专利名称：自卷曲套筒的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来容纳和保护诸如线束等细长物品的套筒。
背景技术：
防护套应用在整个汽车、航海和宇航工业中，用来组织和保护诸如线束和光导纤维电缆的细长物品。套筒环绕着细长物品，保护它们免受诸如切割、磨损、辐射热、振动引起的耗损以及其它恶列环境的威胁。一旦配线或电缆置于防护套中，它们便构成整齐的一束，就像一个子组件一样，可供人们处理多种不同的物品，从而节省将其集成为产品的时间和精力。
防护套一般是这样制造的首先将细丝编织成基层，然后将基层弹性偏压成一个具有中央空间的管形，以便用来容纳细长物品。多种适合制造基层的纱通过各种方法均可以实现偏压。当基层环绕一个圆柱心轴时，聚合物细丝因加热而偏转，该细丝便会按照心轴的形状定型。细丝还可以通过化学方法和冷作加工而被弹性偏压成曲面形状。
当基层偏压成管状时，单丝通常沿管的“环”或圆周方向定向。单丝具有十分理想的硬度和极强的弹性偏转，使基层保持管状，而且在扭曲力缺失的情况下——如操作套筒向其插入或取出细长物品时，能使基层恢复到这种管状。
与偏压成管状的套筒相关的一个显著缺点是偏压是由套筒制造过程中另一个单独的步骤完成的。构成套筒的细丝可以在编织前通过冷加工完成偏压或在编织后当围绕一个心轴卷绕时通过加热基层而进行偏压。但是，这些工作均是独立的步骤，由此额外地增加了制造套筒所需的成本和时间。如果能提供一种使用自卷曲的、不需要另外步骤使细丝弹性偏压成管状的基层制造的套筒的话，则是十分有利的。
发明内容
本发明涉及一种用来容纳和保护细长物品的自卷曲套筒。这种套筒包括一个由多个单丝或单丝与复丝纱的组合编织而成的基层。如果全部使用单丝，一个方向上的单丝的直径可以比另一方向上的单丝大。对于组合的实施例而言，单丝沿第一方向定向，复丝纱沿基本与第一方向垂直的第二方向定向。单丝编织时，使直径较大的单丝形成突出在基层一面的浮纱(floats)。而对于单丝-复丝的组合编织而言，则单丝形成突出在基层一面的浮纱。基层围绕平行于形成浮纱的单丝的轴线卷曲，从而限定并环绕一个中央空间。具有浮纱的一面则向外背离该中央空间。在一个实施例中，纵向的浮纱面朝外而横向的浮纱面朝内。
相对较硬的细丝最好位于经向，而相对较软的细丝则最好位于纬向。理想的是，单丝纱沿基层的经向定向。而对于单丝与复丝的组合来说，单丝优选定向在经向。
细丝可以用人字形斜纹、双层织物人字形斜纹或缎纹编织以形成浮纱。
本发明将结合以下附图和实例进行介绍，其中图1是根据本发明的自卷曲套筒的透视图；图2是经面基层的透视图；图3是纬面基层的透视图；图4-10显示了根据本发明的自卷曲套筒的编织式样的示意图表；图11是自卷曲套筒的另一个实施例的透视图；图12-14显示了根据本发明的自卷曲套筒的编织式样的示意图表；和图15是根据本发明及对应于图14中编织式样的自卷曲套筒的另一个实施例的透视图。
具体实施例方式
图1显示了根据本发明的一个自卷曲套筒10。套筒10包括一个用多根单丝14和复丝纱16编织成的基层12。单丝14定向在如箭头18所示的第一方向，复丝纱16定向在如箭头20所示的、基本与第一方向垂直的第二方向。优选地，单丝14定向在基层的经向，复丝纱定向在基层的纬向，构成织物的“纬纱”或“纬线”(picks)。
用来编织基层12的优选编织式样是诸如斜纹和缎纹的编织，形成突出在基层一面的“浮纱”。如图2所示，当一根丝或纱，例如单丝14与一根以上与其垂直的丝或纱——如纬纱16交织时，便可生成浮纱22。当编织时基层表面主要是经向浮纱时，基层被称做经面，如图2所示。而“纬面”基层在织物表面上主要是纬向浮纱24，如图3所示。
如图1所示，不论是经面还是纬面，当用经向单丝14和纬向复丝纱16进行编织时，基层12明显地呈现出围绕一根基本与单丝14平行的轴线26卷曲的趋势。卷曲方向偏离具有浮纱22的表面，即基层12围绕轴线26自然地卷曲，使单丝14生成的浮纱22位于所构成的套筒10的外表面28上。由于卷曲，基层12呈现一种管状，并限定一个可容纳细长物品的中央空间30。
该示范性基层12卷曲的原因至少由两点引起首先，相对坚硬的组成部分(例如单丝14)定向在经向，与此同时，比较柔软易弯的组成部分(例如复丝纱16)定向在纬向。因此，当经向上的细丝部分比纬向上的细丝部分的弯曲强度大时，就会发生套筒自卷曲。
对于图1中的实施例来说，经向单丝沿纵向轴线26使基层12变硬，套筒10具有刚性并抗弯曲。相反，定向在纬向上的复丝纱16则较软并易弯，使基层12绕轴线26卷曲，该轴线为复丝纬纱16的弯曲轴。具有约200到2000支的复丝纱是可采用的。
导致基层卷曲的第二个因素与浮纱22有关，浮纱产生了促使基层卷曲的力。正如以上所述，基层12卷曲远离具有浮纱22的表面28。在一定意义上说，由于一个表面上的浮纱22突出，那么这个表面与另一个表面是不同的，此时基层12失衡。这种表面的失衡在整个基层上形成了内应力，它们集中作用于基层绕轴线26的弯曲。
此外，人们还进一步考虑，在人字形斜纹编织中出现的重复的人字形式样增加了卷曲力，因为人们发现，以经面和纬面的人字形斜纹编织的基层要比缎纹编织形成的基层明显地表现出较大的卷曲倾向。虽然缎纹编织也有浮纱，但并未呈现与人字形斜纹编织有关的人字形式样，也未显示出与人字形斜纹编织的基层同样程度的卷曲倾向。
图4-10显示了当经向部分为单丝14、纬向部分为复丝纱16时构成卷曲的基层的多种编织式样。由于很难清楚地显示实际的编织基层，这里优选使用矩阵来图示编织式样。该矩阵表示一个重复的编织式样。矩阵的列代表经向部分，行代表纬向部分。矩阵的每一个方块代表织机编织时位于织物上表面的部分。方块中的“X”代表一个对应的经向部分跨过一个对应的纬向部分的交织点。上表面不一定就是套筒10的外表面，因为外表面是由浮纱突出的一面所限定。
图4和图5代表简单的人字形斜纹式样，图4是纬面而图5是经面。这两个编织式样都能产生具有相对较强的围绕经向轴线卷曲的倾向的基层。
图6和图7是与图4和图5在第4列和第8列不同的、更复杂的人字形编织，在第4列和第8列用于纬面式样的表面设4个额外经向交织点(图6)或用于经面式样设2个额外纬向交织点(图7)以及更频繁的式样重复。以这种式样编织的基层比图4和图5中的简单人字形编织的基层的卷曲倾向要小。
图8显示了一个缎纹编织，以这种式样编织的基层比图6和图7中复杂的人字形编织式样的基层的卷曲倾向要小。注意，在图8所示的缎纹编织中，人字形编织中的人字形式样的特征大部分已消失。
截止目前，最强烈的卷曲倾向是由按照图9所示的人字形双层织物的基层所体现的。双层织物是一种复合织物，在其正面和反面，每一面都有其自己的经面和纬面，在编织时相互结合。虽然在显示了双层织物编织的图9中不易看到前述的人字形式样，但在显示了由双层织物构成的编织的图10中，人字形式样却清晰可见。
构成单丝和复丝纱的优选材料包括合成的聚合物，例如聚酯、聚丙烯以及芳纶(aramids)，例如凯夫拉(Kevlar)和尼龙，也可以使用诸如不锈钢、镍钛诺、埃尔吉洛伊耐蚀游丝合金(Elgiloy)或其它具有高屈服应力的弹性金属，特别优选用作经向单丝。
根据本发明的自卷曲基层不需要另外的偏压步骤便能形成一个呈管状的套筒。这种套筒可用来将细长物品装入其中，并依赖其固有的弹性偏压使物品置于其中央空间，或使用诸如胶带的闭合装置，作为包裹物以进一步固定套筒。套筒也可以配备其它能方便地使用并将套筒展开成基层的闭合装置，例如束紧带、钩环固定件、纽扣、拉链等。
图11显示了本发明另一个实施例的一个自卷曲套筒32。自卷曲套筒32包括一个由在经向18上延伸的单丝34和在纬向20上延伸的单丝36编织成的基层12。
如同具有单丝和复丝纱的前一个实施例所述，通过使用能引起基层表面之间失衡的斜纹或缎纹编织式样，可促使基层12绕轴线26卷曲。同样，经面或纬面基层比较有利。
适当选择构成基层12的单丝34和36可以进一步增强卷曲力和卷曲程度。例如，为了产生或增强围绕定向于经向18的轴线26的卷曲，可使与经向18平行的单丝34的直径大于在纬向20上的单丝36。直径较大的单丝34的面积惯性矩大于直径较小的单丝36，并且对于具有相同弹性模量的细丝来说，弯曲硬度也较大。不是那么坚硬的单丝36更易弯曲，从而因浮纱引起的失衡使基层绕轴线26卷曲。根据本发明，直径在0.001-0.020英寸之间的单丝能提供形成自卷曲套筒的实用细丝。目前已经制造出了具有极强卷曲力的实例。有些实施例包括用聚苯硫醚(PPS)构成的、直径约为0.010英寸的经向单丝与直径约为0.008英寸的双(并排)PPS纬向单丝编织成的基层。在另一个实施例中，直径约为0.010英寸的聚酯经向单丝与直径约为0.006英寸的聚酯纬向单丝一起编织。
与纬向使用的单丝材料相比，通过改变经向上使用的单丝材料也可以增强或控制卷曲。材料的改变使设计者改变单丝的弹性模量。在向一个方向或其它方向延伸的单丝中通过使用具有较高或较低弹性模量的材料，可以增强或减弱卷曲倾向，并通过编织方式结合单丝的相关直径还可以对卷曲进行理想的调整。例如，要加大绕经向轴线的卷曲，就需要使用弹性模量相对较低的纬向单丝，使纬向单丝比经向单丝更加柔软。同样，如果希望减弱绕经向轴线卷曲的倾向，就应使用弹性模量较高的纬向单丝。
根据本发明，许多材料都可以用作自卷曲套筒的单丝。这些材料包括聚(对苯二甲酸乙二酯)(PET，一种聚酯)、尼龙6和尼龙6.6、镀银尼龙、烯烃、芳纶如诺梅克斯(Nomex)(特拉华州，威尔明顿杜邦公司的注册商标)和凯夫拉(特拉华州，威尔明顿杜邦公司的注册商标)、聚(醚醚酮)(PEEK)、改性聚丙烯腈纤维(modacrylic)、玻璃纤维、碳化纤维、聚丙烯腈纤维、弹力纤维(spandex)、人造丝、醋酸纤维、聚(乳酸)(PLA)、聚(萘二甲酸乙二酯)(PEN，一种聚酯)、三聚氰胺(Basofil，德国巴斯夫公司的注册商标)、碳氟化合物以及诸如棉花的天然纤维。
还有一个特征便是对套筒加热。对某些材料而言，加热可以减弱进一步的卷曲，还可以提供热硬化作用，使套筒保持更卷曲的结构。
图12图示了一种斜纹编织的式样矩阵。所示的斜纹编织的特征为经向单丝交织点的人字形式样定向于纬向。这些在经向和纬向单丝的各交叉处的交织点用“X”表示。注意，列表示经向单丝，行表示纬向单丝。人字形式样没有持续到基层的边缘(第11和12列)，这里引入了一种方平编织(basketweave)以形成一个整齐的边缘。
图13介绍了一种斜纹编织，其中，人字形图样沿经向定向。
图14显示了另一个实际的导致卷曲的编织式样，其中，用“X”符号表示的经向单丝交织点为沿基层的经向和纬向的对角线走向。这种式样生成了如图15所示的一种自卷曲套筒实施例38，其中，基层40绕套筒的纵向轴线44卷曲成一个螺旋物42。构成套筒经向部分46和纬向部分48的单丝的方向与轴线44形成一个夹角。人们还发现，构成基层的单丝或单丝-复丝的任意组合均可用于显示在图4-10和图12-14的任一图中的编织式样。
尽管提供了多种编织基层的示例，但仍可发现，在经向编结期间通过纬向插入细丝，或者通过单纯的经向编结形成基层卷曲所必需的失衡，都可以生成自卷曲套筒。
尽管在此介绍了本发明的原理，本领域技术人员必须认识到，这些描述仅是示例，而绝非局限本发明的范围。因此，在不脱离本发明的真正精神和范围之内的所有修改均属于所附的权利要求的范畴。
权利要求
1.一种自卷曲套筒，其特征在于，它包括一个用多个单丝和复丝纱编织成的基层，所述单丝沿第一方向定向，所述复丝纱沿基本垂直于所述第一方向的第二方向定向，所述单丝和所述复丝纱编织成使所述单丝形成突出在所述基层一面的浮纱，所述基层绕平行于所述单丝的一根轴线卷曲，从而限定并环绕一个中央空间，具有所述浮纱的所述一面向外背离所述中央空间。
2.根据权利要求1所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述单丝沿所述基层经向定向。
3.根据权利要求1所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述单丝和所述复丝纱采用人字形斜纹编织。
4.根据权利要求3所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述单丝和所述复丝纱采用双层织物人字形斜纹编织。
5.根据权利要求1所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述单丝和所述复丝纱采用缎纹编织。
6.一种自卷曲套筒，其特征在于，它包括一个由多个单丝经向部分和复丝纬纱编织成的基层，所述经向部分沿经向定向，所述纬纱沿纬向定向，所述经向部分和纬纱采用人字形斜纹编织，其中，所述经向部分在所述基层一面形成浮纱，所述基层绕平行于所述经向的轴线卷曲以限定并环绕一个中央空间，具有所述浮纱的所述一面向外背离所述中央空间。
7.一种自卷曲套筒，其特征在于，它包括一个由多个单丝经向部分和复丝纬纱编织成的基层，所述经向部分沿经向定向，所述纬纱沿纬向定向，所述经向部分和纬纱采用缎纹编织，其中，所述经向部分在所述基层一面形成浮纱，所述基层绕平行于所述经向的轴线卷曲以限定并环绕一个中央空间，具有所述浮纱的所述一面向外背离所述中央空间。
8.一种自卷曲套筒，其特征在于，它包括一个由多个单丝经向部分和复丝纬纱编织成的基层，所述经向部分沿经向定向，所述纬纱沿纬向定向，所述经向部分和纬纱采用双层织物人字形斜纹编织，其中，所述经向部分在所述基层一面形成浮纱，所述基层绕平行于所述经向的轴线卷曲以限定并环绕一个中央空间，具有所述浮纱的所述一面向外背离所述中央空间。
9.一种自卷曲套筒，其特征在于，它包括一个用多个具有第一直径的第一单丝和多个具有第二直径的第二单丝编织成的基层，所述第一单丝沿第一方向定向，所述第二单丝沿基本垂直于所述第一方向的第二方向定向，所述第一和第二单丝编织成使所述第一单丝形成突出在所述基层一面的浮纱，所述基层绕平行于所述第一单丝的一根轴线卷曲以限定并环绕一个中央空间，具有所述浮纱的所述一面向外背离所述中央空间。
10.根据权利要求9所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述第一单丝的弹性模量比所述第二单丝的弹性模量大。
11.根据权利要求9所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述第一单丝沿所述基层在经向定向，所述第一单丝比所述第二单丝的直径大。
12.根据权利要求9所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述第一单丝沿所述基层在经向定向，并且所述第一和第二单丝采用人字形斜纹编织。
13.根据权利要求12所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述第一和第二单丝采用双层织物人字形斜纹编织。
14.根据权利要求9所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述第一和第二单丝采用缎纹编织。
15.一种自卷曲套筒，其特征在于，它包括一个用多个第一部分和多个第二部分编织成的基层，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编织成使所述第一部分形成突出在所述基层一面的浮纱，所述基层绕一根轴线卷曲以限定并环绕一个中央空间，具有所述浮纱的所述一面向外背离所述中央空间。
16.根据权利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，每个所述第一部分都比每个所述第二部分坚硬。
17.根据权利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，每个所述第二部分都比每个所述第一部分坚硬。
18.根据权利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，每个经向部分都在各自的交织点上交织各自的纬向部分，其中多个交织点安排为沿所述基层的经向和纬向的对角线走向。
19.根据权利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述多个交织点安排在基本平行的线上。
20.根据权利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，每个经向部分和每个纬向部分的方向相对所述轴线成一锐角。
21.根据权利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述基层绕所述轴线卷曲成一个螺旋物。
22.根据权利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，每个所述多个第一部分包括一种单丝，每个所述多个第二部分包括一种单丝。
23.根据权利要求22所述的自卷曲套筒，其特征在于，每个所述多个第一部分具有第一直径，每个所述多个第二部分具有第二直径，所述第一直径比所述第二直径大。
24.根据权利要求22所述的自卷曲套筒，其特征在于，每个所述多个第一部分的弹性模量比每个所述多个第二部分的弹性模量大。
25.根据权利要求15所述的自卷曲套筒，其特征在于，每个所述多个第一部分包括一种单丝，每个所述多个第二部分包括一种复丝纱。
26.一种自卷曲套筒，其特征在于，它包括一个基层，所述基层相对于与第一面对置的第二面在第一面上有一个失衡力，所述失衡力导致所述基层绕一根轴线卷曲以限定并环绕一个中央空间。
27.根据权利要求26所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述基层包括一个经向编结部分，所述套筒进一步包括在所述基层经向编结期间插入的多根纬丝。
28.一种自卷曲套筒，其特征在于，它包括一个由复丝纱与多根单丝相互连结组成的基层，所述复丝纱和所述多根单丝相互连结而导致使所述基层卷曲的张力失衡。
29.根据权利要求28所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述复丝纱编织时形成经向和纬向针脚，所述多根单丝从纬向插入所述针脚之间。
30.根据权利要求29所述的自卷曲套筒，其特征在于，所述张力失衡是由所述单丝的张力引起的。
全文摘要
本发明提供了一种基层(12)，它包括多根单丝(14)，或相互垂直定向的单丝(14)与复丝纱(16)的组合，具有围绕中央空间(30)卷曲的趋势。当全部使用单丝(14)时，沿一个方向的单丝(14)的直径可能会比沿另一个方向的单丝(14)大。单丝(14)编织时，使直径大的单丝(34)在基层(12)一面突出形成浮纱(22)。对于单丝与复丝纱的组合而言，单丝在基层(12)一面突出形成浮纱(22)。该基层(12)绕平行于形成浮纱(22)的单丝(14)的一根轴线(26)卷曲。有浮纱(22)的一面朝外背离中央空间(30)。优选地，单丝(14)沿基层(12)经向定向。这些细丝可采用人字形斜纹、双层织物人字形斜纹或缎纹编织以生成浮纱(22)。
文档编号D03D1/00GK101052760SQ200580024344
公开日2007年10月10日 申请日期2005年7月20日 优先权日2004年7月20日
发明者安哥拉·L·贝尔 申请人:费德罗－莫格尔全球有限公司