一种具有皮芯结构的复合夜光纤维及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有皮芯结构的复合夜光纤维及其制造方法。本发明的复合夜光纤维其组成按质量分数计为：皮层50~75wt%、芯层25~50wt%；所述的皮层包括：发光材料、载体树脂；所述的芯层为聚烯烃树脂。皮层的载体树脂与芯层所用的树脂可以相同，也可以不同。皮层中的发光材料为蓄光型稀土长余辉发光粉，采用混炼造粒的方法将发光材料分散于载体树脂中，并形成夜光母粒；夜光母粒和聚烯烃树脂再通过熔融、皮芯复合纺丝制成夜光POY丝，然后经牵伸工艺得到夜光FDY丝。经本发明制备的具有皮芯复合结构的夜光纤维强度高、柔韧性好，纤维综合应用性能高。
【专利说明】一种具有皮芯结构的复合夜光纤维及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于纺织纤维【技术领域】，具体涉及一种具有皮芯结构的复合夜光纤维及其制造方法。
【背景技术】
[0002]现代社会越来越珍视人的生命，对安全的要求越来越高，且渗透到生产和生活的各个领域，尤其是交通标识、车辆，需在夜间或黑暗环境中作业，影院舞厅等光线较暗的场所等，要求使用高能见度的产品，以防地震、火灾等突发事故造成停电导致黑暗中人员踩踏伤亡。反光带是一种很好的产品，但是，在无外来光线照射的情况下，该类产品不能发挥作用。因此，需要有能够发光的产品，即使无外来光线，在漆黑的环境中也能起到安全警示或引导的作用。夜光纤维就是一种性能较好、有广泛用途的新型功能性纤维。采用该类纤维制成的织物或绳索等可以起到安全警示作用，可广泛用于纺织服装、交通运输、航空航海、夜间作业、消防应急、日常生活及娱乐休闲等领域。
[0003]夜光纤维包括自发光纤维和蓄能型发光纤维。自发光纤维由于采用放射性发光材料(如硫化锌)而使其使用受到限制，只能在某些特殊领域使用。蓄能型夜光纤维在白天或有光的环境中，先吸收外界能量，如太阳光、灯光等，然后发生电子跃迁而发出光，在黑暗的环境中具有高能见度，这类产品如光致发光纤维、电致发光纤维等。由于蓄能型发光纤维不含放射性物质，比较安全，因此，近年来得到快速发展，尤其是稀土铝酸盐类蓄光型长余辉夜光纤维，由于其只需太阳光或灯光照射，具有节能环保、安全、亮度高、余辉时间长等优点成为研究热点。
[0004]虞国炜发明了稀土夜光纤维的制造方法(中国专利，ZL02112859.6)，后来，与江南大学葛明桥等合作对稀土夜光纤维进行了推广。但是，由于稀土发光材料硬度高、粒径大，只能纺制比较粗的纤维。同时，所制备的发光纤维强度低，如夜光涤纶长丝强度约1.7cN/tex,还不到普通涤纶纤维强度的一半，而且纤维刚性大、柔韧性差，使得在后道织造过程中，容易产生毛丝、断丝等，织造难度大、效率低、生产成本高。织成的面料也手感硬、强度低，几乎失去使用价值。上述问题严重地阻碍了稀土夜光纤维的发展。经过十多年的发展，直到目前，年产销量仅10余吨。因此，迫切需要研发新型的既能保证亮度，又能提高其应用性能的夜光纤维生产技术。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有稀土发光材料硬度高、粒径大、强度低等缺点，提供一种具有皮芯结构的复合夜光纤维及其制造方法。经本发明制备的具有皮芯复合结构的夜光纤维强度高、柔韧性好，纤维综合应用性能高。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种具有皮芯结构的复合夜光纤维，其组成按质量分数计为:皮层5(T75wt%、芯层25飞0wt% ;所述的皮层包括:发光材料、载体树脂；所述的芯层为聚烯烃树脂。[0007]所述的发光材料为稀土铝酸盐发光粉、稀土硅酸盐发光粉中的一种，平均粒径为1-10 μ m0
[0008]所述的载体树脂为聚烯烃树脂。
[0009]所述的聚烯烃树脂为聚酯、聚酰胺、聚丙烯中的一种或多种。
[0010]一种制造如上所述的具有皮芯结构的复合夜光纤维的方法，具体为:
(O夜光母粒的制备:将载体树脂干燥，然后加入发光材料、分散剂、热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂后，混合均匀，经过熔融、注带和切粒制得夜光母粒，真空干燥；
(2)夜光POY丝的制备:将聚烯烃树脂25?50wt%，和步骤(I)制得的夜光母粒5(T75wt%，分别通过单螺杆挤出机熔融，然后分别通过复合喷丝板的芯部和皮层挤出，在复合纺丝机上进行纺丝，得到夜光POY丝；
(3)夜光FDY丝制备:将步骤(2)得到的夜光POY丝在牵伸机上进行牵伸制得夜光FDY丝。
[0011]步骤(I)中发光材料、分散剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂的用量分别为载体树脂质量的 5?20%、0.01%?1%、0.01%?0.1%、0.01%?0.1%、0.01%?0.1%。
[0012]步骤(2)中所述的纺丝其温度为22(T300°C，卷绕速度为30(Tl500m/min。
[0013]步骤(3)中所述的牵伸其热盘温度为4(Tll(TC、加热板温度为9(T18(TC、牵伸倍数为1.5?5、车速为300?1200 m/min。
[0014]本发明的有益效果在于:
1.由于本发明采用皮芯复合纺丝法制备夜光纤维，纤维芯层仅为树脂，没有发光材料，所以熔体纺丝性能大大改善；经本发明的方法制造的夜光纤维的强度、柔韧性得到大幅提升；同时，发光材料集中于皮层，保证了纤维的发光亮度；复合夜光纤维的综合应用性能闻;
2.由于夜光纤维皮层添加高浓度发光母粒，熔体流动性差，纤维刚性比较大。故本发明在纺丝时，采用较低的纺丝速度和牵伸倍数，减小拉伸速度，保证了良好的牵伸性能；在热板中采用非接触方式，减少了机件表面对丝条表面的损伤，有助于减少毛丝、断头，确保了加工的正常进行；整个制造工艺简单易行，便于工业化生产。
【具体实施方式】
[0015]本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
[0016]下述实施例所使用的发光材料采用市售产品，如大连路明发光科技有限公司生产的LM系列发光粉。
[0017]下述实施例所使用的载体树脂为是纺长丝级切片，例如中国石化仪征化纤股份有限公司生产的SB500型纤维级聚酯切片、中国石油化工有限公司巴陵分公司生产的PA-6纤维级聚酰胺切片、甘肃兰港石化有限公司生产的BH型丙纶切片。
[0018]其余助剂均为常规市售产品。
[0019]实施例1
一种具有皮芯结构的复合涤纶夜光纤维的制造
(I)涤纶夜光纤维纺丝用夜光母粒制备:取聚酯干燥，以聚酯质量为基准，加入以下材料:发光粉10wt%、分散剂0.lwt%、热稳定剂0.01wt%、光稳定剂0.01wt%和抗氧化剂
0.01wt%,经高速配混机混合后，加入双螺杆挤出机组，经过熔融、水冷拉条和切粒制成夜光纤维纺丝用母粒，最后进行转鼓真空干燥处理；
(2)夜光涤纶POY丝制备:取经干燥的聚酯切片50wt%，步骤(I)中所得的夜光母粒50wt%，通过复合纺丝机进行纺丝，螺杆从I区到V区加热温度分别为280、285、288、290、2900C，纺丝箱温度为290°C，卷绕速度为1200米/分。得到夜光POY丝；
(3)夜光涤纶FDY丝制备:将步骤(2)得到的夜光POY丝在牵伸机上进行加工，采用双区热牵伸，热盘温度为85°C，加热板温度为160°C，两段牵伸倍数分别为1.1和1.7，总的牵伸倍数为1.9，车速为1200m/min，制得夜光涤纶FDY丝。
[0020]本实施例所制得的夜光涤纶FDY丝强度达到2.5cN/tex,柔韧性好。
[0021]实施例2
一种具有皮芯结构的复合锦纶夜光纤维的制造
(1)锦纶夜光纤维纺丝用夜光母粒制备:取聚酰胺6(PA-6)切片干燥，以该原料的质量为基准，加入以下材料:发光粉15wt%、分散剂0.5wt%、热稳定剂0.03wt%、光稳定剂0.02wt%和抗氧化剂0.01wt%,经高速配混机混合后，加入双螺杆挤出机组，经过熔融、水冷拉条和切粒制成夜光纤维纺丝用母粒，最后进行转鼓真空干燥处理；
(2)夜光锦纶POY丝制备:取经真空干燥的PA-6切片40wt%,步骤(I)中所得的夜光母粒60 wt%，通过复合纺丝机进行纺丝，螺杆从I区到V区加热温度分别为210、225、235、240、245°C，纺丝箱温度为250°C，卷绕速度为1500m/min。得到夜光POY丝；
(3)夜光锦纶FDY丝制备:将步骤(2)得到的夜光POY丝在牵伸机上进行加工，采用双区热牵伸，热盘温度为40°C，加热板温度为180°C，两段牵伸倍数分别为3.0和1.3，总的牵伸倍数为3.9，车速为800 m/min,制得夜光锦纶FDY丝。
[0022]本实施例所制得的夜光锦纶FDY丝强度为达到3.2cN/tex,柔韧性好。
[0023]实施例3
一种具有皮芯结构的复合丙纟仑夜光纤维的制造
(1)丙纶夜光纤维纺丝用夜光母粒制备:取聚丙烯(PP)切片干燥，并以该原料的质量为基准，加入以下材料:发光粉20wt%、分散剂lwt%、热稳定剂0.05wt%、光稳定剂0.05wt%和抗氧化剂0.03wt%,经高速配混机混合后，加入双螺杆挤出机组，经过熔融、水冷拉条和切粒制成夜光纤维纺丝用母粒，最后进行转鼓真空干燥处理；
(2)夜光丙纶POY丝制备:取经干燥的PP切片30wt%和步骤(I)中所得的夜光母粒70 wt%，通过复合纺丝机进行纺丝，螺杆从I区到V区加热温度分别为270、275、285、288、290°C，纺丝箱温度为290°C，卷绕速度为750m/min ;得到夜光POY丝；
(3)夜光丙纶FDY丝制备:将步骤(2)得到的夜光POY丝在牵伸机上进行加工，采用双区热牵伸，热盘温度为75°C，加热板温度为120°C，两段牵伸倍数分别为3.0和1.6，总的牵伸倍数为4.8，车速为400 m/min,制得夜光丙纶FDY丝。
[0024]本实施例所制得的夜光丙纶FDY丝强度为达到2.8cN/tex,柔韧性好。
[0025]实施例4
一种具有皮芯结构的复合涤锦夜光纤维的制造
(I)涤锦复合夜光纤维纺丝用夜光母粒制备:取聚酯切片干燥，并以该原料质量为基准，加入以下材料:发光粉15wt%、分散剂0.3 wt%、热稳定剂0.0l wt%、光稳定剂0.03wt9aP抗氧化剂0.01wt%,经高速配混机混合后，加入双螺杆挤出机组，经过熔融、水冷拉条和切粒制成夜光纤维纺丝用母粒，最后进行转鼓真空干燥处理；
(2)涤锦复合发光POY丝制备:取经干燥的聚酰胺6(PA-6)切片(质量分数50%)，经单螺杆挤出机挤出，螺杆从I区到V区加热温度分别为275、285、288、288、290°C，纺丝箱温度为290°C。取步骤(I)中所得的夜光母粒(质量分数50%)通过另一单螺杆挤出机挤出，螺杆从I区到V区加热温度分别为242、250、270、275、2751:，纺丝箱温度为288°C。两种熔体通过皮芯复合喷丝板喷出，然后进行纺丝卷绕，螺杆从I区到V区加热温度分别为280、285、288、290、290°C，纺丝箱温度为290°C，卷绕速度为1000米/分。得到夜光POY丝；
(3)涤锦复合发光FDY丝制备:将步骤(2)得到的夜光POY丝在牵伸机上进行加工，采用双区热牵伸，热盘温度为80°C，加热板温度为170°C，两段牵伸倍数分别为1.0和2.0，总的牵伸倍数为2.0,车速为800m/min，制得涤锦复合夜光FDY丝。
[0026]本实施例所制得的夜光涤锦FDY丝强度达到2.7cN/tex,柔韧性好。
[0027]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种具有皮芯结构的复合夜光纤维，其特征在于:其组成按质量分数计为:皮层5(T75wt%、芯层25飞Owt% ;所述的皮层包括:发光材料、载体树脂；所述的芯层为聚烯烃树脂。
2.根据权利要求1所述的具有皮芯结构的复合夜光纤维，其特征在于:所述的发光材料为稀土铝酸盐发光粉、稀土硅酸盐发光粉中的一种，平均粒径为1-10 μ m。
3.根据权利要求1所述的具有皮芯结构的复合夜光纤维，其特征在于:所述的聚烯烃树脂为聚酯、聚酰胺、聚丙烯中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的具有皮芯结构的复合夜光纤维，其特征在于:所述的载体树脂为聚烯烃树脂。
5.一种制造如权利要求1所述的具有皮芯结构的复合夜光纤维的方法，其特征在于: (O夜光母粒的制备:将载体树脂干燥，然后加入发光材料、分散剂、热稳定剂、光稳定剂和抗氧化剂后，混合均匀，经过熔融、注带和切粒制得夜光母粒，真空干燥； (2)夜光POY丝的制备:将聚烯烃树脂25?50wt%，和步骤(I)制得的夜光母粒5(T75wt%，分别通过单螺杆挤出机熔融，然后分别通过复合喷丝板的芯部和皮层挤出，在复合纺丝机上进行纺丝，得到夜光POY丝； (3)夜光FDY丝制备:将步骤(2)得到的夜光POY丝在牵伸机上进行牵伸制得夜光FDY丝。
6.根据权利要求5所述的具有皮芯结构的复合夜光纤维的制造方法，其特征在于:步骤(I)中发光材料、分散剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂的用量分别为载体树脂质量的5?20%、0.01%?1%、0.01%?0.1%、0.01%?0.1%、0.01%?0.1%。
7.根据权利要求5所述的具有皮芯结构的复合夜光纤维的制造方法，其特征在于:步骤(2)中所述的纺丝其温度为22(T300°C，卷绕速度为30(Tl500m/min。
8.根据权利要求5所述的具有皮芯结构的复合夜光纤维的制造方法，其特征在于:步骤(3)中所述的牵伸其热盘温度为4(Tll(TC、加热板温度为9(T18(TC、牵伸倍数为1.5?5、车速为 300?1200 m/min。
【文档编号】D01D5/12GK103882556SQ201410099683
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】李永贵, 陈东生 申请人:闽江学院