繡花商標(biāo)用夜光纖維的光效對(duì)比分析

李 婧， 朱亞楠， 陳 志， 晉 陽， 葛明橋

(生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué)) ， 江蘇 無錫 214122)

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繡花商標(biāo)用夜光纖維的光效對(duì)比分析

李 婧， 朱亞楠， 陳 志， 晉 陽， 葛明橋

(生態(tài)紡織教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(江南大學(xué)) ， 江蘇 無錫 214122)

繡花商標(biāo)使用夜光纖維能在無光照時(shí)發(fā)光的特性，增加了商標(biāo)夜間識(shí)別的功能。根據(jù)威爾克姆制版軟件和富儀電腦繡花機(jī)設(shè)計(jì)繡制了4款夜光商標(biāo)，并對(duì)這4款繡花商標(biāo)用纖維的余輝亮度和光色進(jìn)行測(cè)試和對(duì)比分析，得出纖維色彩對(duì)夜光纖維在夜間發(fā)光的亮度有直接的影響，各色彩在夜光纖維無光照條件下的光色相似，商標(biāo)上呈現(xiàn)出纖維材料的黃綠色光。與傳統(tǒng)刺繡手法相比，采用疊加手法繡制的商標(biāo)，余輝亮度和輻亮度較大，光色變化不大，但色純度有所下降，因此，用白色纖維繡制的商標(biāo)亮度最大，顯色性能最好，選擇白色夜光纖維繡制商標(biāo)為好。

夜光纖維； 電腦刺繡； 余輝亮度； 光色； 光效

商標(biāo)標(biāo)志著服裝“身份”的“小附件”的價(jià)值，隨著服裝的時(shí)尚與流行，發(fā)揮著不可忽視的作用。2009年，趙越[1]發(fā)明了一種表面設(shè)有熒光技術(shù)的服裝商標(biāo)體，并申請(qǐng)了專利。該商標(biāo)可在夜間光線不足的條件下給穿著者照明，同時(shí)對(duì)服裝起到裝飾作用。王雅冰等[2]以夜光纖維為繡線和繡底，通過搭配普通繡線和繡底，設(shè)計(jì)開發(fā)了夜光手工繡品，為夜光纖維應(yīng)用于工藝品設(shè)計(jì)、家紡及服裝設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。因此，對(duì)于刺繡商標(biāo)的設(shè)計(jì)，除了從外在款式和針跡手法上入手，還可從纖維及繡線的功能性方面尋求突破。本文采用具有特殊視覺效果的夜光繡線和夜光繡底為主要材料設(shè)計(jì)繡花商標(biāo)，其創(chuàng)新點(diǎn)在于將一種新型高科技材料應(yīng)用于刺繡商標(biāo)中，不僅擴(kuò)大了夜光纖維的應(yīng)用前景，增加了產(chǎn)品的附加價(jià)值，彰顯了刺繡藝術(shù)與高科技的完美結(jié)合，同時(shí)也是對(duì)服裝服飾材料研究與運(yùn)用的一種實(shí)踐。

1 夜光刺繡商標(biāo)的纖維特性

夜光刺繡商標(biāo)是用含有稀土鋁酸鹽顆粒的夜光線繡制成的新型功能性商標(biāo)，起到很好的蓄光-發(fā)光作用[3]。目前該稀土制品主要用在涂料、陶瓷等方面[4-6]，在紡織服裝市場(chǎng)尚未出現(xiàn)。因此，開發(fā)該夜光商標(biāo)拓寬了夜光纖維的應(yīng)用領(lǐng)域，可以使其廣泛用于服飾及防偽產(chǎn)品[7]，尤其是童裝、工裝、交警制服、環(huán)衛(wèi)服裝及安全性服裝，方便夜間作業(yè)，具有應(yīng)用開發(fā)價(jià)值。

夜光刺繡商標(biāo)所用繡線采用的夜光纖維是以成纖聚合物PET、PA、PP等為基材，添加包膜處理的稀土鋁酸鍶微粒和納米級(jí)助劑，經(jīng)特種紡絲工藝制成的具有夜光性能的新型功能纖維[7]。該纖維具有發(fā)光性能，即只要吸收一定量的可見光，便能在黑暗狀態(tài)下持續(xù)發(fā)光10 h 以上，可循環(huán)使用且無放射性元素，對(duì)人體不會(huì)產(chǎn)生傷害[8]；夜光繡線較之普通繡線的物理化學(xué)性能穩(wěn)定，繡線本身無需染色且發(fā)光特性不受水洗影響；夜光繡線與普通繡線相比，在可見光下顏色種類較少，但在無光照環(huán)境下具有普通繡線沒有的夜光效果，且以發(fā)黃綠色光為主。圖1示出本文實(shí)驗(yàn)研制出的夜光繡線在有光和無光時(shí)的效果圖。

圖1 夜光繡線Fig.1 Luminous embroider threads.(a) Effect in day; (b) Effect at night

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 夜光商標(biāo)的繡制

通過改變繡線顏色、繡底材質(zhì)及繡線與繡底材質(zhì)的疊加方式，繡制了4款夜光商標(biāo)樣品，如圖2～5所示。

圖2 夜光虎頭商標(biāo)在白天和夜間的效果Fig.2 Effect in day(a) and at night (b) for luminous embroidered tiger brand

圖3 夜光蛟龍商標(biāo)在白天和夜間的效果Fig.3 Effect in day(a) and at night (b) for luminous embroidered dragon brand

圖4 夜光帽徽商標(biāo)在白天和夜間的效果Fig.4 Effect in day(a) and at night (b) for luminous embroidered cap badge brand

圖5 夜光獅頭商標(biāo)在夜間和白天的效果Fig.5 Effect in day(a) and at night (b) for luminous embroidered lion-head brand

電腦繡花的具體工藝過程包括設(shè)計(jì)商標(biāo)、電腦制版、選線配色、繡前準(zhǔn)備、上機(jī)繡制和后整理6個(gè)步驟。電腦繡花制版常用的針跡密度為0.04、0.05、0.06 cm，在上機(jī)操作中需加紙襯墊底，繡花針采用常用的11號(hào)針，普通繡花線一般采用66.66 dtex的人造絲線和60 dtex的滌綸線[9]，本文實(shí)驗(yàn)中的夜光繡線采用自制165 dtex/36 f的滌綸線，繡底采用繡花常用毛氈基布(無錫依詩曼服裝輔料廠提供)。 從圖2～5可直觀地看出不同組合方式下刺繡商標(biāo)在白天和夜間的效果。

2.2 樣品準(zhǔn)備與測(cè)試條件

2.2.1 樣品準(zhǔn)備

樣品具體參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1 樣品準(zhǔn)備

根據(jù)4款繡花商標(biāo)的設(shè)計(jì)方法制備樣品，樣品1～6是參照?qǐng)D2～5中繡線和繡底的組合方式制備的，樣品選用的制版針法統(tǒng)一，規(guī)格為3 cm×3 cm。

2.2.2 測(cè)試條件

余輝性能：采用浙大三色公司的PR-305型熒光余輝亮度測(cè)試儀測(cè)試彩色夜光纖維的余輝亮度，設(shè)置激發(fā)照度為1 000 lx，激發(fā)時(shí)間為15 min，測(cè)試前確保余輝亮度衰減完畢，測(cè)試時(shí)間間隔為1 s。

光色測(cè)量：采用浙大三色公司的PR-650光譜輻射分析儀測(cè)試夜光纖維在無光照時(shí)的光色性能，測(cè)試光譜范圍為380～780 nm，參照白光選擇A光源，室溫。

3 結(jié)果與分析

3.1 纖維顏色對(duì)夜光繡花商標(biāo)光效的影響

3.1.1 纖維顏色對(duì)夜光商標(biāo)余輝亮度的影響

相對(duì)于普通繡線而言，夜光繡線的顏色很少，目前已經(jīng)開發(fā)出十多種顏色[2]，不同顏色繡線繡制的商標(biāo)在夜間發(fā)光亮度不同。將白色(PET-W)、藍(lán)色(PET-B)、黃色(PET-Y)、紅色(PET-R)和綠色(PET-G)5種顏色的夜光纖維制成3 cm×3 cm的工字形樣本并測(cè)試其余輝性能(測(cè)試前確保樣品余輝亮度衰減完畢)，光照結(jié)束10 s后開始測(cè)量，各樣品的余輝衰減曲線如圖6所示。

圖6 彩色夜光纖維的亮度衰減曲線Fig.6 Brightness decay curves of colored luminous fiber

由圖6可知，各樣品的余輝衰減規(guī)律相似，亮度存在差別，呈現(xiàn)白色>黃色>綠色>藍(lán)色>紅色。參照?qǐng)D2～5繡花商標(biāo)在夜間的發(fā)光效果圖可看出，圖2中繡線選用白色夜光纖維，亮度明顯高于其他繡線繡制的商標(biāo)。因此，選用白色夜光纖維繡制的商標(biāo)發(fā)光效果明顯，余輝亮度最大。

3.1.2 纖維顏色對(duì)夜光商標(biāo)光色性能的影響

在無光照條件下，對(duì)5種色彩的夜光纖維進(jìn)行光色測(cè)量，得到彩色夜光纖維的色度坐標(biāo)，如表2所示。根據(jù)CIE 1931標(biāo)準(zhǔn)色度坐標(biāo)仿真出一條舌形曲線，即光譜軌跡圖，如圖7所示。

表2 彩色夜光纖維的光色特性

圖7 彩色夜光纖維光色CIE 1931色度圖Fig.7 CIE 1931 chromaticity diagram with light color of colored luminous fiber

由表2可見，各彩色夜光纖維樣品顯色指數(shù)均集中在70以上，顯色性能良好，且以白色夜光纖維顯色性能最為突出，因此，選用白色夜光纖維繡制的商標(biāo)顯色性能好；彩色夜光纖維的光色色相可由光色的主波長來表征，白色、黃色、綠色和藍(lán)色纖維的主波長相差不大，而紅色夜光纖維主波長最大，光色偏向紅光波段，產(chǎn)生紅移現(xiàn)象，原因可能與顏料對(duì)光的吸收有關(guān)，顏料的添加使得紅色夜光纖維的發(fā)射光譜在一定程度上受到較大牽引，光色偏向顏料色相。圖7示出表2中各樣品色度坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的光色色相，可看出，各彩色夜光纖維光色分布在藍(lán)色到黃色區(qū)域，包含人眼較敏感的黃綠色可見光范圍。

由以上分析可知，夜光纖維的光色效果影響繡花商標(biāo)在夜間的呈色性能。在無光照條件下，對(duì)比4款商標(biāo)光色效果，具有光色相似的特征，且主要呈現(xiàn)纖維材料的黃綠色光，由于黃綠光是人眼最敏感的波長，因此，使得商標(biāo)在夜間具有良好的觀賞價(jià)值和識(shí)別功能。

3.2 繡花商標(biāo)用纖維的光效對(duì)比分析

3.2.1 余輝亮度對(duì)比分析

取表1中的6種樣品進(jìn)行余輝亮度對(duì)比測(cè)試，將100 s時(shí)間設(shè)為O,200 s時(shí)間定為P，300 s時(shí)間設(shè)為Q，具體實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3 各樣品余輝亮度測(cè)試參數(shù)

由表3可知，各樣品在初始亮度、O點(diǎn)亮度、P點(diǎn)亮度和Q點(diǎn)亮度呈現(xiàn)余輝逐漸衰減趨勢(shì)，樣品6的余輝亮度最大，且樣品在各選定點(diǎn)的亮度規(guī)律呈現(xiàn)：樣品2>樣品1，樣品4>樣品3，樣品6>樣品5。這是由于樣品2、4、6改用夜光繡底，當(dāng)光照射到樣品表面時(shí)，光線先進(jìn)入纖維材料再進(jìn)入繡底基布，部分光線使纖維中的稀土鋁酸鹽發(fā)光材料受到激發(fā)，由于稀土元素具有豐富的電子能級(jí)，能級(jí)帶中的電子吸收能量躍遷到高能級(jí)發(fā)生光的吸收，并將光能儲(chǔ)存到纖維中。在無可見光時(shí)，電子又從高能級(jí)激發(fā)態(tài)躍遷回基態(tài)，將儲(chǔ)存在纖維中的能量釋放出來，產(chǎn)生光的發(fā)射。折射出纖維的光和被纖維選擇性吸收的光透出后繼續(xù)激發(fā)夜光繡底中的發(fā)光材料,再次產(chǎn)生光子發(fā)射，這2部分光經(jīng)疊加后組成樣品的發(fā)射光。由于樣品是由不同色彩纖維疊加繡制而成，各纖維光色波長不同，屬于非相干波的疊加(即不同頻率的2個(gè)或多個(gè)平面單色波疊加)。根據(jù)光的疊加原理，混合色光相遇點(diǎn)所引起的擾動(dòng)是各色光獨(dú)自在該點(diǎn)所引起擾動(dòng)的疊加，疊加后總光強(qiáng)是各束光強(qiáng)的總和。因此，經(jīng)纖維疊加設(shè)計(jì)的樣品發(fā)光亮度較大。

3.2.2 光色性能對(duì)比分析

取表1中的6種樣品進(jìn)行光色性能測(cè)試，結(jié)果如圖8、9所示。

圖8 樣品的輻亮度和色純度對(duì)比Fig.8 Comparing radiance and color purity of samples

圖9 樣品的主波長對(duì)比(a)和顯色指數(shù)對(duì)比(b)Fig.9 Comparision of dominant wavelength(a) and color rendering index (b) of samples

由圖8可知，6種樣品光色的色純度都不高,原因是樣品用夜光纖維的光色處在黃光帶、藍(lán)光帶和綠光帶的寬帶譜區(qū)域，且以發(fā)黃綠光為主，光色屬于混合型；對(duì)比樣品中的輻亮度可知，樣品6的輻亮度最大，而樣品1和3的輻亮度相對(duì)較小，原因是樣品2、4、5和6的繡制方式均為纖維與纖維或纖維與夜光繡底的疊加，在無光照條件下，光束疊加使樣品在夜間發(fā)光的輻射通量增大，因此，采用夜光繡線和夜光繡底組合設(shè)計(jì)的商標(biāo)輻亮度相對(duì)增大,夜間發(fā)光效果好。

由圖9(a)可知，樣品光色主波長集中在480～500 nm，為藍(lán)綠色光波區(qū)域，原因可能是樣品選用黃色和藍(lán)色夜光纖維，使樣品色相受到纖維中無機(jī)色膜顏色的牽引，光色輕微地向纖維中顏料色相的方向移動(dòng)[10]。圖9 (b)中樣品2、4、6選用夜光繡線和繡底疊加設(shè)計(jì)，各疊加層中的發(fā)光材料受到光照激發(fā)后產(chǎn)生多束發(fā)射光線，光線疊加使得樣品發(fā)射光譜受到影響，光色再現(xiàn)性下降，所以顯色性能較樣品1、3、5差。但是，樣品的顯色指數(shù)值分布在75～95之間，達(dá)到1B及以上優(yōu)良水平。因此，可選用彩色夜光纖維繡制夜光商標(biāo)。

4 結(jié) 論

1) 夜光繡花商標(biāo)的余輝亮度受到纖維色彩的影響，在繡制商標(biāo)時(shí)，考慮選用亮度最大的白色夜光纖維繡制，效果較好。

2) 相對(duì)于傳統(tǒng)刺繡手法，選用夜光纖維間疊加或纖維與夜光繡底疊加設(shè)計(jì)均使得商標(biāo)在無光照條件下亮度增加。

3) 選用彩色夜光纖維繡制的商標(biāo)，增加了商標(biāo)夜間的識(shí)別功能。繡花商標(biāo)的光色呈現(xiàn)出夜光纖維的黃綠色光，且色純度相對(duì)較低，但顯色指數(shù)均較高。纖維疊加設(shè)計(jì)的商標(biāo)在夜間輻亮度較大，色純度下降。

[1] 趙越.一種服裝商標(biāo)體：中國,200920255528.8[P]. 2009-11-23. ZHAOYue.A clothing brand:China, 200920255528.8[P]. 2009-11-23.

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Comparative analysis on lighting efficiency of luminous fibers for embroidery trademark

LI Jing, ZHU Yanan, CHEN Zhi, JIN Yang, GE Mingqiao

(KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China)

The embroidered trademark made by luminous fiber has the characteristics of emitting light in the absence of light, which increases the identification capability of the trademark on the night. Four different types of luminous trademarks were designed using the Wilcom plate software and Fuyi computer-aided embroidery machine. The afterglow brightness and light color of these trademarks were compared. This research showed that the color of the fiber has a direct effect on the light brightness of luminous fiber on the night. Without the light, each light color of colored luminous fibers is similar, and the luminous fiber emits the yellow-green light. In comparison with traditional embroidery, the trademark made by the overplayed skill has stronger afterglow brightness and radiance and little light color change, but the color purity declined. Thus, the trademark made by white color fiber has maximum brightness, and the best color performance. Therefore, it is optimum to choose white luminous fibers for embroidering trademark.

luminous fiber; computer-aided embroidery; afterglow brightness; light color; light efficiency

10.13475/j.fzxb.20140202506

2014-02-20

2014-08-22

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(21171074/B010201);江蘇省教育廳稀土夜光纖維及制品的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)項(xiàng)目(JH10-29)

李婧(1987—)，女，博士生。研究方向?yàn)橄⊥涟l(fā)光材料及其纖維制品。葛明橋，通信作者，E-mail：gemq@pub.wx.jsinfo.net。

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