专利名称：可伸缩能量吸收带状物及其制造方法
可伸缩能量吸收带状物及其制造方法背景技术
人在高于地面或其他相对较低表面的升高位置具有掉落和受伤的风险。例如，那 些具有需要他们处于升高位置-例如在脚手架上的工作的工人或其他人员具有掉落和受 伤的风险。经常佩戴安全吊带来阻止人们掉落并防止或减小伤害。
安全吊带通常具有由使用者佩戴的吊带部分以及从所述吊带部分延伸的系绳或 系带。系带将吊带部分连接到紧固结构。如果人从升高位置掉落，那么安全吊带在系带伸 直时使人停止下落。
可以佩戴安全带系统上的载荷限制器以便在突然停车或碰撞的情况下紧固车辆 的乘员从而降低受伤的风险。如果人受到车辆突然停住所导致的惯性，那么当载荷限制器 伸直时载荷限制器限制人向前移动。
在某些掉落保护应用中使用可伸缩系带装置，而某些安全带系统中使用可伸缩载 荷限制器装置。可伸缩系带装置通常包括能够容纳在伸缩装置内的扁平带状物。现有的可 伸缩系带装置具有位于伸缩装置中的机械装置，以便使下落停止(通过防止带状物进一步 推进出所述带状物)或使能量消散(通过使金属变形)。然而，通过典型的可伸缩系带装 置，人的移动的停止相当突然并且人受到突然停止的冲击力。此外，现有的可伸缩系带装置 笨重并且成本高。
用于吸收人掉落的冲击的系带是公知的。然而，这些系带具有随着吸收能量而变 长的成束、可折叠型区段。这些成束区段妨碍了在伸缩装置中使用能量吸收带状物，因为伸 缩装置需要使用扁平带状物。因此，仍然需要一种吸收能量的可伸缩系带。发明内容
本发明的某些形式通常涉及能量吸收带状物和系带以及制造它们的方法。更具 体地，本发明的某些形式涉及大体上扁平并因此能够被接纳在伸缩装置内的能量吸收带状 物。
—种形式提供了一种对带状物进行热处理的方法，所述带状物包括多根伸长纱 线和多根基底纱线，所述方法包括(i )将所述带状物以滚入速度馈送通过第一组滚子； (ii )对所述带状物进行热处理以调节所述多根伸长纱线与所述多根基底纱线之间的相对 长度；以及(iii)将所述带状物以滚出速度馈送通过第二组滚子，其中所述滚入速度不同于 所述滚出速度。
备选或额外形式提供了一种对所述带状物进行热处理的方法，其中所述滚入速度 大于所述滚出速度。
备选或额外形式提供了一种对所述带状物进行热处理的方法，所述方法进一步包 括提供所述带状物，其中所述带状物的多根伸长纱线是局部定向纱线。
备选或额外形式提供了一种对所述带状物进行热处理的方法，其中所述滚入速度 比所述滚出速度高达大约65%。
备选或额外形式提供了一种对所述带状物进行热处理的方法，其中所述滚入速度是大约10码每分钟而所述滚出速度是大约8码每分钟。
备选或额外形式提供了一种对所述带状物进行热处理的方法，所述方法进一步包括将所述带状物切割成预定长度并且随后将所述带状物定位在伸缩装置内。
备选或额外形式提供了一种带状物，所述带状物包括多根伸长纱线，所述多根伸长纱线具有小于所述多根伸长纱线的原始长度的减小长度，其中所述多根伸长纱线包括局部定向纱线；以及多根基底纱线，所述多根基底纱线具有大约等于所述多根伸长纱线的原始长度的长度；其中所述带状物具有大约等于所述多根伸长纱线的减小长度的长度；并且其中所述多根基底纱线的织入量(weave-in)大于所述多根伸长纱线的织入量。
备选或额外形式提供了一种带状物，其中所述带状物是大体上扁平的。
备选或额外形式提供了一种带状物，其中通过热处理来加工所述带状物。
备选或额外形式提供了一种带状物，其中所述多根基底纱线的织入量和所述多根伸长纱线的织入量在热处理之前大体上相同。
备选或额外形式提供了一种带状物，其中所述多根伸长纱线的织入量在热处理之后大体上不改变。
备选或额外形式提供了一种带状物，其中通过改变施加给所述带状物的热量的持续时间来控制所述多根基底纱线在热处理之后的织入量。
备选或额外形式提供了一种带状物，其中通过改变所述带状物进入和退出热量施加装置的速度来控制所述多根基底纱线在热处理之后的织入量。
备选或额外形式提供了一种带状物，其中所述多根伸长纱线大体上沿经纱方向延伸贯穿所述带状物，其中所述多根基底纱线大体上沿经纱方向延伸贯穿所述带状物，并且所述带状物进一步包括大体上沿纬纱方向延伸贯穿所述带状物的多根侧向纱线。
备选或额外形式提供了一种带状物，其中所述带状物能够与伸缩装置一起使用。
备选或额外形式提供了一种带状物，其中所述多根伸长纱线和所述多根基底纱线沿经纱方向彼此交织贯穿所述带状物。
本发明还提供了一种制造能量吸收带状物的方法，包括(i )提供包括伸长距离的多根局部定向纱线；( )提供多根基底纱线；(iii)将所述多根基底纱线与所述多根局部定向细线在经纱方向上沿所述带状物交织；(iv )在纬纱方向上沿所述带状物提供多根侧向纱线；(V )将所述带状物以滚入速度馈送通过第一组滚子；(vi )随着所述带状物在所述第一组滚子与所述第二组滚子之间馈送而施加热量给所述带状物以调节所述多根伸长纱线与所述多根基底纱线的相对长度；以及(vii)将所述带状物以滚出速度馈送通过所述第二组滚子，其中所述滚入速度不同于所述滚出速度。
备选或额外形式提供了一种制造能量吸收带状物的方法，其中所述滚入速度比所述滚出速度高达大约65%。
备选或额外形式提供了一种制造能量吸收带状物的方法，其中所述滚入速度是大约10码每分钟而所述滚出速度是大约8码每分钟。
备选或额外形式提供了一种制造能量吸收带状物的方法，所述方法进一步包括将所述带状物定位在伸缩装置内。
备选或额外形式提供了一种制造能量吸收带状物的方法，所述方法进一步包括通过相对于所述滚出速度调节所述滚入速度来控制所述局部定向纱线的伸长距离。
图I是与根据一种形式的能量吸收带状物一起使用的伸缩装置的立体图。图2是图I所示的能量吸收带状物的侧面剖视图。图3是图I的能量吸收带状物的俯视剖视图。图4是用于制造根据一种形式的图I的能量吸收带状物的热处理工序的示意图。图5是根据一种形式的图I的能量吸收带状物的纺织图样的纬纱(pick)示意图。图6是根据一种形式的图I的能量吸收带状物的织绘示意图。
具体实施例方式本发明的某些形式提供了带状物10，所述带状物10适用于伸缩装置-例如图I所示的伸缩装置12。如图I所示，因为带状物10是大体上扁平的，所以带状物10能够被接纳在伸缩装置12内并且能够收缩到伸缩装置12里面和外面。如图2所示，带状物10包括交织到一起的伸长纱线14和基底纱线16。基底纱线16可由下述材料制成尼龙、聚酯、纤维B(kevlar)或任何其他高模量、高韧度纱线或具有相对较高的强度并且在热处理期间不收缩或收缩大体上小于伸长纱线14的其他适当材料。例如，基底纱线16可具有强度至少5000磅的抗拉强度。在某些形式中，基底纱线具有大于5400磅的标称断裂强度，并且在某些形式中，具有超过6000磅的标称断裂强度，所述标称断裂强度符合29 C. F. R. 1926. 104(d) (2008)、美国国家标准委员会(“ANSI”)Z335. I、加拿大标准Z259. I. I IA和IB级、欧洲标准BS EN 355:2002以及澳大利亚标准AN / NZS1891. I. 1995。伸长纱线14是可极大地延伸的纱线并且当处于拉伸载荷下时显著地伸展。伸长纱线14是带状物10的能量吸收构件的一个示例。伸长纱线14可以是由诸如聚酯的聚合材料制成的局部定向纱线(POY)，但伸长纱线14可由具有高延伸特性并且长度收缩能力能够大体上大于基底纱线(例如在热处理期间)的一种或多种适当材料制成。在某些形式中，伸长纱线中的每个都具有大约300但尼尔(denier)与大约5580但尼尔之间的线密度。伸长纱线14具有伸长特性，该特性允许所述伸长纱线14在预定拉力作用下显著伸展。伸长纱线14甚至在它们经受热处理工序之后仍具有这种伸长特性。当带状物10受到拉伸载荷时，所述伸长纱线14在拉力作用下伸展并且吸收施加给所述带状物10的一些力和能量。相应地，伸长纱线14是提供冲击和能量吸收特性的冲击和能量吸收构件。侧向纱线18(也称为“纬线”或“纬纱”纱线)沿着纬向穿过带状物10被纺织，以便将伸长纱线14和基底纱线16侧向穿过带状物10紧固。侧向纱线18可以是大约1000但尼尔的聚酯纱线，或者可以是工业涤纶丝、尼龙、高熔点芳香族聚酰胺、纤维B或任何其他适当的纱线。用作能量吸收构件的伸长纱线14的重要特性包括下述某些或所有特性高伸长量、高收缩量以及高收缩力(在收缩期间产生的力)。伸长纱线14在载荷作用下应当具有足够高的伸长量和载荷承受特性以便吸收载荷能量，从而降低对处于突然减速状态的人或其他物体的冲击，诸如从建筑物掉落、降落伞展开导致的冲击，或汽车或飞机事故导致的冲击。所述带状物有时适用于需要消散动能的场合。
本发明的带状物可以在任何期望的可编程织机-例如针织机上形成。如上所述，带状物10包括伸长纱线14、基底纱线16和侧向纱线18。图5是带状物10的纬纱视图(也称为链图或计算机辅助制造草图)。沿着X轴的矩形代表侧向纱线18的织造/投梭路径，而y轴对应于经纱(例如伸长纱线14和基底纱线16)的群组。图5的纬纱视图示出了 8束织机(eight harness loom)。当矩形是阴影时,指示对应于该矩形的线束随着侧向纱线18被投梭穿过织机而提升。图6的织绘视图示出了产生图2-3的带状物10的线束形式的伸长纱线14和基底纱线16的位置，而图5的纬纱视图代表为形成带状物10线束相对于侧向纱线18的动作。图6的织绘视图的y轴代表用于制造带状物10的织机的线束的数量。在示出的形式中，使用的8条线束。在图6所示的形式中，底部4条线束(线束1-4)包括基底纱线16，而顶部4条线束(线束5-8)包括伸长纱线14。图6的X轴代表用于形成带状物10的纱线，其中排26示出了视图中的每个区段重复的次数。例如，第一区段可以重复任何次数(nX)，而第二区段重复一次(IX)。图6的第一列示出了第一纱线处于第一线束框中，而第二纱线处于第二线束框中。该带状物可以在任何窄的纤维织机上形成，包括梭织机或任何其他适当的织机。在一种形式中，带状物10是由大约248根纤维B基底纱线(所述基底纱线具有大约1500但尼尔的线密度)和90根伸长纱线(伸长纱线是具有大约5580但尼尔的线密度
的局部定向纱线)形成的4英尺乘I -(一又八分之三)英寸的尼龙结构。带状物10的一端适于附接到硬件-例如夹子11、金属扣钩、吊带或安全带部件，同时带状物10的另一端位于随后紧固到稳定结构的伸缩装置12(图I所示)内。在某些用途中，带状物10的一端附接到吊带和/或夹子，所述吊带和/或夹子用于附接到例如汽车或其他车辆中使用的儿童座椅。带状物10可以用作减速装置以便防止车辆的乘员免受突然停车可导致的有害移动的伤害，或者用在人或其他物体可能发生快速减速的任何其他应用中。当带状物用作防掉落装置时，带状物10的一端牢固地附接到使用者佩戴的安全吊带。带状物10的反向端牢固地附接到固定结构。如果使用者掉落，因为使用者被受控地减速，所以带状物10使人停止掉落并且减少人感觉到的冲击。随着人的掉落，带状物10伸直并且使用者的载荷施加到带状物10上。伸长纱线14伸展并且吸收施加到带状物10上的载荷力。随着伸长纱线14伸展，带状物10伸长。在带状物与伸缩装置一起使用的情况下，一旦带状物10已从伸缩装置12伸缩，带状物10就使人停止任何进一步的掉落。本来会被掉落的人感觉到的阻止掉落的冲击通过能量吸收伸长纱线14被降低或缓冲。本发明还提供了一种制造大体上扁平的能量吸收纺织带状物-例如带状物10的工序。在一种形式中，带状物10受到热处理以便使伸长纱线14的长度收缩。当带状物10受到热处理时，伸长纱线14的长度收缩，而基底纱线16不收缩，从而导致伸长纱线14的织入量大于基底纱线16的织入量，其中织入量意指纺织之前的纱线长度与纺织之后的纱线长度的百分比差值。在某些形式中，基底纱线16和伸长纱线14开始都具有大约6%的织入量，使得伸长纱线14和基底纱线16的长度比带状物10的长度都长大约6%。在一种形式中，在带状物10受到热处理之后，伸长纱线14的长度和带状物10的长度收缩大约20%,同时基底纱线16的长度不收缩。因此，在这种形式中，伸长纱线14的织入量将保持在大约6%，而基底纱线将具有大约26%的织入量。以此方式，伸长纱线14和基底纱线16的相对长度在热处理时被自动地调节。在一种形式中，以使得伸长纱线14的收缩量被控制的方式来对带状物10进行热处理。例如，如图4所示，带状物10可受到热处理工序以便调节带状物10的纱线的长度。图4的热处理装置包括第一组滚子22、第二组滚子20以及定位在所述第一与第二组滚子之间的热源24。选择性地，所述装置还可包括控制器和/或监测器，以便控制和/或监测所述两组滚子之间的馈送率和/或热源的温度。在一种形式中，带状物10穿过第一组滚子22被馈送到热源24，并且馈送出热源24而穿过第二组滚子20。如图4所示，带状物10的厚度随着所述带状物10从第一组滚子22朝向第二组滚子20抽拉而改变。这是因为基底纱线16的织入量随着带状物10受到热处理而增加。可以通过改变第一组滚子22的速度与第二组滚子20的速度之间的差值来控制伸长纱线14的收缩量。该速度差值在此称为滚子的馈送率。在一种形式中，带状物10馈送通过第一组滚子22的速度大于带状物10馈送通过第二组滚子20的速度。例如，在一种形式中，与第一组滚子22关联的馈送速度是大约10码每分钟，而与第二组滚子20关联的馈送速度是大约8码每分钟，因此馈送率是20%。因为带状物10退出热源24时的速度比它进入热源24时的速度慢20%，所以带状物10在通过热源24进行的热处理期间的馈送率是20%。以此方式，伸长纱线14将在第一组滚子与第二组滚子之间保持张紧并且将被允许发生大约20%的收缩，同时其他材料(例如基底纱线16)通过伸长纱线收缩的力被聚集，从而导致织入量超过20%并且长度减小量为20%。因为当受热时伸长纱线14收缩，同时基底纱线16的收缩最小，所以热处理工序调节伸长纱线和基底纱线的相对长度。在某些形式中，带状物10受到温度大约220 T时间大约小于5分钟的热处理。可以改变带状物10中的伸长纱线14的量来调节使带状物10伸长所需的力。类似地，可以改变带状物10中的伸长纱线14的收缩量来调节伸长距离或带状物10的伸长纱线14与基底纱线16之间的相对长度差值。如上所述，纱线的织入量的差值导致两组纱线之间的长度差值。类似地，可以改变第一组滚子20与第二组滚子22之间的馈送率来调节使带状物10伸长所需的力以及带状物10的伸长距离。最后，还可以改变施加给带状物10的热量和持续时间来调节使带状物10伸长所需的力以及带状物10的伸长距离。这允许根据使用者和/或应用的需要来具体设计带状物10的特性。各种热处理工序都可用于收缩伸长纱线14。例如，连续烤炉可用于在线的连续加热工序。带状物10可以被连续纺织并且馈送到用于热处理的连续烤炉。热处理的另一个示例是热处理单个带状物的分批工序。带状物10可以设计成使掉落的人在3. 5英尺内停住，这符合29 C. F. R1926. 104(d) (2008)。在这种形式中，带状物10具有大约6英尺的最终备用长度。在热处理之前，伸长纱线14和基底纱线具有大约9. 5英尺的长度。在热处理之后，伸长纱线14具有大约6英尺的减小长度而基底纱线16基本上保持它们9. 5英尺的长度。在带状物10的使用期间，伸长纱线14将从大约6英尺伸展到大约9. 5英尺。当带状物10达到9. 5英尺的最大长度时，带状物10使人停止掉落。当带状物10使掉落停止时，伸长纱线14吸收掉落的能量并且降低对人的突然冲击。在其他形式中，带状物具有大约4英尺的最终备用长度。在一种具有大约4英尺的备用长度的形式中，伸长纱线与基底纱线的百分比大致相同，然而，基底纱线与伸长纱线的比率可以根据应用而改变。例如，对于伸长纱线来说较高强度的应用可能需要较多的基底纱线，而对于基底纱线来说当需要较大的展开力(deploymentforce)时可能需要较多的伸长纱线。在本发明的另一种形式中，带状物具有使掉落的人在大约11. 75英尺内停住的伸长纱线和基底纱线的长度。然而，可以将带状物制造成具有任何期望的长度。带状物可由任何适当材料制成，包括但不限于被纺织而形成织物结构的人工合成材料纱线。对所属领域技术人员来说，在此描述的带状物的各种改变和改型将是显而易见的。在不偏离本发明的精神和范围并且不减少其预期优点的情况下，可以做出这些改变和改型。因此，这些改变和改型将被所附权利要求覆盖。
权利要求
1.一种对带状物进行热处理的方法，所述带状物包括多根伸长纱线和多根基底纱线，所述方法包括 (i)将所述带状物以滚入速度馈送穿过第一组滚子； (ii)对所述带状物进行热处理以调节所述多根伸长纱线与所述多根基底纱线之间的相对长度；以及 (iii)将所述带状物以滚出速度馈送穿过第二组滚子，其中所述滚入速度不同于所述滚出速度。
2.如权利要求I所述的方法，其中所述滚入速度大于所述滚出速度。
3.如权利要求I所述的方法，进一步包括提供所述带状物，其中所述带状物的多根伸长纱线是局部定向纱线。
4.如权利要求I所述的方法，其中所述滚入速度比所述滚出速度高达大约65%。
5.如权利要求2所述的方法，其中所述滚入速度是大约10码每分钟，而所述滚出速度是大约8码每分钟。
6.如权利要求I所述的方法，进一步包括将所述带状物切割成预定长度并且随后将所述带状物定位在伸缩装置内。
7.一种带状物，包括 多根伸长纱线，所述多根伸长纱线具有小于所述多根伸长纱线的原始长度的减小长度，其中所述多根伸长纱线包括局部定向纱线；以及 多根基底纱线，所述多根基底纱线具有大约等于所述多根伸长纱线的原始长度的长度； 其中所述带状物具有大约等于所述多根伸长纱线的减小长度的长度；并且 其中所述多根基底纱线的织入量大于所述多根伸长纱线的织入量。
8.如权利要求7所述的带状物，其中所述带状物是大体上扁平的。
9.如权利要求7所述的带状物，其中通过热处理来加工所述带状物。
10.如权利要求9所述的带状物，其中所述多根基底纱线的织入量和所述多根伸长纱线的织入量在热处理之前大体上相同。
11.如权利要求9所述的带状物，其中所述多根伸长纱线的织入量在热处理之后大体上不改变。
12.如权利要求9所述的带状物，其中通过改变施加给所述带状物的热量的持续时间来控制所述多根基底纱线在热处理之后的织入量。
13.如权利要求9所述的带状物，其中通过改变所述带状物进入和退出热施加装置的速度来控制所述多根基底纱线在热处理之后的织入量。
14.如权利要求7所述的带状物，其中所述多根伸长纱线大体上沿经纱方向延伸贯穿所述带状物，其中所述多根基底纱线大体上沿经纱方向延伸贯穿所述带状物，并且所述带状物进一步包括大体上沿纬纱方向延伸贯穿所述带状物的多根侧向纱线。
15.如权利要求7所述的带状物，其中所述带状物能够与伸缩装置一起使用。
16.如权利要求7所述的带状物，其中所述多根伸长纱线和所述多根基底纱线沿经纱方向贯穿所述带状物彼此交织。
17.—种制造能量吸收带状物的方法，包括(i)提供包括伸长距离的多根局部定向纱线； (ii)提供多根基底纱线； (iii)将所述多根基底纱线与所述多根局部定向纱线在经纱方向上沿所述带状物交织起来； (iv)在纬纱方向上沿所述带状物提供多根侧向纱线； (v)将所述带状物以滚入速度馈送穿过第一组滚子； (vi)随着所述带状物在所述第一组滚子与所述第二组滚子之间馈送而施加热量给所述带状物以调节所述多根伸长纱线与所述多根基底纱线的相对长度；以及 (vii)将所述带状物以滚出速度馈送穿过所述第二组滚子，其中所述滚入速度不同于所述滚出速度。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述滚入速度比所述滚出速度高达大约65%。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述滚入速度是大约10码每分钟，而所述滚出速度是大约8码每分钟。
20.如权利要求18所述的方法，进一步包括将所述带状物定位在伸缩装置内。
21.如权利要求18所述的方法，进一步包括通过相对于所述滚出速度调节所述滚入速度来控制所述局部定向纱线的伸长距离。
全文摘要
本发明提供了大体上扁平并且具有可控制的伸长距离的能量吸收带状物(例如10)。所述带状物包括伸长纱线(例如14)-例如局部定向纱线(POY)以及基底纱线(例如16)。因为所述带状物是大体上扁平的，所以该能量吸收带状物适用于收缩装置(例如12)。本发明还提供了制造大体上扁平的能量吸收带状物的工序。在某些形式中，所述带状物使用具有不同馈送率的第一和第二组滚子(例如，20、22)进行热处理。
文档编号E04G21/32GK102985139SQ201180033002
公开日2013年3月20日 申请日期2011年4月4日 优先权日2010年8月12日
发明者T.M.拉塞尔 申请人:美国 Ykk 公司