一種蓄光纖維、其製造方法及蓄光織物的製作方法
2023-09-19 19:00:25
專利名稱：一種蓄光纖維、其製造方法及蓄光織物的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種蓄光纖維、其製造方法及由該蓄光纖維製得的蓄光織物。
背景技術：
蓄光纖維是一種新型的紡織材料，這種纖維在可見光照射後，能將光儲存於纖維之中，當將其置於黑暗狀態下時，纖維可持續發光相當一段時間，可以廣泛應用於休閒服裝、禮服、警示服裝、裝飾品、安全標誌等領域以滿足各種不同場合的需要。蓄光纖維的開發技術與無機發光材料的性能密切相關，傳統螢光粉因穩定性差、具有放射性等缺點而難以用於開發具有實用價值的蓄光纖維。目前蓄光纖維的製備技術可以分為三種方法:(I)塗層法；(2)複合紡絲法；(3)共混紡絲法。專利CN1346857公開了一種可發光的塗層組合物，是由粘合劑和可發光纖維組成的塗層組合物，用於物體的標記。塗層或印花的方法相對簡單，可適用於多種纖維和織物，但是它易於剝落，使用壽命較短。專利CN1349007A公開了一種發光複合纖維，該複合纖維為芯殼型複合纖維，由夜光性顏料的聚酯樹脂或聚烯烴樹脂作芯成分、不含有夜光性顏料的聚酯樹脂作殼成分，但是處於芯中的蓄光粒子的蓄光效果由於殼成分的阻礙表現不明顯。共混紡絲法是較常用的製備發光纖維的方法。共混紡絲法又分為直接共混法和母粒共混法。直接共混法由於蓄光劑與聚合物流動速度不一，蓄光劑分布不均。專利CN1374415公開了一種稀土夜光纖維的製造方法，是在增粘聚酯切片中加入夜光劑及納米助劑製成夜光母粒後與大 有光聚酯切片共混紡絲，但這種纖維的強度偏低。
發明內容
本發明的目的在於提供一種長效蓄光纖維、該纖維的製造方法以及由這種纖維製成的織物。這種纖維的持續發光時間長，且蓄光劑的添加不會對纖維的強度產生影響，纖維織物洗滌多次後仍能夠維持較長的發光時間。本發明的技術解決方案是:
一種蓄光纖維，由有光聚合物和蓄光劑混合後經過螺杆擠出後製備而成，其中蓄光劑的含量為10 25wt% ;所述蓄光劑為稀土鋁酸鹽，其粒徑為I 20 i! m，蓄光劑平均粒徑d與纖維直徑D的比值為0.5以下。本發明所使用的蓄光劑為經過Eu2+激活的鹼土金屬鋁酸鹽，其化學穩定性好，無毒、無放射性、亮度高、發光時間長、耐熱溫度在220°C以上。纖維中蓄光劑的含量為10 25wt%,當纖維中蓄光劑含量小於10wt%時，纖維單位體積蓄光劑的量比較少，達不到長效蓄光效果；而當纖維中蓄光劑含量大於25%時，由於蓄光劑的大量存在，聚合物的紡絲性變差、纖維的物性降低。其含量優選15 20wt%，在該範圍內，纖維既能夠達到長效的蓄光效果，其物性也不會因蓄光劑的存在而降低。
本發明所使用的蓄光劑的粒徑為I 20i!m，其粒徑越小，在聚合物中的分散性越好，但是如果蓄光劑的粒徑太小的話，在加工過程中，蓄光劑容易滲透到纖維表面導致蓄光織物在洗滌之後的蓄光性能大幅下降。蓄光劑的粒徑優選5 15 Pm。本發明蓄光劑的粒徑d與纖維直徑D的比值在0.5以下，這樣在保證蓄光劑良好分散性的同時又能保證聚合物好的制絲性。如果蓄光劑的粒徑d與纖維直徑D的比值大於0.5，由於蓄光劑的粒徑比較大，紡絲過程中容易在過濾網處形成堆積，導致紡絲壓力上升，最終得到纖維中蓄光劑含量與初始添加量不符，蓄光效果不明顯。上述有光聚合物為其中鈦化合物的含量小於0.2wt%的大有光聚合物，優選有光聚酯或有光聚醯胺。上述纖維的強度為3.0cN/dtex以上，伸度為20 50%，持續發光時間在6小時以上。本發明所述的蓄光纖維的製造方法是，將蓄光劑通過容積式粉體添加裝置進行添力口，與有光聚合物混合後經過螺杆擠出製得蓄光纖維；所述蓄光劑的添加量為最終蓄光纖維總量的10 25wt%;所述蓄光劑為稀土鋁酸鹽，其粒徑為I 2011111，蓄光劑平均粒徑(1與纖維直徑D的比值為0.5以下。將有光聚合物切片導入到設置在螺杆擠出機進料口正上方的料倉的同時，通過開口配管向料倉中連續添加蓄光劑；所說開口配管設置在從料倉內切片堆積部分的下方起向上至切片堆積高度的10% 50%位置處正上方豎直向下的位置。本發明還涉及一種蓄光織物，該織物中至少含有50wt%上述蓄光纖維，並且該織物經過50次洗滌後的持續發光時間為6小時以上。將該蓄光織物染色，測試其耐光、摩擦色牢度均在4級以上。本發明所得蓄光纖維具有良好的可紡性能，物理性能與一般聚酯/聚醯胺纖維相近。且纖維的製造方法成本低、易於操作。由這種纖維製備得到的織物經過多次洗滌之後仍能保持較長的發光時間。上述蓄光纖維及織物的性能採用以下方法進行測試:
1、持續發光時間:
採用4001x的D65光源的光照10分鐘，移除光源，在之後的6小時內每隔I小時用肉眼進行觀察，通過以下的基準進行評價，
◎:與照射後的殘光強度一樣，肉眼能夠明顯觀察到，
〇:比照射後的殘光強度稍微弱，肉眼能夠觀察到，
Δ:肉眼能夠稍微觀察到殘光，
X:肉眼不能觀察到殘光。2、纖維強度:
先將被測纖維進行調溼處理，隨機選取經過調溼的被測纖維，將纖維頭端夾持在上夾持器中，再加上適當的預加張力，將纖維固定在下夾持器中，完成被測纖維的固定。對被測纖維進行拉伸，直至纖維斷裂。纖維斷裂點的強度即為纖維強度。3、耐光性:根據GB/T 8427-1998進行測試。4、洗滌:根據 GB/T 3921.1-1997 進行。5、摩擦色牢度:根據GB/T 3920-1997進行測試。
6、可紡性:
紡絲2小時內的紡絲情況通過下列方法進行評價，〇和厶判定為合格，
〇:無斷絲，
A:有少量斷絲(I 3回)，
X:斷絲頻繁。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步的說明。實施例1
將粒徑為15 y m蓄光劑稀土鋁酸鹽通過容積式粉體添加裝置進行添加，在有光聚酯進入螺杆前與其混合，控制兩者的添加速度，使得蓄光劑的添加量為最終蓄光纖維總量的10wt%o混合後的有光聚酯與蓄光劑經過螺杆擠出機的熔融擠壓成為可以紡絲的聚合物熔體，螺杆擠出機的熔融擠壓過程設有3 5段加熱區，各區的加熱溫度設為280 295°C，並將聚合物熔體依次輸送到計量泵、紡絲箱體、紡絲組件，最後經噴絲板擠出、冷卻、給油、交絡、預牽伸、卷取(卷取速度為2700m/min)處理，得到預取向纖維。將得到的預取向纖維進行牽伸加工，牽伸倍率為1.75、加工溫度為90°C /130°C、卷取速度500m/min，得到蓄光纖維。經測試，所得纖維的斷裂強度為3.75cN/dteX，伸度為39.4%，d/D為0.4，纖維的蓄光性見表I。將蓄光纖維製成蓄光織物，該織物中含有蓄光纖維60%，130°C下染色60min後，測試其耐光性、摩擦色牢度均 為4級，織物經過50次洗滌後的蓄光性見表I。實施例2
將粒徑為10 y m蓄光劑稀土鋁酸鹽通過容積式粉體添加裝置進行添加，在有光聚酯進入螺杆前與其混合，控制兩者的添加速度，使得蓄光劑的添加量為最終蓄光纖維總量的15wt%。混合後的有光聚酯與蓄光劑經過螺杆擠出機的熔融擠壓成為可以紡絲的聚合物熔體，螺杆擠出機的熔融擠壓過程設有3 5段加熱區，各區的加熱溫度設為280 295°C，並將聚合物熔體依次輸送到計量泵、紡絲箱體、紡絲組件，最後經噴絲板擠出、冷卻、給油、交絡、預牽伸、卷取(卷取速度為2700m/min)處理，得到預取向纖維。將得到的預取向纖維進行牽伸加工，牽伸倍率為1.75、加工溫度為90°C /130°C、卷取速度500m/min，得到蓄光纖維。經測試，所得纖維的斷裂強度為3.45cN/dteX，伸度為38.4%，d/D為0.3，纖維的蓄光性見表I。將蓄光纖維製成蓄光織物，該織物中含有蓄光纖維50%，130°C下染色60min後，測試其耐光性、摩擦色牢度均為4級，織物經過50次洗滌後的蓄光性見表I。實施例3
將粒徑為10 y m蓄光劑稀土鋁酸鹽通過容積式粉體添加裝置進行添加，在有光聚酯進入螺杆前與其混合，控制兩者的添加速度，使得蓄光劑的添加量為最終蓄光纖維總量的25wt%。混合後的有光聚酯與蓄光劑經過螺杆擠出機的熔融擠壓成為可以紡絲的聚合物熔體，螺杆擠出機的熔融擠壓過程設有3 5段加熱區，各區的加熱溫度設為280 295°C，並將聚合物熔體依次輸送到計量泵、紡絲箱體、紡絲組件，最後經噴絲板擠出、冷卻、給油、交絡、預牽伸、卷取(卷取速度為2700m/min)處理，得到預取向纖維。將得到的預取向纖維進行牽伸加工，牽伸倍率為1.75、加工溫度為90°C /130°C、卷取速度500m/min，得到蓄光纖維。經測試，所得纖維的斷裂強度為3.25cN/dteX，伸度為37.4%，d/D為0.3，纖維的蓄光性見表I。將蓄光纖維製成蓄光織物，該織物中含有蓄光纖維50%，130°C下染色60min後，測試其耐光性、摩擦色牢度均為4級，織物經過50次洗滌後的蓄光性見表I。實施例4
將粒徑為20 y m蓄光劑稀土鋁酸鹽通過容積式粉體添加裝置進行添加，在有光聚醯胺進入螺杆前與其混合，控制兩者的添加速度，使得蓄光劑的添加量為最終蓄光纖維總量的10wt%o混合後的有光聚醯胺與蓄光劑經過螺杆擠出機的熔融擠壓成為可以紡絲的聚合物熔體，螺杆擠出機的熔融擠壓過程設有3 5段加熱區，各區的加熱溫度設為250 275°C，並將聚合物熔體依次輸送到計量泵、紡絲箱體、紡絲組件，最後經噴絲板擠出、冷卻、給油、交絡、延伸、卷取(卷取速度為4590m/min)處理，得到FDY蓄光纖維。經測試，所得纖維的斷裂強度為4.75cN/dtex，伸度為45.5%，d/D為0.5，纖維的蓄光性見表I。將蓄光纖維製成蓄光織物，該織物中含有蓄光纖維60%，98°C下染色60min後，測試其耐光性、摩擦色牢度均為4級，織物經過50次洗滌後的蓄光性見表I。實施例5
將粒徑為15 y m蓄光劑稀土鋁酸鹽通過容積式粉體添加裝置進行添加，在有光聚醯胺進入螺杆前與其混合，控制兩者的添加速度，使得蓄光劑的添加量為最終蓄光纖維總量的15wt%。混合後的有光聚醯胺與蓄光劑經過螺杆擠出機的熔融擠壓成為可以紡絲的聚合物熔體，螺杆擠出機的熔融擠壓過程設有3 5段加熱區，各區的加熱溫度設為250 275°C，並將聚合物熔體依次輸送到計量泵、紡絲箱體、紡絲組件，最後經噴絲板擠出、冷卻、給油、交絡、延伸、卷取(卷取速度為4590m/min)處理，得到FDY蓄光纖維。經測試，所得纖維的斷裂強度為4.65cN/dtex，伸度為44.5%，d/D為0.4，纖維的蓄光性見表I。將蓄光纖維製成蓄光織物，該織物中含有蓄光纖維50%，98°C下染色60min後，測試其耐光性、摩擦色牢度均為5級，織物經過50次洗滌後的蓄光性見表I。實施例6
將粒徑為5 u m蓄光劑稀土鋁酸鹽通過容積式粉體添加裝置進行添加，在有光聚醯胺進入螺杆前與其混合，控制兩者的添加速度，使得蓄光劑的添加量為最終蓄光纖維總量的15wt%。混合後的有光聚醯胺與蓄光劑經過螺杆擠出機的熔融擠壓成為可以紡絲的聚合物熔體，螺杆擠出機的熔融擠壓過程設有3 5段加熱區，各區的加熱溫度設為250 275°C，並將聚合物熔體依次輸送到計量泵、紡絲箱體、紡絲組件，最後經噴絲板擠出、冷卻、給油、交絡、延伸、卷取(卷取速度為4590m/min)處理，得到FDY蓄光纖維。經測試，所得纖維的斷裂強度為4.45cN/dtex，伸度為43.5%，d/D為0.2，纖維的蓄光性見表I。將蓄光纖維製成蓄光織物，該織物中含有蓄光纖維50%，98°C下染色60min後，測試其耐光性、摩擦色牢度均為4級，織物經過50次洗滌後的蓄光性見表I。比較例I
將粒徑為20 y m蓄光劑稀土鋁酸鹽通過容積式粉體添加裝置進行添加，在有光聚酯進入螺杆前與其混合，控制兩者的添加速度，使得蓄光劑的添加量為最終蓄光纖維總量的5wt%0混合後的有光聚酯與蓄光劑經過螺杆擠出機的熔融擠壓成為可以紡絲的聚合物熔體，螺杆擠出機的熔融擠壓過程設有3 5段加熱區，各區的加熱溫度設為280 295°C，並將聚合物熔體依次輸送到計量泵、紡絲箱體、紡絲組件，最後經噴絲板擠出、冷卻、給油、交絡、預牽伸、卷取(卷取速度為2700m/min)處理，得到預取向纖維。將得到的預取向纖維進行牽伸加工，牽伸倍率為1.75、加工溫度為90°C /130°C、卷取速度500m/min，得到纖維。經測試，所得纖維的斷裂強度為3.85cN/dteX，伸度為38.4%，d/D為0.5，纖維的蓄光性見表
1將纖維製成織物，該織物中含有蓄光纖維60%，130°C下染色60min後，測試其耐光性、摩擦色牢度均為4級，織物經過50次洗滌後的蓄光性見表I。比較例2
將粒徑為15 y m蓄光劑稀土鋁酸鹽通過容積式粉體添加裝置進行添加，在有光聚酯進入螺杆前與其混合，控制兩者的添加速度，使得蓄光劑的添加量為最終蓄光纖維總量的30wt%o混合後的有光聚酯與蓄光劑經過螺杆擠出機的熔融擠壓成為可以紡絲的聚合物熔體，螺杆擠出機的熔融擠壓過程設有3 5段加熱區，各區的加熱溫度設為280 295°C，並將聚合物熔體依次輸送到計量泵、紡絲箱體、紡絲組件，最後經噴絲板擠出、冷卻、給油、交絡、預牽伸、卷取(卷取速度為2700m/min)處理，得到預取向纖維。將得到的預取向纖維進行牽伸加工，牽伸倍率為1.75、加工溫度為90°C /130°C、卷取速度500m/min，得到纖維。經測試，所得纖維的斷裂強度為2.75cN/dteX，伸度為38.6%, d/D為0.5，纖維的蓄光性見表
1將纖維製成織物，該織物中含有蓄光纖維40%，130°C下染色60min後，測試其耐光性、摩擦色牢度均為3級，織物經過50次洗滌後的蓄光性見表I。比較例3
將粒徑為15 y m蓄光劑稀土鋁酸鹽通過容積式粉體添加裝置進行添加，在有光聚醯胺進入螺杆前與其混合，控制兩者的添加速度，使得蓄光劑的添加量為最終蓄光纖維總量的5wt%0混合後的有光聚醯胺與蓄光劑經過螺杆擠出機的熔融擠壓成為可以紡絲的聚合物熔體，螺杆擠出機的熔融擠壓過程設有3 5段加熱區，各區的加熱溫度設為250 275°C，並將聚合物熔體依次輸送到計量泵、紡絲箱體、紡絲組件，最後經噴絲板擠出、冷卻、給油、交絡、延伸、卷取(卷取速度為4590m/min)處理，得到FDY纖維.經測試，所得纖維的斷裂強度為4.85cN/dtex，伸度為46.5%，d/D為0.5，纖維的蓄光性見表I。將纖維製成織物，該織物中含有蓄光纖維60%，98°C下染色60min後，測試其耐光性、摩擦色牢度均為4級，織物經過50次洗滌後的蓄光性見表I。比較例4
將粒徑為15 y m蓄光劑稀土鋁酸鹽通過容積式粉體添加裝置進行添加，在有光聚醯胺進入螺杆前與其混合，控制兩者的添加速度，使得蓄光劑的添加量為最終蓄光纖維總量的30wt%o混合後的有光聚醯胺與蓄光劑經過螺杆擠出機的熔融擠壓成為可以紡絲的聚合物熔體，螺杆擠出機的熔融擠壓過程設有3 5段加熱區，各區的加熱溫度設為250 275°C，並將聚合物熔體依次輸送到計量泵、紡絲箱體、紡絲組件，最後經噴絲板擠出、冷卻、給油、交絡、延伸、卷取(卷取速度為4590m/min)處理，得到FDY纖維。經測試，所得纖維的斷裂強度為3.55cN/dtex，伸度為46.5%，d/D為0.5，纖維的蓄光性見表I。將纖維製成織物，該織物中含有蓄光纖維40%，98°C下染色60min後，測試其耐光
權利要求
1.一種蓄光纖維，其特徵是:所述纖維由有光聚合物和蓄光劑混合後經過螺杆擠出後製備而成，其中蓄光劑的含量為10 25wt% ;所述蓄光劑為稀土鋁酸鹽，其粒徑為I 20 u m,蓄光劑平均粒徑d與纖維直徑D的比值為0.5以下。
2.根據權利要求1所述的蓄光纖維，其特徵是:所述有光聚合物為有光聚酯或有光聚醯胺。
3.根據權利要求1或2所述的蓄光纖維，其特徵是:所述纖維的強度為3.0cN/dtex以上。
4.根據權利要求1或2所述的蓄光纖維，其特徵是:所述纖維的持續發光時間在6小時以上。
5.一種權利要求1所述蓄光纖維的製造方法，其特徵是:將蓄光劑通過容積式粉體添加裝置進行添加，與有光聚合物混合後經過螺杆擠出製得蓄光纖維；所述蓄光劑的添加量為最終蓄光纖維總量的10 25wt% ;所述蓄光劑為稀土鋁酸鹽，其粒徑為I 20 y m，蓄光劑平均粒徑d與纖維直徑D的比值為0.5以下。
6.一種蓄光織物，其特徵是:所述織物中至少含有50wt%如權利要求1所述的蓄光纖維，並且該織物經過50次洗滌後的持續發光時間為6小時以上。
全文摘要
本發明公開了一種蓄光纖維、纖維的製造方法以及一種蓄光織物。所述纖維由有光聚合物和蓄光劑混合後經過螺杆擠出後製備而成，其中蓄光劑的含量為10～25wt%；所述蓄光劑為稀土鋁酸鹽，其粒徑為1～20μm，蓄光劑平均粒徑d與纖維直徑D的比值為0.5以下。所得纖維的持續發光時間在6小時以上。所述蓄光織物經過50次洗滌後仍然能持續發光6小時以上。
文檔編號D01F6/92GK103184569SQ201110455000
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者於朝來, 藤森稔, 趙鎖林 申請人:東麗纖維研究所(中國)有限公司