專利名稱：彩色與彩色光稀土夜光纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紡織產(chǎn)品與技術(shù)領(lǐng)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制造方法。其中稀土夜光纖維是指利用稀土材料為發(fā)光體制造的在沒有可見光的條件下會發(fā)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(lán)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(fā)出各種色彩的光，如紅光、黃光、藍(lán)光、綠光等。
背景技術(shù)：
彩色與彩色光稀土夜光纖維是利用稀土夜光材料研制成功的功能纖維。該纖維只要吸收任何可見光10分鐘，便能將光能蓄貯于纖維之中，在黑暗狀態(tài)下持續(xù)發(fā)光10小時以上，且可無限次循環(huán)使用，用它制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(tài)下可持續(xù)發(fā)光，其光的顏色有紅光、綠光、黃光、藍(lán)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(huán)境污染。該纖維可廣泛應(yīng)用于航空航海、國防工業(yè)、建筑裝璜、交通運(yùn)輸、夜間作業(yè)、日常生活及娛樂服裝等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于尋求一種彩色與彩色光稀土夜光纖維及其制造方法，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(huán)境污染；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(fā)明的纖維在沒有可見光的條件下會發(fā)出各種色光，且光的亮度也有多種。
按照本發(fā)明所提供的設(shè)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?jǐn)?shù)。
所述紡絲原料為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％的無機(jī)透明彩色料組成，單位為重量百分?jǐn)?shù)。
一種彩色與彩色光稀土夜光纖維制造方法，其特征在于，
①、彩色光蓄光型夜光材料的制造首先將Sr(NO3)2、Al(NO3)3·9H2O、Eu2O3、Dy2O3分別溶于水和硝酸中，制得金屬硝酸鹽溶液，并加入一定量的非離子表面活性劑，于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(fā)脫水，獲得的凝膠于55～65℃溫度下烘干，以此為基材，初產(chǎn)品中加入無機(jī)透明彩色料25～35％，以活性炭覆蓋于高溫電爐中，在900～1000℃酌燒1～2小時，形成原料后加以粉碎，然后篩選，制成符合制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制造將紡絲原料在100～120℃的溫度下經(jīng)15～25小時的烘燥后，按3～50％的比例加入上述彩色光蓄光型夜光材料，再加入流動穩(wěn)定劑0.01～0.03％、氧化穩(wěn)定劑0.02～0.04％、抗紫外線劑0.01～0.05％、交聯(lián)劑0.03～0.04％、分散劑0.1～0.5％，然后在180～260℃的溫度下按常規(guī)進(jìn)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、切粒制成紡絲母粒；③、彩色與彩色光稀土夜光DTY纖維的紡制將上述②制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(聚酯或聚丙烯或聚酰胺)按比例配制成紡絲料，使該紡絲料中的彩色光蓄光型發(fā)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，制成彩色與彩色光稀土夜光POY纖維，再將該P(yáng)OY纖維在高速彈力絲機(jī)上進(jìn)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、一欠喂為-8～-10％、二欠喂為-4～-7％、油輪轉(zhuǎn)速為1.6～2轉(zhuǎn)/分、假捻器組合為1-6-1的聚胺酯片的情況下進(jìn)行加彈，制得彩色與彩色光稀土夜光DTY纖維。或?qū)⑸鲜鯬OY纖維經(jīng)牽伸制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(jīng)牽伸制成彩色與彩色光稀土夜光FDY纖維。再將按比例配制的紡絲料經(jīng)紡絲、切斷制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范圍為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(lán)色、綠色等；在沒有可見光的條件下，本身發(fā)出各種色光，如紅光、黃光、藍(lán)光、綠光等。
本發(fā)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(fā)光原理是，稀土元素具有豐富的電子能級，其原子的電子構(gòu)型中存在4f軌道，可以產(chǎn)生多種能級的躍遷，當(dāng)可見光照射稀土離子時，電子從基態(tài)或下能級躍遷至上能級發(fā)生光的吸收，將光能儲存于纖維之中。沒有可見光時，電子從激發(fā)態(tài)上能級躍遷至下能級或基態(tài)發(fā)生光的發(fā)射，將儲存于纖維之中的能量放出。
本發(fā)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(xiàn)彩色光的原理是，由于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(qū)有類線性的吸收光譜和發(fā)射光譜及復(fù)雜的譜線，稀土離子躍遷能級間的能量差不同，因而發(fā)出不同顏色的光。例如，夜光材料中的EU3+從5D0躍遷到7F1時產(chǎn)生橙色光，從5D0躍遷到7F2時產(chǎn)生紅色光。
本發(fā)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(xiàn)彩色的原理是，利用光色合成原理將三元色(紅、黃、藍(lán))色光進(jìn)行一定方式的組合，形成色澤豐富、絢麗多彩的纖維。
本發(fā)明的彩色與彩色光稀土夜光纖維對人體和環(huán)境無任何危害，并且使用過程無需染色加工，減少了染色帶來的環(huán)境污染。
上述彩色與彩色光稀土夜光纖維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為了使彩色與彩色光稀土夜光纖維具有發(fā)明內(nèi)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(diǎn)。例如其顆粒范圍為1～10μm。該類夜光材料不僅能發(fā)出多種色光，而且必須通過國家權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測認(rèn)定不含任何放射性物質(zhì)及有害元素、對人體絕對安全。
②制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)或聚酰胺(錦綸)紡絲原料中。
③制作POY、DTY(或FDY、或短纖維)工序的作用在于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?yōu)椴噬c彩色光稀土夜光纖維。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括兩個方面1、彩色與彩色光稀土夜光纖維的優(yōu)點(diǎn)。
在黑暗中，常常由于無法看清周圍環(huán)境而產(chǎn)生諸多問題。本發(fā)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(huán)境污染，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(fā)出各種色光，光的亮度也有多種。例如，近年來時常發(fā)生中小學(xué)生在來往學(xué)校的途中，由于光線較弱而出現(xiàn)交通事故的現(xiàn)象，如果用本發(fā)明制作的夜光織物在服裝上制成標(biāo)記，可大大提高其交通安全性。在夜間軍事訓(xùn)練的降落傘上使用夜光織物，就可以使訓(xùn)練人員更安全。在漆黑的地下礦井中，發(fā)光服裝便于人員相互聯(lián)絡(luò)。消防服裝和消防器材的表面包覆夜光織物，便于救援人員和受困人員在沒有照明情況下相互發(fā)現(xiàn)，達(dá)到自救和被救的目的。電影開映后由于影院中一片漆黑，給尋找座位帶來不便，特別是影院中(或者發(fā)生火警斷電的高層建筑里)萬一發(fā)生事故，后果更加嚴(yán)重，用夜光織物做成的引導(dǎo)標(biāo)記和夜光服裝不僅可以引導(dǎo)尋找座位，還可以使人們在發(fā)生危險時有秩序地脫離險地，以免發(fā)生相互踩踏致傷的現(xiàn)象。在舞臺上的表演者，穿上這種發(fā)光服裝，五光十色的燈光照在身上，使發(fā)光服裝能充分吸收各種光，然后舞臺上所有的燈光突然消失，只有表演者的服裝仍在發(fā)光，這樣就造就了一種特殊的舞臺效果。在家居用品方面，采用這種夜光織物可以做發(fā)光窗簾、拖鞋，即使在暗處仍然十分明顯，便于夜間活動。在玩具制作方面，可以制作發(fā)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制造方法的優(yōu)點(diǎn)我國具有豐富的稀土資源，利用稀土發(fā)光材料制造夜光纖維具有吸收光的能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)化效率高；可發(fā)射從紫外光到紅外光的光譜，特別是在可見光區(qū)有很強(qiáng)地發(fā)射能力；熒光壽命從納秒到毫秒，跨越6個數(shù)量級；物理化學(xué)性能穩(wěn)定，能承受大功率的電子束、高能射線和強(qiáng)紫外光子的作用。在制作夜光紡絲液或母粒時采用的功能助劑，使各種組分在夜光母粒中具有優(yōu)良的均勻性與穩(wěn)定性；對環(huán)境及人體無毒、無害。同時，在采用稀土鋁酸鹽作夜光劑后，由于這種材料不含磷、鉛和其它有害元素，對人體安全無害。同時，采用了較常規(guī)更低的熔體溫度，減少了纖維中分子鏈?zhǔn)芨邷亟祪r的影響，有利于生產(chǎn)出具有較好強(qiáng)力的產(chǎn)品。在制作DTY纖維時，采用較低的D/Y比，并采用聚胺酯摩擦片后，減少了對絲條的損傷，有助于減少毛絲、斷頭，確保了加工的正常進(jìn)行。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一(彩色光蓄光型夜光材料的制造)SrAl2O4:(Eu2+，Dy3+)稀土發(fā)光材料制造過程是首先將Sr(NO3)2(A.R.)、Al(NO3)3·9H2O(A.R.)、Eu2O3(99.99％)、Dy2O3(99.99％)分別溶于水和硝酸中、制得金屬硝酸鹽溶液，并加入一定量的非離子表面活性劑，于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(fā)脫水，獲得的凝膠于55～65℃溫度下烘干。初產(chǎn)品中加入無機(jī)透明彩色料25～35％，單位為重量百分?jǐn)?shù)(下同)，以活性炭覆蓋于高溫電爐中，在900～1000℃酌燒1～2h，形成原料后加以粉碎，然后篩選，制得適合紡絲的彩色光發(fā)光材料。該發(fā)光材料在沒有光線的情況下可以發(fā)出彩色光。
實(shí)施例二(聚酯彩色光夜光性的蓄光型紡絲液或紡絲母粒的制造)將聚酯切片在100℃的溫度下經(jīng)25小時的烘燥后，再加入流動穩(wěn)定劑0.03％、氧化穩(wěn)定劑0.04％、抗紫外線劑0.05％、交聯(lián)劑0.04％、載體0.3％、分散劑0.1％，然后在260℃的溫度下按常規(guī)進(jìn)行熔融，生成聚酯彩色光夜光性的蓄光型紡絲液，經(jīng)注帶、切粒制成聚酯彩色光夜光性的蓄光型紡絲母粒；實(shí)施例三(聚酯彩色與彩色光稀土夜光纖維的制造)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的比例配制，在100℃的溫度下經(jīng)25小時的烘燥后，在螺桿中以280℃的熔融溫度、3000米/分的卷繞速度進(jìn)行紡絲卷繞，制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(jī)上進(jìn)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、一欠喂為-10％、二欠喂為-7％、油輪轉(zhuǎn)速為2轉(zhuǎn)/分、假捻器組合為1-6-1的聚胺酯片的情況下進(jìn)行加彈，制得聚酯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，便能將光能蓄貯于纖維之中，在黑暗狀態(tài)下持續(xù)發(fā)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(fā)出彩色光。
實(shí)施例四(聚丙烯彩色與彩色光稀土夜光纖維的制造)在聚丙烯切片中按3％的比例加入彩色光蓄光型發(fā)光材料，再加入流動穩(wěn)定劑0.01％、氧化穩(wěn)定劑0.02％、抗紫外線劑0.01％、交聯(lián)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；紡絲液在螺桿中以180℃的熔融溫度、3000米/分的卷繞速度進(jìn)行紡絲卷繞，制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，便能將光能蓄貯于纖維之中，在黑暗狀態(tài)下持續(xù)發(fā)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(fā)出彩色光。
實(shí)施例五(聚酰胺彩色與彩色光稀土夜光纖維的制造)將聚酰胺切片在110～120℃的溫度下經(jīng)20小時的烘燥后，按30％的比例加入上述彩色光蓄光型發(fā)光材料，再加入流動穩(wěn)定劑0.02％、氧化穩(wěn)定劑0.03％、抗紫外線劑0.03％、交聯(lián)劑0.035％、載體0.2％、分散劑0.3％，在240℃的溫度下熔融、注帶、切粒，制成聚酰胺夜光母粒；再將上述夜光母粒與聚酰胺切片按10％的比例配制，在110℃的溫度下經(jīng)20小時的烘燥后，在螺桿中以240℃的熔融溫度、5000米/分的卷繞速度進(jìn)行紡絲卷繞，制成聚酰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，便能將光能蓄貯于纖維之中，在黑暗狀態(tài)下持續(xù)發(fā)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(fā)出彩色光。
權(quán)利要求
1.一種彩色與彩色光稀土夜光纖維，其特征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?jǐn)?shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色與彩色光稀土夜光纖維，其特征在于，紡絲原料為聚酯或聚丙烯或聚酰胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彩色與彩色光稀土夜光纖維，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％的無機(jī)透明彩色料組成，單位為重量百分?jǐn)?shù)。
4.一種彩色與彩色光稀土夜光纖維制造方法，其特征在于，①、彩色光蓄光型夜光材料的制造首先將Sr(NO3)2、Al(NO3)3·9H2O、Eu2O3、Dy2O3分別溶于水和硝酸中，制得金屬硝酸鹽溶液，并加入一定量的非離子表面活性劑，于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(fā)脫水，獲得的凝膠于55～65℃溫度下烘干，以此為基材，初產(chǎn)品中加入無機(jī)透明彩色料25～35％，以活性炭覆蓋于高溫電爐中，在900～1000℃酌燒1～2小時，形成原料后加以粉碎，然后篩選，制成符合制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制造將紡絲原料在100～120℃的溫度下經(jīng)15～25小時的烘燥后，按3～50％的比例加入上述彩色光蓄光型夜光材料，再加入流動穩(wěn)定劑0.01～0.03％、氧化穩(wěn)定劑0.02～0.04％、抗紫外線劑0.01～0.05％、交聯(lián)劑0.03～0.04％、分散劑0.1～0.5％，然后在180～260℃的溫度下按常規(guī)進(jìn)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、切粒制成紡絲母粒；③、彩色與彩色光稀土夜光DTY纖維的紡制將上述②制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(聚酯或聚丙烯或聚酰胺)按比例配制成紡絲料，使該紡絲料中的彩色光蓄光型發(fā)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，制成彩色與彩色光稀土夜光POY纖維，再將該P(yáng)OY纖維在高速彈力絲機(jī)上進(jìn)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、一欠喂為-8～-10％、二欠喂為-4～-7％、油輪轉(zhuǎn)速為1.6～2轉(zhuǎn)/分、假捻器組合為1-6-1的聚胺酯片的情況下進(jìn)行加彈，制得彩色與彩色光稀土夜光DTY纖維。或?qū)⑸鲜鯬OY纖維經(jīng)牽伸制成彩色與彩色光稀土夜光FDY纖維。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征還在于，將上述彩色與彩色光稀土夜光POY纖維經(jīng)牽伸制成彩色與彩色光稀土夜光FDY纖維。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征還在于，將按比例配制的紡絲料經(jīng)紡絲、切斷制成彩色與彩色光稀土夜光短纖維。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其特征還在于彩色光蓄光型夜光材料的顆粒范圍為1～10微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及紡織產(chǎn)品與技術(shù)領(lǐng)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制造方法。按照本發(fā)明所提供的設(shè)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?jǐn)?shù)。所述紡絲原料為聚酯或聚丙烯或聚酰胺。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(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者葛明橋, 虞國煒 申請人:無錫宏源化纖實(shí)驗(yàn)廠