由金属化不锈钢单丝纱线构成的电屏蔽材料

摘要

本发明公开一种由多根微米直径的不锈钢单丝形成的纱线或者多纤维，所述不锈钢单丝通过电解沉积的金属或者金属合金材料的一个或者多个涂层而表现出更大的导电性。本发明提供的金属化纱线具有很小的电阻，因而在电性能方面具有优点，并且尤其可用作RFI/EMI屏蔽材料。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2007年7月16日提交的申请号为60/959,673并且发明名称为“Metallized Stainless Steel Micro-Fiber and Yarn”的美国临时申请的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本申请。

技术领域

本发明涉及由金属化不锈钢单丝构成的纱线和多纤维，所述纱线和多纤维适用于RFI/EMI屏蔽材料和其它目的。

背景技术

随着航空航天应用中的电子系统的复杂性的增加，用于互连系统部件的电缆的设计者们已经致力于满足对RFI/EMI保护的日益迫切的需求，并且因为航空器性能和运行成本直接与重量相关，需要较轻重量的电缆构造。在传统设计中，电缆通过编织在围绕电缆芯的绝缘体上的线网屏蔽而被保护免受RFI/EMI。在更高要求的应用中，利用适配在一条或者多条电缆上的单独编织或者编结的线网套实现附加的屏蔽保护。传统的屏蔽材料由单股的镀锡、镀镍或者镀银的铜线构成，通常是#34或者#36 AWG(直径分别是6.3或者5.0密耳)。

尽管这些材料过去在功能上适用，但是其不能满足对新电缆设计提出的更加迫切的屏蔽和重量要求。由于在线交叉的网中的间隙，由传统的电镀铜线制成的屏蔽中发生泄漏。此外，编织中使用的金属线的刚性防止了网紧密地贴合到芯绝缘体的表面，留下了小的间隙，该间隙具有限制电缆可以在其上有效工作的频率范围的作用。假设由较小直径线制造的编织线网能够改善屏蔽效果并且降低电缆重量，但是比#36 AWG更细的铜线太容易在编织处理中断裂。

在US 5,103,067(Aldissi，Champlain Cable Corporation，1993年1月19日)以及相关专利(US 5,180,884，US 5,473,113)中提出了一种解决这些问题的方案，其中描述了金属涂覆的聚合纤维的性能以及重量降低的优点。在这种方案中，利用导电材料的一个或者多个薄层对具有高的强度重量比和柔性的微直径芳族聚酰胺单丝纱线进行金属化，然后将其编织或者编结成密网。芳族聚酰胺单丝的高张力强度在小直径规格(form factor)中提供机械强度，这有利于通过降低网中间隙的尺寸来改善屏蔽性能。聚合纱线赋予该编织结构的柔性还提供了到下方绝缘表面的更大贴合性，从而扩展了屏蔽在其上有效的频率范围。最后，即使具有导电涂层，金属化芳族聚酰胺纱线的重量比传统的铜线相应物的重量要小得多。

尽管具有这些属性，上面提出的金属化芳族聚酰胺纱线不能完全满足电缆设计者的需要。主要缺点在于其成本是传统电镀线的20倍以上，这明显限制了其在所选择的航空航天应用中的使用，所选择的航空航天应用例如是与超重有关的性能牺牲很大的卫星和军事航空器。金属化芳族聚酰胺纱线的高成本归因于其对用于在聚合单丝上形成第一导电层的无电镀沉积处理的必要依赖；无电镀沉积处理不仅比电解处理更慢，而且比电镀处理涉及更加昂贵的化学成分。此外，尽管金属化芳族聚酰胺纱线的性能优于传统材料，但是其相对于覆盖范围或者导电性并非优选，这两个因素影响屏蔽效果。更小直径的芳族聚酰胺单丝将允许使用更小空气间隙来制造编织屏蔽，但是由于较小直径的丝会被为屏蔽应用提供足够低电阻(通常是1欧姆/英尺或者更小)所需的电镀金属量脆化，所以金属化芳族聚酰胺纱线的构造被局限于15微米直径的单丝。因此，从导电性方面考虑，由金属化芳族聚酰胺单丝构成的纱线与#36布线的大约12欧姆/克或者#34布线的2欧姆/克相比具有更高的每单位重量电阻属性，其在22欧姆/克的范围内。最后，聚合单丝本身的属性限制了金属化聚合纱线能够可靠地经受住的温度和化学曝光。

因此，期望采用一种更简单并且成本更低的金属化处理来提供由导电多丝纱线构成的屏蔽材料，该导电多丝纱线具有小的规格(直径)、高的导电性重量比、良好的柔性以及耐大范围的热量和化学曝光的能力。在2007年11月6日授予给Watson等人的US 7,291,391中描述了针对这一目的的方案，其中提出了使用电解金属化处理来降低由微直径不锈钢单丝构成的纱线的电阻率，以用作对于加热的汽车座椅的电阻加热元件。

然而，Watson等人提出的金属化不锈钢纱线不适用于电缆屏蔽应用。其主要缺陷在于金属化涂层没有被均匀地施加在纱线束中每一个单丝的圆周周围。实际上，如在附图中所示出的，纱线束内部的大多数单丝根本就没有被金属化。尽管本专利文献中没有提供有关金属化处理的细节，但是本领域的普通技术人员将意识到，该结果与使用传统的线电镀方法一致，其中通过长的电镀液(plated bath)在高张力下拉伸单股线。当使用这种处理电镀多丝纱线束时，尤其是紧密缠绕的多丝纱线束时，纱线中的轴向张力压缩该束并且防止电镀溶液正确地浸湿内部丝。因此，从功能方面考虑，在空中应用中未被电镀的丝将代表“死重量”。此外，通过将电镀活动集中于纱线束的外围，高张力处理如果不能使得全部外部丝就将使得大多数丝电镀到一起，从而使该纱线束变硬并且使其在编织矩阵中表现得更像线的坚固股。最后，由于很难可靠地去除陷入在紧密结合的纱线束中的化学成分，高张力电镀方法的使用存在长期腐蚀位置将被结合到材料中的风险。

军事/航空航天电缆应用还提出了严格的环境测试(温度循环，冲击/振动等)，其强调电镀金属涂层到其衬底材料(例如，电镀在铜线上的银或者锡涂层)的附着。尽管不锈钢具有必须被化学改变或者“激活”以实现到电镀涂层的良好附着的氧化或者“钝化”表面是公知的，但是Watson等人并没有规定该预处理步骤，或者对于这种情况，甚至没有规定从线抽取处理本身去除任何残留润滑剂或者灰尘的基本清洗工艺。

因此，期望提供一种高导电的多丝不锈钢纱线，使用一个或者多个金属或者金属合金层对其进行完全或者基本均匀的电镀。期望提供一种这里描述的纱线，其以低缠绕形式具有改善的电性能(更低的每长度和重量电阻)，通过允许单丝在编织矩阵内调整自身，该低缠绕形式将实现高的包装密度，并且从而在编织或者编结的电缆屏蔽应用中实现改善的屏蔽覆盖范围。还期望在不锈钢单丝与其电镀的金属涂层之间提供高度的附着。最后，期望在连续的辊到辊处理(roll-to-roll process)中生产这种高导电的不锈纱线。

发明内容

本发明提供一种由多个微直径不锈钢单丝形成的纱线或者多纤维，该不锈钢单丝通过被电解沉积在纱线束中每一个单丝周围的金属或者金属合金材料的一个或者多个涂层而表现更大的导电性。尽管本发明所采用的不锈钢纱线在基本重量方面比芳族聚酰胺纱线重，但是该不锈钢单丝本身包括作为固有导电的起始纱线；结果，仅需要通常是导电材料的不多于1-2微米的很薄涂层就能够实现1欧姆/英尺或者更小的期望屏蔽电阻值。结果，本发明的导电不锈钢纱线的每单位重量电阻与金属化芳族聚酰胺纱线的每单位重量电阻明显要低；实际上，其比#36铜线的每单位重量电阻要低。由于该金属化处理仅依赖于比无电镀沉积更快并且涉及更加便宜的化学成分的电解沉积方法，从而也能够以更低的成本实现改善的电性能。与由金属化聚合单丝构成的纱线相比，本发明提供的单丝涂层更均匀、更具有粘结性并且能够在更大的温度范围上工作而不恶化。本发明的导电不锈钢纱线还由更小直径的单丝构成，其对使用这些纱线编织的电缆屏蔽赋予了改善的柔性和包装密度。

本发明的屏蔽材料是由微直径的不锈钢单丝构成的多丝纱线束，该不锈钢单丝通过在多步骤的电解金属化处理的传送而表现出更好的导电性。该多步骤的处理的辅助特征在于层数、层的厚度以及能够沉积在每一层中的金属或者金属合金的种类覆盖大范围的可能性。因此，可以使用该处理来生产金属化不锈钢纱线构造以用于超出电缆屏蔽本身的应用。

附图说明

通过结合附图的下面详细描述，将更加充分描述本发明。在附图中：

图1是纱线处理和电镀处理中涉及的步骤的简化示意图；以及

图2是示出在典型的同轴电缆构造中编织的屏蔽的截面图。

具体实施方式

初始材料。就单丝直径以及单丝的数量而言，可以改变初始纱线束的成分以适合最终用途应用的要求。例如，一种应用可能要求90根单丝的纱线配置，每一根单丝具有14微米的直径，而另一种应用则可能要求多达275根的单丝，每一根单丝具有12微米的直径。根据纱线配置，初始材料的绕线筒将通常包含每磅几千米的纱线。优选地，单丝在直径上小于大约20微米，并且纱线束中单丝的数量小于大约2000。

初始材料的重要要求是赋予给纱线束的缠绕不多于2.5匝/英寸(100匝/米)，优选地不多于1匝/英寸(40匝/米)；理想地，不缠绕纱线。低缠绕纱线构造连同低张力传送方式允许处理化学成分完全渗透纱线束并且从而影响最内侧单丝的电镀。低缠绕构造还允许单独的单丝在通过低张力金属化处理传送时相对彼此移动；这防止了单丝彼此电镀或者彼此附着并且确保将初始纱线的柔性保持在充分电镀状态。

图1中示意性图示了该工艺。通过连续的电镀液传送纱线以实现该处理的步骤。将由单丝构成的纱线从打开站(unwind station)10传送到清洗站12并且之后传送到漂洗站14。然后，纱线进入到快速蚀刻站16，然后将纱线传送到漂洗站18并且之后传送到Woods镍撞击站20。然后，将纱线传送到另一漂洗站22并且之后传送到第一功能层电镀站24。接下来，将纱线传送到另一漂洗站26并且然后将其传送到第二功能层电镀站28。接下来，将纱线传送到漂洗站30并且传送到第三功能层电镀站32。将纱线从电镀站32传送到漂洗站34并且然后传送到干燥站36。在干燥之后，将纱线传送到测试站38并且最后传送到拾起站(take-up station)40。

纱线通过处理站的传送速度以及纱线停留在每一个站的时间量可以根据槽液的浓度以及要施加的期望电镀厚度而改变。

图1中的虚线示出了本发明的替代实施例的替代处理路径。对于仅要求在站24处在被撞击电镀的单丝上电镀单个功能层的应用来说，所述单个功能层可以是比不锈钢具有较低电阻率的金属或者金属合金，例如镍、银、金、钯、铂、铑等，其中该金属或者金属合金具有固有的氧化或者腐蚀电阻。

在另一替代实施例中，在站24处将第一功能层电镀到被撞击电镀的单丝上，并且在站28处将第二功能层电镀到先前电镀的第一功能层上。在电镀第二功能层之后，在站30处漂洗纱线并且然后将其传送到干燥、测试和拾起站。

应该意识到，可以以各种实施例来实施本发明以适合具体规范和应用，其中，向激活的单丝连续施加一个或者多个金属或者金属合金。

打开站。将初始材料的绕线筒安装到纺锤(spindle)上，所述纺锤在制动设备的控制下将纱线分配到处理中，所述制动设备调整纱线束上的反张力。

步骤1，清洗和漂洗。处理中的第一步骤涉及去除在完成线抽取处理本身时保留在单丝表面上的任何油或者其它有机污染物。存在有许多种能够在该步骤中采用的商用清洗溶液，并且在该步骤之后是一系列的去离子(DI)水漂洗。

步骤2，快速蚀刻和漂洗。如同本领域普通技术人员所公知的，在没有对不锈钢表面通过去除表面氧化物而进行正确“激活”时，实际上不可能实现到该不锈钢表面的高水平的电镀附着。存在有适合该步骤的各种商用盐酸或者硫酸剂型。在该步骤之后是DI水漂洗。

步骤3，Woods镍撞击和漂洗。然后将被激活的单丝传送到所谓的Woods镍电镀液中，在该电镀液中，在单丝表面上电解沉积厚度低于大约1000埃并且优选为大约200-300埃厚的镍的撞击层。Woods镍电镀溶液对于本领域的普通技术人员来说是公知的并且通常使用相对高浓度的HCL配置，利用在电解沉积镍时蚀刻不锈钢表面，该HCL能够促进在第一金属涂层与不锈钢衬底之间形成强的结合。所述附着促进层在电镀序列中是基本的，例如这里所说明的，其下一步骤是传统的酸性铜电镀处理。没有该撞击层，铜将浸入电镀到不锈钢表面而具有很低的附着。利用替代的(但不被广泛实施的)铜电镀工艺，即氰化铜或者焦磷酸铜溶液，不太可能发生铜的浸入电镀，并且因而在涉及不锈钢的所有金属化方案中不会要求Woods镍撞击层。无论如何，附着促进处理的广泛使用表明，本领域的普通技术人员认为其是“标准实践”。该步骤之后是纱线的彻底DI水漂洗。

步骤4，第一功能层和漂洗。为了改善纱线束的导电性同时具有尽可能少的附加金属重量，优选地，在下一步骤中电解沉积诸如铜或者银的高导电金属。然而，在导电性或者重量不是主要考虑的应用中，该第一功能层可以由能够在水溶液中电镀的任何其它金属或者金属合金，例如黄铜；锡；锌；镍；金；铂；钯；铑；镉；铬；透磁合金(permalloy)(镍/铁合金)等等形成。为了确保完成并且均匀地电镀单丝，利用泵系统连续循环并且充分搅拌电镀溶液，该泵系统通过在电镀槽底部上方以阵列形式分布的喷嘴(所谓的“喷头”)将溶液排放到电镀槽中。在该步骤之后是纱线的彻底漂洗。当在该步骤中沉积的金属层是最终层时，正如例如在贵金属层的情况下，然后，使用气刀干燥纱线并且将其缠绕到绕线筒上。

步骤5，第二功能层和漂洗。如果在先前步骤中使用铜电镀不锈钢纱线，则必须保护暴露的铜表面以免受氧化和腐蚀。因此，优选地从与铜兼容并且已知能够提供对氧化和腐蚀具有好的抵抗力的金属或者金属合金列表中选择在该步骤中形成的功能层，其中包括：镍、锡、铬和贵金属以及诸如锡/铅或者锡/银的合金。同样通过喷射系统循环和搅拌该步骤中的电镀溶液。在该步骤之后是纱线的彻底漂洗。当在该步骤中沉积的金属层是最终层时，正如例如在镍层的情况下，然后，干燥纱线并且将其缠绕在绕线筒上。

步骤6，第三功能层和漂洗。如果纱线金属化由针对导电性选择的第一层(铜)和针对保护选择的第二层(镍)构成，如果应用还要求焊接，则由于镍不提供容易的可焊接表面而需要第三功能层。在这种情况下，优选从已知与可焊接金属形成强结合的金属或者金属合金列表中选择在该步骤中形成的功能层，其中包括银、锡、锡/铅和金。同样利用喷射系统循环和搅拌该步骤中的电镀溶液。在该步骤之后是纱线的彻底漂洗。当在该步骤中沉积的金属层是最终层时，正如例如是银层的情况下，然后，干燥纱线并且将其缠绕在绕线筒上。

拾起站。按照如下方式配置处理线：在完成任何功能步骤之后，将纱线转移到干燥站，在这里通过气刀驱赶掉残留的DI漂洗水。然后，在该拾起站使用利用自动张力控制的传统纺织品缠绕设备将纱线缠绕到绕线筒上。

纱线传送。为了实现不锈钢纱线束最内侧丝的电镀，该处理依赖将纱线传送通过各种处理步骤的非传统装置。随着纱线从打开绕线筒上解开，其通过旋转滑轮和接触滚轮而以蛇状形式向前通过各处理步骤，设置该旋转滑轮和接触滚轮的目的在于使旋转元件之间未被支撑的长度变短，通常不多于一英尺。通过周期性张力调节机制增大的该结构确保了纱线束在整个处理过程中保持在低张力下。该传送方案的另一期望特征在于，随着松散的纱线经过滑轮和接触滚轮的平坦表面，单丝伸展并且允许处理化学成分充分渗入纱线束。出于同样原因，该方法还确保了在将纱线干燥和缠绕之前漂洗步骤将有效地去除处理化学成分的所有痕迹。

后续处理。在生产处理中，接着离线测试和检测该金属化不锈钢纱线以与最终用途应用所指定的属性兼容。对于意欲用于编织电缆屏蔽应用中使用的纱线的情况，例如，要测试的属性通常包括电阻、电镀金属重量、电镀金属附着以及可焊接性。对于屏蔽应用，导电纱线应该具有小于大约2欧姆/英尺的电阻以及小于大约15欧姆/克的电阻/重量。然后，对质量满意的纱线进行上行式捻线并且缠绕到编织机绕线筒上以运输到电缆制造商或者编结管材的提供商。

优选实施例的描述

考虑到不可能详细描述所有可能纱线和金属化构造的优选处理条件，下面将用于说明对金属化适合在要求可焊接的电缆屏蔽应用中使用的纱线的优选处理。图2示出了具有被编织的屏蔽的典型同轴电缆。

起始材料。在该示例中，优选的起始纱线构造由275根不锈钢单丝构成，每一不锈钢单丝在非缠绕形式下具有12微米的直径。替代的优选起始纱线构造由90根不锈钢单丝构成，每一单丝在不多于1匝/英寸(40匝/米)的缠绕形式下分别具有14微米的直径。

步骤1，清洗和漂洗。将该起始纱线传送通过MacDermid的NewDimensions Supreme超声搅拌溶液，然后进行DI水漂洗。

步骤2，快速蚀刻和漂洗。接下来，将该纱线传送通过阴极电清洗机构中的酸性清洗剂，来自MacDermid的Metex M-639，之后进行DI水漂洗。

步骤3，Woods镍撞击和漂洗。接下来，将该纱线传送通过电镀液，该电镀液由体积为66％的氯化镍浓缩物(732g/l的六氯化镍)，体积为5％的HCL，均衡去离子水构成。在该步骤之后是DI水漂洗。

步骤4，第一功能层和漂洗。将纱线传送通过由如下构成的铜电镀液：0.8-1.1摩尔/升的五水硫酸铜；体积为3-4.5％的硫酸；实现50-100ppm氯化物的氯化物浓度的水合氯酸；以及1.7-2.0毫升/加仑的磷酸。漂洗是DI水。

步骤5，第二功能层和漂洗。将纱线传送通过镍电镀液，该镍电镀液由MacDermid预配置的其中添加有34-45g/l硼酸的巴雷特镍氨基磺酸盐构成。漂洗是DI水。

步骤6，第三功能层和漂洗。将纱线传送通过银电镀液，该银电镀液由Technic提供的预配置的Cyless Silver II专有溶液构成。漂洗是DI水。

测试。通过将金属化纱线缠绕在以12英寸分隔开的两个探针周围并且使用Quad Tech 1800欧姆表测量电阻，执行电阻测试(欧姆/单位长度)；提取10个测量结果并且取平均。通过在Model AV-150Ohaus克称上对精确切割的3英尺长纱线进行称重，取三个测量结果的平均并且减去纱线的基本重量来确定电镀的金属重量；将结果表示为总的纱线重量的百分比。通过在平滑的直边缘上轻微抽取3英尺长度的金属化纱线三次来经验地确定电镀的金属附着；金属不应该剥落并且电阻的任何变化不应该超过10％。也可以通过从0到200℃循环纱线样本三次并且测量不应该超过10％的电阻变化来确定电镀的金属附着。通过向围绕特氟龙管材缠绕的测试样品施加2-3滴的Kester 951助焊剂，将该样品浸入到一罐熔化的焊料中几秒钟并且可视地检测焊料浸湿和附着来确定可焊接性。

示例1。根据优选实施例处理由第一功能层铜以及第二功能层镍构成的600英尺长度的纱线。起始纱线由单股的275根不锈钢(AISI 316L)单丝构成，每一单丝具有12微米的直径并且具有100匝/米的Z方向缠绕。该起始材料的线性电阻是9欧姆/英尺(29.5欧姆/米)并且其基本重量是71.6毫克/英尺(235毫克/米)，产生126欧姆/克的电阻/重量。该材料由Bekaert提供并且由代码VN12/1×275/100Z标识。金属化纱线具有1.12欧姆/英尺(3.7欧姆/米)的电阻以及93.4毫克/英尺(306毫克/米)的金属重量，产生12欧姆/克的标称电阻/重量。电镀的金属对不锈钢具有好的附着性。在显微镜下检查纱线束发现：尽管80-90％的单丝被完全涂覆，但是纱线束中心剩余的丝没有被涂覆，这表明100匝/米的缠绕水平有点太高而不允许对所有单丝进行完全和大致均匀的涂覆。

示例2。根据优选实施例处理由第一功能层铜和第二功能层镍构成的600英尺长的纱线。起始纱线由与先前示例相同的材料构成，除了该示例中的纱线未进行缠绕之外。该材料由Bekaert提供并且由代码VN12/1×275/未缠绕标识。该金属化纱线具有0.70欧姆/英尺(2.3欧姆/米)的电阻以及124.0毫克/英尺(407毫克/米)的金属重量，产生5.6欧姆/克的标称电阻/重量。该电镀金属对不锈钢具有好的附着性。在显微镜下检查纱线束发现：所有单丝都基本被均匀涂覆。作为参考，#36AWG铜线具有34.4毫克/英尺(113毫克/米)的基本重量以及0.43欧姆/英尺(1.4欧姆/米)的电阻/长度，产生12.6欧姆/克的电阻/重量。

示例3。对100英尺长的具有零缠绕的单股VN12/1×275进行处理以用于要求第一功能层透磁合金(80％镍/20％铁)的非电学应用。对纱线束的显微镜检测确认：所有单丝都基本均匀地涂覆有该金属合金。

可以将本发明的高导电金属化纱线材料有利地用于除了编织或者编结电缆屏蔽之外的应用中。例如，可以将该金属化单丝或者纱线编织为适合于保护敏感电子设备的柔性而重量轻的织物。可以将金属化单丝切割或者割断为切断纤维长度并且与塑料模制化合物混合以将RFI/EMI屏蔽结合到电子设备外围中。也可以将金属化单丝结合为各种形状和形式并且结合到非编织的纤维和材料中以适合特定目的。

也可以将本发明的电镀不锈钢纱线用于非电学应用中，其中尤其适合于催化介质的要求。催化剂作为促进剂在各种化学反应中是无价的，但是其效率在很大程度上取决于反应产品与催化剂(参加反应但是不会在反应中消耗)表面的接触速率。实际上，催化物质的理想配置基本是“表面”，即提供最大可能的表面面积并且具有最小可能的厚度(优选地为亚微米)的几何构造。当所讨论的催化剂是诸如钯、铂或者铑的非常昂贵的贵金属时，该构造还是最成本有效的配置。然而，为了有用，类似表面构造的催化剂需要一些机械支撑装置。例如，在汽车催化转换器中，该支撑由陶瓷蜂窝状结构构成，通过该蜂窝状结构经过和进入该过程的废气与涂覆在孔壁上的催化剂颗粒发生反应。

考虑到这些要求，可以看出，当使用在具体描述的步骤4中规定的催化金属或者金属合金进行电镀时，本发明的金属化不锈钢纱线将采取自支撑催化介质的形式。例如，在一实施例中，按照这种方式金属化的纱线长度将被松散缠绕成圈或者被紧密压缩为块，其将被插入到暗盒或者罐子中以结合到汽车或者卡车排放系统中。即使相对短长度的这样的纱线也将制成高表面面积-低重量的催化介质；为了说明：由包括275个单丝并且每一单丝具有12微米直径且电镀有500埃的诸如铂的催化金属的长度为100米的纱线形成的催化介质将具有大约1平方米的表面面积而重量却小于30克。尽管本实例涉及非编织形式，但是应该意识到，根据应用需要，结合有本发明的金属化纱线的催化介质也可以采取编织织物或者削碎纤维的形式。这些属性表明，电镀有合适的催化金属或者金属合金，本发明的金属化不锈钢纱线也将在薄膜燃料电池、水净化系统以及化学处理中被有利地利用。

因此，本发明并非局限于具体所示和所述的内容，而是包括所附权利要求的全部精神和范围。