专利名称：一种蓄光纤维、其制造方法及蓄光织物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蓄光纤维、其制造方法及由该蓄光纤维制得的蓄光织物。
背景技术：
蓄光纤维是一种新型的纺织材料，这种纤维在可见光照射后，能将光储存于纤维之中，当将其置于黑暗状态下时，纤维可持续发光相当一段时间，可以广泛应用于休闲服装、礼服、警示服装、装饰品、安全标志等领域以满足各种不同场合的需要。蓄光纤维的开发技术与无机发光材料的性能密切相关，传统荧光粉因稳定性差、具有放射性等缺点而难以用于开发具有实用价值的蓄光纤维。目前蓄光纤维的制备技术可以分为三种方法:(I)涂层法；(2)复合纺丝法；(3)共混纺丝法。专利CN1346857公开了一种可发光的涂层组合物，是由粘合剂和可发光纤维组成的涂层组合物，用于物体的标记。涂层或印花的方法相对简单，可适用于多种纤维和织物，但是它易于剥落，使用寿命较短。专利CN1349007A公开了一种发光复合纤维，该复合纤维为芯壳型复合纤维，由夜光性颜料的聚酯树脂或聚烯烃树脂作芯成分、不含有夜光性颜料的聚酯树脂作壳成分，但是处于芯中的蓄光粒子的蓄光效果由于壳成分的阻碍表现不明显。共混纺丝法是较常用的制备发光纤维的方法。共混纺丝法又分为直接共混法和母粒共混法。直接共混法由于蓄光剂与聚合物流动速度不一，蓄光剂分布不均。专利CN1374415公开了一种稀土夜光纤维的制造方法，是在增粘聚酯切片中加入夜光剂及纳米助剂制成夜光母粒后与大 有光聚酯切片共混纺丝，但这种纤维的强度偏低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种长效蓄光纤维、该纤维的制造方法以及由这种纤维制成的织物。这种纤维的持续发光时间长，且蓄光剂的添加不会对纤维的强度产生影响，纤维织物洗涤多次后仍能够维持较长的发光时间。本发明的技术解决方案是:
一种蓄光纤维，由有光聚合物和蓄光剂混合后经过螺杆挤出后制备而成，其中蓄光剂的含量为10 25wt% ;所述蓄光剂为稀土铝酸盐，其粒径为I 20 i! m，蓄光剂平均粒径d与纤维直径D的比值为0.5以下。本发明所使用的蓄光剂为经过Eu2+激活的碱土金属铝酸盐，其化学稳定性好，无毒、无放射性、亮度高、发光时间长、耐热温度在220°C以上。纤维中蓄光剂的含量为10 25wt%,当纤维中蓄光剂含量小于10wt%时，纤维单位体积蓄光剂的量比较少，达不到长效蓄光效果；而当纤维中蓄光剂含量大于25%时，由于蓄光剂的大量存在，聚合物的纺丝性变差、纤维的物性降低。其含量优选15 20wt%，在该范围内，纤维既能够达到长效的蓄光效果，其物性也不会因蓄光剂的存在而降低。
本发明所使用的蓄光剂的粒径为I 20i!m，其粒径越小，在聚合物中的分散性越好，但是如果蓄光剂的粒径太小的话，在加工过程中，蓄光剂容易渗透到纤维表面导致蓄光织物在洗涤之后的蓄光性能大幅下降。蓄光剂的粒径优选5 15 Pm。本发明蓄光剂的粒径d与纤维直径D的比值在0.5以下，这样在保证蓄光剂良好分散性的同时又能保证聚合物好的制丝性。如果蓄光剂的粒径d与纤维直径D的比值大于0.5，由于蓄光剂的粒径比较大，纺丝过程中容易在过滤网处形成堆积，导致纺丝压力上升，最终得到纤维中蓄光剂含量与初始添加量不符，蓄光效果不明显。上述有光聚合物为其中钛化合物的含量小于0.2wt%的大有光聚合物，优选有光聚酯或有光聚酰胺。上述纤维的强度为3.0cN/dtex以上，伸度为20 50%，持续发光时间在6小时以上。本发明所述的蓄光纤维的制造方法是，将蓄光剂通过容积式粉体添加装置进行添力口，与有光聚合物混合后经过螺杆挤出制得蓄光纤维；所述蓄光剂的添加量为最终蓄光纤维总量的10 25wt%;所述蓄光剂为稀土铝酸盐，其粒径为I 2011111，蓄光剂平均粒径(1与纤维直径D的比值为0.5以下。将有光聚合物切片导入到设置在螺杆挤出机进料口正上方的料仓的同时，通过开口配管向料仓中连续添加蓄光剂；所说开口配管设置在从料仓内切片堆积部分的下方起向上至切片堆积高度的10% 50%位置处正上方竖直向下的位置。本发明还涉及一种蓄光织物，该织物中至少含有50wt%上述蓄光纤维，并且该织物经过50次洗涤后的持续发光时间为6小时以上。将该蓄光织物染色，测试其耐光、摩擦色牢度均在4级以上。本发明所得蓄光纤维具有良好的可纺性能，物理性能与一般聚酯/聚酰胺纤维相近。且纤维的制造方法成本低、易于操作。由这种纤维制备得到的织物经过多次洗涤之后仍能保持较长的发光时间。上述蓄光纤维及织物的性能采用以下方法进行测试:
1、持续发光时间:
采用4001x的D65光源的光照10分钟，移除光源，在之后的6小时内每隔I小时用肉眼进行观察，通过以下的基准进行评价，
◎:与照射后的残光强度一样，肉眼能够明显观察到，
〇:比照射后的残光强度稍微弱，肉眼能够观察到，
Δ:肉眼能够稍微观察到残光，
X:肉眼不能观察到残光。2、纤维强度:
先将被测纤维进行调湿处理，随机选取经过调湿的被测纤维，将纤维头端夹持在上夹持器中，再加上适当的预加张力，将纤维固定在下夹持器中，完成被测纤维的固定。对被测纤维进行拉伸，直至纤维断裂。纤维断裂点的强度即为纤维强度。3、耐光性:根据GB/T 8427-1998进行测试。4、洗涤:根据 GB/T 3921.1-1997 进行。5、摩擦色牢度:根据GB/T 3920-1997进行测试。
6、可纺性:
纺丝2小时内的纺丝情况通过下列方法进行评价，〇和厶判定为合格，
〇:无断丝，
A:有少量断丝(I 3回)，
X:断丝频繁。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明作进一步的说明。实施例1
将粒径为15 y m蓄光剂稀土铝酸盐通过容积式粉体添加装置进行添加，在有光聚酯进入螺杆前与其混合，控制两者的添加速度，使得蓄光剂的添加量为最终蓄光纤维总量的10wt%o混合后的有光聚酯与蓄光剂经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3 5段加热区，各区的加热温度设为280 295°C，并将聚合物熔体依次输送到计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出、冷却、给油、交络、预牵伸、卷取(卷取速度为2700m/min)处理，得到预取向纤维。将得到的预取向纤维进行牵伸加工，牵伸倍率为1.75、加工温度为90°C /130°C、卷取速度500m/min，得到蓄光纤维。经测试，所得纤维的断裂强度为3.75cN/dteX，伸度为39.4%，d/D为0.4，纤维的蓄光性见表I。将蓄光纤维制成蓄光织物，该织物中含有蓄光纤维60%，130°C下染色60min后，测试其耐光性、摩擦色牢度均 为4级，织物经过50次洗涤后的蓄光性见表I。实施例2
将粒径为10 y m蓄光剂稀土铝酸盐通过容积式粉体添加装置进行添加，在有光聚酯进入螺杆前与其混合，控制两者的添加速度，使得蓄光剂的添加量为最终蓄光纤维总量的15wt%。混合后的有光聚酯与蓄光剂经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3 5段加热区，各区的加热温度设为280 295°C，并将聚合物熔体依次输送到计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出、冷却、给油、交络、预牵伸、卷取(卷取速度为2700m/min)处理，得到预取向纤维。将得到的预取向纤维进行牵伸加工，牵伸倍率为1.75、加工温度为90°C /130°C、卷取速度500m/min，得到蓄光纤维。经测试，所得纤维的断裂强度为3.45cN/dteX，伸度为38.4%，d/D为0.3，纤维的蓄光性见表I。将蓄光纤维制成蓄光织物，该织物中含有蓄光纤维50%，130°C下染色60min后，测试其耐光性、摩擦色牢度均为4级，织物经过50次洗涤后的蓄光性见表I。实施例3
将粒径为10 y m蓄光剂稀土铝酸盐通过容积式粉体添加装置进行添加，在有光聚酯进入螺杆前与其混合，控制两者的添加速度，使得蓄光剂的添加量为最终蓄光纤维总量的25wt%。混合后的有光聚酯与蓄光剂经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3 5段加热区，各区的加热温度设为280 295°C，并将聚合物熔体依次输送到计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出、冷却、给油、交络、预牵伸、卷取(卷取速度为2700m/min)处理，得到预取向纤维。将得到的预取向纤维进行牵伸加工，牵伸倍率为1.75、加工温度为90°C /130°C、卷取速度500m/min，得到蓄光纤维。经测试，所得纤维的断裂强度为3.25cN/dteX，伸度为37.4%，d/D为0.3，纤维的蓄光性见表I。将蓄光纤维制成蓄光织物，该织物中含有蓄光纤维50%，130°C下染色60min后，测试其耐光性、摩擦色牢度均为4级，织物经过50次洗涤后的蓄光性见表I。实施例4
将粒径为20 y m蓄光剂稀土铝酸盐通过容积式粉体添加装置进行添加，在有光聚酰胺进入螺杆前与其混合，控制两者的添加速度，使得蓄光剂的添加量为最终蓄光纤维总量的10wt%o混合后的有光聚酰胺与蓄光剂经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3 5段加热区，各区的加热温度设为250 275°C，并将聚合物熔体依次输送到计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出、冷却、给油、交络、延伸、卷取(卷取速度为4590m/min)处理，得到FDY蓄光纤维。经测试，所得纤维的断裂强度为4.75cN/dtex，伸度为45.5%，d/D为0.5，纤维的蓄光性见表I。将蓄光纤维制成蓄光织物，该织物中含有蓄光纤维60%，98°C下染色60min后，测试其耐光性、摩擦色牢度均为4级，织物经过50次洗涤后的蓄光性见表I。实施例5
将粒径为15 y m蓄光剂稀土铝酸盐通过容积式粉体添加装置进行添加，在有光聚酰胺进入螺杆前与其混合，控制两者的添加速度，使得蓄光剂的添加量为最终蓄光纤维总量的15wt%。混合后的有光聚酰胺与蓄光剂经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3 5段加热区，各区的加热温度设为250 275°C，并将聚合物熔体依次输送到计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出、冷却、给油、交络、延伸、卷取(卷取速度为4590m/min)处理，得到FDY蓄光纤维。经测试，所得纤维的断裂强度为4.65cN/dtex，伸度为44.5%，d/D为0.4，纤维的蓄光性见表I。将蓄光纤维制成蓄光织物，该织物中含有蓄光纤维50%，98°C下染色60min后，测试其耐光性、摩擦色牢度均为5级，织物经过50次洗涤后的蓄光性见表I。实施例6
将粒径为5 u m蓄光剂稀土铝酸盐通过容积式粉体添加装置进行添加，在有光聚酰胺进入螺杆前与其混合，控制两者的添加速度，使得蓄光剂的添加量为最终蓄光纤维总量的15wt%。混合后的有光聚酰胺与蓄光剂经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3 5段加热区，各区的加热温度设为250 275°C，并将聚合物熔体依次输送到计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出、冷却、给油、交络、延伸、卷取(卷取速度为4590m/min)处理，得到FDY蓄光纤维。经测试，所得纤维的断裂强度为4.45cN/dtex，伸度为43.5%，d/D为0.2，纤维的蓄光性见表I。将蓄光纤维制成蓄光织物，该织物中含有蓄光纤维50%，98°C下染色60min后，测试其耐光性、摩擦色牢度均为4级，织物经过50次洗涤后的蓄光性见表I。比较例I
将粒径为20 y m蓄光剂稀土铝酸盐通过容积式粉体添加装置进行添加，在有光聚酯进入螺杆前与其混合，控制两者的添加速度，使得蓄光剂的添加量为最终蓄光纤维总量的5wt%0混合后的有光聚酯与蓄光剂经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3 5段加热区，各区的加热温度设为280 295°C，并将聚合物熔体依次输送到计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出、冷却、给油、交络、预牵伸、卷取(卷取速度为2700m/min)处理，得到预取向纤维。将得到的预取向纤维进行牵伸加工，牵伸倍率为1.75、加工温度为90°C /130°C、卷取速度500m/min，得到纤维。经测试，所得纤维的断裂强度为3.85cN/dteX，伸度为38.4%，d/D为0.5，纤维的蓄光性见表
1将纤维制成织物，该织物中含有蓄光纤维60%，130°C下染色60min后，测试其耐光性、摩擦色牢度均为4级，织物经过50次洗涤后的蓄光性见表I。比较例2
将粒径为15 y m蓄光剂稀土铝酸盐通过容积式粉体添加装置进行添加，在有光聚酯进入螺杆前与其混合，控制两者的添加速度，使得蓄光剂的添加量为最终蓄光纤维总量的30wt%o混合后的有光聚酯与蓄光剂经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3 5段加热区，各区的加热温度设为280 295°C，并将聚合物熔体依次输送到计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出、冷却、给油、交络、预牵伸、卷取(卷取速度为2700m/min)处理，得到预取向纤维。将得到的预取向纤维进行牵伸加工，牵伸倍率为1.75、加工温度为90°C /130°C、卷取速度500m/min，得到纤维。经测试，所得纤维的断裂强度为2.75cN/dteX，伸度为38.6%, d/D为0.5，纤维的蓄光性见表
1将纤维制成织物，该织物中含有蓄光纤维40%，130°C下染色60min后，测试其耐光性、摩擦色牢度均为3级，织物经过50次洗涤后的蓄光性见表I。比较例3
将粒径为15 y m蓄光剂稀土铝酸盐通过容积式粉体添加装置进行添加，在有光聚酰胺进入螺杆前与其混合，控制两者的添加速度，使得蓄光剂的添加量为最终蓄光纤维总量的5wt%0混合后的有光聚酰胺与蓄光剂经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3 5段加热区，各区的加热温度设为250 275°C，并将聚合物熔体依次输送到计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出、冷却、给油、交络、延伸、卷取(卷取速度为4590m/min)处理，得到FDY纤维.经测试，所得纤维的断裂强度为4.85cN/dtex，伸度为46.5%，d/D为0.5，纤维的蓄光性见表I。将纤维制成织物，该织物中含有蓄光纤维60%，98°C下染色60min后，测试其耐光性、摩擦色牢度均为4级，织物经过50次洗涤后的蓄光性见表I。比较例4
将粒径为15 y m蓄光剂稀土铝酸盐通过容积式粉体添加装置进行添加，在有光聚酰胺进入螺杆前与其混合，控制两者的添加速度，使得蓄光剂的添加量为最终蓄光纤维总量的30wt%o混合后的有光聚酰胺与蓄光剂经过螺杆挤出机的熔融挤压成为可以纺丝的聚合物熔体，螺杆挤出机的熔融挤压过程设有3 5段加热区，各区的加热温度设为250 275°C，并将聚合物熔体依次输送到计量泵、纺丝箱体、纺丝组件，最后经喷丝板挤出、冷却、给油、交络、延伸、卷取(卷取速度为4590m/min)处理，得到FDY纤维。经测试，所得纤维的断裂强度为3.55cN/dtex，伸度为46.5%，d/D为0.5，纤维的蓄光性见表I。将纤维制成织物，该织物中含有蓄光纤维40%，98°C下染色60min后，测试其耐光
权利要求
1.一种蓄光纤维，其特征是:所述纤维由有光聚合物和蓄光剂混合后经过螺杆挤出后制备而成，其中蓄光剂的含量为10 25wt% ;所述蓄光剂为稀土铝酸盐，其粒径为I 20 u m,蓄光剂平均粒径d与纤维直径D的比值为0.5以下。
2.根据权利要求1所述的蓄光纤维，其特征是:所述有光聚合物为有光聚酯或有光聚酰胺。
3.根据权利要求1或2所述的蓄光纤维，其特征是:所述纤维的强度为3.0cN/dtex以上。
4.根据权利要求1或2所述的蓄光纤维，其特征是:所述纤维的持续发光时间在6小时以上。
5.一种权利要求1所述蓄光纤维的制造方法，其特征是:将蓄光剂通过容积式粉体添加装置进行添加，与有光聚合物混合后经过螺杆挤出制得蓄光纤维；所述蓄光剂的添加量为最终蓄光纤维总量的10 25wt% ;所述蓄光剂为稀土铝酸盐，其粒径为I 20 y m，蓄光剂平均粒径d与纤维直径D的比值为0.5以下。
6.一种蓄光织物，其特征是:所述织物中至少含有50wt%如权利要求1所述的蓄光纤维，并且该织物经过50次洗涤后的持续发光时间为6小时以上。
全文摘要
本发明公开了一种蓄光纤维、纤维的制造方法以及一种蓄光织物。所述纤维由有光聚合物和蓄光剂混合后经过螺杆挤出后制备而成，其中蓄光剂的含量为10～25wt%；所述蓄光剂为稀土铝酸盐，其粒径为1～20μm，蓄光剂平均粒径d与纤维直径D的比值为0.5以下。所得纤维的持续发光时间在6小时以上。所述蓄光织物经过50次洗涤后仍然能持续发光6小时以上。
文档编号D01F6/92GK103184569SQ201110455000
公开日2013年7月3日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者於朝来, 藤森稔, 赵锁林 申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司