专利名称：一种感触电子织物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种感触电子织物，属于纺织工程领域。
背景技术：
随着纺织科技的发展和人们生活水平的提高，纺织品逐步向功能化和智能化方向 发展。特别是智能电子纺织品融合了纺织技术、电子技术、计算机技术多学科的技术，使纺 织品具有对外界感知和反应的功能，正越来越受到重视，智能电子纺织品被认为是纺织工 业的发展的一个方向。智能电子纺织品是指对环境有感知和反应的功能纺织品。智能电子纺织品的开发研究始于上世纪七十年代，主要是将电子器件安装到纺织 品上，由于电子器件的体积大，产品的功能单一，其应用范围受到了限制。随着电子器件的 微型化、柔性化，各国加大了对智能电子纺织品的投入与研究，与电子器件相结合的智能电 子纺织品得到飞速发展。电子器件无论在体积还是在功能方面都取得了非常大的进步，开 发的智能电子纺织品已经在娱乐、医疗保健、防护监测、国防军工等领域得到了广泛应用。 但是电子器件与纺织品的整合技术还不够完善，技术的融合还处于发展阶段，采取的方法 是将电子器件嵌入到纺织品中，电子器件还满足不了纺织品的某些功能要求如机械压力、 柔软、耐水洗、舒适性等。因此与织物相结合的柔性传感器的研究得到了广泛关注。特别是 在服装领域，往往要求柔性传感器既要耐水洗又要穿着舒适，因此人们尝试通过改变织物 的原材料或织物整理的方法开发各种织物感应器件，使织物具有感触外界变化的功能。感触电子织物，主要是当织物受到外界的压力时能自发式或者被动式感应这个变 化，并通过外界电子检测回路作出适当的反馈。感触电子织物的应用范围非常广泛，可用于 运动服装、医疗保健等领域。采用的方法有压敏材料、织物涂层、导电纱线等方法，但是制得 的织物传感器在稳定性、灵敏度、制造成本、用途等方面有待进一步改进与提高。如将导电 纤维和绝缘纤维纱线的交替编织，制成具有三层结构的织物，织物的上下两层是电阻率为 10欧姆/厘米的金银线与普通纱线的交织织物，中间是较为稀疏的尼龙网起隔离上下两层 织物的作用，当在织物上施加压力时，上下两层织物通过尼龙网的空隙实现接触，引起电信 号的变化。这种感触电子织物虽然克服了电子器件的不足，但是它的功能是靠上下两层织 物的导电纤维接触来实现的，导电纤维接触点的电阻的变化，直接影响织物感触的灵敏度， 当接触点间有灰尘非导电杂质时，灵敏度会大大降低，甚至失去感触的功能，因而该感触电 子织物的可靠性差，耐水洗性能差。日本研究者采用具有二层构造的导电纱线制造感触电 子织物，当织物受外界压力时，织物的电容会发生变化，织物在舒适性、耐水洗性能方面得 到了很大的改善，但是织物受外力时，电容的变化量小，对外界压力反应的灵敏度差，可靠 性不高，同时由于电容的变化量小因而对电容检测的电子回路要求高，实际制作的感触电 子织物的成本高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种感触电子织物。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种感触电子织物，感触电子织物 为双层织物，织物表层的经纱、纬纱，织物里层的经纱、纬纱均为皮芯结构的纱线，纱线的芯 纱为导电金属丝，皮纱为纺织纤维，皮纱包覆在芯纱外表面，织物组织为双层织物的表里接 结组织，表里接结组织为接结经接结法的表里接结组织或为接结纬接结法的表里接结组 织，织物表里层的接结纱线为天然纤维纱线或化学短纤维纱线、或天然纤维与化学短纤维 混纺纱线，织物表层的周边的经纬向所有纱线的芯纱经导电体导通连接，织物里层的周边 的经纬向所有纱线的芯纱经导电体导通连接。所述的皮纱为天然纤维或化学短纤维。所述的芯纱为不锈钢丝或铜丝。所述的芯纱为表面有绝缘涂层的不锈钢丝或铜丝、铁丝、铝丝。由于采用了以上技术方案，本发明的感触电子织物，具有以下特点一由于采用了双层织物结构，织物的经纬纱线的芯纱为导电体，织物的表、里层周 边的经纬向的纱线的芯纱分别相连接，双层织物就形成了一个电容器，织物表里层分别是 电容器的两个极板，包覆在芯纱表面的皮纱是电容器的介质，在极板两端外加一定电压时， 双层织物就具有一定的电容，当织物受压时，双层织物表里层间的距离会发生变化，电容也 会发生变化，通过检测织物的电容的变化，就可以知道织物受压情况，织物具有感触功能。 双层织物可以在普通织机上织造，制造成本低、可以大规模工业化生产。二与单层织物结构的感触电子织物相比，双层织物受到外界压力作用时，织物的 电容增加率大，织物的感触灵敏度高，在感触电子织物的尺寸、所受外力大小相同的条件 下，对电容检测回路的测试精度要求低。织物的电容只与织物的构造有关，因而感触电子织 物的感触稳定性好。三采用了金属丝为芯纱、天然纤维或化学纤维为皮纱的纱线，制得的感触电子织 物柔软性好，耐水洗、舒适性好。避免了电子器件做织物的感触传感器带来的不耐水洗、柔 软性及舒适性差的问题。本发明的感触电子织物可作为织物压力传感器替代电子器件传感器，适应于各种 需要检测或监测外界压力变化的工业、医疗卫生、体育、纺织服装等领域。
附图为本发明的感触电子织物的结构示意图
具体实施例方式下面将结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步详细描述。见附图一种感触电子织物，感触电子织物为双层织物，织物表层的经纱1、纬纱2，织物里 层的经纱3、纬纱4均为皮芯结构的纱线，纱线的芯纱为导电金属丝，皮纱为纺织纤维，皮纱 包覆在芯纱外表面。织物组织为双层织物的表里接结组织，表里接结组织为接结经接结法 的表里接结组织或为接结纬接结法的表里接结组织，织物表里层的接结纱线5为天然纤维 纱线或化学短纤维纱线、或天然纤维与化学短纤维混纺纱线。织物表层的周边的经纬向所 有纱线的芯纱经导电体导通连接，织物里层的周边的经纬向所有纱线的芯纱导电体导通连接，织物的表里层之间为绝缘不导通状态，导电体可以采用银粉导电胶或铜粉导电胶，这样 双层织物就形成了一个电容器，织物的表层、里层分别是电容器的两个极板，极板间的皮纱 是电容器的介质，在极板外加一定电压时，织物就具有一定的电容，当织物受压时，极板间 的间距发生变化，织物的电容就会发生变化。检测织物的电容的变化，就可以了解织物受压 的状况，织物就具有感触功能。织物的制造过程包括如下步骤(1)皮芯结构纱线的纺制。在细纱机或花式纱线机上，分别纺制双层织物的表层经 纱1、纬纱2用的导电纱线和里层经纱3、纬纱4用的导电纱线。皮纱采用天然纤维或化学 短纤维，芯纱采用导电金属丝。导电金属丝根据不同需要可以采用不锈钢丝或铜丝。在同 等粗细条件下，铜丝相对柔软，当感触织物对织物的柔软性要求比较高时，采用铜丝比较合 适。导电金属丝也可以采用表面有绝缘涂层的不锈钢丝、铁丝、铜丝、铝丝，织物表里层之间 可以保持绝缘状态，不仅可以提高织造的生产效率，还可以提高织物的耐水洗性能，金属丝 不宜锈蚀，可提高感触织物的感触稳定性。为了提高生产效率，表层经纱1与里层经纱3采 用相同的纱线，用相同工艺条件进行纺制。(2)络筒工序。(1)得到的经纱1、经纱3及纬纱2、纬纱3，分别经过络筒，制成一 定容量卷装的筒子，便于后续工序的加工，同时清除导电纱线的粗细节等纱线疵点。(3)经过(2)络筒的纱线，根据经纱、纬纱的用途不同，分别加工。为了提高生产效 率及管理，表层经纱1及里层经纱3采用如下工序进行加工。a整经工序。在整经机上，将一定根数的经纱按规定长度平行地、均勻地卷绕在整 经轴上。b浆纱工序。将经纱经过上浆，卷绕在织轴上，提高经纱的可织性。c穿结经工序。将织轴上的双层织物的表层经纱1及里层经纱3按双层织物的组 织结构的规律要求，进行穿综，采用表层经纱1穿在前页综，里层经纱3穿在后页综的分区 穿法。表层纬纱2及里层纬纱4则根据织造的要求，分别经过纬纱准备工程，卷绕成适合 织造的卷装纬纱。(4)接结纱线5的准备。接结纱线5采用天然纤维纱线或化学短纤维纱线、或天 然纤维与化学短纤维混纺纱线。接结纱线5的粗细尽量与表里层织物的经纬纱的粗细相接 近。接结纱线5经过络筒工序，制成一定容量卷装的筒子，便于织造的加工，同时清除纱线 的粗细节等纱线疵点。(5)织造工序。在织机上根据双层织物的结构特点，进行织造。(6)根据实际需要，将(5)得到的织物裁剪到所需尺寸的大小，分别将织物表层、 里层的边沿的不需要的纬纱或经纬去掉，然后将织物表层的周边的经纬向所有纱线的芯纱 用银粉导电胶或铜粉导电胶导通连接，同样，织物里层的周边的经纬向所有纱线的芯纱用 银粉导电胶或铜粉导电胶导通连接，织物的表里层之间为绝缘不导通状态。用以上的方法，制得的双层织物的感触电子织物与单层织物的感触电子织物相 比，通过测试织物受压前后的电容计算得到了织物的电容增加率(见表1)。表1 二种感触电子织物的电容增加率测试条件为试样尺寸12cm2，测试频率100Hz，印加电压1. 0V
权利要求
1.一种感触电子织物，其特征在于感触电子织物为双层织物，织物表层的经纱(1)、 纬纱(2)，织物里层的经纱(3)、纬纱(4)均为皮芯结构的纱线，纱线的芯纱为导电金属丝， 皮纱为纺织纤维，皮纱包覆在芯纱外表面，织物组织为双层织物的表里接结组织，表里接结 组织为接结经接结法的表里接结组织或为接结纬接结法的表里接结组织，织物表里层的接 结纱线(5)为天然纤维纱线或化学短纤维纱线、或天然纤维与化学短纤维混纺纱线，织物 表层的周边的经纬向所有纱线的芯纱经导电体导通连接，织物里层的周边的经纬向所有纱 线的芯纱经导电体导通连接。
2.如权利要求1所述的一种感触电子织物，其特征在于所述的皮纱为天然纤维或化 学短纤维。
3.如权利要求1所述的一种感触电子织物，其特征在于所述的芯纱为不锈钢丝或铜丝。
4.如权利要求1所述的一种感触电子织物，其特征在于所述的芯纱为表面有绝缘涂 层的不锈钢丝或铜丝、铁丝、铝丝。
全文摘要
本发明涉及一种感触电子织物，属于纺织工程领域。感触电子织物采用芯纱为金属丝的包芯纱，采用经纬纱的交织的方法构建具有电容器结构的双层织物，双层织物的表里层构成电容器的两个极板，织物受压时表里层间的距离发生变化，织物的电容就会发生变化，通过测试织物的电容的变化来反映织物对外界压力的感应。本发明的感触电子织物可作为织物压力传感器替代电子器件传感器，适应于各种需要检测或监测外界压力变化的工业、医疗卫生、体育、纺织服装等领域。
文档编号D03D13/00GK102002791SQ20101057075
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月29日 优先权日2010年11月29日
发明者张如全, 李建强, 李德骏 申请人:武汉纺织大学