一種具有皮芯結構的復合夜光纖維及其制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有皮芯結構的復合夜光纖維及其制造方法。本發明的復合夜光纖維其組成按質量分數計為：皮層50~75wt%、芯層25~50wt%；所述的皮層包括：發光材料、載體樹脂；所述的芯層為聚烯烴樹脂。皮層的載體樹脂與芯層所用的樹脂可以相同，也可以不同。皮層中的發光材料為蓄光型稀土長余輝發光粉，采用混煉造粒的方法將發光材料分散于載體樹脂中，并形成夜光母粒；夜光母粒和聚烯烴樹脂再通過熔融、皮芯復合紡絲制成夜光POY絲，然后經牽伸工藝得到夜光FDY絲。經本發明制備的具有皮芯復合結構的夜光纖維強度高、柔韌性好，纖維綜合應用性能高。
【專利說明】一種具有皮芯結構的復合夜光纖維及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于紡織纖維【技術領域】，具體涉及一種具有皮芯結構的復合夜光纖維及其制造方法。
【背景技術】
[0002]現代社會越來越珍視人的生命，對安全的要求越來越高，且滲透到生產和生活的各個領域，尤其是交通標識、車輛，需在夜間或黑暗環境中作業，影院舞廳等光線較暗的場所等，要求使用高能見度的產品，以防地震、火災等突發事故造成停電導致黑暗中人員踩踏傷亡。反光帶是一種很好的產品，但是，在無外來光線照射的情況下，該類產品不能發揮作用。因此，需要有能夠發光的產品，即使無外來光線，在漆黑的環境中也能起到安全警示或引導的作用。夜光纖維就是一種性能較好、有廣泛用途的新型功能性纖維。采用該類纖維制成的織物或繩索等可以起到安全警示作用，可廣泛用于紡織服裝、交通運輸、航空航海、夜間作業、消防應急、日常生活及娛樂休閑等領域。
[0003]夜光纖維包括自發光纖維和蓄能型發光纖維。自發光纖維由于采用放射性發光材料(如硫化鋅)而使其使用受到限制，只能在某些特殊領域使用。蓄能型夜光纖維在白天或有光的環境中，先吸收外界能量，如太陽光、燈光等，然后發生電子躍遷而發出光，在黑暗的環境中具有高能見度，這類產品如光致發光纖維、電致發光纖維等。由于蓄能型發光纖維不含放射性物質，比較安全，因此，近年來得到快速發展，尤其是稀土鋁酸鹽類蓄光型長余輝夜光纖維，由于其只需太陽光或燈光照射，具有節能環保、安全、亮度高、余輝時間長等優點成為研究熱點。
[0004]虞國煒發明了稀土夜光纖維的制造方法(中國專利，ZL02112859.6)，后來，與江南大學葛明橋等合作對稀土夜光纖維進行了推廣。但是，由于稀土發光材料硬度高、粒徑大，只能紡制比較粗的纖維。同時，所制備的發光纖維強度低，如夜光滌綸長絲強度約1.7cN/tex,還不到普通滌綸纖維強度的一半，而且纖維剛性大、柔韌性差，使得在后道織造過程中，容易產生毛絲、斷絲等，織造難度大、效率低、生產成本高。織成的面料也手感硬、強度低，幾乎失去使用價值。上述問題嚴重地阻礙了稀土夜光纖維的發展。經過十多年的發展，直到目前，年產銷量僅10余噸。因此，迫切需要研發新型的既能保證亮度，又能提高其應用性能的夜光纖維生產技術。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于針對現有稀土發光材料硬度高、粒徑大、強度低等缺點，提供一種具有皮芯結構的復合夜光纖維及其制造方法。經本發明制備的具有皮芯復合結構的夜光纖維強度高、柔韌性好，纖維綜合應用性能高。
[0006]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種具有皮芯結構的復合夜光纖維，其組成按質量分數計為:皮層5(T75wt%、芯層25飛0wt% ;所述的皮層包括:發光材料、載體樹脂；所述的芯層為聚烯烴樹脂。[0007]所述的發光材料為稀土鋁酸鹽發光粉、稀土硅酸鹽發光粉中的一種，平均粒徑為1-10 μ m0
[0008]所述的載體樹脂為聚烯烴樹脂。
[0009]所述的聚烯烴樹脂為聚酯、聚酰胺、聚丙烯中的一種或多種。
[0010]一種制造如上所述的具有皮芯結構的復合夜光纖維的方法，具體為:
(O夜光母粒的制備:將載體樹脂干燥，然后加入發光材料、分散劑、熱穩定劑、光穩定劑和抗氧化劑后，混合均勻，經過熔融、注帶和切粒制得夜光母粒，真空干燥；
(2)夜光POY絲的制備:將聚烯烴樹脂25?50wt%，和步驟(I)制得的夜光母粒5(T75wt%，分別通過單螺桿擠出機熔融，然后分別通過復合噴絲板的芯部和皮層擠出，在復合紡絲機上進行紡絲，得到夜光POY絲；
(3)夜光FDY絲制備:將步驟(2)得到的夜光POY絲在牽伸機上進行牽伸制得夜光FDY絲。
[0011]步驟(I)中發光材料、分散劑、熱穩定劑、光穩定劑、抗氧化劑的用量分別為載體樹脂質量的 5?20%、0.01%?1%、0.01%?0.1%、0.01%?0.1%、0.01%?0.1%。
[0012]步驟(2)中所述的紡絲其溫度為22(T300°C，卷繞速度為30(Tl500m/min。
[0013]步驟(3)中所述的牽伸其熱盤溫度為4(Tll(TC、加熱板溫度為9(T18(TC、牽伸倍數為1.5?5、車速為300?1200 m/min。
[0014]本發明的有益效果在于:
1.由于本發明采用皮芯復合紡絲法制備夜光纖維，纖維芯層僅為樹脂，沒有發光材料，所以熔體紡絲性能大大改善；經本發明的方法制造的夜光纖維的強度、柔韌性得到大幅提升；同時，發光材料集中于皮層，保證了纖維的發光亮度；復合夜光纖維的綜合應用性能聞;
2.由于夜光纖維皮層添加高濃度發光母粒，熔體流動性差，纖維剛性比較大。故本發明在紡絲時，采用較低的紡絲速度和牽伸倍數，減小拉伸速度，保證了良好的牽伸性能；在熱板中采用非接觸方式，減少了機件表面對絲條表面的損傷，有助于減少毛絲、斷頭，確保了加工的正常進行；整個制造工藝簡單易行，便于工業化生產。
【具體實施方式】
[0015]本發明用下列實施例來進一步說明本發明，但本發明的保護范圍并不限于下列實施例。
[0016]下述實施例所使用的發光材料采用市售產品，如大連路明發光科技有限公司生產的LM系列發光粉。
[0017]下述實施例所使用的載體樹脂為是紡長絲級切片，例如中國石化儀征化纖股份有限公司生產的SB500型纖維級聚酯切片、中國石油化工有限公司巴陵分公司生產的PA-6纖維級聚酰胺切片、甘肅蘭港石化有限公司生產的BH型丙綸切片。
[0018]其余助劑均為常規市售產品。
[0019]實施例1
一種具有皮芯結構的復合滌綸夜光纖維的制造
(I)滌綸夜光纖維紡絲用夜光母粒制備:取聚酯干燥，以聚酯質量為基準，加入以下材料:發光粉10wt%、分散劑0.lwt%、熱穩定劑0.01wt%、光穩定劑0.01wt%和抗氧化劑
0.01wt%,經高速配混機混合后，加入雙螺桿擠出機組，經過熔融、水冷拉條和切粒制成夜光纖維紡絲用母粒，最后進行轉鼓真空干燥處理；
(2)夜光滌綸POY絲制備:取經干燥的聚酯切片50wt%，步驟(I)中所得的夜光母粒50wt%，通過復合紡絲機進行紡絲，螺桿從I區到V區加熱溫度分別為280、285、288、290、2900C，紡絲箱溫度為290°C，卷繞速度為1200米/分。得到夜光POY絲；
(3)夜光滌綸FDY絲制備:將步驟(2)得到的夜光POY絲在牽伸機上進行加工，采用雙區熱牽伸，熱盤溫度為85°C，加熱板溫度為160°C，兩段牽伸倍數分別為1.1和1.7，總的牽伸倍數為1.9，車速為1200m/min，制得夜光滌綸FDY絲。
[0020]本實施例所制得的夜光滌綸FDY絲強度達到2.5cN/tex,柔韌性好。
[0021]實施例2
一種具有皮芯結構的復合錦綸夜光纖維的制造
(1)錦綸夜光纖維紡絲用夜光母粒制備:取聚酰胺6(PA-6)切片干燥，以該原料的質量為基準，加入以下材料:發光粉15wt%、分散劑0.5wt%、熱穩定劑0.03wt%、光穩定劑0.02wt%和抗氧化劑0.01wt%,經高速配混機混合后，加入雙螺桿擠出機組，經過熔融、水冷拉條和切粒制成夜光纖維紡絲用母粒，最后進行轉鼓真空干燥處理；
(2)夜光錦綸POY絲制備:取經真空干燥的PA-6切片40wt%,步驟(I)中所得的夜光母粒60 wt%，通過復合紡絲機進行紡絲，螺桿從I區到V區加熱溫度分別為210、225、235、240、245°C，紡絲箱溫度為250°C，卷繞速度為1500m/min。得到夜光POY絲；
(3)夜光錦綸FDY絲制備:將步驟(2)得到的夜光POY絲在牽伸機上進行加工，采用雙區熱牽伸，熱盤溫度為40°C，加熱板溫度為180°C，兩段牽伸倍數分別為3.0和1.3，總的牽伸倍數為3.9，車速為800 m/min,制得夜光錦綸FDY絲。
[0022]本實施例所制得的夜光錦綸FDY絲強度為達到3.2cN/tex,柔韌性好。
[0023]實施例3
一種具有皮芯結構的復合丙纟侖夜光纖維的制造
(1)丙綸夜光纖維紡絲用夜光母粒制備:取聚丙烯(PP)切片干燥，并以該原料的質量為基準，加入以下材料:發光粉20wt%、分散劑lwt%、熱穩定劑0.05wt%、光穩定劑0.05wt%和抗氧化劑0.03wt%,經高速配混機混合后，加入雙螺桿擠出機組，經過熔融、水冷拉條和切粒制成夜光纖維紡絲用母粒，最后進行轉鼓真空干燥處理；
(2)夜光丙綸POY絲制備:取經干燥的PP切片30wt%和步驟(I)中所得的夜光母粒70 wt%，通過復合紡絲機進行紡絲，螺桿從I區到V區加熱溫度分別為270、275、285、288、290°C，紡絲箱溫度為290°C，卷繞速度為750m/min ;得到夜光POY絲；
(3)夜光丙綸FDY絲制備:將步驟(2)得到的夜光POY絲在牽伸機上進行加工，采用雙區熱牽伸，熱盤溫度為75°C，加熱板溫度為120°C，兩段牽伸倍數分別為3.0和1.6，總的牽伸倍數為4.8，車速為400 m/min,制得夜光丙綸FDY絲。
[0024]本實施例所制得的夜光丙綸FDY絲強度為達到2.8cN/tex,柔韌性好。
[0025]實施例4
一種具有皮芯結構的復合滌錦夜光纖維的制造
(I)滌錦復合夜光纖維紡絲用夜光母粒制備:取聚酯切片干燥，并以該原料質量為基準，加入以下材料:發光粉15wt%、分散劑0.3 wt%、熱穩定劑0.0l wt%、光穩定劑0.03wt9aP抗氧化劑0.01wt%,經高速配混機混合后，加入雙螺桿擠出機組，經過熔融、水冷拉條和切粒制成夜光纖維紡絲用母粒，最后進行轉鼓真空干燥處理；
(2)滌錦復合發光POY絲制備:取經干燥的聚酰胺6(PA-6)切片(質量分數50%)，經單螺桿擠出機擠出，螺桿從I區到V區加熱溫度分別為275、285、288、288、290°C，紡絲箱溫度為290°C。取步驟(I)中所得的夜光母粒(質量分數50%)通過另一單螺桿擠出機擠出，螺桿從I區到V區加熱溫度分別為242、250、270、275、2751:，紡絲箱溫度為288°C。兩種熔體通過皮芯復合噴絲板噴出，然后進行紡絲卷繞，螺桿從I區到V區加熱溫度分別為280、285、288、290、290°C，紡絲箱溫度為290°C，卷繞速度為1000米/分。得到夜光POY絲；
(3)滌錦復合發光FDY絲制備:將步驟(2)得到的夜光POY絲在牽伸機上進行加工，采用雙區熱牽伸，熱盤溫度為80°C，加熱板溫度為170°C，兩段牽伸倍數分別為1.0和2.0，總的牽伸倍數為2.0,車速為800m/min，制得滌錦復合夜光FDY絲。
[0026]本實施例所制得的夜光滌錦FDY絲強度達到2.7cN/tex,柔韌性好。
[0027]以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋范圍。
【權利要求】
1.一種具有皮芯結構的復合夜光纖維，其特征在于:其組成按質量分數計為:皮層5(T75wt%、芯層25飛Owt% ;所述的皮層包括:發光材料、載體樹脂；所述的芯層為聚烯烴樹脂。
2.根據權利要求1所述的具有皮芯結構的復合夜光纖維，其特征在于:所述的發光材料為稀土鋁酸鹽發光粉、稀土硅酸鹽發光粉中的一種，平均粒徑為1-10 μ m。
3.根據權利要求1所述的具有皮芯結構的復合夜光纖維，其特征在于:所述的聚烯烴樹脂為聚酯、聚酰胺、聚丙烯中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的具有皮芯結構的復合夜光纖維，其特征在于:所述的載體樹脂為聚烯烴樹脂。
5.一種制造如權利要求1所述的具有皮芯結構的復合夜光纖維的方法，其特征在于: (O夜光母粒的制備:將載體樹脂干燥，然后加入發光材料、分散劑、熱穩定劑、光穩定劑和抗氧化劑后，混合均勻，經過熔融、注帶和切粒制得夜光母粒，真空干燥； (2)夜光POY絲的制備:將聚烯烴樹脂25?50wt%，和步驟(I)制得的夜光母粒5(T75wt%，分別通過單螺桿擠出機熔融，然后分別通過復合噴絲板的芯部和皮層擠出，在復合紡絲機上進行紡絲，得到夜光POY絲； (3)夜光FDY絲制備:將步驟(2)得到的夜光POY絲在牽伸機上進行牽伸制得夜光FDY絲。
6.根據權利要求5所述的具有皮芯結構的復合夜光纖維的制造方法，其特征在于:步驟(I)中發光材料、分散劑、熱穩定劑、光穩定劑、抗氧化劑的用量分別為載體樹脂質量的5?20%、0.01%?1%、0.01%?0.1%、0.01%?0.1%、0.01%?0.1%。
7.根據權利要求5所述的具有皮芯結構的復合夜光纖維的制造方法，其特征在于:步驟(2)中所述的紡絲其溫度為22(T300°C，卷繞速度為30(Tl500m/min。
8.根據權利要求5所述的具有皮芯結構的復合夜光纖維的制造方法，其特征在于:步驟(3)中所述的牽伸其熱盤溫度為4(Tll(TC、加熱板溫度為9(T18(TC、牽伸倍數為1.5?5、車速為 300?1200 m/min。
【文檔編號】D01D5/12GK103882556SQ201410099683
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月18日 優先權日:2014年3月18日
【發明者】李永貴, 陳東生 申請人:閩江學院