一种编织烛芯及其织造方法

专利名称：一种编织烛芯及其织造方法
技术领域：
本发明通常涉及一种烛芯以及制造其的方法。更具体的，本发明涉及一种编织结构的烛芯，其可以满意地在蜡烛中使用，这是由于它们较高的得量(yield)并结合改良的毛细流动和增加的作用表面。另外，通过提供一个能够维持基本上均匀和稳定的蜡池以及燃烧率的改良的自修整烛芯，本发明增强了产品的安全性。
背景技术：
使用烛芯的蜡烛已经存在许多世纪了。典型的蜡烛具有一根烛芯，或者有许多烛芯，其沿着纵向延伸穿过蜡烛主体。单个烛芯通常布置在蜡烛主体的中央。可燃蜡烛主体典型的是石油(石蜡)蜡、矿物(褐煤蜡)蜡、合成蜡(聚乙烯或者费-托合成过程得到的蜡(Fischer Tropschwax))或者天然蜡(植物或者动物)的一个热塑性混和物。纯净蜡烛蜡，作为凝胶蜡被所知，由于其各种装饰潜力，最近获得流行。
这些凝胶蜡烛是由矿物油和特殊树脂制造的。天然的，基于植物的大豆蜡作为具有成本竞争性的、从可再生资源得到的环保的或者“绿色”的蜡而获得流行。用于改变蜡烛的硬度、颜色、燃烧率和香味的各种添加剂在商业中是公知的，其包括例如，硬脂酸，紫外抑制剂、聚乙烯、香味油(scent oil)和色素。
当点燃烛芯时，热量使蜡熔化，其然后通过毛细作用沿着蜡芯向上输送并被蒸发。在蜡烛中蜡芯的性能需求包括产生和维持所期望的燃烧率的能力，产生和维持所期望的蜡池的能力，以及，如果被指定或需要，弯曲或者卷曲以维持适当蜡芯高度的能力(参考在商业中的“自修整”)。除了这些性能需求外，在蜡烛生产或者烛芯预上蜡处理过程中当张力应用于烛芯时，成品烛芯维持稳定并不会受尺寸波动是很重要的。在某些蜡烛种类或者蜡烛生产工艺中，烛芯自支持的性能可以是优选的或者甚至是必需的。
燃烧率和火焰高度由烛芯的毛细流动率、毛细流动量和/或作用表面积所影响。毛细流动率或者燃料输送率由在一个给出烛芯中的可用毛细管所控制。毛细管的尺寸是在产生毛细管的材料之间的距离。产生毛细管的材料是在烛芯中的各个纤维或者长丝。这些纤维或者长丝之间的距离或者施加到它们的力决定毛细管的尺寸。因此，毛细管的尺寸首先依赖于烛芯的接缝/纬纱紧密度。已经知道在商业中增加烛芯密度或者接缝紧密度会减低火焰高度或者燃烧率。这由于这样的事实，即更紧密的接缝会减小毛细管的尺寸，因此限制或者减小毛细流动率。相反地，减小烛芯密度或者接缝紧密度，会通过增加毛细管的尺寸而增加火焰高度或者燃烧率，因而增加毛细流动率。毛细流动量由烛芯中地毛细管数目控制。毛细管的数目是在烛芯中提供毛细作用的表面。给定相同的烛芯尺寸和密度，纤维或者长丝尺寸控制可用于毛细作用毛细管或表面数目。因而，烛芯中纤维或者长丝直径越小，毛细管越多并且毛细流动量越大，反之亦然。
作用表面是受到产生汽化的足够高温度的表面总数。烛芯尺寸(直径或者宽度)和表面轮廓会影响烛芯的作用表面。例如，假设一个不变的毛细流动率，增加烛芯宽度或者直径会不仅增加毛细流动量而且增加作用表面，并因而增加火焰高度或者燃烧率。而且，具有一个波浪形外表面的相同尺寸和直径的烛芯(也就是，一个具有明显顶点和底谷底的表面)会表现出一个更大的作用表面，并且假设毛细流动率充分，与具有相对平滑外表面轮廓底的相同烛芯相比，其会产生更高的燃烧率和火焰高度。
烛芯弯曲或者卷曲的性能是典型优选的，并且在某些蜡烛种类中(也就是锥形或者棒状)甚至是必需的。烛芯卷曲使烛芯的末端探出火焰的侧面边缘，在该处更高的温度将其烧掉。作为烛芯在其末端燃烧的结果，其成为自修整。如果没有自修整特性，烛芯很快会变得太长，产生较大的火焰，当燃烧时其发出过多的烟灰，并在烛芯的顶部产生较大的炭头。不卷曲的烛芯必需经常被修整以维持适当的火焰高度或者燃烧率和蜡池直径。相反地，烛芯不会过卷曲或弯曲到末端接触蜡池的点也是很重要的。这会熄灭蜡烛或者会产生过度的火焰高度和燃烧率。另外，一旦烛芯弯曲到火焰外，烛芯不继续卷曲并产生螺旋形卷曲是很重要的。烛芯卷曲到并维持在火焰的外部边缘并因而成为自修整是典型地优选的，在某些蜡烛中对适当、安全性能甚至是必需的。
烛芯必须也产生期望的蜡池。蜡池的尺寸依赖于火焰高度或者燃烧率。火焰高度或者燃烧率越小，蜡池越小。相反地，火焰高度或者燃烧率越大，蜡池越大。如果对于蜡烛来说蜡池太小，由于来自火焰的热量不能熔化在蜡烛外围部分的蜡，蜡烛会产生一条向下直到烛芯中间的通道。如果对于蜡烛来说蜡池太大，蜡会过度的流动越过蜡烛的边缘。另外，关于自修整烛芯(也就是，其末端卷曲到火焰的外部的烛芯)，在蜡烛燃烧时蜡池应该获得期望的最大直径并且然后维持这个期望的最大直径(也就是以致产生一个稳定的蜡池)。与自修整烛芯获得稳定蜡池同等重要，某些蜡烛会需要统一直径的蜡池。如果由火焰热量产生的蜡池形状不均匀或者呈椭圆形，蜡烛会燃烧不均匀，并且在许多情况中会使熔融的蜡从蜡烛的一侧滴下或者流走。
成品烛芯材料的稳定是很重要的，所以在蜡烛制造或者烛芯上蜡处理期间它的一致性不会改变。成品烛芯最优选地应具有在应力下的最小伸长。如果烛芯直径在应力下显著地改变(也就是过度伸长或者延长)，于是毛细管的尺寸和作用表面会根据在蜡烛制造或者烛芯上蜡期间作用到烛芯的张力而改变。总的来说，接缝越紧密烛芯密度越大，并且因此拉伸越小或者成品烛芯越均匀。然而，如上所述，给定烛芯被制造得密度越高，则毛细管越小并且因而燃烧率越低。烛芯被设计并制造得具有最小伸长(也就是高稳定性和一致性)并同时注意不产生这种较小毛细管以致对蜡烛设计来说燃烧率是不足的，这是很重要的。在蜡烛制造或者烛芯上蜡处理期间可以最大化毛细管的尺寸并仍能保持稳定性的烛芯结构或者设计是期望的。
某些蜡烛和/或蜡烛生产工艺可能需要烛芯在制造和/或燃烧期间是自支持的。例如，当生产模注蜡烛(container candle)时自支持烛芯是典型地必需的。因而，在模注蜡烛的生产期间，烛芯通常被夹持(tabbed)并放置在模具(container)的底部，烛芯的顶部放置在模具顶部的一个对中装置中。这种烛芯在熔融蜡被浇注进入模具时必须是自支持的。如果烛芯不是自支持的，当熔融蜡被浇注进入模具时它会倾倒或者弯曲。而且，某些蜡烛在燃烧时产生大而深的蜡池。由于这个，烛芯最优选地是自支持的，以致防止烛芯掉入熔融蜡池中。
上个世纪蜡烛芯一直是编织的。这种传统的烛芯由若干纤维或者长丝纱线编织而成。最通常使用的纱线是棉纤维，虽然其他天然纤维例如人造丝(rayon)也被使用。编织是缠绕三股或更多股纤维以形成绳索或者窄的纺织带。纤维沿着绳子长度向下形成规则的斜纹图案。交错的纱线相对于材料的生产轴线呈对角线地行进。编织烛芯被制成各种尺寸、形状和结构，以获得所需的性能(火焰高度，蜡池尺寸，自修整)和处理(稳定性，自支持)需求。在历史上，烛芯制造商提供了两类编织烛芯。一类是自修整烛芯(也就是烛芯卷曲或者弯曲到导火焰外部)，另一类是自支持烛芯。自修整编织烛芯典型地具有扁平的外形并且可以用阻燃剂处理以帮助烛芯卷曲和/或使余辉(after-glow)最小。自支持编织烛芯(也被认为是“芯式烛芯”)典型地在外形上是圆形的并且在编织芯部具有或者纸、棉或者金属材料。在编织结构中的这个芯部材料产生如上所述的自支持烛芯。
从以下讨论中会是显然的，在蜡烛生产商中有一个需求，使蜡烛芯能够克服传统编织蜡烛芯的局限。编织结构的这些性能和处理局限，如以下概述的，是蜡烛生产领域普通技术人员公知的。
一个这种性能局限性是编织烛芯结构不能提供足够的毛细流动以最优化如今许多蜡烛的性能。特别地，对于更高粘性的天然蜡例如植物或者大豆蜡和更新的凝胶蜡，需要一种改良的烛芯。当生产编织烛芯时，那些商业中的技术人员都知道增加每英寸的纬纱数(picks)会增加烛芯的密度(也就是减少得量(yield))并因此减小毛细管的尺寸，因而减小可能的火焰高度或者燃烧率。相反的，减少每英寸的纬纱数会使编织打开并减小烛芯的密度(也就是增加得量)并因此增大毛细管的尺寸，因而最优化火焰高度或者燃烧率。然而，从传统编织烛芯的这样一个在得量和燃烧率方面的提高被这样的事实所限制，即产生一个具有较大毛细管的更开松结构会产生更差稳定性的烛芯，当受蜡烛生产或者烛芯预上蜡处理的张力时其会在特性上改变。另外，编织的光滑表面会减小作用表面。在如今天然的和凝胶的蜡以及具有大量趋向于阻止毛细流动的添加剂(也就是香味，染料)的蜡烛中，编织烛芯的较细毛细管和光滑作用表面更难产生所需的毛细流动率。
编织烛芯技术的进一步局限涉及蜡纸直径的一致性。例如，传统的自修整编织烛芯会产生一个椭圆形的蜡池。这个椭圆形的蜡池是烛芯在一个方向弯曲并维持这个固定方向弯曲的结果。固定方向的卷曲使火焰在火焰的方向倾斜，因而使蜡池变成永久的椭圆形。这在蜡烛直径小于或者基本上等于可能的池直径(也就是锥形或者棒状蜡烛)的蜡烛中产生一个问题，使蜡烛不均匀地向下燃烧并且让蜡在蜡烛的一侧滴下或者流走。
在蜡烛制造领域中的技术人员也知道，扁平编织的、自修整的烛芯会卷曲到这样的程度，其末端卷曲进入蜡池或者继续卷曲形成猪尾状(也就是螺旋形卷曲)。这个不期望的结果会使自修整编织烛芯增加长度以致增加在熔融蜡池上面的烛芯材料的量，或者增加作用表面。这反过来在燃烧长度上产生连续地增加(也就是不稳定的)火焰高度和蜡池。

发明内容
概括来说，提高毛细流动和作用表面的更大得量的稳定烛芯结构会提供如今蜡烛制造商所期望的性能益处。另外，自修整烛芯在蜡烛燃烧时提供更加稳定和均匀直径的蜡池的性能会提高蜡烛的安全性。
概括的，本发明具体是编织蜡烛芯。在特别首选的形式中，本发明具体是这种编织蜡烛芯，其提供更高的得量、改良的毛细流动和作用表面的增加。另外，本发明的自修整烛芯可以产生更加稳定和统一的蜡池直径。最优选地，本发明的编织烛芯是一个在其中互锁环在材料方向上行进的编织结构。另外，本发明的各种经编结构包括互锁环或者经纱末端和纬纱或者衬纬纱线，其在涉及由纬纱插入进行经编时是典型的。本发明因而有利于提供较高的得量、稳定的烛芯结构，其提高蜡烛的安全性和性能。
这些和其它方面以及优势在仔细考虑以下其首选实施例的详细描述后会变得更加明显。


在下文参考相关附图，其中贯穿各个附图的相同附图标记代表相同的结构单元，其中图1是一个燃烧蜡烛的横截面图，其具体表示了一个依照本发明的编织蜡烛芯；图2是一个具体表示本发明编织蜡烛芯一个实施例的放大示意图，其具有一般圆形/椭圆性横截面，并且其以一个为了视觉清楚目的非常夸大开松的方式表示了编织结构。
图3是一个具体表示本发明编织蜡烛芯另一个实施例的放大示意图，其具有一般扁平横截面，并且其以一个为了视觉清楚目的非常夸大开松的方式表示了编织结构。
图3A是一个具体表示本发明编织蜡烛芯另一个实施例的放大示意图，该烛芯与图3中表示的烛芯类似，但具有相反地导向衬入纱线，用于连接条纹；并且图4是一个具体表示本发明编织蜡烛芯另一个实施例的放大示意图，其具有一般方形横截面，并且其以一个为了视觉清楚目的非常夸大开松的方式表示了编织结构。
具体实施例方式
A.定义在此以及在所附权利要求中使用，以下术语具有以下定义“长丝”指极其长或者不定长度的纤维状绳。
“纤维”指一定长度的纤维状绳，例如人造短纤维。
“纱线”指许多长丝或者纤维的集合，其可以是也可以不是变形的(textured)、纺成、加捻或者放置在一起的。
“编织(Knit)”或者“编织(Knitting)”指借助于细的、有尖的针或者杆来形成纱线环。当新的环形成时，它们被牵引穿过那些先前形成的环。这个互相环套和新环的连续成形产生了编织材料。
“编带(Braid)”或者“编带的(braided)”指相对较窄的纺织带或者绳，其通过在相对于带或者绳的生产轴线呈对角地编辫或者缠绕三根或更多根纱线束来形成，用以沿其长度产生规则的条纹图案。
“经编(Warp knit)”或者“经编(warp knitting)”指一种编织类型，其中经纱通常在编织织物材料中沿纵向延伸。
“经纱”指形成互锁环并通常在编织织物材料的机器方向中沿经向(lengthwise)延伸的纱或者纱线。
“经向”和“纬向”指形成编织织物的纱线的通常取向，分别地通常在机器方向和机器横向。
“衬入纱线”指衬入经纱并且不形成互锁环的纱或者纱线，从而经纱被编织在这些衬入纱线周围。
“毛细管”当关于蜡烛芯使用时，是指在纤维或者长丝之间的间隔，其允许熔融蜡烛蜡由于液体和纤维或长丝之间的表面张力而移动或者毛吸。
“毛细流动”指液体沿着毛细管的移动。
“毛细流动率”指燃料输送率，并由烛芯中的毛细管尺寸决定。
“毛细流动量”是烛芯在浸入熔融蜡并悬挂五分钟后保持的蜡的重量，用最初干蜡芯重量的百分比表示。
“毛吸速率”是当烛芯被悬挂在垂直位置时，沿着烛芯向上移动液体100毫米的时间。
“毛细管数目”指在提供毛细管的烛芯中表面的总数。
“毛细管尺寸”指在产生毛细管的材料之间的间隔，其由成品烛芯的密度或者每英寸的接缝/纬纱数决定。
“作用表面”是汽化可以发生的可用表面，也就是受到能产生汽化的足够高的温度的表面总数。
“燃烧率”由重量表示的在一段时间内消耗的燃料总量。
“烛芯卷曲(wick curl)”是从蜡池顶部到烛芯末端的弧形，其由烛芯在蜡烛中燃烧后形成，以角度表示。优选的，本发明的表现出烛芯卷曲的那些烛芯具有不超过约90°的这种烛芯卷曲(也就是，这样烛芯末端基本上不会延伸超出相对于烛芯被形成的蜡烛竖直轴线的一个水平面)。
“自修整”是烛芯高度和长度的调整，通过蜡烛燃烧过程达到一个可接受的尺寸，这样其燃烧很干净只有很少的碳累积或者发烟。“烛芯卷曲”的一定量对烛芯成为“自修整”是必需的。
“螺旋形卷曲”指在燃烧过程中烛芯形成弧形，其中该弧度相对于烛芯轴线超过180度，且烛芯开始朝向本身转回并且回到火焰的中心形成一个螺旋形。
“自支持”指烛芯的一个性能，由此一有限长度的烛芯在没有侧部支持被直立保持时保持成通常沿着烛芯纵向轴线的朝向。
“烛芯扭转(wick torque)”指烛芯的卷曲末端部分绕着相对于烛芯形成在其中的蜡烛竖直轴线基本上平行的轴线扭转，其以相对于这个基本平行轴线的度数表示。优选的，本发明的表现出烛芯扭转的那些烛芯具有处于大约45到大约135度之间的这种烛芯扭转。
“烛芯旋转(wick rotation)”指烛芯卷曲的末端沿着一个在关于蜡烛的延长轴线的通常横向的平面内沿着一弧形延伸，用相对于烛芯末端的一个基准线或者正常状态而旋转的角度表示。在优选的实施例中，本发明那些表现出烛芯旋转的蜡烛芯具有每英寸燃烧蜡烛长度至少45度的这种烛芯旋转，更优选地具有每英寸燃烧蜡烛长度至少90度的这种烛芯旋转，最优选地是每英寸燃烧蜡烛长度大约90到大约270度之间的这种烛芯旋转。
“有效直径”是最小环的以毫米(mm)表示的直径，该环完全包含住新的横截面。
“最小拉伸”指成品烛芯在蜡烛生产或者烛芯应用处理期间的拉伸或者延长的总量，从而烛芯的性能特性不受材料影响。最优选的，本发明的烛芯会表现出最小的拉伸特性，以致于在受一个2磅的张紧力时，相对于原始的烛芯长度，其在烛芯长度上具有小于约15％的轴向延长，优选地小于约10％。
“稳定的蜡池”指蜡池达到一个最大的直径，其在蜡烛燃烧期间不随时间增大。
“统一直径蜡池”指具有基本上一致的圆形直径的蜡池。
B.优选实施例描述如上面指出的，本发明具体表现为一个编织蜡烛芯。编织是通过互锁一根或多根纱线的一系列环来构造一个相对窄的织物或带的方法。最优选的，本发明的编织蜡烛芯是经编织物结构。经编是编织的一种，其中纱线通常在织物结构中沿纵向延伸。经编的例子包括特里科经编织物(tricot)、米兰尼斯经编织物和拉歇尔经编织物。在特别优选的形式中，本发明具体表现为一个编织蜡烛芯，其具有在材料中沿纵向互锁的一系列环并在环中插入一根或多根衬入纱线。
经编蜡烛芯的一个优点是产生开松仍然稳定(也就是最小伸长)结构的性能。沿着平行于织物结构方向延伸的环的形成提供了较高的得量、开松结构，并具有大的毛细管以提高毛细流动率。另外，开松结构，其与通过编织环形成的波形外表面结合，以提高作用表面和毛细流动量。此外，衬入纱线稳定烛芯并减小伸长。结果是具有由于在烛芯中毛细管尺寸的增加而增加毛细流动率的烛芯结构，并具有增加的毛细流动量和蜡的汽化从其中发生的作用表面的烛芯结构。
附图1描述了模型燃烧蜡烛10，其包括一个主体12，该主体由固体的易燃蜡烛蜡材料以及一个被嵌入在其中的根据本发明的烛芯14。在这点上，蜡烛芯14的延长(纵向)轴线A1基本上与蜡烛主体12的延长轴线相一致。在蜡烛主体12顶端燃烧的火焰16产生一个通常为圆形(从上面看)的熔融蜡池18，其作为供应给烛芯14以允许继续燃烧的燃料的一个贮存槽。
如图1中所示，烛芯14表现烛芯卷曲。就是说，烛芯14的末端部分相对于烛芯延长轴A1侧向地呈弧形，所以它的一部分通常在相对于延长轴线A1成直角的方向(也就是，约90°)延伸。结果，烛芯14的末端通常位于火焰16的边缘，由此允许烛芯14的末端本身被燃烧掉。可以理解，像上面讨论的，这样控制的烛芯卷曲和卷曲燃烧允许本发明的烛芯14是自修整的。
然而，某些蜡烛设计会需要一个自支持烛芯而不是自修整(也就是不卷曲)。例如，模具蜡烛(container candle)的模具会足够靠近火焰的边缘所以烛芯卷曲是不期望的。这是由于这样的事实，烛芯卷曲会使从火焰来的热量突出靠近模具的边缘。在这种情况中，本发明的烛芯具有不卷曲的属性。例如，一些材料诸如纸、锌线、聚乙烯和聚丙烯纤维可以被插入一个或多个经纱或纬纱端部(也就是衬入纱线)中，用以防止烛芯卷曲。另外，各种张力可以被施加到经纱或者衬入纱线用以防止或者增强烛芯卷曲。
使用首先的经编结构可以获得各种尺寸和横截面设计。例如，附图2示意性地显示了一个示例性的经编结构，以获得一个椭圆形或者圆形烛芯14-1。在这点，经纱20形成互锁环(其少数由附图标记20-1示出)，其分别被编织在衬入纱线22和24周围。经纱和衬入纱线20、22和24以这种方式被张紧以产生一个稳定无伸长烛芯。就是说，可以理解所有纱线20、22和24的描述(在图2和在以下将被讨论其他附图3-4中)是示意性的，并且衬入纱线22和24实际上在一定张力下被衬入。包括一个经纱20和两个衬入纱线22、24的这样一个结构产生一个通常呈椭圆或者圆形横截面14-1。通过使用更粗或者更细的纱线，或者通过将形成互锁环的任意数目纱线或者经纱和纬纱或者衬入纱线结合，烛芯尺寸可以增加或者减小。那些在编织领域的技术人员会明白可以改变衬入纱线的位置或者数目以产生一个近似椭圆或者圆形的编织烛芯。
附图3示意性描述了一个通常扁平的编织烛芯14-2的结构。在这点上，为了形成一个通常扁平的编织烛芯14-2，两股独立的经纱30、32被编织，以形成连续互锁环纱线的平行并肩的列，在本领域中的俗语是条纹。由经纱30、32形成的每个这种条纹分别被编织在相关衬入纱线34、36的周围。另外，两个条纹30、32通过另一个衬入或者插纬纱线38被结合以形成单个扁平编织烛芯14-2。如图所示，这个额外的衬入纱线38通常在一个往复纬向图案中从一个条纹中的环交替地延伸到另一个条纹的另一个环中。每根纱线被这样张紧以产生一个稳定的无伸长的烛芯。通过使用更粗或者更细的纱线，或者通过结合任意数目的形成两个条纹的纱线和提高或者降低其尺寸，以及提高或降低形成纬纱或者衬入纱线的结合纱线的尺寸，从而可以被增加或者降低宽度和/或厚度。另外，如果需要，通过增加额外的条纹和用额外衬入纱线连接这些条纹可以增加宽度。在编织领域的技术人员会明白，可以改变衬入纱线的位置或者数目以产生一个类似椭圆扁平外形的编织烛芯。
附图3A是一个类似于在图3中描述烛芯14-2实施例的一个烛芯14-2a，但包括相反朝向的纱线34a、36a，这些纱线被衬入并因而使平行条纹30a、32a互相连接。烛芯14-2a的结构提供了一个基本上扁平的烛芯结构，这是由于经纱被编织形成连续互锁环纱线的平行并肩条纹30a、32a。条纹30a、32a通过至少两个额外衬入或者插纬纱线(weft-inserted)34a、36a被结合以形成单个扁平烛芯14-2a，其中纱线34a、36a在这些条纹之间沿各自相反的方向从一个环到另一个环交替地前进。就是说，衬入纱线34a、36a沿着相互之间相反往复或者曲折图案行进。每根纱线34a、36a最优选以这种方式被张紧，以产生一个表现出最小伸长特性的扁平烛芯。通过使用更粗或者更细的纱线，或者通过结合任意数目的纱线来形成两个条纹30a、32a，烛芯14-2的宽度和/或厚度可以增加或者减小。另外，形成纬纱或者衬入纱线34a、36a的纱线尺寸或者数目可以根据需要来增加或者减小。在编织领域的技术人员也能这样实现可以改变衬入纱线的位置或者数目以产生一个近似扁平的编织烛芯。
图4显示了另一个示例编织结构，其形成一个通常方形或者矩形的编织烛芯14-3。参考附图2和3，烛芯14-3必须包括一个经纱40，其形成一系列的互锁环。互锁环分别被编织在三股纬纱或者衬入纱线42、44和46的周围，其赋予在图3之上的一个平面上的烛芯14-3以结构尺寸(也就是说，赋予14-3更大的深度尺寸，使其通常在横截面中是方形或者矩形)。纬纱和衬入纱线以这样一种方式被张紧，以产生一个稳定无伸长的烛芯14-3。这种结构包括一个经纱和三个衬入纱线，由此产生一个方形或者矩形横截面烛芯。通过使用更粗的纱线，或者通过结合任意数目的纱线来形成互锁环或者经纱和纬纱或者衬入纱线，烛芯尺寸可以增加或者减小。在编织领域的技术人员会明白，可以改变衬入纱线的位置或者数目以产生一个近似方形或者矩形的编织烛芯。
如前面指出的，本发明的烛芯是稳定编织织物结构。也就是说，本发明的烛芯当沿着它们的延长轴A1张紧时表现出最小的伸长特性。最优选的，本发明的烛芯在受一个2磅的张力时，与原始烛芯长度相比，会表现最小的伸长特性，以致在烛芯长度中的轴向延长小于大约15％，优选小于约10％。虽然使用本发明可以产生多种烛芯尺寸，烛芯典型地具有大约0.25mm到大约15mm之间的有效直径。
由以下例子会变得很显然，从一系列互锁环制得的蜡烛芯，而不是从交织纱线构造的相似尺寸编织烛芯，会产生更高得量产品，这是由于其更加开松仍然稳定的结构。这种烛芯可以产生与更低得量编织烛芯类似的燃烧率。虽然此编织结构在每烛芯线性长度会具有更少的材料，但其产生一个与包含每烛芯线性长度更多材料的编织结构相类似的燃烧率。本发明的稳定又开松的蜡烛芯结构产生了具有改良的毛细流动的烛芯和具有提高的作用表面的烛芯。
烛芯卷曲以及烛芯卷曲量由烛芯的横截面、纬纱或者衬入纱线的位置、纱线张力、烛芯使用的材料种类和/或化学处理所影响。例如，具有扁平形状的编织烛芯会典型地比具有圆形或者矩形的蜡烛芯卷曲的更多。另外，在成品烛芯中衬入纱线的方向的纬向越多，烛芯卷曲得更快并且烛芯卷曲量会增加。另外，高于纬纱张力的经纱张力会阻碍烛芯卷曲。相反的，低于纬纱张力的经纱张力会使编织烛芯卷曲。
此外，本发明的烛芯可以被设计成不是螺旋形卷曲。例如，关于本发明，如果在图3中在经纱30中的衬入纱线34被张紧得高于在另一个经纱32中的衬入纱线36，烛芯14-2，在其卷曲时，也会在沿着弯曲或者卷曲的烛芯的水平轴线扭转或者盘绕(twisting)。另外，使用不均匀的纱线也会使编织烛芯沿着水平轴线进行扭转或者盘绕。本发明最优选的烛芯将表现出一个至少45°的烛芯扭转。这个烛芯扭转或者扭曲(twisting)行为防止烛芯的卷曲末端部分在其燃烧时过卷曲或者弯曲到烛芯末端回浸入蜡池的点。另外，烛芯扭转或者扭曲行为防止了螺旋卷曲的形成。
如上面讨论的，螺旋形卷曲的形成产生一个不稳定的火焰高度和蜡池。通过消除过度卷曲或者螺旋形卷曲的可能性，本发明的烛芯通过维持在蜡池上方的烛芯的作用表面来产生一个更安全地烛芯，并因而在蜡烛燃烧期间产生一个稳定的火焰高度和蜡池。除了减少可能的螺旋形卷曲和因而产生一个更加稳定的蜡池，烛芯扭转或者扭曲行为使烛芯的卷曲末端在其燃烧时慢慢绕着蜡烛延长轴线旋转，以致烛芯末端部分绕着蜡烛的整个圆周展开，由此维持一个统一尺寸的蜡池并因而防止熔融的蜡从蜡烛的一边滴下或者流走。在可能的熔融蜡池至少与蜡烛直径一样大时(也就是锥形或者棒状蜡烛)这是特别重要的。通过提供一个更加稳定的蜡池和一个更加统一的蜡池直径，本发明的烛芯因而可以提高蜡烛的安全性。
被使用的任何赋予传统编织烛芯自支持技术的技术可以为了类似的目的被用于本发明编织烛芯中。这种技术的一些例子包括结合一个易燃物(金属线、纸、纤维素乙酸酯、聚乙烯、聚丙烯等等)或者一个涂层等等)，其具有比熔融蜡烛蜡更高的熔点并会因而在其燃烧或者蜡烛生产处理期间在蜡烛中保持自支持。
为了改良本发明的视觉外观或性能可能需要额外的处理。这些额外的处理在本领域是公知的，并包括棉纱的漂白、对材料使用化学处理以防止在熄灭的烛芯末端的灰烬继续燃烧以及蜡芯的涂蜡或浸蜡。只要说这些就够了，事实上对传统的编织烛芯所使用的赋予所期望的结构和/或功能属性的任何技术也可以被使用在本发明的编织烛芯中。
本发明在参考以下没有局限性的实施例后可以被进一步理解实施例1经编烛芯WK1具有如在附图3中一般示出的编织结构，其由WehakeeYarn Mills，West Point GA提供的五(5)根10/1切罗基(Cherokee)棉纱制成，而成品蜡烛芯具有每英寸12.4个接缝(stitches)。两个条纹的每一个由10/1棉纱组成。每一根经纱被编织在一个也是10/1棉纱的衬入纱线周围。两个条纹被编织在将两个经纱保持在一起的额外的衬入纱线的周围。经编烛芯WK2由单根经纱制成，该经纱包括由Wehakee YarnMills，West Point GA提供的两根20/2切罗基棉纱(Cherokee cotton)，以形成一个如附图2中一般示出的每英寸具有12.4个接缝的编织结构。经向环被编织在两个20/2衬入纱线的周围。
毛细流动率是毛吸100毫米灯油(Lamplight Farms，MenomoneeFalls，WI灯油)到成品烛芯上所需要的时间。毛细流动量指在烛芯被浸没在灯油上并悬挂5分钟后烛芯可以保持的所说灯油的量。为了测定燃烧率(克/小时gr./hr.)，每一个样品被点燃并允许燃烧4小时。烛芯在4小时的燃烧时间内不被修整。
具有相似尺寸的经编烛芯WK1和WK2以及编织烛芯B1和B2被检验，以测定它们各自的燃烧率、毛细流动率和毛细流动量。下面表1A中的数据表示每个样品5次读数的平均值。数据公布在以下表1A和1B中。
表1A

表1B

如表1A的数据中所示，与具有类似尺寸的传统编织烛芯B1和B2相比，WK1和WK2的编织结构在得量中提供分别49％和100.7％的增加。在得量中的增加是由于一个由经编提供的更开松的结构，其反过来允许更有效的毛细流动率。更明确的，虽然WK1烛芯具有每线性长度比编织样品B1小33％的材料，其具有明显更快的毛细速度和更高的毛吸量。类似的，经编样品WK2具有每线性长度比编织样品B2小50％的材料，其仍然具有23％更快的毛细速度和仅仅在毛吸量中21％的减少。编织样品WK2具有与编织样品B2相类似的燃烧率却具有更小的毛吸量的事实是由于编织结构的更高作用表面积。也就是说，因为两个烛芯都以一个比汽化率更高的速率供应蜡，可以推出作用表面积在控制燃烧率。
实施例2几个经编烛芯Wk3到Wk5和额外的WK1样品(标为WK1A)一起制造和检验，以测定接缝或者条纹密度(以每英寸接缝数表示)在毛细流动率上的作用。除了每英寸的接缝数目，每个样品按照实施例1中的描述来制造。下面表2中的数据表示每个样品5次读数的平均值。数据公布在以下表2中。
表2

如上面表2的数据所示，接缝越紧密(更不开松的结构)，毛细速度越慢。
实施例3经编烛芯WK6具有如附图3中一般示出的编织结构，其由五(5)根10/1由北卡罗来纳州的希柯利的Shufford Mills公司制造的sky级棉(Shufford Mills sky grade cotton，Hickory NC.)制成，且完成的产品具有每英寸17个接缝。两个条纹的每一个由10/1棉纱组成。每股经纱被编织在一个也是10/1棉纱的衬入纱线周围。两个条纹被编织在一个将两个条纹保持在一起的额外衬入纱线周围。在4小时燃烧测试期间，烛芯每小时被修整到蜡池上方1/4”的高度。
具有类似尺寸的经编烛芯WK6和编织烛芯B3被检验，以测定它们各自相对于得量的燃烧率。数据在以下表3中公布。
表3

如表3中数据所示，WK6的编织结构与传统编织烛芯B3相比在得量上提供12.80％的提高。在得量上的提高是由于经编提供的一个更开松的结构(也就是更大的毛细管)，其反过来允许更有效的毛细流动。更明确的，虽然WK6比编织样品B3每线性长度少10.53％的材料，WK6可以产生一个更高的燃烧率。
实施例4经编烛芯WK7和WK8被制成，以表示接缝或者条纹密度(以每英寸接缝数表示)在烛芯延长上的作用。数据公布在以下表4中。
表4

在表4中的数据说明了经编蜡烛芯的每英寸接缝数，特别是扁平烛芯的，可以被减少(以产生一个更开松的结构并因而最大化毛细流动率)而不会消极影响(也就是增加)烛芯延长。减少本发明经编结构的每英寸接缝数目，以产生一个更加开松的结构，实际上减少了延长(也就是提高了烛芯稳定性)。
实施例5WK6(参考为WK6A)的额外样品和具有类似尺寸的编织烛芯B3(参考为B3A)被选择，以比较毛细流动量。初始重量是在用石蜡浸透之前40厘米样品的重量。浸透过的样品表示40厘米样品在浸没在熔融石蜡中30秒并悬挂5分钟用以干燥之后的重量。数据公布在以下的表5中。
表5

如图5的数据所示，WK6A的编织结构具有在石蜡中361％的毛细流动量，而相比之下B3A的编织结构在石蜡中有215％的毛细流动量。此外，虽然WK6A每线性长度减少13.20％的材料，其更加开松的结构(也就是更大的毛细管)和波形表面允许该烛芯比编织的B3A烛芯(0.672克)多保持45％的总的蜡(0.977克)。
实施例6WK6的额外样品(参考为WK6B)和具有类似尺寸的编织烛芯B3(参考为B3B)被选择并进行一个四小时的燃烧率测试，以测定在每个烛芯上蜡粘性的效果。每个烛芯被每小时修整以维持在蜡池上方1/4”的烛芯高度。数据公布在以下表6中。
表6

如表6中数据所示，与在石蜡中每个烛芯的燃烧率相比，更高粘性的大豆蜡导致了每个烛芯的一个更低的燃烧率。然而，当与传统编织烛芯结构的燃烧率下降相比时，本发明的烛芯WK6B具有一个明显更低的燃烧率下降。
实施例7经编烛芯WK9具有如附图3一般示出的编织结构，其由五(5)股10/1由北卡罗来纳州的希柯利的Shufford Mills公司制造的sky级棉(Shufford Mills sky grade cotton，Hickory NC.)制成，其完成的产品具有每英寸17个接缝(也就是与实施例3中相同的结构)。另外，具有1.5％湿润剂的蒸馏水然后被施加于完成的产品，该产品然后在张力下被加热。
使用烛芯WK9制造一个4”宽的石蜡柱形蜡烛。烛芯在点燃之前被修整到1/4”，然后燃烧8小时并不进行额外的烛芯修整。燃烧率、火焰高度和蜡池直径在4和8小时时被测得。数据公布在以下表7中。
表7

在蜡烛制造领域的技术人员知道，扁平编织烛芯趋于90度之外的卷曲，形成浸回蜡池中或者形成猪尾(螺旋形卷曲)。这个不期望的属性可以使具有编织烛芯蜡烛的燃烧率、火焰高度和蜡池直径在蜡烛燃烧期间连续上升。通过使用本发明的经编烛芯中的不均衡纱线，烛芯可以被制得也进行扭转(也就是烛芯扭转)，其卷曲到火焰的外围边缘。这个烛芯扭转或者扭曲行为防止烛芯卷曲超过90度，以防止螺旋形卷曲的形成。结果是烛芯随着时间可以提供稳定的燃烧率、火焰高度和蜡池直径，从上面表7中数据是明显的。
实施例8经编烛芯WK10具有如附图3一般示出的编织结构，其由五(5)股10/1由北卡罗来纳州的希柯利的Shufford Mills公司制造的sky级棉(Shufford Mills sky grade cotton，Hickory NC.)制成，其在Z向具有16TPI(也就是每英寸捻数)，而该完成的产品具有每英寸19.5个接缝和在S向具有一个1.5TPI(也就是每英寸捻数)的捻回级别。通过使用具有大于16TPI的不均衡纱线，完成的S捻级别可以增加，并因而增加烛芯旋转量。在经编结构中的不均衡纱线使完成的产品在放松状态扭转或者扭曲。例如，在WK10中使用不均衡纱线导致在完成的产品中具有1.5TPI(参考为“自然捻回”)。烛芯在其被上蜡时被弄直并被制成锥形蜡烛。在点亮蜡烛时，烛芯卷曲至近似90度(也就是，至基本上水平)，然后开始绕着蜡烛的延长轴线旋转。这个旋转被认为是烛芯材料在其燃烧时想要回复到其自然捻回状态的结果。通过使用更多的不均衡纱线(也就是大于16TPI的纱线)，或者通过在其自然捻回方向的反方向机械地扭曲该成品烛芯，旋转量可以被提高。关于WK10，通过湿润、扭曲和然后烘干经编烛芯的处理(参考为“机械扭曲”)，使在Z向的3TPI被加到完成的产品，以提高上述的旋转量(rotation amount)。
使用上述的烛芯WK10制造直径为7/8”的蜡烛。蜡烛然后被点燃，所以烛芯旋转可以被视觉检测。数据在以下表8中公布。
表8

如上面表8中数据所示，WK10烛芯燃烧时，其也慢慢绕着蜡烛的延长(竖直)轴线旋转。这个旋转被认为是在烛芯材料其燃烧时想要回复到其自然捻回状态的结果。900度的总旋转是燃烧的蜡烛高度的每六(6)英寸的旋转量，每英寸的旋转是所燃烧的蜡烛高度的每一(1)英寸平均旋转。从以上数据很明显，烛芯的末端部分绕着蜡烛的整个圆周进行旋转，由此维持一个统一尺寸的蜡池(也就是统一直径的蜡池)，并因而防止熔融的蜡从蜡烛的一边滴下或者流掉。
***************************************虽然本发明被描述为关于目前被认为是最实际和首选的实施例，应该理解为本发明不局限于公开的实施例，而相反，应该覆盖包括在附加权利要求精神和范围之中的各种改变和等效的排列。
权利要求
1.一种编织蜡烛芯。
2.一种蜡烛芯，其由至少一根被编织进入互锁环的纱线形成。
3.如权利要求2中所述的蜡烛芯，其特征在于，该至少一根纱线被经编以形成所说的互锁环，该互锁环定向为烛芯的经向方向。
4.如权利要求1-3中任一项所述的蜡烛芯，其特征在于，其包含至少一个衬入纱线。
5.如权利要求1-3中任一项所述的蜡烛芯，其特征在于，其包括至少两个被不同张紧的纱线。
6.如权利要求5的任一项所述的蜡烛芯，其特征在于，该至少两个被不同张紧的纱线是至少两个被不同张紧的衬入纱线和/或至少两个被不同张紧的经纱。
7.如权利要求1-3中任一项所述的蜡烛芯，其特征在于，其包含一对被编织进入邻近条纹的平行经纱；至少一个经向衬入纱线，其与每一个所说的条纹相联合；和至少一个额外的衬入纱线，其将所说的条纹互相连接。
8.如权利要求1-3中任一项所述的蜡烛芯，其特征在于，该蜡烛芯是自支持的。
9.一种蜡烛芯，其包括至少一对形成相邻平行条纹的编织纱线和至少一个使所说平行条纹连接到一起的衬入纱线。
10.如权利要求9中所述的蜡烛芯，其特征在于，其包含一对相反朝向的衬入纱线，其将所说平行条纹连接到一起。
11.如权利要求9中所述的蜡烛芯，其特征在于，至少一个所说的条纹包括一个衬入纱线。
12.如权利要求9中所述的蜡烛芯，其特征在于，每个所说的条纹包括一个衬入纱线。
13.如权利要求12中所述的蜡烛芯，其特征在于，每个所说的衬入纱线具有至少基本上等于或者大于所说条纹的张力的张力。
14.如权利要求9中所述的蜡烛芯，其特征在于，至少一个所说的条纹具有与另一个所说的条纹相比不同的张力。
15.如权利要求1中所述的蜡烛芯，其在燃烧时表现出一个不超过90°的烛芯卷曲。
16.如权利要求1中所述的蜡烛芯，其在燃烧时表现出一个在约45度到约135度之间的烛芯扭转。
17.如权利要求1中所述的蜡烛芯，其在燃烧时表现出一个每英寸燃烧蜡烛长度超过约45°的烛芯旋转。
18.如权利要求17中所述的蜡烛芯，其在燃烧时表现出一个每英寸燃烧蜡烛长度具有从约90°到约270°之间的烛芯旋转。
19.一种蜡烛，其包括一个如权利要求2-3和9-18中任一项所述的蜡烛芯。
20.一种蜡烛，其包括一个如权利要求4所述的蜡烛芯。
21.一种蜡烛，其包括一个如权利要求5所述的蜡烛芯。
22.一种蜡烛，其包括一个如权利要求6所述的蜡烛芯。
23.一种蜡烛，其包括一个如权利要求7所述的蜡烛芯。
24.一种蜡烛，其包括一个如权利要求8所述的蜡烛芯。
25.一种蜡烛，其包括一个编织蜡烛芯。
26.如权利要求25中所述的蜡烛，其特征在于，当燃烧时蜡烛芯表现一个不超过90°的烛芯卷曲。
27.如权利要求25中所述的蜡烛，其特征在于，当燃烧时蜡烛芯表现一个在约45度到约135度之间的烛芯扭转。
28.如权利要求25中所述的蜡烛，其特征在于，当燃烧时蜡烛芯表现一个每英寸燃烧蜡烛长度超过45°的烛芯旋转。
29.如权利要求28中所述的蜡烛，其特征在于，当燃烧时蜡烛芯表现一个每英寸燃烧蜡烛长度具有从约90°到约270°之间的烛芯旋转。
30.一种蜡烛，其包括一个由至少一根被编织进入互锁环的纱线所形成的蜡烛芯。
31.如权利要求30中所述的蜡烛，其特征在于，该至少一根纱线被经编以形成所说的互锁环，该互锁环被定向为烛芯的经向方向。
32.如权利要求30或者31中所述的蜡烛，其特征在于，该烛芯包括至少一个衬入纱线。
33.如权利要求32中所述的蜡烛，其特征在于，所说的至少一个衬入纱线具有一个至少基本上等于或者大于所说的至少一根纱线的张力的张力。
34.如权利要求30或者31中所述的蜡烛，其特征在于，烛芯包括一对被编织进入相邻条纹的平行经纱；至少一个与每一个所说条纹相联合的经向衬入纱线；和至少一个将所说条纹互相连接的额外衬入纱线。
35.如权利要求30或者31中所述的蜡烛，其特征在于，该烛芯是自支持的。
36.一种蜡烛，其包括一个编织蜡烛芯，该编织蜡烛芯包括一个形成一系列环的编织经纱，和至少一根衬入这些环中的纱线，该纱线具有一个至少基本上等于或者大于所说编织经纱的张力的张力，其足够使烛芯在燃烧时在其在末端部分产生烛芯卷曲。
37.如权利要求36中所述的蜡烛，其特征在于，当燃烧时蜡烛芯表现一个不超过90°的烛芯卷曲。
38.如权利要求36中所述的蜡烛，其特征在于，当燃烧时蜡烛芯表现一个在约45度到约135度之间的烛芯扭转。
39.如权利要求36中所述的蜡烛，其特征在于，当燃烧时蜡烛芯表现一个每英寸燃烧蜡烛长度具有超过约45度的烛芯旋转。
40.如权利要求39中所述的蜡烛，其特征在于，当燃烧时蜡烛芯表现一个每英寸燃烧蜡烛长度具有在约90°到约270°之间的烛芯旋转。
41.一种制造蜡烛芯的方法，其包括编织至少一个经纱以形成一系列的互锁环，和在所说的编织期间衬入至少一个处于张力的衬入纱线，该张力足以赋予该烛芯最小的伸长特性，以获得当受2磅的张紧力时，与初始烛芯长度相比在烛芯长度上小于约15％的轴向延长。
42.一种制造蜡烛芯的方法，其包括编织至少一个经纱以形成一系列的互锁环，和在所说的编织期间衬入至少一个衬入纱线。
43.如权利要求42中所述的制造蜡烛芯的方法，其特征在于，所说的至少一个衬入纱线具有一个张力，该张力至少基本上等于或者大于所说的至少一个经纱的张力。
44.一种制造蜡烛芯的方法，其包括编织至少两个经纱以形成一对平行条纹，和在所说的编织期间通过衬入至少一个衬入纱线将所说的一对条纹互相连接起来。
45.如权利要求44中所述的制造蜡烛芯的方法，其包括在所说的条纹中衬入一对被相反定向的衬入纱线，以便于将所说的平行条纹互相连接。
46.如权利要求44或者45中所述的制造蜡烛芯的方法，其包括在至少一个所说的条纹中衬入至少一个额外的衬入纱线。
47.如权利要求46中所述的制造蜡烛芯的方法，其特征在于，该额外的衬入纱线具有一个张力，该张力至少基本上等于或者大于至少一个所说条纹的所说张力。
48.一种制造蜡烛芯的方法，其包括编织至少一个经纱以形成一系列的互锁环，和在所说的编织期间在所说环中插入一个具有张力的衬入纱线，该张力至少基本上等于或者大于所说经纱的张力，足以在燃烧时产生烛芯卷曲。
全文摘要
一种编织蜡烛芯，通过提供改良毛细流动和在作用表面积上的提高，提供一个稳定、更高得量并仍具有与更低得量的编织蜡烛芯相比类似的燃烧率或火焰高度。另外，蜡烛燃烧安全性提高，由于本发明烛芯提供自修整性能，在燃烧时产生更加稳定的火焰高度和更加统一的蜡池直径。在优选形式中，本发明的编织烛芯是一个互锁环在烛芯材料的纵向延伸结构的经编烛芯结构。另外，各种经编结构可以包括互锁环及经纱和纬纱者衬入纱线。本发明的烛芯有利地提供稳定的烛芯结构，满足烛芯一般期望性能和处理需求，包括火焰高度、稳定蜡池、统一直径蜡池、是自修整和/或自支持的。与传统蜡烛芯结构相比，还提供一个具有改良毛细流动和增强安全属性的更高得量的烛芯。
文档编号F23D3/16GK1507508SQ02809288
公开日2004年6月23日 申请日期2002年4月25日 优先权日2001年5月1日
发明者文森特·E·小舍克, 文森特 E 小舍克 申请人:斐友泰克公司