本发明提供一种混合纱细丝及其构造的用来保护细长元件免受EMI、RFI或ESD中的至少一种影响的套管,以及构造该混合纱细丝和套管的方法。混合纱细丝包括一根非传导性细丝和至少一根覆盖在非传导性细丝外表面的传导性电线细丝。在构造套管的过程中,混合纱细丝与其自身或其它混合纱细丝电连通以提供EMI、RFI和/或ESD的均衡的屏蔽。
1.一种用来保护细长元件免受EMI、RFI或ESD中的至少一种影响的织物套管,包括:至少一种混合纱细丝,该细丝具有细长的非传导性的单丝、至少一根非传导性复丝和至少两根连续传导性电线细丝;其特征在于,所述连续传导性电线细丝沿所述套管的一部分交织成电连通以保护细长元件免受EMI、RFI或ESD中至少一种的影响;其中,至少一根所述连续传导性电线细丝围绕所述非传导性单丝和所述非传导性复丝延伸,并且至少一根所述连续传导性电线细丝单独围绕所述非传导性复丝延伸。
2.如权利要求1所述的织物套管,其特征在于,所述至少两根连续传导性电线细丝沿彼此相反的螺旋方向延伸。
3.如权利要求1所述的织物套管,其特征在于,所述至少两根连续传导性电线细丝沿彼此相同的螺旋方向延伸。
4.如权利要求1所述的织物套管,其特征在于,所述非传导性单丝包括纹理外表面。
5.如权利要求1所述的织物套管,其特征在于,还包括粘附在所述非传导性单丝外表面的涂层材料。
6.如权利要求1所述的织物套管,其特征在于,所述非传导性单丝和所述非传导性复丝沿其长度充分紧靠。
7.如权利要求1所述的织物套管,其特征在于,所述混合纱为编织的。
8.如权利要求1所述的织物套管,其特征在于,所述混合纱为针织的。
9.如权利要求1所述的织物套管,其特征在于,所述混合纱为辫织的。
10.如权利要求1所述的织物套管,其特征在于,所述混合纱为钩编的。相关申请的交叉引用本申请要求于2009年9月4日提交的美国临时申请序列号NO.12/554,454的优先权,其通过引用整体合并入此处。技术领域
本发明主要涉及一种保护细长元件的套管,尤其涉及一种屏蔽EMI/RFI/ESD的纱线及其构造的套管。
背景技术
众所周知,由于相邻电导体与电磁波传播之间的电感耦合,电磁干扰(EMI)、射频干扰(RFI)和静电放电(ESD)会对电子元件的正常运行造成潜在威胁。由于电路中有电流,电子系统会产生电磁能。电磁能会对周围电子元件的性能造成不利的影响,无论它们与电路直接相连还是位于电路附近。例如,与汽车电子电力系统有关的导体中的电流可能会引起各种电子元件如电子模块的杂散信号。这样的干扰会降低汽车的电子模块或其它元件的性能,从而导致汽车不按照期望动作。同样,比较接近电脑网络或其它通信系统数据线的电线之间的电感耦合会严重影响到网络传输的数据。通过EMI、RFI和ESD敏感元件的适当屏蔽和接地,可以有效消除EMI、RFI和ESD的不利影响。例如,可以通过保护套管来屏蔽传输控制信号的电线免受外部或者内部的EMI、RFI和ESD产生的有害干扰。保护套管通常是平面的或圆柱形的,由传导性和非传导性成分形成,在套管的构造过程中,传导性成分通常通过与纱线交织的加蔽线接地。众所周知,传导性成分可负载在非传导性纤维或细丝上,例如涂有导体金属如银的尼龙。还知道,传导性成分可以通过利用超细金属纤维浸渍非传导性树脂制成,例如不绣钢、铜或者银,或者微米大小的导体碳粉、石墨粉、镍粉、铜粉或银粉,使得超细纤维和/或粉传导性结合在一起。像这样由涂有导体纱制成的EMI、RFI和ESD套管对消除电子干扰通常是有效的,但其构造工艺相当昂贵,尤其是当用到像银这样的昂贵涂层时。另外,传导性涂层可能被磨掉,导致传导性成分之间的传导性连接无效,从而影响套管提供最佳的EMI、RFI和ESD的保护的性能。因此,需要有一种制造工艺更经济、使用更有效、抗磨损更可靠且寿命更长的EMI、RFI和ESD屏蔽。根据本发明的由织物构造成的套管克服了或者至少极大地降低了上述现有技术中的限制,从而允许具有潜在的对抗性能的组件,即使当他们彼此贴近的时候,也能够发挥作用。
发明内容
本发明的一方面提供一种传导性混合纱细丝制成的织物套管以保护细长元件免受EMI、RFI或ESD中的至少一种影响。该混合纱细丝包括细长的非传导性单丝和覆盖在所述非传导性单丝外表面的细长连续传导性电线细丝。因此,电线细丝或细丝之间能够彼此建立电连接。这样,由于电线细丝是连续的彼此电连接的电线细丝,套管具有最佳的导电性。因此,可以对封装在套管里的细长元件提供有效而且均衡的EMI、RFI和/或ESD屏蔽。本发明另一方面还包括一种用于形成套管的传导性混合纱的构造方法,其中该套管用来保护细长元件免受EMI、RFI或ESD中的至少一种影响。该方法包括提供细长的非传导性单丝和细长的传导性电线细丝。然后,将传导性电线细丝覆盖在所述非传导性单丝的外表面。本发明另一方面还提供一种保护细长元件免受EMI、RFI或ESD中的至少一种影响的织物套管。该织物套管包括至少一种混合纱细丝,该混合纱细丝包括细长非传导性单丝和覆盖在所述非传导性单丝外表面的细长连续传导性电线细丝。电线细丝与其本身或其它电线细丝沿套管的一部分交织成电连通,以保护细长元件免受EMI、RFI或ESD中的至少一种影响。本发明另一方面还包括一种用来保护细长元件免受EMI、RFI或ESD中的至少一种影响的织物套管的构造方法。该方法包括提供至少一种混合纱细丝,该混合纱细丝包括非传导性单丝和覆盖在所述非传导性单丝外表面的至少一根连续传导性电线细丝。进一步地,使至少一种混合纱细丝与其本身或其它电线细丝交织为电连通以形成织物。然后,将该织物制成套管。因此,根据本发明的由至少部分混合纱制成的套管对保护细长元件免受EMI、RFI和/或ESD影响是有效的,其中该套管可以制成任何期望的形状,无论是平面的、圆柱形的、球形的、或者其它形状。另外,通过在构造过程中调整织物的宽度、高度或长度,该套管可以形成为任何包装尺寸,而且可以配有各种封闭机制。进一步地,该套管在立体上至少有点弹性,而不会影响到其保护强度、导电性和屏蔽性能,从而可以根据需要允许套管弯曲以更好地引导细长元件免受EMI、RFI和/或ESD影响。
附图说明
结合下列目前优选实施例和最佳实施方式的具体描述、所附权利要求以及附图进行考虑,本发明的上述及其它特征和优点将会更加容易理解,其中:图1是根据本发明一优选实施例的纱线构造的自身卷包套管的透视图;图2是图1中套管的部分断面透视图;图3是根据本发明另一优选实施例构造的套管的断面透视图;图4是根据本发明又一优选实施例构造的套管的断面透视图;图5是根据本发明一优选实施例构造的纱线的放大视图;图6是根据本发明另一优选实施例构造的纱线的放大视图;图7是根据本发明又一优选实施例构造的纱线的放大视图;图8是根据本发明又一优选实施例构造的纱线的放大视图;图9是根据本发明又一优选实施例构造的纱线的放大视图;图10是根据本发明又一优选实施例构造的纱线的放大视图;图11是根据本发明又一优选实施例构造的纱线的放大视图;图12是根据本发明又一优选实施例构造的纱线的放大视图;图13是根据本发明又一优选实施例构造的纱线的放大视图;图14是根据本发明又一优选实施例构造的纱线的放大视图;图15是根据本发明又一优选实施例构造的纱线的放大视图;图16是根据本发明又一优选实施例构造的纱线的放大视图。
具体实施方式
更具体的参考附图,图1示出了一种由纱线构造成的根据本发明构造的套管10,该纱线包括至少部分混合纱或细丝,以下简称为混合纱元件12。这里的术语细丝包括单丝和/或复丝,具体可参考细丝的类型。非传导性单丝和/或非传导性复丝元件(除非另外特别指出,以下将其简称为非传导性元件14)扭和/或绕微米级连续传导性电线细丝(以下简称为电线细丝16)形成混合纱元件12(图5-16)。例如每根电线细丝16的直径大约为20-100μm,针对套管10内的细长元件或捆绑的组件13,该电线细丝为套管10提供电磁干扰(EMI)、射频干扰(RFI)和/或静电放电(ESD)中的至少一种的保护。一旦封闭,通常封好的捆绑电线13则受到最佳保护,防止任何有害干扰,例如电感偶合干扰或内部自感应反射干扰,从而为任何连接到该捆绑电线13的电子元件提供期望的运行效率。因此,套管10能防止该捆绑电线13对与其连接的电子元件造成自感应不利影响,同时也防止该捆绑电线13对任何附近的与其没有直接电连通的电子元件造成干扰。参考图1和图2,在此作为示例而非限制,套管10围绕着纵轴15自身卷包,其中该自身卷包偏折可以通过热定型来实现,例如通过拉紧纬向细丝,或者通过将经向纤维围绕轴15偏压,从而定义一个细长的封闭通道18来容纳该捆绑电线13。至少有一个或多个混合纱元件12(图5-16)优选为在纬向上互相交织,并且该混合纱元件可至少部分由热塑性塑料制成,在此作为示例而非限制为聚酯,从而允许套管10被热定型,否则偏折为管状的形状。应该认识到用纱线元件12构造的套管10可以被制成任何期望的保护套形状,例如常见的平面(图3所示的是变平之前),无论是自身封闭还是通过如挂钩和环扣件17协助,或通过如编织、针织、辫织或钩编过程制成的一种无缝圆柱形(图4)。因此,本发明并不限制套管的外形,所以考虑到任何套管外形的生产和制造,本发明提供一种安全的、耐用的、灵活的套管以组织和保护如线束的细长元件13免受EMI、RFI和/或ESD影响。为了利于消除任何有害干扰,套管10优选为由至少一根或者更优选为由一对加蔽线20、21(图2)至少部分地与一种或多种混合纱元件12交织而成,其中加蔽线20、21被设置为与地面(未示出)进行合适连接。加蔽线20、21优选为彼此之间电连通并且该加蔽线20、21与传导性电线细丝16电连通,加蔽线20、21可以为任意适合的直径,通常在约18-24线号(gauge)之间,可以是任意适合的金属,例如,单线或者绕在一起的多线的锡或镀镍铜或不绣钢。加蔽线20、21沿套管的纵轴15纵向延伸,优选至少有一根加蔽线20远离套管10延伸以可操作地与地面电连通。示出的加蔽线20交错在几个间隔的轴向位置以提供浮动截面23(floatxa0sections),如果需要的话,该浮动截面23具有从套管10横向延伸的能力。在此提到的另一加蔽线21也交错在几个间隔的轴向位置以提供沿套管10长度的浮动截面25(floatxa0sections)。如图2所示,加蔽线20、21可以沿套管10的一部分设置使其彼此重叠并通过织边覆盖保护,该织边以下简称为套管10的自由边27。应该理解,通过被绕或扭的传导性电线细丝16使其从非传导性元件14向外延伸,加蔽线20或加蔽线20、21被设置为与传导性电线细丝16电连通。在一优选实施例中,非传导性元件14提供为复丝纱线,也称作复丝,该非传导性元件为套管10提供柔软的质地、增强的布质性能(drape)和增强的噪声抑制特性。根据应用,当不要求极高温度额定值时,无论是以下详细描述的复丝还是单丝的非传导性元件14均可以由聚酯、尼龙、聚丙烯、聚乙烯、腈纶、棉、人造纤维和阻燃剂(FR)等上述所有材料制成,这些材料在此仅作为示例而非限制。如果要求更高的温度额定值和FR特性,则非传导性元件14可以由包括芳香族聚酰胺纤维(m-aramid,例如销售时称作诺梅克斯Nomex、美塔斯Conex、克密尔Kermel)、聚醚酰亚胺(例如销售时称作凯夫拉Kevlar、特沃纶Twaron、泰克诺拉Technora)、PPS、LCP、TPFE和PEEK材料制成,这些材料在此仅作为示例而非限制。当要求还要更高的温度额定值和FR特性时,非传导性元件14可包括例如玻璃纤维、玄武岩、硅土和陶瓷的矿物纱线。如上所述,连续传导性电线细丝16要么可以绕在非传导性元件14上,如图5所示,使得非传导性元件14沿基本笔直的路径延伸,而传导性电线细丝16围绕非传导性元件14沿着螺旋形的路径延伸;要么可以扭在非传导性元件14上,如图6所示,使得它们相对彼此形成轴向偏移的螺旋形的路径。无论如何构造,优选至少有一部分传导性电线细丝16保持固定或从非传导性元件14的外表面24径向向外延伸。这样可以促进至少部分由混合纱元件12制成的套管10保持有效的EMI、RFI和/或ESD屏蔽特性。传导性电线细丝16优选提供为不绣钢连续丝,例如低碳不绣钢,如SS316L,其具有高耐腐蚀性,然而,还可使用其它传导性的连续金属丝,如铜、锡或镀镍铜、铝以及其它合金。通过将连续传导性电线细丝16扭或绕在非传导性元件14上,所述连续传导性电线细丝16可覆盖在非传导性元件14上面以形成混合纱元件12,如果需要的话,该混合纱元件12可包括单线传导性电线细丝16(图5、图6和图9),双线传导性电线细丝16(图7、图10-14)、三线传导性电线细丝16(图8),或者多线传导性电线细丝16(图15和图16),沿混合纱元件12的长度方向充分延伸。应该理解,由于沿着混合纱元件12的长度的传导性电线细丝的数量越多,混合纱元件12的传导性能就越好,因此根据电导率和屏蔽搜索性能,可以使用任意期望数目的传导性电线细丝16。当使用两根或两根以上传导性电线细丝16时,电线细丝可以设置为彼此重叠在一起,在此作为示例而非限制为例如具有不同的螺旋角度和/或以相反的方向扭或绕电线细丝16(如图7和8所示),或者该电线细丝可以设置为非重叠关系,例如具有相似的螺旋角度和沿着相同的方向扭或绕(如图11-14所示)。无论使用多少根传导性电线细丝16,其优选至少部分留在非传导性元件14的外表面24的外面以提高混合纱元件12的EMI、RFI和/或ESD的屏蔽性能。无论在构造混合纱元件12时使用的是一根、两根、三根或多根传导性电线细丝16,电线细丝16的设置和特定的结构被选择为最大化提高期望的屏蔽性能。根据本发明一个优选方案的编织物,在此作为示例而非限制,穿过套管10经向的混合纱元件12包括两根或两根以上的传导性电线细丝16,穿过套管10的纬向或填充方向的混合纱元件12包括单根传导性电线细丝16。这种构造为最终的套管10提供了最优的EMI、RFI和/或ESD屏蔽特性,同时也为套管10提供了绕纵轴15的最高的布质性能(drape),其可以有助于将套管10制成期望的形状,无论是平面或者是大致的圆柱形。应该理解,传导性电线细丝或电线细丝16优选与其自身或其它电线细丝16保持电连通。这样,例如穿过经向的电线细丝16与穿过纬向的传导性电线细丝16保持电接触,因此建立围绕套管10外表面的EMI、RFI和/或ESD的完整屏蔽网格或网络。特别是可以如所讨论的那样通过所述传导性电线细丝16从非传导性细丝14径向向外延伸来形成。关于混合纱元件12的构造的另外一个考虑是,最好在纬向和经向都为混合纱元件12提供基本相似的旦尼尔(denier,在复丝环境下使用)和/或直径(在复丝环境下使用)。这样,当每个纬向混合纱元件12包括单根传导性电线细丝16时,相应的下面的非传导性细丝14具有比经向混合纱元件12的非传导性细丝14更大的旦尼尔和/或直径,如上所述,混合纱元件12还可以具有两根或多根传导性电线细丝16。通过提供大概或者基本上相同旦尼尔和/或直径的纬向和经向混合纱元件12,形成的套管织物具有更光滑的外形和触感,因此增加套管10的耐磨性。例如,纬向混合纱元件12的单根连续丝的不绣钢电线细丝16,其直径在20-100μm之间,例如大约为50μm(本例中该电线细丝的直径大约等于140旦尼尔),扭在或绕在约1100旦尼尔的非传导性聚酯复丝14上,形成的混合纱元件12大约为1240旦尼尔。进一步地,经向混合纱元件12的两根连续丝的不绣钢电线细丝16,其直径在20-100μm之间,例如大约为50μm,扭在或绕在约970旦尼尔的非传导性聚酯单丝或复丝14上,形成的混合纱元件12大约为1250旦尼尔。因此,形成的经向和纬向混合纱元件12大概或者基本上彼此相等。在另一个例子中,混合纬向纱元件12的单根连续丝的不绣钢电线细丝16,其直径在20-100μm之间,例如大约为50μm,扭在或绕在约1100旦尼尔的非传导性聚酯单丝或复丝14上,形成的混合纱元件12大约为1240旦尼尔。进一步地,混合经向纱元件12的三根连续丝的不绣钢电线细丝16,其直径在20-100μm之间,例如大约为50μm,扭在或绕在约830旦尼尔的非传导性聚酯单丝或复丝14上,形成的混合经纱元件12大约为1250旦尼尔。所以形成的经向和纬向混合纱元件12大概或者基本上又是相同的。在又一个例子中,纬向混合纱元件12的单根连续丝的不绣钢电线细丝16,其直径在20-100μm之间,例如大约为35μm(本例中该电线细丝的直径大约等于70旦尼尔),扭在或绕在约530旦尼尔的非传导性m-芳香族聚酰胺复丝14上,形成的混合纱元件12大约为600旦尼尔。进一步地,经向混合物元件12的两根连续丝的不绣钢电线细丝16,其直径在20-100μm之间,例如大约为35μm,扭在或绕在约460旦尼尔的非传导性m-芳香族聚酰胺复丝14上,形成的混合纱元件12大约为600旦尼尔。所以经向和纬向混合纱元件12大概或者基本上又是相同的。在又一个例子中,纬向混合纱元件12的单根连续丝的不绣钢电线细丝16,其直径在20-100μm之间,例如大约为35μm,扭在或绕在约530旦尼尔的非传导性m-芳香族聚酰胺复丝14上,形成的混合纱元件12大约为600旦尼尔。进一步地,经向混合物元件12的三根连续丝的不绣钢电线细丝16,其直径在20-100μm之间,例如大约为35μm,扭在或绕在约390旦尼尔的非传导性m-芳香族聚酰胺复丝14上,形成的混合纱元件12大约为600旦尼尔。所以经向和纬向混合纱元件12大概或者基本上又是相同的。因此,上述实施例只作为举例但并不限制于此,纬向和经向混合纱元件12可以有许多的构造和设置。进一步地,如上所述,更多的经向传导性电线细丝16可以用来有效提高传导性混合纱元件12的传导性性能,从而增强EMI、RFI和/或ESD的屏蔽有效性,经向和纬向混合纱元件12的旦尼尔优选保持彼此大概相等。如图9所示,根据本发明的又一个优选方式,混合纱元件12通过围绕单根非传导性细丝14绕或扭单根传导性电线细丝16构造而成,在此示出为由上述材料制成的单丝。如图10所示,根据本发明的又一个优选方面,混合纱元件12通过首先围绕单根非传导性细丝绕或扭第一传导性电线细丝16,此处示出为沿着与图9相同的方向(S或Z方向)的单丝14,然后,绕着第一电线细丝16和非传导性纤维14以与第一电线细丝16相反的方向扭或绕第二根传导性电线细丝16’构造而成。通过对称地扭或绕电线细丝16、16’,混合纱元件12基本上保持均衡,因此附近不会产生任何较大的扭矩。如图11所示,根据本发明的又一个优选方面,混合纱元件12通过围绕单根非传导性细丝(在此示出为非传导性的单丝14)绕或扭两根或两根以上的传导性电线细丝16构成。如图所示,本实施例中的电线细丝16以相同的方向彼此绕在一起,具有基本上相同的螺旋角度,因此不会彼此重叠。如图12所示,根据本发明的又一个优选方面,混合纱元件12通过围绕单根非传导性细丝14绕或扭两根或两根以上的传导性电线细丝16构成。但电线细丝16绕着的不是如图11所示的单丝14,而是绕着复丝14。如图13所示,根据本发明的又一个优选方面,混合纱元件12的构造方式与上面所述的以及图11和图12显示的基本相同,通过邻接单根非传导性细丝(在此示出为非传导性的单丝14)的外表面延伸的两根或两根以上的传导性电线细丝16来构造。然而,在沿非传导性细丝14绕传导性电线细丝16之前,非传导性单丝14要么首先在其外表面涂上或粘上涂层材料CM,要么在纤维或纱线卷曲工艺中为其外表面提供纹理表层TS。该涂层材料CM或者纹理表层TS用来抑制传导性电线细丝16相对于其下面的非传导性单丝14的滑动。如图14所示,根据本发明的又一个优选方面,混合纱元件12通过围绕一对非传导性细丝14、14’绕两根或两根以上的传导性电线细丝16构造而成。此处所述的非传导性细丝14、14’示出为非传导性复丝14和非传导性单丝14’,该细丝由前面所述材料形成。非传导性复丝14和单丝14’沿其长度基本上彼此紧靠。进一步地,如图14A所示,根据本发明又一个优选方面构造的混合纱元件12包括至少一个非传导性元件,在此示出为复丝的非传导性元件14,该非传导性元件是混合纱元件(例如上面关于图5讨论的),具有在那附近扭或绕着的另一种传导性电线细丝16’,但是也可以使用前面所描述的和说明的实施例以外的其它任意混合纱元件12。因此,至少一根连续传导性电线细丝16’围绕非传导性复丝14单独地延伸。如图15所示,根据本发明的又一个优选方面,混合纱元件12通过围绕非传导性单丝14’绕一对在之前已经扭或绕在一起的混合纱元件12’,近似于上面关于图7的讨论。然而在阐明的实施例中,混合纱元件12’包括扭着的传导性电线细丝16,或者正如所阐明的,以一个相似的螺旋角度绕在每根非传导性复丝14上。但是,一旦围绕中心延伸的非传导性单丝纱元件14’旋转,混合纱元件12’的传导性电线细丝16就与另一根混合纱元件12’的传导性电线细丝16接触。如图16所示,根据本发明的又一个优选方面,混合纱元件12通过首先在一对分离的非传导性细丝(此处示出为非传导性复丝14)上扭或绕一对传导性细丝16构造而成。然后,被扭和绕的元件中的至少一个包括非传导性细丝,示出为非传导性单丝14’,例如沿“S”方向扭或绕。然后,该对分离的元件扭在一起,例如沿“Z”方向,以形成均一的混合纱元件12。本发明的另一方面包括一种构造上述保护细长元件免受EMI、RFI和/或ESD中的至少一种影响的织物套管10的方法。该方法包括提供至少一根或多根前述的混合纱元件12,该混合纱元件分别包括非传导性细长的细丝14和覆盖在非传导性细丝14外表面上的至少一根细长的连续传导性电线细丝16。其次,例如在经向和纬向上相互交织混合纱元件12以形成织物,其中,沿经向延伸的电线细丝16直接电连通于沿纬向延伸的电线细丝16。根据套管10的不同的构造方法,该织物套管可通过编织、针织、钩编或辫织构造而成。这样,应该理解,必要时该方法还包括额外的步骤,例如,套管10为一种辫织套管时,使用一根或多根前述混合纱元件12的辫织步骤以完成如上所述的期望的特定套管结构。应该进一步理解,如果形成的套管是辫织的、钩编的或与针织的经编和纬编不同的针织形式,上面的经向和纬向的使用可能不适用于这些构造方法制成的套管。无论如何,应该理解,混合纱元件12几乎可以使用任何纺织构造方法进行交织以形成保护套管。另外,混合纱元件12制成的套管10制成可以适应多种宽度、高度和长度,并配置为适用于各种应用中。显然,在上述教导的启示上,本发明可以有多种修改和变化。因此,应该了解,在所附权利要求范围内,本发明可以通过具体描述的以外的方式实现。