CN1584138A - 彩色与彩色光稀土夜光纤维及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纺织产品与技术领域，具体地说是一种具有彩色与彩色光的稀土夜光纤维以及该纤维的制造方法。按照本发明所提供的设计方案，该纤维的组成主要由90～97％的纺丝原料与3～10％的彩色光蓄光型夜光材料组成，单位为重量百分数。所述纺丝原料为聚酯或聚丙烯或聚酰胺。所述彩色光蓄光型夜光材料由Sr(NO3)2、Al(NO3)3·9H2O、Eu2O3、Dy2O3及25～35％的无机透明彩色料组成，单位为重量百分数。本发明的纤维在没有可见光的条件下会发出各种色光，且光的亮度也有多种。
Description
技术领域
本发明涉及纺织产品与技术领域，具体地说是一种具有彩色与彩色光的稀土夜光纤维以及该纤维的制造方法。其中稀土夜光纤维是指利用稀土材料为发光体制造的在没有可见光的条件下会发光的纤维。彩色是指在有可见光的条件下，该纤维具有各种色彩，如红色、黄色、蓝色、绿色等。彩色光是指在没有可见光的条件下，该纤维本身发出各种色彩的光，如红光、黄光、蓝光、绿光等。
技术背景
彩色与彩色光稀土夜光纤维是利用稀土夜光材料研制成功的功能纤维。该纤维只要吸收任何可见光10分钟，便能将光能蓄贮于纤维之中，在黑暗状态下持续发光10小时以上，且可无限次循环使用，用它制成的纺织品无论是做成服装还是其它用品，在白天与普通纤维具有完全一样的使用性能，不会使人感到有任何特异之处，在夜间黑暗状态下可持续发光，其光的颜色有红光、绿光、黄光、蓝光等，光的亮度也有多种。该纤维不仅色光绚丽多彩，而且无需染色，避免了环境污染。该纤维可广泛应用于航空航海、国防工业、建筑装璜、交通运输、夜间作业、日常生活及娱乐服装等领域。
发明内容
本发明的目的在于寻求一种彩色与彩色光稀土夜光纤维及其制造方法，以便提供一种在有可见光的条件下无需染色即具有各种色彩的纤维，从而减少染色带来的环境污染；同时该纤维具有与普通纤维完全一样的使用性能，不会使人感到有任何特异之处；本发明的纤维在没有可见光的条件下会发出各种色光，且光的亮度也有多种。
按照本发明所提供的设计方案，该纤维的组成主要由90～97％的纺丝原料与3～10％的彩色光蓄光型夜光材料组成，单位为重量百分数。
所述纺丝原料为聚酯或聚丙烯或聚酰胺。所述彩色光蓄光型夜光材料由Sr(NO3)2、Al(NO3)3·9H2O、Eu2O3、Dy2O3及25～35％的无机透明彩色料组成，单位为重量百分数。
一种彩色与彩色光稀土夜光纤维制造方法，其特征在于，
①、彩色光蓄光型夜光材料的制造：首先将Sr(NO3)2、Al(NO3)3·9H2O、Eu2O3、Dy2O3分别溶于水和硝酸中，制得金属硝酸盐溶液，并加入一定量的非离子表面活性剂，于90±2℃搅拌下逐渐加入氨水溶液形成溶胶，将该溶胶缓慢蒸发脱水，获得的凝胶于55～65℃温度下烘干，以此为基材，初产品中加入无机透明彩色料25～35％，以活性炭覆盖于高温电炉中，在900～1000℃酌烧1～2小时，形成原料后加以粉碎，然后筛选，制成符合制作纺丝母粒要求的无公害彩色光蓄光型夜光材料；
②、具有彩色光夜光性的蓄光型纺丝液或纺丝母粒的制造：将纺丝原料在100～120℃的温度下经15～25小时的烘燥后，按3～50％的比例加入上述彩色光蓄光型夜光材料，再加入流动稳定剂0.01～0.03％、氧化稳定剂0.02～0.04％、抗紫外线剂0.01～0.05％、交联剂0.03～0.04％、分散剂0.1～0.5％，然后在180～260℃的温度下按常规进行熔融，将彩色光蓄光型夜光材料移植到纺丝原料基体中，生成具有彩色光夜光性的蓄光型纺丝液，该纺丝液可以直接纺丝也可注带、切粒制成纺丝母粒；
③、彩色与彩色光稀土夜光DTY纤维的纺制：将上述②制造的彩色光夜光性的蓄光型纺丝液或纺丝母粒与纺丝原料(聚酯或聚丙烯或聚酰胺)按比例配制成纺丝料，使该纺丝料中的彩色光蓄光型发光材料与纺丝原料的比例为3～10％比97～90％，纺丝温度180～300℃，纺丝卷绕速度3000～5000米/分，制成彩色与彩色光稀土夜光POY纤维，再将该POY纤维在高速弹力丝机上进行加工，其中上热箱温度为170～190℃、下热箱温度为150～170℃、欠倍为1.5～1.7、假捻摩擦片速度与丝速之比为1.7～1.9、车速为500米/分、一欠喂为-8～-10％、二欠喂为-4～-7％、油轮转速为1.6～2转/分、假捻器组合为1-6-1的聚胺酯片的情况下进行加弹，制得彩色与彩色光稀土夜光DTY纤维。或将上述POY纤维经牵伸制成彩色与彩色光稀土夜光FDY纤维。
将上述彩色与彩色光稀土夜光POY纤维经牵伸制成彩色与彩色光稀土夜光FDY纤维。再将按比例配制的纺丝料经纺丝、切断制成彩色与彩色光稀土夜光短纤维。所述彩色光蓄光型夜光材料的颗粒范围为1～10微米。
上述DTY纤维、FDY纤维或短纤维在有可见光的条件下具有各种色彩，如：红色、黄色、蓝色、绿色等；在没有可见光的条件下，本身发出各种色光，如：红光、黄光、蓝光、绿光等。
本发明的彩色与彩色光稀土夜光纤维在没有可见光的条件下的发光原理是，稀土元素具有丰富的电子能级，其原子的电子构型中存在4f轨道，可以产生多种能级的跃迁，当可见光照射稀土离子时，电子从基态或下能级跃迁至上能级发生光的吸收，将光能储存于纤维之中。没有可见光时，电子从激发态上能级跃迁至下能级或基态发生光的发射，将储存于纤维之中的能量放出。
本发明的彩色与彩色光稀土夜光纤维在没有可见光条件下呈现彩色光的原理是，由于稀土元素含有未充满的4f壳层和4f电子被外层的5S2、5P6电子屏蔽的特性，在可见光区有类线性的吸收光谱和发射光谱及复杂的谱线，稀土离子跃迁能级间的能量差不同，因而发出不同颜色的光。例如，夜光材料中的EU3+从5D0跃迁到7F1时产生橙色光，从5D0跃迁到7F2时产生红色光。
本发明的彩色与彩色光稀土夜光纤维在有可见光的条件下的呈现彩色的原理是，利用光色合成原理将三元色(红、黄、蓝)色光进行一定方式的组合，形成色泽丰富、绚丽多彩的纤维。
本发明的彩色与彩色光稀土夜光纤维对人体和环境无任何危害，并且使用过程无需染色加工，减少了染色带来的环境污染。
上述彩色与彩色光稀土夜光纤维的制造方法中每道工序的作用如下：
①制作彩色光蓄光型夜光材料的工序是为了使彩色与彩色光稀土夜光纤维具有发明内容1的功能。彩色光蓄光型夜光材料的种类、粒径、蓄光和安全性能也是本部分的重点。例如其颗粒范围为1～10μm。该类夜光材料不仅能发出多种色光，而且必须通过国家权威机构检测认定：不含任何放射性物质及有害元素、对人体绝对安全。
②制作彩色光夜光性的蓄光型纺丝液或纺丝母粒的工序是为了使彩色光蓄光型夜光材料能移植到聚酯(涤纶)(或聚丙烯(丙纶)或聚酰胺(锦纶)纺丝原料中。
③制作POY、DTY(或FDY、或短纤维)工序的作用在于使彩色光夜光性的蓄光型纺丝液或纺丝母粒与纺丝原料变为彩色与彩色光稀土夜光纤维。
本发明的优点包括两个方面：
1、彩色与彩色光稀土夜光纤维的优点。
在黑暗中，常常由于无法看清周围环境而产生诸多问题。本发明的彩色与彩色光稀土夜光纤维在有可见光的条件下具有各种色彩，无需染色，减少了染色带来的环境污染，具有与普通纤维完全一样的使用性能，不会使人感到有任何特异之处。在没有可见光的条件下(黑暗中)发出各种色光，光的亮度也有多种。例如，近年来时常发生中小学生在来往学校的途中，由于光线较弱而出现交通事故的现象，如果用本发明制作的夜光织物在服装上制成标记，可大大提高其交通安全性。在夜间军事训练的降落伞上使用夜光织物，就可以使训练人员更安全。在漆黑的地下矿井中，发光服装便于人员相互联络。消防服装和消防器材的表面包覆夜光织物，便于救援人员和受困人员在没有照明情况下相互发现，达到自救和被救的目的。电影开映后由于影院中一片漆黑，给寻找座位带来不便，特别是影院中(或者发生火警断电的高层建筑里)万一发生事故，后果更加严重，用夜光织物做成的引导标记和夜光服装不仅可以引导寻找座位，还可以使人们在发生危险时有秩序地脱离险地，以免发生相互踩踏致伤的现象。在舞台上的表演者，穿上这种发光服装，五光十色的灯光照在身上，使发光服装能充分吸收各种光，然后舞台上所有的灯光突然消失，只有表演者的服装仍在发光，这样就造就了一种特殊的舞台效果。在家居用品方面，采用这种夜光织物可以做发光窗帘、拖鞋，即使在暗处仍然十分明显，便于夜间活动。在玩具制作方面，可以制作发光毛绒玩具，吸引儿童的目光。
2、彩色与彩色光稀土夜光纤维制造方法的优点
我国具有丰富的稀土资源，利用稀土发光材料制造夜光纤维具有：吸收光的能力强，转化效率高；可发射从紫外光到红外光的光谱，特别是在可见光区有很强地发射能力；荧光寿命从纳秒到毫秒，跨越6个数量级；物理化学性能稳定，能承受大功率的电子束、高能射线和强紫外光子的作用。在制作夜光纺丝液或母粒时采用的功能助剂，使各种组分在夜光母粒中具有优良的均匀性与稳定性；对环境及人体无毒、无害。同时，在采用稀土铝酸盐作夜光剂后，由于这种材料不含磷、铅和其它有害元素，对人体安全无害。同时，采用了较常规更低的熔体温度，减少了纤维中分子链受高温降价的影响，有利于生产出具有较好强力的产品。在制作DTY纤维时，采用较低的D/Y比，并采用聚胺酯摩擦片后，减少了对丝条的损伤，有助于减少毛丝、断头，确保了加工的正常进行。
具体实施方式
实施例一(彩色光蓄光型夜光材料的制造)
SrAl2O4:(Eu2+，Dy3+)稀土发光材料制造过程是：首先将Sr(NO3)2(A.R.)、Al(NO3)3·9H2O(A.R.)、Eu2O3(99.99％)、Dy2O3(99.99％)分别溶于水和硝酸中、制得金属硝酸盐溶液，并加入一定量的非离子表面活性剂，于90±2℃搅拌下逐渐加入氨水溶液形成溶胶，将该溶胶缓慢蒸发脱水，获得的凝胶于55～65℃温度下烘干。初产品中加入无机透明彩色料25～35％，单位为重量百分数(下同)，以活性炭覆盖于高温电炉中，在900～1000℃酌烧1～2h，形成原料后加以粉碎，然后筛选，制得适合纺丝的彩色光发光材料。该发光材料在没有光线的情况下可以发出彩色光。
实施例二(聚酯彩色光夜光性的蓄光型纺丝液或纺丝母粒的制造)
将聚酯切片在100℃的温度下经25小时的烘燥后，再加入流动稳定剂0.03％、氧化稳定剂0.04％、抗紫外线剂0.05％、交联剂0.04％、载体0.3％、分散剂0.1％，然后在260℃的温度下按常规进行熔融，生成聚酯彩色光夜光性的蓄光型纺丝液，经注带、切粒制成聚酯彩色光夜光性的蓄光型纺丝母粒；
实施例三(聚酯彩色与彩色光稀土夜光纤维的制造)
再将上述聚酯彩色光夜光性的蓄光型纺丝母粒与聚酯大有光切片按20比100的比例配制，在100℃的温度下经25小时的烘燥后，在螺杆中以280℃的熔融温度、3000米/分的卷绕速度进行纺丝卷绕，制成聚酯彩色与彩色光稀土夜光POY纤维。
再将上述POY纤维在高速弹力丝机上进行加工，其中上热箱温度为190℃、下热箱温度为170℃、欠倍为1.7、假捻摩擦片速度与丝速之比为1.9、车速为400米/分、一欠喂为-10％、二欠喂为-7％、油轮转速为2转/分、假捻器组合为1-6-1的聚胺酯片的情况下进行加弹，制得聚酯DTY彩色与彩色光稀土夜光纤维。该纤维只要吸收任何可见光10分钟，便能将光能蓄贮于纤维之中，在黑暗状态下持续发光10小时以上，在有可见光的条件下，该纤维具有彩色外观，在没有可见光的条件下，该纤维本身发出彩色光。
实施例四(聚丙烯彩色与彩色光稀土夜光纤维的制造)
在聚丙烯切片中按3％的比例加入彩色光蓄光型发光材料，再加入流动稳定剂0.01％、氧化稳定剂0.02％、抗紫外线剂0.01％、交联剂0.03％、载体0.1％、分散剂0.2％，在200℃的温度下生成具有彩色光夜光性的蓄光型纺丝液；纺丝液在螺杆中以180℃的熔融温度、3000米/分的卷绕速度进行纺丝卷绕，制成聚丙烯彩色与彩色光稀土夜光纤维。该纤维只要吸收任何可见光10分钟，便能将光能蓄贮于纤维之中，在黑暗状态下持续发光10小时以上，在有可见光的条件下，该纤维具有彩色外观，在没有可见光的条件下，该纤维本身发出彩色光。
实施例五(聚酰胺彩色与彩色光稀土夜光纤维的制造)
将聚酰胺切片在110～120℃的温度下经20小时的烘燥后，按30％的比例加入上述彩色光蓄光型发光材料，再加入流动稳定剂0.02％、氧化稳定剂0.03％、抗紫外线剂0.03％、交联剂0.035％、载体0.2％、分散剂0.3％，在240℃的温度下熔融、注带、切粒，制成聚酰胺夜光母粒；再将上述夜光母粒与聚酰胺切片按10％的比例配制，在110℃的温度下经20小时的烘燥后，在螺杆中以240℃的熔融温度、5000米/分的卷绕速度进行纺丝卷绕，制成聚酰胺彩色光稀土夜光纤维。该纤维只要吸收任何可见光10分钟，便能将光能蓄贮于纤维之中，在黑暗状态下持续发光10小时以上，在有可见光的条件下，该纤维具有彩色外观，在没有可见光的条件下，该纤维本身发出彩色光。
Claims (7)
1、一种彩色与彩色光稀土夜光纤维，其特征是：该纤维的组成主要由90～97％的纺丝原料与3～10％的彩色光蓄光型夜光材料组成，单位为重量百分数。
2、根据权利要求1所述的彩色与彩色光稀土夜光纤维，其特征在于，纺丝原料为聚酯或聚丙烯或聚酰胺。
3、根据权利要求1所述的彩色与彩色光稀土夜光纤维，其特征在于，彩色光蓄光型夜光材料由Sr(NO3)2、Al(NO3)3·9H2O、Eu2O3、Dy2O3及25～35％的无机透明彩色料组成，单位为重量百分数。
4、一种彩色与彩色光稀土夜光纤维制造方法，其特征在于，
①、彩色光蓄光型夜光材料的制造：首先将Sr(NO3)2、Al(NO3)3·9H2O、Eu2O3、Dy2O3分别溶于水和硝酸中，制得金属硝酸盐溶液，并加入一定量的非离子表面活性剂，于90±2℃搅拌下逐渐加入氨水溶液形成溶胶，将该溶胶缓慢蒸发脱水，获得的凝胶于55～65℃温度下烘干，以此为基材，初产品中加入无机透明彩色料25～35％，以活性炭覆盖于高温电炉中，在900～1000℃酌烧1～2小时，形成原料后加以粉碎，然后筛选，制成符合制作纺丝母粒要求的无公害彩色光蓄光型夜光材料；
②、具有彩色光夜光性的蓄光型纺丝液或纺丝母粒的制造：将纺丝原料在100～120℃的温度下经15～25小时的烘燥后，按3～50％的比例加入上述彩色光蓄光型夜光材料，再加入流动稳定剂0.01～0.03％、氧化稳定剂0.02～0.04％、抗紫外线剂0.01～0.05％、交联剂0.03～0.04％、分散剂0.1～0.5％，然后在180～260℃的温度下按常规进行熔融，将彩色光蓄光型夜光材料移植到纺丝原料基体中，生成具有彩色光夜光性的蓄光型纺丝液，该纺丝液可以直接纺丝也可注带、切粒制成纺丝母粒；
③、彩色与彩色光稀土夜光DTY纤维的纺制：将上述②制造的彩色光夜光性的蓄光型纺丝液或纺丝母粒与纺丝原料(聚酯或聚丙烯或聚酰胺)按比例配制成纺丝料，使该纺丝料中的彩色光蓄光型发光材料与纺丝原料的比例为3～10％比97～90％，纺丝温度180～300℃，纺丝卷绕速度3000～5000米/分，制成彩色与彩色光稀土夜光POY纤维，再将该POY纤维在高速弹力丝机上进行加工，其中上热箱温度为170～190℃、下热箱温度为150～170℃、欠倍为1.5～1.7、假捻摩擦片速度与丝速之比为1.7～1.9、车速为500米/分、一欠喂为-8～-10％、二欠喂为-4～-7％、油轮转速为1.6～2转/分、假捻器组合为1-6-1的聚胺酯片的情况下进行加弹，制得彩色与彩色光稀土夜光DTY纤维。或将上述POY纤维经牵伸制成彩色与彩色光稀土夜光FDY纤维。
5、根据权利要求4所述的制造方法，其特征还在于，将上述彩色与彩色光稀土夜光POY纤维经牵伸制成彩色与彩色光稀土夜光FDY纤维。
6、根据权利要求4所述的制造方法，其特征还在于，将按比例配制的纺丝料经纺丝、切断制成彩色与彩色光稀土夜光短纤维。
7、根据权利要求4所述的制造方法，其特征还在于彩色光蓄光型夜光材料的颗粒范围为1～10微米。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
| C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |