КОМПОЗИТНАЯ ПРЯЖА С СЕРДЕЧНИКОМ, ПРЕДМЕТ ОДЕЖДЫ, СОДЕРЖАЩИЙ КОМПОЗИТНУЮ ПРЯЖУ С СЕРДЕЧНИКОМ, СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИТНОЙ ПРЯЖИ С СЕРДЕЧНИКОМ И ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИТНОЙ ПРЯЖИ С СЕРДЕЧНИКОМ Российский патент 2021 года по МПК D02G3/12 

Настоящее изобретение относится к композитной пряже с сердечником, обладающей электропроводностью.

Пряжу, обладающую электропроводностью, можно использовать в различных областях, таких как производство одежды, или в полупроводниковой промышленности.

В US 2014/0242868 A1 описана электропроводящая пряжа, применяемая для производства текстильных изделий, в которой смешаны штапельные и металлические волокна, при этом такая смеси образует пряжу.

В области электроники электропроводящая пряжа, например, описана в US 2014/0170919 A1 и WO 2014/092781 A1.

В US 2014/0170919 А1 предложен сердечник, инкапсулированный посредством первого и второго электропроводящих слоев, окружающих сердечник. Кроме того, для обеспечения электрической изоляции такой инкапсулированный провод заключен в слой обычного полимера.

В WO 2014/092781 A1 описаны металлические нити, встроенные в изоляционный материал, который инкапсулирован полимерным слоем для обеспечения электрической изоляции.

Другая пряжа, представляющая собой эластичную пряжу кольцевого способа прядения, описана в EP 2145034 B1. Для создания ощущения натуральности в сочетании с высокой устойчивостью и прочностью используют нить с эластичным сердечником, вокруг которой путем кольцевого прядения могут быть накручены дополнительные нити. Такой скрученный сердечник инкапсулируют с помощью так называемых штапельных волокон, изготовленных из натуральных материалов, для придания пряже ощущения натуральности.

В настоящем изобретении предложена пряжа с высокими эксплуатационными характеристиками, имеющая улучшенную электропроводность в сочетании с адаптируемыми оптическими и/или тактильными свойствами поверхности.

Для решения указанной выше проблемы, согласно первому варианту реализации предложена пряжа с сердечником, имеющая особенности, определенные в пункте 1 формулы изобретения.

Такая пряжа с сердечником отличается от ближайшего аналога, описанного в WO 2014/092781 A1, применением покровного слоя, содержащего штапельные волокна. Указанные штапельные волокна представляют собой различные волокна, имеющие определенную длину. Такие штапельные волокна могут иметь множество разных длин. В технологии текстильных материалов указанные штапельные волокна называют прерывистыми волокнами, чтобы отличать такие волокна от так называемых непрерывных филаментных волокон. Такие нити могут иметь неограниченную длину.

При применении покровного слоя, содержащего штапельные волокна или, что предпочтительно, состоящего из штапельных волокон, инкапсулирование электропроводящих нитей, служащих в качестве сердечника, обеспечивает адаптируемость свойств поверхности пряжи с сердечником.

В зависимости от применения пряжи также может быть достаточно использовать только одну электропроводящую нить вместо по меньшей мере двух электропроводящих нитей. В частности, это справедливо в случае, когда такая нить представляет собой описанную далее нить с покрытием, которая может иметь неэлектропроводящий сердечник и электропроводящий покровный слой.

Согласно дополнительному варианту реализации сердечник композитной пряжи с сердечником может дополнительно содержать эластичную нить, обладающую упругостью в продольном направлении. Упругость представляет собой способность обратимо деформироваться под действием напряжения. Путем комбинирования упругости с электропроводностью можно еще больше повысить прочность пряжи. В частности, силы могут действовать в продольном направлении без разрыва всей пряжи.

Упругость можно охарактеризовать модулем упругости Юнга (в ГПа), составляющим от 0,01 до 5, более предпочтительно от 0,01 до 0,5, в частности, от 0,01 до 0,1 Альтернативно или дополнительно, удлинение может составлять от 1 до 500%. При этом указанное значение в % определяет относительное удлинение от ненапряженного состояния до состояния, в котором пряжу расширяют до максимума, при котором все еще может происходить обратимое сжатие. Дополнительные предпочтительные значения удлинения составляют: 2%, 3%, 4%, 6%, 8%, 10%, 13%, 15%, 18%, 20%, 50%, 100%, 200%, 300%, 400%. Каждое из перечисленных выше значений может по отдельности служить нижней или верхней границами.

Согласно дополнительному варианту реализации эластичная нить может представлять собой отдельную нить, которая не состоит из по меньшей мере двух проводящих нитей. Соответственно, композитная пряжа с сердечником содержит по меньшей мере три нити, при этом по меньшей мере три нити образуют сердечник, встроенный в покровный слой, содержащий штапельные волокна. Путем комбинирования по меньшей мере одной или предпочтительно только одной эластичной нити с по меньшей мере двумя электропроводящими нитями можно повысить прочность пряжи, поскольку способность к растяжению является хорошей, что снижает вероятность ухудшения проводимости пряжи при обрыве одной из электропроводящих нитей, поскольку вторая электропроводящая нить все еще присутствует. Хотя предпочтительно, чтобы электропроводящие нити были выполнены из другого материала и/или химического состава, можно также использовать электропроводящие нити, имеющие одинаковую композицию и/или состав.

Альтернативно или дополнительно, по меньшей мере одна из электропроводящих нитей может иметь соответствующую упругость, также представляя собой эластичную нить. В этом случае можно исключить наличие в сердечнике дополнительной неэлектропроводящей нити.

Выбор по меньшей мере трех нитей обеспечивает дополнительные возможности с точки зрения адаптивности композитной пряжи с сердечником. Согласно дополнительному варианту реализации по меньшей мере две проводящие нити наматывают на эластичную нить. Это может быть выполнено методом кольцевого прядения, как описано в EP 2145034 B1. При наматывании соответствующих электропроводящих нитей на эластичную нить имеется преимущество, состоящее в том, что электропроводящие нити, которые могут представлять собой нити, не имеющие существенной упругости, способны расширяться в длину и не обрываться при расширении. Когда, например, электропроводящие нити расположены в сердечнике параллельно относительно друг друга в продольном направлении и не намотаны на эластичную нить или любую другую нить, вероятность обрыва, состоящая в том, что по меньшей мере одна электропроводящая нить разорвется, увеличивается по сравнению с ситуацией, когда соответствующие электропроводящие нити намотаны на эластичную нить.

По меньшей мере две проводящие нити можно выбрать из следующей группы: а) металлическую нить, выполненную из металлического материала, и б) нить с покрытием. Нить с покрытием может иметь сердечник из по существу неэлектропроводящего материала и поверхностный слой из электропроводящего материала. Предпочтительно, чтобы одна из по меньшей мере двух нитей представляла собой металлическую нить, и чтобы по меньшей мере вторая из нитей представляла собой нить с покрытием. Благодаря присутствию различных типов электропроводящих нитей можно регулировать физические свойства композитной пряжи с сердечником.

В частности, путем комбинирования электропроводящего покрытия с неэлектропроводящим сердечником материал сердечника фактически определяет свойства удлинения нити, тогда как соответствующее покрытие определяет свойства электропроводности. В противоположность этому, при применении металлической нити такая металлическая нить очень подвержена обрыву, чего нельзя сказать о нити с покрытием.

Нить с покрытием может одновременно обеспечивать упругость, представляя собой в то же время эластичную нить. В этом случае наличие дополнительной эластичной нити можно исключить. Такую нить с покрытием, имеющую электропроводность и упругость, также можно использовать в качестве единственной нити, инкапсулированной посредством штапельных волокон, в качестве альтернативы описанному выше композитному сердечнику согласно настоящему изобретению, содержащему по меньшей мере две проводящие нити в качестве материала сердечника.

Согласно дополнительному варианту реализации композитная пряжа с сердечником представляет собой пряжу с сердечником кольцевого способа прядения.

При таком кольцевом прядении нити и/или также штапельный волокнистый материал, который можно поставлять в виде ровницы, подают, например, в вытяжные цилиндры и затем подвергают прядению и наматывают на вращающийся шпиндель. Дополнительные подробности, касающиеся кольцевого прядения, описаны в EP 2145034 B1, в частности, в [0049] - [0053] и на приведенной там фиг. 4, описание которого включено посредством ссылки.

Штапельные волокна могут включать по меньшей мере одно волокно или смесь волокон из группы: натуральных, рециклированных и/или синтетических волокон и/или волокон, сделанных из следующих материалов: хлопка, вискозы, полиэстера, шерсти, холста, альпака, викуньи, ангоры, кашемира, капока, манилы, льна, конопли, рами, гессиана, сизали, волокна кокосового ореха, асбеста, стекла, искусственного белкового волокна, ацетата, триацетата, акрила, арамида, нейлона, олефина, которые используют для формирования покровного слоя, могут быть выбраны из следующих материалов: хлопка, вискозы, полиэстера, шерсти, холста, альпака, викуньи, ангоры, кашемира, капока, манилы, льна, конопли, рами, джута, сизали, волокна кокосового ореха, асбеста, стекла, искусственного белкового волокна, ацетата, триацетата, акрила, арамида, нейлона, олефина. Соответствующие волокна, изготовленные из приведенного выше материала, можно использовать в виде смеси волокон из одного материала или виде композиции любых из перечисленных выше волокон из различных материалов при одной из различных длин. Соответствующие волокна могут представлять собой натуральные волокна, синтетические волокна и/или рециклированные волокна.

Металл, образующий металлическую нить, или электропроводящий материал поверхностного слоя нити с покрытием можно выбрать из следующих элементов или их сплавов: меди, серебра, железа, золота, магния, стали. Также можно использовать любой другой электропроводящий металл или металлический сплав.

Соответствующий неэлектропроводящий материал, составляющий сердечник нити с покрытием, можно выбрать из следующих веществ: полиамида (PA), полиэфирсульфона (PES), полибутилентерефталата (PBT), полиэтилентерефталата (PET) и их комбинации. В качестве сердцевины нити с покрытием можно использовать любую другую непрерывную нить, изготовленную из натуральных, синтетических и регенерированных материалов.

Толщина металлической нити может составлять от 0,0001 мкм до 1,500 мкм. Дополнительные предпочтительные значения толщины составляют: 0,0010 мкм, 0,0100 мкм, 0,1000 мкм; 0,5000 мкм, 1,0000 мкм или любую сумму или разницу одного или более из перечисленных выше значений. Каждое из приведенных выше значений может служить по отдельности в качестве нижней или верхней границ диапазона толщины. Толщина, с одной стороны, определяет проводимость, а также вероятность разрыва пряжи. Таким образом, выбор соответствующей толщины металлической нити в приведенных выше диапазонах зависит от требуемых свойств конечной пряжи с сердечником.

Толщина нити с покрытием и/или толщина эластичной нити может составлять от 1 до 5,498 денье. Дополнительные предпочтительные значения толщины составляют: 1,500 денье, 1,800 денье, 2,500 денье, 3,000 денье, 4,400 денье, 5,000 денье. Каждое из перечисленных выше значений может служить по отдельности в качестве нижней или верхней границ диапазона толщины.

Денье представляет собой единицу измерения линейной массовой плотности волокон в граммах на 9000 метров волокна. Это означает, что 1 денье представляет собой 1 грамм на 9000 метров. Другими словами, хлопчатобумажную ткань измеряют по массе пряжи в граммах на 9000 метров.

Сама по себе пряжа с сердечником, которая может содержать покровный слой из штапельных волокон и по меньшей мере две нити, предпочтительно имеет толщину от 1 до 6,000 денье. Дополнительные предпочтительные значения толщины составляют: 1,500 денье, 1,800 денье, 2,500 денье, 3,000 денье, 4,400 денье, 5,000 денье. Каждое из перечисленных выше значений может служить по отдельности в качестве нижней или верхней границ диапазона толщины.

Согласно дополнительному аспекту предложен тканый материал, содержащий композитную пряжу с сердечником, описанную в предыдущем разделе. В частности, композитная пряжа с сердечником может представлять собой основную и/или уточную пряжу тканого материала.

Однако настоящее изобретение не ограничено ткаными материалами. Также другие ткани, такие как трикотажное полотно или нетканые материалы, могут содержать указанную пряжу в качестве компонента или могут полностью состоять из такой пряжи. Пряжу согласно настоящему изобретению можно использовать в кругловязаном и/или в плосковязаном трикотажном полотне.

Кроме того, можно обеспечить трикотажное полотно, содержащее композитную пряжу с сердечником согласно настоящему изобретению.

Согласно дополнительному аспекту предложен предмет одежды, содержащий описанную выше композитную пряжу с сердечником.

Предмет одежды включает обувь, футболки, куртки, но, однако, предпочтительной является одежда первого слоя, такая как носки, нижнее белье, футболки, поскольку функциональные возможности предметов с электропроводностью могут тогда обеспечить лучшую передачу/контакт с человеческим телом, когда человек носит соответствующее изделие. Тем не менее, предмет одежды не ограничен перечисленными изделиями и может представлять собой любой предмет одежды.

В предмете одежды можно разместить одну или более проводных дорожек. Проводная дорожка состоит из композитной пряжи с сердечником или, в частности, может состоять из композитной пряжи с сердечником, имеющей конфигурацию, описанную в предыдущем разделе.

Проводная дорожка может проходить внутри тканого материала или может быть вышита на материале, из которого сделан предмет одежды.

Проводная дорожка может представлять собой специальную дорожку, проходящую от одного конкретного места на одежде до второго конкретного места на одежде с обеспечением избирательной передачи сигналов между соответствующими двумя местоположениями.

Соответствующий предмет одежды может иметь один или более электродов, соединенных с соответствующим концом одной проводной дорожки, при этом другой конец проводной дорожки может быть подсоединен к станции управления, выполненной с возможностью сообщения с электродом.

Таким образом, нет необходимости использовать отдельные, общеизвестные кабели, проходящие от места, где установлена станция управления, до места, где расположены электроды, которые могут служить в качестве датчиков для измерения функций тела.

Каждая соответствующая проводная дорожка может иметь неэлектропроводящее покрытие, которое препятствует переносу электрического тока в радиальном направлении проводной дорожки к окружающей области.

Карман для размещения соответствующей станции управления может быть встроен в одежду. Станция управления может быть подключена к соответствующим клеммам, расположенным на концах соответствующих проводных дорожек, для передачи сигналов через проводные дорожки к электродам.

Электроды могут представлять собой электродные подушечки. Электродные подушечки могут представлять собой пластыри из проводящего материала, например, тканого или нетканого текстильного материала, который включен в предмет одежды как неотъемлемая часть.

Предмет одежды может иметь множество проводных дорожек, соединенных с соответствующими электродами, при этом по меньшей мере один электрод расположен в области сердца человека и по меньшей мере дополнительный электрод расположен на конечности человеческого тела, например, на одном или обоих плечах, и/или на одном или обоих бедрах, и/или на одном или обоих коленах, и/или на одной или обеих ногах, и/или на одной или обеих руках.

При применении такой конструкции можно измерять физические функции, в частности, функции сердца.

Предпочтительно, чтобы соответствующий предмет одежды имел определенную функциональность сжатия и, таким образом, представлял собой предмет компрессионной одежды, поскольку в противном случае соответствующее взаимодействие датчиков/электродов и человеческого тела, вероятно, будет недостаточным для приема хороших сигналов для отслеживания физической активности человеческого тела.

Станция управления может быть выполнена с возможность подачи электрического тока на электроды и приема информации от электродов для визуального отображения физической активности человеческого тела.

Согласно дополнительному аспекту предложен способ получения композитной пряжи с сердечником.

Предложенный способ включает стадии обеспечения по меньшей мере двух электропроводящих нитей в качестве сердечника, обеспечения штапельных волокон и кольцевого прядения по меньшей мере двух электропроводящих нитей со штапельными волокнами таким образом, чтобы покровный слой, содержащий штапельные волокна, инкапсулировал сердечник с образованием проводящей пряжи. Однако указанный способ согласно настоящему изобретению не исключает все другие возможные способы получения предложенной композитной пряжи с сердечником.

Примерами таких способов прядения являются кольцевое прядение, пневмомеханическое прядение и аэромеханическое прядение. Тем не менее, в частности, применение метода кольцевого прядения является предпочтительным.

Применение указанной композитной пряжи с сердечником описано для по меньшей мере одного из следующих аспектов: применение в мобильных устройствах, применение в сенсорных элементах, применение в качестве фильтрующих элементов, применение в медицинской аппаратуре, применение для микроволновых приборов, применение в спортивной одежде, применение в медицинском снаряжении, применение в интеллектуальных тканях и применение в перчатках и для применения в мягких крышах автомобилей с откидным верхом. Дополнительными областями применения являются любые области, в которых следующие технические функции включают полезные проводящие свойства, антистатические свойства, антибактериальные свойства, противогрибковые свойства, свойства электромагнитного экранирования.

Для облегчения понимания настоящего изобретения ниже рассмотрены некоторые конкретные варианты реализации, которые, однако, не ограничивают объем общего описания.

Соответствующие особенности, упомянутые выше, и отличительные особенности, описанные ранее применительно к конкретным примерам, можно комбинировать друг с другом в любой форме.

В частности,

На фигуре 1a показано поперечное сечение согласно первому варианту реализации композитной пряжи с сердечником;

На фигуре 1b показан вид в продольном направлении сердечника композитной пряжи с сердечником, показанной на фигуре 1а.

На фигуре 2 показан пример кольцепрядильной машины и процесс получения пряжи с сердечником, показанной на фигуре 1, и

На фигуре 3 показан пример предмета одежды, представляющий собой компрессионную футболку, в которой установлены проводные дорожки, состоящие из композитной пряжи с сердечником, показанной на фигуре 1.

Схематическое изображение кольцепрядильной машины показано на фигуре 2. Ссылочные позиции 1-4, указанные на фигуре 2, представляют собой катушки, из которых ровницу 16 (катушка со ссылочной позицией 4) или нити (катушки со ссылочными позициями 1, 2 и 3) подают на соответствующую вытяжную ступень 5, 6, 7, 8, содержащую вытяжные цилиндры.

Ровницу или нить подают от катушек 1, 2, 3 и 4 к вытяжным цилиндрам, находящимся на соответствующей вытяжной ступени 5, 6, 7, 8, где материал вытягивают между вытяжными цилиндрами. С указанной ступени вытянутый материал подают на шпиндель 9 (кольцепрядильный шпиндель).

Соответствующая установка, показанная на фигуре 2, не предназначена для ограничения настоящего изобретения. Однако соответствующие катушки 1, 2, 3, 4, а также соответствующие вытяжные ступени 5, 6, 7, 8, каждая, могут быть расположены одна за другой и прилегать друг к другу в горизонтальном или вертикальном направлении.

Кроме того, следует отметить, что на фигуре 2 показана только одна секция для производства одной единственной пряжи согласно настоящему изобретению. Тем не менее, две или более из указанных секций могут быть размещены одна за другой в горизонтальном направлении. Каждая секция может представлять собой один блок, при этом множество блоков может быть установлено последовательно один за другим для одновременного изготовления множества нитей.

Между вытяжной ступенью и шпинделем на данной ступени расположена ступень 11 скручивания, при этом согласно настоящему варианту реализации, показанному на фигуре 3, нити 13, 14 и 15 от катушек 1, 2 и 3 сначала наматывают друг на друга и, таким образом, скручивают.

После ступени 11 скручивания и перед шпинделем 9 расположена ступень 12 инкапсулирования, на которой изготавливают соответствующую ровницу 16, содержащую штапельные волокна, с формированием покровного слоя, инкапсулирующего скрученный сердечник, состоящий из нити 13, 14 и 15.

В примере, показанном на фигуре 2, соответствующая нить со ссылочной позицией 13 представляет собой металлическую нить, выполненную из металлического материала, нить со ссылочной позицией 14 представляет собой нить с покрытием, содержащую сердечник из по существу неэлектропроводящего материала и поверхностный слой из электропроводящего материала, и нить со ссылочной позицией 15 представляет собой эластичную нить, имеющую определенную упругость в по меньшей мере продольном направлении.

В случае, показанном на фигуре 2, соответствующую металлическую нить 13 и нить 14 с покрытием наматывают на эластичную нить 15 на ступени 11 скручивания.

После этого ровницу, содержащую штапельные волокна, направляют на ступень 12 инкапсулирования для формирования инкапсулирующего покровного слоя на сердечнике, состоящем из металлической нити 13, нити 14 с покрытием и эластичной нити 15.

Хотя в настоящем случае описано кольцевое прядение, получение композитной пряжи с сердечником не ограничено указанным способом кольцевого прядения, но может быть выполнено любым способом, способным обеспечить покровный слой, инкапсулирующий сердечник, содержащий одну или более нитей. Альтернативой таким способам кольцевого прядения являются пневмомеханическое прядение и аэромеханическое прядение.

Пример, показанный в данном случае, содержит скрученный сердечник, при этом нити в таком сердечнике не обязательно являются скрученными, они могут, например, также проходить параллельно друг другу.

Хотя в рассматриваемом случае используют металлическую нить 13, нить 14 с покрытием и эластичную нить, это не является существенным.

По меньшей мере две проводящие нити можно выбрать из следующей группы: а) металлическую нить, выполненную из металлического материала, и б) нить с покрытием. Нить с покрытием может иметь сердечник из по существу неэлектропроводящего материала и поверхностный слой из электропроводящего материала. Предпочтительно, чтобы одна из по меньшей мере двух нитей представляла собой металлическую нить, и чтобы по меньшей мере вторая из нитей представляла собой нить с покрытием. Благодаря присутствию различных типов электропроводящих нитей можно регулировать физические свойства композитной пряжи с сердечником.

Эластичная нить может представлять собой отдельную нить, которая не состоит из по меньшей мере двух проводящих нитей. Соответственно, композитная пряжа с сердечником содержит по меньшей мере три нити, при этом по меньшей мере три нити образуют сердечник, встроенный в покровный слой, содержащий штапельные волокна. Путем комбинирования по меньшей мере одной или предпочтительно только одной эластичной нити с по меньшей мере двумя электропроводящими нитями можно повысить прочность пряжи, поскольку способность к растяжению является хорошей и вероятность ухудшения проводимости пряжи при обрыве одной из электропроводящих нитей уменьшается, поскольку вторая электропроводящая нить все еще присутствует. Предпочтительно, чтобы электропроводящие нити были выполнены из другого материала и/или химического состава, но, тем не менее, можно также использовать электропроводящие нити, имеющие одинаковую композицию и/или состав.

Штапельные волокна в контексте настоящего изобретения представляют собой волокна или группы волокон, имеющих одну или разную длину. В противоположность этому, нить представляет собой одно волокно, имеющее по существу неограниченную длину.

Такое толкование соответствует пониманию терминов «штапельное волокно» и «нить» в текстильной промышленности.

Композитная пряжа с сердечником, которую получают путем кольцевого прядения, как описано со ссылкой на фигуру 2, показана на фигуре 1а и фигуре 1b.

На фигуре 1b внутренняя центральная часть сердечника композитной пряжи с сердечником состоит из эластичной нити 15, тогда как соответствующие электропроводящие нити 13, 14, в частности, металлическая нить 13 и нить 14 с покрытием, намотаны на указанную эластичную нить.

Однако такая соответствующая кольцевая намотка по меньшей мере двух проводящих нитей вокруг эластичной нити не является необходимой. Предложена по меньшей мере композитная пряжа с сердечником, содержащая в качестве сердечника по меньшей мере две электропроводящие нити. Они могут быть вытянуты параллельно друг другу или намотаны друг на друга, в сочетании с дополнительной независимой эластичной нитью или без нее.

Однако одна из соответствующих электропроводящих нитей или две из электропроводящих нитей могут обеспечивать упругость, так что нет необходимости в применении по меньшей мере третьей нити, имеющей требуемую упругость.

Кроме того, такая эластичная нить может быть получена посредством конфигурации нити с покрытием, содержащей сердечник из по существу неэлектропроводящего материала, который, однако, предпочтительно является эластичным в своем продольном направлении. Поверхностный слой электропроводящего материала может представлять собой металл, который сам по себе не является эластичным. Наличие двух электропроводящих нитей предотвращает опасность, связанную с отсутствием проводимости при обрыве соответствующей одной из электропроводящих нитей.

Штапельные волокна могут включать по меньшей мере одно волокно или смесь волокон из группы: натуральных, рециклированных и/или синтетических волокон и/или волокон, сделанных из следующих материалов: хлопка, вискозы, полиэстера, шерсти, холста, альпака, викуньи, ангоры, кашемира, капока, манилы, льна, конопли, рами, сизали, волокна кокосового ореха, асбеста, стекла, искусственного белкового волокна, ацетата, триацетата, акрила, арамида, нейлона, олефина, которые используют для формирования покровного слоя, могут быть выбраны из следующих материалов: хлопка, вискозы, полиэстера, шерсти, холста, альпака, викуньи, ангоры, кашемира, капока, манилы, льна, конопли, рами, джута, сизали, волокна кокосового ореха, асбеста, стекла, искусственного белкового волокна, ацетата, триацетата, акрила, арамида, нейлона, олефина. Соответствующие волокна, изготовленные из приведенного выше материала, можно использовать в виде смеси волокон из одного материала или виде композиции любых из перечисленных выше волокон из различных материалов при одной из различных длин. Соответствующие волокна могут представлять собой натуральные волокна, синтетические волокна и/или рециклированные волокна.

Металл, образующий металлическую нить 13, или электропроводящий материал поверхностного слоя нити 14 с покрытием можно выбрать из следующих элементов или их сплавов: меди, серебра, железа, золота, магния, стали.

Соответствующий неэлектропроводящий материал, составляющий сердечник нити 14 с покрытием, можно выбрать из следующих веществ: полиамида (PA), полиэфирсульфона (PES), полибутилентерефталата (PBT), полиэтилентерефталата (PET) и их комбинации.

Толщина металлической нити 13 может составлять от 0,0001 мкм до 1,500 мкм. Дополнительные предпочтительные значения толщины составляют: 0,0010 мкм, 0,0100 мкм, 0,1000 мкм; 0,5000 мкм, 1,0000 мкм или любую сумму или разницу одного или более из перечисленных выше значений.

Каждое из перечисленных выше значений может служить по отдельности в качестве нижней или верхней границ диапазона толщины. Толщина, с одной стороны, определяет проводимость, а также вероятность разрыва пряжи. Таким образом, выбор соответствующей толщины металлической нити в приведенных выше диапазонах зависит от требуемых свойств конечной пряжи с сердечником.

Толщина нити 14 с покрытием и/или толщина эластичной нити 15 может составлять от 1 до 5,498 денье. Дополнительные предпочтительные значения толщины составляют: 1,500 денье, 1,800 денье, 2,500 денье, 3,000 денье, 4,400 денье, 5,000 денье. Каждое из перечисленных выше значений может служить по отдельности в качестве нижней или верхней границ диапазона толщины.

Денье представляет собой единицу измерения линейной массовой плотности волокон в граммах на 9000 метров волокна. Это означает, что 1 денье представляет собой 1 грамм на 9000 метров.

Сама по себе пряжа с сердечником, которая может содержать покровный слой из штапельных волокон и по меньшей мере две нити, предпочтительно имеет толщину от 1 до 6,000 денье. Дополнительные предпочтительные значения толщины составляют: 1,500 денье, 1,800 денье, 2,500 денье, 3,000 денье, 4,400 денье, 5,000 денье. Каждое из перечисленных выше значений может служить по отдельности в качестве нижней или верхней границ диапазона толщины.

Согласно варианту реализации, показанному на фигуре 2, сначала соответствующую эластичную нить 15 скручивают вместе с металлической нитью 13 и нитью 14 с покрытием перед проведением инкапсулирования с помощью штапельных волокон. Однако можно использовать любую дополнительную альтернативную последовательность. Например, можно скручивать только два волокна или только одно волокно может быть инкапсулировано штапельными волокнами. На указанной фигуре также показано, что одна из электропроводящих нитей представляет собой металлическую нить и что другая нить представляет собой электропроводящую нить с покрытием, что также не является существенным, при этом также можно использовать любую их комбинацию, состоящую из более чем двух электропроводящих нитей, которые могут быть намотаны на эластичную нить или которые могут быть расположены параллельно друг другу.

Такую композитную пряжу с сердечником можно использовать для создания в предмете одежды одного или более электрических дорожек 22.

Примером такого предмета одежды является футболка, показанная на фигуре 3.

Другие примеры предметов одежды, которые также можно использовать, представляют собой, например, обувь, перчатки, носки, нижнее белье, футболки, пуловеры и куртки. Однако одежда первого слоя, такая как носки, нижнее белье, футболки, является предпочтительной, поскольку функциональные возможности предметов с электропроводностью могут тогда обеспечить лучшую передачу/контакт с человеческим телом, когда человек носит соответствующее изделие. Тем не менее, предмет одежды не ограничен перечисленными изделиями и может представлять собой любой предмет одежды.

На фигуре 3 показано, что в совокупности используют 10 электропроводящих дорожек 22, соединяющих соответствующую станцию 17 управления с соответствующими электродами 18, 19, 20. Группа электродов со ссылочной позицией 18 расположена на футболке в области сердца человека. Соответствующие электроды со ссылочной позицией 19 расположены на конечностях человеческого тела, в частности, на обеих передних сторонах плеч. Соответствующие электроды со ссылочной позицией 20 установлены на конечностях человеческого тела, в частности, на обоих бедрах и обеих передних сторонах бедер.

Между соответствующими электродами, которые согласно настоящему варианту реализации выполнены в виде электродных подушечек, и станцией 17 управления можно передавать сигналы через проводные дорожки 22. Таким образом, можно измерять физическую активность сердца или любую другую физическую активность.

Электродные подушечки могут быть изготовлены из электропроводящего материала, а также тканого или нетканого материала, который включен в материал футболки или сам предмет одежды как неотъемлемая часть.

Соответствующая станция 17 управления может быть установлена с возможностью отсоединения от соответствующего штекера/штекеров, которые расположены на концах проводных дорожек 22.

Соответствующая станция 17 управления может быть расположена в кармане 21 одежды.

Через приложение (Пр.) на мобильном устройстве можно управлять соответствующей станцией 17 управления, например посредством беспроводной связи.

Соответствующая проводная дорожка может быть инкапсулирована в непроводящий материал таким образом, чтобы непроводящее покрытие препятствовало переносу электрического тока между сердечником проводной дорожки и радиальной окружающей зоной.

В частности, проводную дорожку можно вышить на предмете одежды.

Однако возможно применение и любых других средств крепления к предмету одежды.

Такой пример, касающийся футболки, является только одним из примеров, в которых можно использовать композитную пряжу с сердечником при эксплуатации. Другие области применения включают: применение в мобильных устройствах, применение в сенсорных элементах, применение в качестве фильтрующих элементов, применение в медицинской аппаратуре, применение для микроволновых приборов, применение в спортивной одежде, применение в медицинском снаряжении, применение в интеллектуальных тканях и применение в перчатках и для применения в мягких крышах автомобилей с откидным верхом.

Список ссылочных позиций

1, 2, 3, 4 Катушка

5, 6, 7, 8 Вытяжная ступень

9 Шпиндель

10 Покровный слой

11 Ступень скручивания

12 Ступень инкапсулирования

13 Металлическая нить

14 Нить с покрытием

15 Эластичная нить

16 Ровница

17 Станция управления

18 Электрод

19 Электрод

20 Электрод

21 Карман

22 Проводная дорожка

Изобретение относится к композитной пряже с сердечником, обладающей электропроводностью. Композитная пряжа с сердечником, содержащая по меньшей мере две проводящие нити (13, 14) в качестве сердечника и покровный слой (10), инкапсулирующий сердечник. Для получения адаптируемой композитной пряжи с сердечником покровный слой (10) содержит штапельные волокна. Кроме того, сердечник дополнительно содержит эластичную нить (15), обладающую упругостью в по меньшей мере ее продольном направлении. Также предложен тканый материал, содержащий композитную пряжу с сердечником, предмет одежды, содержащий указанную композитную пряжу с сердечником, вместе со способом получения композитной пряжи с сердечником. Изобретение позволяет получить пряжу с высокими эксплуатационными характеристиками, имеющую улучшенную электропроводность в сочетании с адаптируемыми оптическими и тактильными свойствами поверхности. 6 н. и 18 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Композитная пряжа с сердечником, содержащая по меньшей мере две электропроводящие нити (13, 14) в качестве сердечника и покровный слой (10), инкапсулирующий сердечник, где покровный слой (10) содержит штапельные волокна, характеризующаяся тем, что сердечник дополнительно содержит эластичную нить (15), обладающую упругостью в по меньшей мере ее продольном направлении.

2. Композитная пряжа с сердечником по п. 1, отличающаяся тем, что упругость эластичной нити (15) составляет от 1 до 500%.

3. Композитная пряжа с сердечником по п. 2, отличающаяся тем, что эластичная нить (15) представляет собой отдельную нить и не состоит из по меньшей мере двух проводящих нитей (13, 14).

4. Композитная пряжа с сердечником по п. 2, отличающаяся тем, что на эластичную нить (15) намотаны по меньшей мере две проводящие нити (13, 14).

5. Композитная пряжа с сердечником по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что по меньшей мере две проводящие нити (13, 14) выбраны из группы, состоящей из i) металлической нити (13), выполненной из металлического материала; и ii) нити (14) с покрытием, содержащей сердечник из по существу неэлектропроводящего материала и поверхностный слой из электропроводящего материала.

6. Композитная пряжа с сердечником по любому из пп. 2-5, отличающаяся тем, что по меньшей мере одна электропроводящая нить из по меньшей мере двух электропроводящих нитей (13, 14) представляет собой нить (14) с покрытием, содержащую сердечник нити из по существу неэлектропроводящего материала, при этом по меньшей мере указанный сердечник нити обладает упругостью в по меньшей мере ее продольном направлении, так что нить (14) с покрытием представляет собой эластичную нить.

7. Композитная пряжа с сердечником по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что указанная композитная пряжа с сердечником представляет собой пряжу кольцевого способа прядения.

8. Композитная пряжа с сердечником по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что штапельные волокна содержат по меньшей мере одно волокно или смесь волокон из группы: натуральных, рециклированных и/или синтетических волокон и/или волокон, выполненных из следующих материалов: хлопка, вискозы, полиэстера, шерсти, холста, альпака, викуньи, ангоры, кашемира, капока, манилы, льна, конопли, рами, гессиана, сизали, волокна кокосового ореха, асбеста, стекла, искусственного белкового волокна, ацетата, триацетата, акрила, арамида, нейлона, олефина.

9. Композитная пряжа с сердечником по любому из пп. 5-8, отличающаяся тем, что металлическая форма, из которой сделана металлическая нить (13) и/или электропроводящий материал поверхностного слоя нити (14) с покрытием, выбрана из следующих металлов: меди, серебра, стали, железа, золота, магния и их сплавов или любого другого электропроводящего металла или металлического сплава.

10. Композитная пряжа с сердечником по любому из пп. 5-9, отличающаяся тем, что по существу неэлектропроводящий материал сердечника нити с покрытием (14) выбран из следующих веществ: полиамида (PA), полиэфирсульфона (PES), полибутилентерефталата (PBT), полиэтилентерефталата (PET) и их комбинации.

11. Композитная пряжа с сердечником по любому из пп. 5-10, отличающаяся тем, что толщина металлической нити составляет от 0,0001 до 1500 микрон.

12. Композитная пряжа с сердечником по любому из пп. 5-11, отличающаяся тем, что толщина нити с покрытием (14) и/или эластичной нити (15) составляет от 1 денье до 5498 денье.

13. Композитная пряжа с сердечником по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что толщина указанной композитной пряжи с сердечником составляет от 1 до 6000 денье.

14. Тканый материал, содержащий композитную пряжу с сердечником по любому из пп. 1-13, в частности, в качестве основной и/или уточной пряжи.

15. Трикотажное полотно, содержащее композитную пряжу с сердечником по любому из пп. 1-13.

16. Предмет одежды, содержащий композитную пряжу с сердечником по любому из пп. 1-13, или тканый материал по п. 14, или трикотажное полотно по п. 15.

17. Предмет одежды по п. 16, отличающийся тем, что указанный предмет одежды снабжен одной или более проводными дорожками (22), содержащими композитную пряжу с сердечником, при этом указанная проводная дорожка выполнена/выполнены с возможностью соединения электрода (18, 19, 20), установленного на внутренней поверхности предмета одежды, и станции управления (17), выполненной с возможностью сообщения с электродом (18, 19, 20).

18. Предмет одежды по п. 16 или 17, отличающийся тем, что проводная дорожка (33) имеет неэлектропроводящее покрытие, которое препятствует переносу электрического тока между сердечником проводной дорожки и его радиальной окружающей областью.

19. Предмет одежды по любому из пп. 16-18, отличающийся тем, что проводная дорожка (22) вышита на указанном предмете одежды.

20. Предмет одежды по любому из пп. 16-19, отличающийся тем, что указанный предмет одежды дополнительно содержит по меньшей мере один электрод (18, 19, 20), установленный на его внутренней поверхности таким образом, чтобы он имел возможность прямого или косвенного контакта с кожей человеческого тела; и карман (21), выполненный с возможностью размещения станции управления (17), выполненной с возможностью сообщения с электродом (18, 19, 20) посредством проводной дорожки (22).

21. Предмет одежды по любому из пп. 16-20, отличающийся тем, что обеспечено множество проводных дорожек (22), соединенных с соответствующим электродом (18, 19, 20), при этом из указанных электродов (18, 19, 20) по меньшей мере один электрод выполнен с возможностью размещения в области сердца человека и по меньшей мере один электрод выполнен с возможностью размещения на конечности человека, на некотором удалении от области сердца.

22. Предмет одежды по любому из пп. 16-21, отличающийся тем, что станция (17) управления выполнена с возможностью подачи электрического тока на электроды и приема информации от электродов для визуального отображения физической активности человека.

23. Способ получения композитной пряжи с сердечником по любому из пп. 1-13, включающий стадии:

обеспечения по меньшей мере двух электропроводящих нитей (13, 14) и эластичной нити в качестве сердечника,

обеспечения штапельных волокон и

прядения по меньшей мере двух электропроводящих нитей (13, 14) и эластичной нити со штапельными волокнами таким образом, чтобы покровный слой (10), содержащий штапельные волокна, инкапсулировал сердечник с образованием проводящей пряжи.

24. Применение композитной пряжи с сердечником по любому из пп. 1-13 в по меньшей мере одном из следующих устройств: мобильных устройствах, сенсорных элементах, фильтрующих элементах, медицинской аппаратуре, микроволновых приборах, спортивном снаряжении, медицинском снаряжении, интеллектуальных тканях.