夜光纖維編織物的性能及產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用

吳春芳，崔文波，許 標(biāo)

（上饒職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江西 上饒 334000）

隨著人們對紡織材料的要求不斷提高，單一性能的紡織材料已經(jīng)不能滿足需求。人們對面料、服裝的輕薄、彈性、體型適應(yīng)性、功能性與舒適性、環(huán)保與保健等多方面性能提出了更高的要求，大量新型改性天然纖維和功能性化學(xué)纖維受到重視開發(fā)應(yīng)用。夜光纖維材料作為新型紡織纖維材料也得到了關(guān)注，人們紛紛對其性能與產(chǎn)品開發(fā)進行深入研究。

1 夜光纖維的性能

并得到根據(jù)發(fā)光形式與發(fā)光性質(zhì)，可以分為自發(fā)光型纖維和蓄光纖維兩種。自發(fā)光型纖維是把放射性物質(zhì)添加到纖維材料中以達到發(fā)光效果，不符合環(huán)境保護要求，不適合在服裝紡織材料中應(yīng)用；稀土夜光纖維作為一種新型高科技蓄光纖維功能材料，能夠在光的照射下，吸收光波并儲存能量，當(dāng)周圍亮度下降到某一臨界值時，可以自發(fā)地發(fā)出光，時間長達10 h左右，生產(chǎn)過程不會對環(huán)境造成污染，是無毒無害的發(fā)光材料，能夠循環(huán)使用，市場前景廣闊。從稀土夜光纖維生產(chǎn)工藝和處理技術(shù)來看，傳統(tǒng)的表面涂層技術(shù)生產(chǎn)的夜光纖維制成的紡織物在手感性能、耐酸堿性能和服用性能以及發(fā)光性能方面相對較差，應(yīng)用有限。另一種是以其他纖維作為基材，通過特種工藝添加稀土發(fā)光材料，制作成具有蓄能功能的夜光纖維。由于稀土發(fā)光材料均勻分布于纖維基質(zhì)中，在抗酸堿性能、摩擦性能、發(fā)光性能方面有明顯的效果，是較為理想的夜光纖維紡織材料，現(xiàn)已研制出多種色光的夜光纖維，并對其性能進行了相應(yīng)的分析。葉高明等[1]對夜光纖維發(fā)光性能在不同溫度條件、染料種類、染料用量等方面的變化進行了分析，強調(diào)合適的定型溫度是140～195 ℃，黃色染料下夜光纖維的發(fā)光性能最佳。趙菊梅[2]對夜光纖維的發(fā)光光譜性能及余輝衰減性能等進行了測試，分析認(rèn)為夜光纖維的發(fā)光在520 nm和575 nm附近呈現(xiàn)發(fā)射峰，主要是綠光或黃光。楊麗月[3]分析對比了干、濕態(tài)及熱處理后夜光纖維和普通滌綸纖維的力學(xué)性能指標(biāo)和吸放濕平衡回潮率。稀土夜光纖維因其具有特殊紡織性能，得到了廣泛的開發(fā)應(yīng)用。

2 夜光纖維編織物的性能

2.1 夜光纖維編織物的發(fā)光性能

稀土夜光纖維中含有多種稀土元素，由于稀土元素所具有的特殊化學(xué)結(jié)構(gòu)，具備豐富的電子能級，在光的強弱作用下能夠進行能級間躍遷，光照強時，電子能級由低能級逐漸向高能級躍遷，同時，將光能儲存在纖維當(dāng)中；當(dāng)環(huán)境黑暗時，稀土元素釋放出儲存在纖維中的能量，電子從激發(fā)態(tài)向低能級躍遷，從而發(fā)出光線。稀土材料種類、濃度等不同，其能級間的能量差也不同，最終發(fā)出的光線顏色也不同。趙菊梅對稀土夜光纖維的發(fā)光性能分析得知，其主激發(fā)峰位于350 nm，而以滌綸為基體的多色夜光纖維在390 nm附近會出現(xiàn)激發(fā)次峰，黃色纖維在450～670 nm的可見光區(qū)是吸收光波的主要波區(qū)，而其發(fā)射峰主要集中在520 nm和575 nm附近[4]。這表明夜光纖維本身的顏色與發(fā)出的色光并不一致，夜光纖維主要是發(fā)黃光或綠光，而人類肉眼對其最敏感，可以起到較強的視覺效果。

在夜光纖維的余輝性能方面，由于夜光纖維中Eu2+外層電子在吸收光能時從基態(tài)4f7躍遷至激發(fā)態(tài) 4f65d，而其在發(fā)光時則由激發(fā)態(tài)以非輻射電子躍遷方式，逐步由高能級向低能級躍遷，最后從激發(fā)態(tài)降低至基態(tài)，能量以光子形式釋放。夜光纖維余輝性能表現(xiàn)為起初時段余輝亮度下降迅速，隨著時間的延長余輝亮度呈現(xiàn)緩慢衰減過程，因而可以分為快、中、慢3個衰減階段，在最后的慢衰減階段時耗時最長。夜光纖維的發(fā)光余輝完全消失至少需要10 h，在慢衰減階段中發(fā)光性能穩(wěn)定，發(fā)光強度衰減速度極其緩慢，發(fā)光纖維的應(yīng)用正是以這一性能為基礎(chǔ)的。

2.2 夜光纖維編織物的物理性能

夜光纖維在干態(tài)下斷裂強度較高，但處于濕態(tài)時其斷裂強度與斷裂伸長率（表1）都有所下降，這表明水分對夜光纖維內(nèi)存成分有一定影響。

表1 夜光纖維的斷裂強度及伸長率

夜光纖維的吸濕性能是進行面料制作的重要衡量指標(biāo)，不但對其大小、質(zhì)量和物理性能有影響，還影響到夜光纖維的加工與生產(chǎn)。通過測試，夜光纖維的回潮率僅為0.22%，因此，需要添加其他吸濕性能較好的材料以改善其吸濕性能和增強其服用性能。

在熱學(xué)性能方面，通過對普通絳綸纖維與夜光纖維進行加熱處理，隨著溫度升高其斷裂強度與斷裂伸長率都呈下降趨勢，但仍能保持在90%以上，這表明夜光纖維的耐熱性能較好，而在高熱的環(huán)境下，收縮率明顯增加（表2）。

表2 纖維的熱收縮率

3 夜光纖維產(chǎn)品的設(shè)計與開發(fā)

3.1 夜光纖維產(chǎn)品的設(shè)計

夜光纖維紡織物創(chuàng)新設(shè)計需要對多種要素綜合考慮。從面料性能選取的角度來看，夜光纖維在熱濕穩(wěn)定性能和吸潮性能方面要比普通聚酯面料弱，在電學(xué)測試中，夜光纖維電阻大，容易產(chǎn)生靜電，不利于產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用，同時，作為新型纖維功能材料，生產(chǎn)要求技術(shù)高、成本大。因此，在夜光纖維產(chǎn)品開發(fā)的設(shè)計中要克服以上困難，需要把夜光纖維與氨綸等其他纖維進行混紡交織，以達到安全、舒適的目的。從設(shè)計外觀效果的角度來看，不但要注意黑暗條件下光色與亮度所形成的視覺效果，還要注意白天的設(shè)計效果。從夜光纖維產(chǎn)品的設(shè)計過程來看，需要特別注重原料成分設(shè)計、紗線比例設(shè)計、織物結(jié)構(gòu)設(shè)計、產(chǎn)品制作設(shè)計等關(guān)鍵環(huán)節(jié)[5]。

（1）在原料成分設(shè)計中，制作夜光纖維主要是利用硅酸鹽體系中含有的SrAl2O4∶Eu2+，Dy3+，Sr2MgSi2O7∶Eu2+，Dy3+等成分，其中SrAl2O4∶Eu2+，Dy3+是造成發(fā)光的主要成分，直接影響其發(fā)光性能，因此，從原料成分設(shè)計入手，可以制備出光色豐富的夜光纖維產(chǎn)品。

（2）在紗線比例設(shè)計中，通常選擇氨綸、絳綸、棉等與夜光纖維按一定的比例進行設(shè)計，合理搭配使用，發(fā)揮不同原料的風(fēng)格特性，以克服天然纖維與化學(xué)纖維面料性能上的缺陷，設(shè)計制作出的紗線達到均勻度好、強力高、毛羽少、抗起毛起球的性能。

（3）在織物結(jié)構(gòu)與產(chǎn)品制作設(shè)計上，編織的設(shè)計流程為：編織機的選擇與準(zhǔn)備→編織纖維的選取與織物結(jié)構(gòu)設(shè)計→編制織機工藝參數(shù)→試織→測試編織物密度并調(diào)整→編織產(chǎn)品。從設(shè)計效果來看，織物結(jié)構(gòu)設(shè)計直接影響產(chǎn)品的外觀紋路，只有合理選取編織纖維與設(shè)計，才能生產(chǎn)出色紗排列合理、密度適宜的織物，發(fā)揮夜光纖維的最佳光色與亮度。

3.2 夜光纖維產(chǎn)品的開發(fā)

3.2.1 夜光纖維在服裝服飾用品中的設(shè)計應(yīng)用

服裝服飾多元化、多功能化的發(fā)展趨勢給夜光纖維的開發(fā)應(yīng)用帶來了廣闊的前景。在服裝服飾中，應(yīng)用夜光纖維可以增強創(chuàng)意設(shè)計效果，增加普通服裝服飾品的功能與魅力，如個性內(nèi)衣、安全工作服、女士風(fēng)衣、時尚T恤等，拓展服裝服飾設(shè)計空間；用夜光纖維織物制作的雨披和交通安全服，有利于夜間司機看清道路上的人員，減少安全事故的發(fā)生，還可以開發(fā)設(shè)計礦井、隧道、環(huán)衛(wèi)等作業(yè)人員的發(fā)光工作服、發(fā)光安全帽，便于生產(chǎn)安全管理；夜光纖維織物也大量設(shè)計應(yīng)用在兒童服裝服飾及鞋帽上，以增加趣味性和滿足兒童的好奇心。一款夜光材料舞臺服裝可以使表演起到獨特的舞臺效果。

3.2.2 夜光纖維在家紡及產(chǎn)業(yè)用品中的設(shè)計應(yīng)用

夜光纖維在家紡中的設(shè)計應(yīng)用主要有地氈、毛毯、窗簾、門簾、沙發(fā)等，如在窗簾上繡星星與月亮的圖案，可以給人一種新奇的感覺，在家里營造出獨特的氛圍，還可以利用夜光纖維發(fā)光的特性開發(fā)防偽面料，制造防偽標(biāo)識。此外，在工程建設(shè)，消防安全、航天工程、交通運輸?shù)犬a(chǎn)業(yè)也有廣闊的應(yīng)用空間。