，所述金屬纖維(13)的芯是不銹鋼，外層是銅。
9.如任一前面的權(quán)利要求所述的金屬纖維紗(10)，其中，所述金屬纖維紗(10)還包括涂層，優(yōu)選是特氟隆、PVC, PVA, PTFE, FEP、MFA或聚氨酯清漆。
10.一種生產(chǎn)連續(xù)金屬纖維紗(10)的方法，所述方法包括以下步驟-提供至少5束(1 連續(xù)金屬纖維，每個(gè)所述連續(xù)金屬纖維束包括至少30根金屬纖維，-以預(yù)定的每米捻數(shù)將所述至少5束連續(xù)金屬纖維中的至少2束捻在一起，以形成至少一個(gè)單元紗(11)，-以預(yù)定的每米捻數(shù)將所述至少一個(gè)單元紗(11)與其余的連續(xù)金屬纖維束和/或單元紗捻在一起。
11.一種生產(chǎn)連續(xù)金屬纖維紗(10)的方法，所述方法包括以下步驟 -提供至少5根復(fù)合絲，每根所述復(fù)合絲包括至少30根金屬纖維，-以預(yù)定的每米捻數(shù)將所述至少5根復(fù)合絲中的至少2根捻在一起，以形成至少一個(gè)單元紗，-以預(yù)定的每米捻數(shù)將所述至少一個(gè)單元紗與其余的復(fù)合絲和/或單元紗捻在一起， 從而獲得復(fù)合絲結(jié)構(gòu)；-在合適的酸中浙濾所述復(fù)合絲結(jié)構(gòu)，從而獲得金屬纖維紗(10)。
12.如權(quán)利要求1-9中任何一項(xiàng)所述的金屬纖維紗(10)作為在可加熱織物應(yīng)用中用作電阻加熱元件的用途。
13.如權(quán)利要求12所述的金屬纖維紗(10)的用途，其中，所述可加熱織物應(yīng)用是汽車座椅加熱。
14.如權(quán)利要求1-9中任何一項(xiàng)所述的金屬纖維紗作為縫紉紗的用途。
15.如權(quán)利要求1-9中任何一項(xiàng)所述的金屬纖維紗作為復(fù)合材料中加強(qiáng)元件的用途。
全文摘要
提供了一種新的金屬纖維紗。該金屬纖維紗(10)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)包括形成金屬纖維紗的連續(xù)金屬纖維(13)。該結(jié)構(gòu)包括至少5束(12)捻在一起形成紗的連續(xù)金屬纖維。每個(gè)所述金屬纖維束(12)包括至少30根金屬纖維(13)。該紗包括至少一個(gè)單元紗(11)，所述單元紗(11)包括至少兩個(gè)以預(yù)定的每米捻數(shù)圍繞彼此捻合的金屬纖維束(13)。
文檔編號(hào)D02G3/44GK102224285SQ200980146930
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月25日
發(fā)明者H·特羅斯特, L·勒佩爾克, S·德邦德 申請(qǐng)人:貝卡爾特公司