彩色與彩色光稀土夜光纖維及其製造方法
2023-05-14 01:27:46
專利名稱：彩色與彩色光稀土夜光纖維及其製造方法
技術領域：
本發明涉及紡織產品與技術領域，具體地說是一種具有彩色與彩色光的稀土夜光纖維以及該纖維的製造方法。其中稀土夜光纖維是指利用稀土材料為發光體製造的在沒有可見光的條件下會發光的纖維。彩色是指在有可見光的條件下，該纖維具有各種色彩，如紅色、黃色、藍色、綠色等。彩色光是指在沒有可見光的條件下，該纖維本身發出各種色彩的光，如紅光、黃光、藍光、綠光等。
背景技術：
彩色與彩色光稀土夜光纖維是利用稀土夜光材料研製成功的功能纖維。該纖維只要吸收任何可見光10分鐘，便能將光能蓄貯於纖維之中，在黑暗狀態下持續發光10小時以上，且可無限次循環使用，用它製成的紡織品無論是做成服裝還是其它用品，在白天與普通纖維具有完全一樣的使用性能，不會使人感到有任何特異之處，在夜間黑暗狀態下可持續發光，其光的顏色有紅光、綠光、黃光、藍光等，光的亮度也有多種。該纖維不僅色光絢麗多彩，而且無需染色，避免了環境汙染。該纖維可廣泛應用於航空航海、國防工業、建築裝璜、交通運輸、夜間作業、日常生活及娛樂服裝等領域。
發明內容
本發明的目的在於尋求一種彩色與彩色光稀土夜光纖維及其製造方法，以便提供一種在有可見光的條件下無需染色即具有各種色彩的纖維，從而減少染色帶來的環境汙染；同時該纖維具有與普通纖維完全一樣的使用性能，不會使人感到有任何特異之處；本發明的纖維在沒有可見光的條件下會發出各種色光，且光的亮度也有多種。
按照本發明所提供的設計方案，該纖維的組成主要由90～97％的紡絲原料與3～10％的彩色光蓄光型夜光材料組成，單位為重量百分數。
所述紡絲原料為聚酯或聚丙烯或聚醯胺。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％的無機透明彩色料組成，單位為重量百分數。
一種彩色與彩色光稀土夜光纖維製造方法，其特徵在於，
①、彩色光蓄光型夜光材料的製造首先將Sr(NO3)2、Al(NO3)3·9H2O、Eu2O3、Dy2O3分別溶於水和硝酸中，製得金屬硝酸鹽溶液，並加入一定量的非離子表面活性劑，於90±2℃攪拌下逐漸加入氨水溶液形成溶膠，將該溶膠緩慢蒸發脫水，獲得的凝膠於55～65℃溫度下烘乾，以此為基材，初產品中加入無機透明彩色料25～35％，以活性炭覆蓋於高溫電爐中，在900～1000℃酌燒1～2小時，形成原料後加以粉碎，然後篩選，製成符合製作紡絲母粒要求的無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紡絲液或紡絲母粒的製造將紡絲原料在100～120℃的溫度下經15～25小時的烘燥後，按3～50％的比例加入上述彩色光蓄光型夜光材料，再加入流動穩定劑0.01～0.03％、氧化穩定劑0.02～0.04％、抗紫外線劑0.01～0.05％、交聯劑0.03～0.04％、分散劑0.1～0.5％，然後在180～260℃的溫度下按常規進行熔融，將彩色光蓄光型夜光材料移植到紡絲原料基體中，生成具有彩色光夜光性的蓄光型紡絲液，該紡絲液可以直接紡絲也可注帶、切粒製成紡絲母粒；③、彩色與彩色光稀土夜光DTY纖維的紡制將上述②製造的彩色光夜光性的蓄光型紡絲液或紡絲母粒與紡絲原料(聚酯或聚丙烯或聚醯胺)按比例配製成紡絲料，使該紡絲料中的彩色光蓄光型發光材料與紡絲原料的比例為3～10％比97～90％，紡絲溫度180～300℃，紡絲卷繞速度3000～5000米/分，製成彩色與彩色光稀土夜光POY纖維，再將該POY纖維在高速彈力絲機上進行加工，其中上熱箱溫度為170～190℃、下熱箱溫度為150～170℃、欠倍為1.5～1.7、假捻摩擦片速度與絲速之比為1.7～1.9、車速為500米/分、一欠餵為-8～-10％、二欠餵為-4～-7％、油輪轉速為1.6～2轉/分、假捻器組合為1-6-1的聚胺酯片的情況下進行加彈，製得彩色與彩色光稀土夜光DTY纖維。或將上述POY纖維經牽伸製成彩色與彩色光稀土夜光FDY纖維。
將上述彩色與彩色光稀土夜光POY纖維經牽伸製成彩色與彩色光稀土夜光FDY纖維。再將按比例配製的紡絲料經紡絲、切斷製成彩色與彩色光稀土夜光短纖維。所述彩色光蓄光型夜光材料的顆粒範圍為1～10微米。
上述DTY纖維、FDY纖維或短纖維在有可見光的條件下具有各種色彩，如紅色、黃色、藍色、綠色等；在沒有可見光的條件下，本身發出各種色光，如紅光、黃光、藍光、綠光等。
本發明的彩色與彩色光稀土夜光纖維在沒有可見光的條件下的發光原理是，稀土元素具有豐富的電子能級，其原子的電子構型中存在4f軌道，可以產生多種能級的躍遷，當可見光照射稀土離子時，電子從基態或下能級躍遷至上能級發生光的吸收，將光能儲存於纖維之中。沒有可見光時，電子從激發態上能級躍遷至下能級或基態發生光的發射，將儲存於纖維之中的能量放出。
本發明的彩色與彩色光稀土夜光纖維在沒有可見光條件下呈現彩色光的原理是，由於稀土元素含有未充滿的4f殼層和4f電子被外層的5S2、5P6電子屏蔽的特性，在可見光區有類線性的吸收光譜和發射光譜及複雜的譜線，稀土離子躍遷能級間的能量差不同，因而發出不同顏色的光。例如，夜光材料中的EU3+從5D0躍遷到7F1時產生橙色光，從5D0躍遷到7F2時產生紅色光。
本發明的彩色與彩色光稀土夜光纖維在有可見光的條件下的呈現彩色的原理是，利用光色合成原理將三元色(紅、黃、藍)色光進行一定方式的組合，形成色澤豐富、絢麗多彩的纖維。
本發明的彩色與彩色光稀土夜光纖維對人體和環境無任何危害，並且使用過程無需染色加工，減少了染色帶來的環境汙染。
上述彩色與彩色光稀土夜光纖維的製造方法中每道工序的作用如下①製作彩色光蓄光型夜光材料的工序是為了使彩色與彩色光稀土夜光纖維具有發明內容1的功能。彩色光蓄光型夜光材料的種類、粒徑、蓄光和安全性能也是本部分的重點。例如其顆粒範圍為1～10μm。該類夜光材料不僅能發出多種色光，而且必須通過國家權威機構檢測認定不含任何放射性物質及有害元素、對人體絕對安全。
②製作彩色光夜光性的蓄光型紡絲液或紡絲母粒的工序是為了使彩色光蓄光型夜光材料能移植到聚酯(滌綸)(或聚丙烯(丙綸)或聚醯胺(錦綸)紡絲原料中。
③製作POY、DTY(或FDY、或短纖維)工序的作用在於使彩色光夜光性的蓄光型紡絲液或紡絲母粒與紡絲原料變為彩色與彩色光稀土夜光纖維。
本發明的優點包括兩個方面1、彩色與彩色光稀土夜光纖維的優點。
在黑暗中，常常由於無法看清周圍環境而產生諸多問題。本發明的彩色與彩色光稀土夜光纖維在有可見光的條件下具有各種色彩，無需染色，減少了染色帶來的環境汙染，具有與普通纖維完全一樣的使用性能，不會使人感到有任何特異之處。在沒有可見光的條件下(黑暗中)發出各種色光，光的亮度也有多種。例如，近年來時常發生中小學生在來往學校的途中，由於光線較弱而出現交通事故的現象，如果用本發明製作的夜光織物在服裝上製成標記，可大大提高其交通安全性。在夜間軍事訓練的降落傘上使用夜光織物，就可以使訓練人員更安全。在漆黑的地下礦井中，發光服裝便於人員相互聯絡。消防服裝和消防器材的表面包覆夜光織物，便於救援人員和受困人員在沒有照明情況下相互發現，達到自救和被救的目的。電影開映後由於影院中一片漆黑，給尋找座位帶來不便，特別是影院中(或者發生火警斷電的高層建築裡)萬一發生事故，後果更加嚴重，用夜光織物做成的引導標記和夜光服裝不僅可以引導尋找座位，還可以使人們在發生危險時有秩序地脫離險地，以免發生相互踩踏致傷的現象。在舞臺上的表演者，穿上這種發光服裝，五光十色的燈光照在身上，使發光服裝能充分吸收各種光，然後舞臺上所有的燈光突然消失，只有表演者的服裝仍在發光，這樣就造就了一種特殊的舞臺效果。在家居用品方面，採用這種夜光織物可以做發光窗簾、拖鞋，即使在暗處仍然十分明顯，便於夜間活動。在玩具製作方面，可以製作發光毛絨玩具，吸引兒童的目光。
2、彩色與彩色光稀土夜光纖維製造方法的優點我國具有豐富的稀土資源，利用稀土發光材料製造夜光纖維具有吸收光的能力強，轉化效率高；可發射從紫外光到紅外光的光譜，特別是在可見光區有很強地發射能力；螢光壽命從納秒到毫秒，跨越6個數量級；物理化學性能穩定，能承受大功率的電子束、高能射線和強紫外光子的作用。在製作夜光紡絲液或母粒時採用的功能助劑，使各種組分在夜光母粒中具有優良的均勻性與穩定性；對環境及人體無毒、無害。同時，在採用稀土鋁酸鹽作夜光劑後，由於這種材料不含磷、鉛和其它有害元素，對人體安全無害。同時，採用了較常規更低的熔體溫度，減少了纖維中分子鏈受高溫降價的影響，有利於生產出具有較好強力的產品。在製作DTY纖維時，採用較低的D/Y比，並採用聚胺酯摩擦片後，減少了對絲條的損傷，有助於減少毛絲、斷頭，確保了加工的正常進行。
具體實施例方式
實施例一(彩色光蓄光型夜光材料的製造)SrAl2O4:(Eu2+，Dy3+)稀土發光材料製造過程是首先將Sr(NO3)2(A.R.)、Al(NO3)3·9H2O(A.R.)、Eu2O3(99.99％)、Dy2O3(99.99％)分別溶於水和硝酸中、製得金屬硝酸鹽溶液，並加入一定量的非離子表面活性劑，於90±2℃攪拌下逐漸加入氨水溶液形成溶膠，將該溶膠緩慢蒸發脫水，獲得的凝膠於55～65℃溫度下烘乾。初產品中加入無機透明彩色料25～35％，單位為重量百分數(下同)，以活性炭覆蓋於高溫電爐中，在900～1000℃酌燒1～2h，形成原料後加以粉碎，然後篩選，製得適合紡絲的彩色光發光材料。該發光材料在沒有光線的情況下可以發出彩色光。
實施例二(聚酯彩色光夜光性的蓄光型紡絲液或紡絲母粒的製造)將聚酯切片在100℃的溫度下經25小時的烘燥後，再加入流動穩定劑0.03％、氧化穩定劑0.04％、抗紫外線劑0.05％、交聯劑0.04％、載體0.3％、分散劑0.1％，然後在260℃的溫度下按常規進行熔融，生成聚酯彩色光夜光性的蓄光型紡絲液，經注帶、切粒製成聚酯彩色光夜光性的蓄光型紡絲母粒；實施例三(聚酯彩色與彩色光稀土夜光纖維的製造)再將上述聚酯彩色光夜光性的蓄光型紡絲母粒與聚酯大有光切片按20比100的比例配製，在100℃的溫度下經25小時的烘燥後，在螺杆中以280℃的熔融溫度、3000米/分的卷繞速度進行紡絲卷繞，製成聚酯彩色與彩色光稀土夜光POY纖維。
再將上述POY纖維在高速彈力絲機上進行加工，其中上熱箱溫度為190℃、下熱箱溫度為170℃、欠倍為1.7、假捻摩擦片速度與絲速之比為1.9、車速為400米/分、一欠餵為-10％、二欠餵為-7％、油輪轉速為2轉/分、假捻器組合為1-6-1的聚胺酯片的情況下進行加彈，製得聚酯DTY彩色與彩色光稀土夜光纖維。該纖維只要吸收任何可見光10分鐘，便能將光能蓄貯於纖維之中，在黑暗狀態下持續發光10小時以上，在有可見光的條件下，該纖維具有彩色外觀，在沒有可見光的條件下，該纖維本身發出彩色光。
實施例四(聚丙烯彩色與彩色光稀土夜光纖維的製造)在聚丙烯切片中按3％的比例加入彩色光蓄光型發光材料，再加入流動穩定劑0.01％、氧化穩定劑0.02％、抗紫外線劑0.01％、交聯劑0.03％、載體0.1％、分散劑0.2％，在200℃的溫度下生成具有彩色光夜光性的蓄光型紡絲液；紡絲液在螺杆中以180℃的熔融溫度、3000米/分的卷繞速度進行紡絲卷繞，製成聚丙烯彩色與彩色光稀土夜光纖維。該纖維只要吸收任何可見光10分鐘，便能將光能蓄貯於纖維之中，在黑暗狀態下持續發光10小時以上，在有可見光的條件下，該纖維具有彩色外觀，在沒有可見光的條件下，該纖維本身發出彩色光。
實施例五(聚醯胺彩色與彩色光稀土夜光纖維的製造)將聚醯胺切片在110～120℃的溫度下經20小時的烘燥後，按30％的比例加入上述彩色光蓄光型發光材料，再加入流動穩定劑0.02％、氧化穩定劑0.03％、抗紫外線劑0.03％、交聯劑0.035％、載體0.2％、分散劑0.3％，在240℃的溫度下熔融、注帶、切粒，製成聚醯胺夜光母粒；再將上述夜光母粒與聚醯胺切片按10％的比例配製，在110℃的溫度下經20小時的烘燥後，在螺杆中以240℃的熔融溫度、5000米/分的卷繞速度進行紡絲卷繞，製成聚醯胺彩色光稀土夜光纖維。該纖維只要吸收任何可見光10分鐘，便能將光能蓄貯於纖維之中，在黑暗狀態下持續發光10小時以上，在有可見光的條件下，該纖維具有彩色外觀，在沒有可見光的條件下，該纖維本身發出彩色光。
權利要求
1.一種彩色與彩色光稀土夜光纖維，其特徵是該纖維的組成主要由90～97％的紡絲原料與3～10％的彩色光蓄光型夜光材料組成，單位為重量百分數。
2.根據權利要求1所述的彩色與彩色光稀土夜光纖維，其特徵在於，紡絲原料為聚酯或聚丙烯或聚醯胺。
3.根據權利要求1所述的彩色與彩色光稀土夜光纖維，其特徵在於，彩色光蓄光型夜光材料由Sr(NO3)2、Al(NO3)3·9H2O、Eu2O3、Dy2O3及25～35％的無機透明彩色料組成，單位為重量百分數。
4.一種彩色與彩色光稀土夜光纖維製造方法，其特徵在於，①、彩色光蓄光型夜光材料的製造首先將Sr(NO3)2、Al(NO3)3·9H2O、Eu2O3、Dy2O3分別溶於水和硝酸中，製得金屬硝酸鹽溶液，並加入一定量的非離子表面活性劑，於90±2℃攪拌下逐漸加入氨水溶液形成溶膠，將該溶膠緩慢蒸發脫水，獲得的凝膠於55～65℃溫度下烘乾，以此為基材，初產品中加入無機透明彩色料25～35％，以活性炭覆蓋於高溫電爐中，在900～1000℃酌燒1～2小時，形成原料後加以粉碎，然後篩選，製成符合製作紡絲母粒要求的無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紡絲液或紡絲母粒的製造將紡絲原料在100～120℃的溫度下經15～25小時的烘燥後，按3～50％的比例加入上述彩色光蓄光型夜光材料，再加入流動穩定劑0.01～0.03％、氧化穩定劑0.02～0.04％、抗紫外線劑0.01～0.05％、交聯劑0.03～0.04％、分散劑0.1～0.5％，然後在180～260℃的溫度下按常規進行熔融，將彩色光蓄光型夜光材料移植到紡絲原料基體中，生成具有彩色光夜光性的蓄光型紡絲液，該紡絲液可以直接紡絲也可注帶、切粒製成紡絲母粒；③、彩色與彩色光稀土夜光DTY纖維的紡制將上述②製造的彩色光夜光性的蓄光型紡絲液或紡絲母粒與紡絲原料(聚酯或聚丙烯或聚醯胺)按比例配製成紡絲料，使該紡絲料中的彩色光蓄光型發光材料與紡絲原料的比例為3～10％比97～90％，紡絲溫度180～300℃，紡絲卷繞速度3000～5000米/分，製成彩色與彩色光稀土夜光POY纖維，再將該POY纖維在高速彈力絲機上進行加工，其中上熱箱溫度為170～190℃、下熱箱溫度為150～170℃、欠倍為1.5～1.7、假捻摩擦片速度與絲速之比為1.7～1.9、車速為500米/分、一欠餵為-8～-10％、二欠餵為-4～-7％、油輪轉速為1.6～2轉/分、假捻器組合為1-6-1的聚胺酯片的情況下進行加彈，製得彩色與彩色光稀土夜光DTY纖維。或將上述POY纖維經牽伸製成彩色與彩色光稀土夜光FDY纖維。
5.根據權利要求4所述的製造方法，其特徵還在於，將上述彩色與彩色光稀土夜光POY纖維經牽伸製成彩色與彩色光稀土夜光FDY纖維。
6.根據權利要求4所述的製造方法，其特徵還在於，將按比例配製的紡絲料經紡絲、切斷製成彩色與彩色光稀土夜光短纖維。
7.根據權利要求4所述的製造方法，其特徵還在於彩色光蓄光型夜光材料的顆粒範圍為1～10微米。
全文摘要
本發明涉及紡織產品與技術領域，具體地說是一種具有彩色與彩色光的稀土夜光纖維以及該纖維的製造方法。按照本發明所提供的設計方案，該纖維的組成主要由90～97％的紡絲原料與3～10％的彩色光蓄光型夜光材料組成，單位為重量百分數。所述紡絲原料為聚酯或聚丙烯或聚醯胺。所述彩色光蓄光型夜光材料由Sr(NO
文檔編號D01F1/04GK1584138SQ200410044898
公開日2005年2月23日 申請日期2004年5月28日 優先權日2004年5月28日
發明者葛明橋, 虞國煒 申請人:無錫宏源化纖實驗廠