CN108655676A - 环保光绘金属纤维及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保光绘金属纤维及其制备方法与应用。制备方法包括如下步骤：S101：将直径6.5mm的原料钢丝经盘元冷拔处理，得到钢棉用钢丝，之后加入着色物料并混合均匀；S102：将所述S101得到的产物进行热处理，得到光绘金属纤维。本申请提供的环保光绘金属纤维，通过在钢丝棉带中加入特定的化学物质，不仅使得制备得到的光绘钢丝棉在燃烧过程中呈现不同颜色的火焰，即将火焰“染”成某种特定颜色，而且能够确保成品钢丝机械性能，减少碎屑，保证钢丝棉的连续性，同时提高成棉率。此外，本发明制备方法操作简单，价格低廉，采用现有设备即可完成生产，进而可以开拓更加广阔的消费市场和商业附加值。

Description

环保光绘金属纤维及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及金属纤维技术领域，具体涉及一种环保光绘金属纤维及其制备方法与应用。

背景技术

钢丝棉，俗称钢纤维、钢羊毛，其通过对钢材母线的加工，获得直径极细的钢纤维，钢纤维缠绕在一起由于其膨胀且富有弹性的形态，又被称为钢丝棉。钢丝棉柔软性能好，耐磨性能优于棉麻等纤维，具有打磨及抛光性能，因而广泛用于石材制品(可用钢丝棉配合蜡进行涂抹抛光)、金属制品和木制品等的研磨抛光；此外，其作为一种抛光材料，能代替砂纸、砂布用于木制品、金属制品、装修工程等的表面打磨抛光。

近年来，随着烟花爆竹逐步被禁止，节日氛围也越来越淡；与此同时，钢丝棉的应用领域有了全新突破；例如，将作为汽车打磨配件的钢丝棉引用到光绘摄影领域，制成钢丝棉烟花，不仅能够杜绝有毒有害原料的使用，而且不会对环境产生任何污染。具体地，由超细低碳钢制作而成的“玩爆”光绘钢丝棉，并非烟火；其作为一种玩具，同时作为一种摄影道具，成分不含任何硫磺和黑火药，可以快递、带上火车或飞机托运等。“玩爆”光绘钢丝棉的原理是点燃融化铁丝，利用“甩”的动作接触空气中的大量氧气，在“甩”动的过程中制造出大量超细铁水，其效果展示如同非物质文化遗产“河北传统民俗打树花”，火花在空中飞舞并且落地后有反弹迸溅效果，利用拍照或者摄影技术，获取非常绚丽夺目的照片。

然而，市售“玩爆”光绘钢丝棉存在种类稀缺、制作方法复杂以及颜色单一等不足。基于此，提供一种新型的环保光绘金属纤维尤为重要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种环保光绘金属纤维及其制备方法与应用。本申请提供的环保光绘金属纤维，通过在钢丝棉带中加入特定的化学物质，不仅使得制备得到的光绘钢丝棉在燃烧过程中呈现不同颜色的火焰，即将火焰“染”成某种特定颜色，而且能够确保成品钢丝机械性能，减少碎屑，保证钢丝棉的连续性，同时提高成棉率。此外，本发明制备方法操作简单，价格低廉，采用现有设备即可完成生产，进而可以开拓更加广阔的消费市场和商业附加值。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种光绘金属纤维的制备方法，包括如下步骤：S101：将原料钢丝经过冷拔处理，得到钢棉用钢丝，之后加入着色物料并混合均匀；S102：将S101得到的产物进行热处理，得到光绘金属纤维。

优选地，S101中：原料钢丝的直径为5～8mm，且优选6.5mm；钢棉用钢丝的碳含量为0.08～0.15％，强度为883～1030MPa，延伸值≥8％，直径为2.0mm～6.0mm，且优选3.0mm。

优选地，S102之后还包括步骤：将光绘金属纤维进行拉拔和切削处理，得到直径为0.0015～0.1mm的光绘金属纤维。

优选地，S101中：将钢棉用钢丝进行切削处理，然后与着色物料采用球磨的方式混合均匀，且球磨转速为300～400rpm，时间为80min～200min；其中，着色物料的用量占原料钢丝总质量的0.01～3％，着色物料包括金属粉、无机盐、铜纤维和铝纤维中的一种或多种；且金属粉优选钠、钾、钙、铜、钡和铝中的一种或多种，无机盐优选氯化锌、磷酸铁锂、氯化铁、硫酸亚铁和碳酸锂中的一种或多种。

优选地，S101中还包括：在与着色物料混合均匀后的产物中，加入乳化液并搅拌均匀；其中，乳化液的原料组分按重量份计，包括六氟磷酸锂5～10重量份、石墨粉1～2重量份、硝酸铈3～8重量份和无水乙醇20～50重量份。

优选地，乳化液的制备方法包括：将六氟磷酸锂、石墨粉和硝酸铈依次加入无水乙醇中，之后搅拌均匀，得到混合溶液；优选地，将混合溶液调节pH值至5.0～6.0。

优选地，S102中：热处理的温度为350～500℃，时间为2～5h。

第二方面，采用本发明提供的方法制备得到的金属纤维。

第三方面，本发明提供的金属纤维在光绘摄影领域中的应用；且应用过程中优选还包括：将金属纤维采用拧绞、捻合、挤压、针刺或编织处理。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有如下优点：

(1)申请人经过大量实验发现：本申请提供的环保光绘金属纤维，通过在钢丝棉带中加入特定的化学物质，不仅使得制备得到的光绘钢丝棉在燃烧过程中呈现不同颜色的火焰，即将火焰“染”成某种特定颜色，而且能够确保成品钢丝机械性能，减少碎屑，保证钢丝棉的连续性，同时提高成棉率。

(2)众所周知，对于钢丝棉来讲，获得有色火焰的办法不像绘画或者油漆领域中直接加入特定颜色的颜料那么简单，其是一个复杂的化学反应过程。而本发明提供的制备方法，通过恰当地选择着色物质，从而获得指定的色焰；具体地，通过添加特殊元素，如特定金属粉、无机盐或铜纤维、铝纤维等，进而使得制备得到的光绘钢丝棉在燃烧过程中呈现不同颜色的火焰。

(3)本发明提供的环保光绘金属纤维制备方法操作简单，价格低廉，采用现有设备即可完成生产，进而可以开拓更加广阔的消费市场和商业附加值。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。

本发明提供一种光绘金属纤维的制备方法，包括如下步骤：

S101：将原料钢丝经过冷拔处理，得到钢棉用钢丝；将钢棉用钢丝进行切削处理后与着色物料采用球磨的方式混合均匀。其中，原料钢丝的直径为5～8mm，且优选6.5mm；钢棉用钢丝的碳含量为0.08～0.15％，强度为883～1030MPa，延伸值≥8％，直径为2.0mm～6.0mm，且优选3.0mm；球磨转速为300～400rpm，时间为80min～200min；着色物料的用量占原料钢丝总质量的0.01～3％，且着色物料包括金属粉、无机盐、铜纤维和铝纤维中的一种或多种。

S102：将S101得到的产物于350～500℃下热处理2～5h，得到光绘金属纤维；之后将金属纤维进行拉拔和切削处理，得到直径为0.0015～0.1mm的金属纤维。

在本发明的进一步实施方式中，金属粉选自钠、钾、钙、铜、钡和铝中的一种或多种，无机盐选自氯化锌、磷酸铁锂、氯化铁、硫酸亚铁和碳酸锂中的一种或多种；乳化液的原料组分按重量份计，包括六氟磷酸锂5～10重量份、石墨粉1～2重量份、硝酸铈3～8重量份和无水乙醇20～50重量份；其中，乳化液的制备方法包括：将六氟磷酸锂、石墨粉和硝酸铈依次加入无水乙醇中，之后搅拌均匀，得到混合溶液；优选地，将混合溶液调节pH值至5.0～6.0。

在本发明的进一步实施方式中，将上述制备得到的金属纤维经过拧绞、捻合、挤压、针刺或编织处理，最终用于光绘摄影领域。

下面结合具体实施方式进行说明：

实施例一

本实施例提供一种光绘金属纤维的制备方法，包括如下步骤：

S101：将直径6.5mm的原料钢丝经盘元冷拔处理，得到钢棉用钢丝；将钢棉用钢丝进行切削处理后与着色物料采用球磨的方式混合均匀。其中，原料钢丝的碳含量为0.08～0.15％，强度为883～1030MPa，延伸值≥8％，直径为3.0mm；球磨转速为400rpm，时间为80min；着色物料的用量占原料钢丝总质量的2％，且着色物料包括等比例的钠粉和磷酸铁锂。

S102：将S101得到的产物于500℃下热处理2h，之后进行拉拔和切削处理，得到直径为0.0015mm的金属纤维。

实施例二

本实施例提供一种光绘金属纤维的制备方法，包括如下步骤：

S101：将直径6.5mm的原料钢丝经盘元冷拔处理，得到钢棉用钢丝；将钢棉用钢丝进行切削处理后与着色物料采用球磨的方式混合均匀。其中，原料钢丝的碳含量为0.08～0.15％，强度为883～1030MPa，延伸值≥8％，直径为3.0mm；球磨转速为300rpm，时间为200min；着色物料的用量占原料钢丝总质量的0.01％，且着色物料包括等比例的钠粉和磷酸铁锂。

S102：将S101得到的产物于350℃下热处理5h，之后进行拉拔和切削处理，得到直径为0.0015mm的金属纤维。

实施例三

本实施例提供一种光绘金属纤维的制备方法，包括如下步骤：

S101：将直径6.5mm的原料钢丝经盘元冷拔处理，得到钢棉用钢丝；将钢棉用钢丝进行切削处理后与着色物料采用球磨的方式混合均匀。其中，原料钢丝的碳含量为0.08～0.15％，强度为883～1030MPa，延伸值≥8％，直径为3.0mm；球磨转速为400rpm，时间为80min；着色物料的用量占原料钢丝总质量的2％，且着色物料包括等比例的钠粉和磷酸铁锂；乳化液的原料组分按重量份计，包括六氟磷酸锂10重量份、石墨粉1重量份、硝酸铈8重量份和无水乙醇50重量份；乳化液的制备方法包括：将六氟磷酸锂、石墨粉和硝酸铈依次加入无水乙醇中，之后搅拌均匀。

S102：将S101得到的产物于500℃下热处理2h，之后进行拉拔和切削处理，得到直径为0.0015mm的金属纤维。

实施例四

本实施例提供一种光绘金属纤维的制备方法，包括如下步骤：

S101：将直径6.5mm的原料钢丝经盘元冷拔处理，得到钢棉用钢丝；将钢棉用钢丝进行切削处理后与着色物料采用球磨的方式混合均匀。其中，原料钢丝的碳含量为0.08～0.15％，强度为883～1030MPa，延伸值≥8％，直径为3.0mm；球磨转速为300rpm，时间为200min；着色物料的用量占原料钢丝总质量的0.01％，且着色物料包括等比例的钠粉和磷酸铁锂；乳化液的原料组分按重量份计，包括六氟磷酸锂5重量份、石墨粉2重量份、硝酸铈3重量份和无水乙醇30重量份；乳化液的制备方法包括：将六氟磷酸锂、石墨粉和硝酸铈依次加入无水乙醇中，之后搅拌均匀。

S102：将S101得到的产物于350℃下热处理5h，之后进行拉拔和切削处理，得到直径为0.0015mm的金属纤维。

实施例五

本实施例提供一种光绘金属纤维的制备方法，包括如下步骤：

S101：将直径6.5mm的原料钢丝经盘元冷拔处理，得到钢棉用钢丝；将钢棉用钢丝进行切削处理后与着色物料采用球磨的方式混合均匀。其中，原料钢丝的碳含量为0.08～0.15％，强度为883～1030MPa，延伸值≥8％，直径为3.0mm；球磨转速为300rpm，时间为200min；着色物料的用量占原料钢丝总质量的0.01％，且着色物料包括等比例的钠粉和磷酸铁锂；乳化液的原料组分按重量份计，包括六氟磷酸锂5重量份、石墨粉2重量份、硝酸铈3重量份和无水乙醇30重量份；乳化液的制备方法包括：将六氟磷酸锂、石墨粉和硝酸铈依次加入无水乙醇中，之后搅拌均匀，得到混合溶液，将混合溶液调节pH值至5.5。

S102：将S101得到的产物于350℃下热处理5h，之后进行拉拔和切削处理，得到直径为0.0015mm的金属纤维。

另外，为了进一步凸显本发明技术方案的优势，设置以下对比例。需要说明的是，下述对比例均在实施例五的基础上改变相关参数设置而成。

对比例一

本对比例提供一种光绘金属纤维的制备方法，包括如下步骤：

S101：将直径6.5mm的原料钢丝经盘元冷拔处理，得到钢棉用钢丝；将钢棉用钢丝进行切削处理后与着色物料采用球磨的方式混合均匀。其中，原料钢丝的碳含量为0.08～0.15％，强度为883～1030MPa，延伸值≥8％，直径为3.0mm；球磨转速为300rpm，时间为200min；着色物料的用量占原料钢丝总质量的0.01％，且着色物料包括等比例的钠粉和磷酸铁锂；乳化液的原料组分按重量份计，包括石墨粉2重量份、硝酸铈3重量份和无水乙醇30重量份；乳化液的制备方法包括：将石墨粉和硝酸铈依次加入无水乙醇中，之后搅拌均匀，得到混合溶液，将混合溶液调节pH值至5.5。

S102：将S101得到的产物于350℃下热处理5h，之后进行拉拔和切削处理，得到直径为0.0015mm的金属纤维。

对比例二

本对比例提供一种光绘金属纤维的制备方法，包括如下步骤：

S101：将直径6.5mm的原料钢丝经盘元冷拔处理，得到钢棉用钢丝；将钢棉用钢丝进行切削处理后与着色物料采用球磨的方式混合均匀。其中，原料钢丝的碳含量为0.08～0.15％，强度为883～1030MPa，延伸值≥8％，直径为3.0mm；球磨转速为300rpm，时间为200min；着色物料的用量占原料钢丝总质量的0.01％，且着色物料包括等比例的钠粉和磷酸铁锂；乳化液的原料组分按重量份计，包括六氟磷酸锂5重量份、石墨粉2重量份和无水乙醇30重量份；乳化液的制备方法包括：将六氟磷酸锂和石墨粉依次加入无水乙醇中，之后搅拌均匀，得到混合溶液，将混合溶液调节pH值至5.5。

S102：将S101得到的产物于350℃下热处理5h，之后进行拉拔和切削处理，得到直径为0.0015mm的金属纤维。

对比例三

本实施例提供一种光绘金属纤维的制备方法，包括如下步骤：

S101：将直径6.5mm的原料钢丝经盘元冷拔处理，得到钢棉用钢丝；将钢棉用钢丝进行切削处理后与着色物料采用球磨的方式混合均匀。其中，原料钢丝的碳含量为0.08～0.15％，强度为883～1030MPa，延伸值≥8％，直径为3.0mm；球磨转速为300rpm，时间为200min；着色物料的用量占原料钢丝总质量的0.01％，且着色物料包括等比例的钠粉和磷酸铁锂；乳化液的原料组分按重量份计，包括六氟磷酸锂5重量份、石墨粉2重量份、硝酸铈3重量份和无水乙醇30重量份；乳化液的制备方法包括：将六氟磷酸锂、石墨粉和硝酸铈依次加入无水乙醇中，之后搅拌均匀，得到混合溶液，将混合溶液调节pH值至6.5。

S102：将S101得到的产物于350℃下热处理5h，之后进行拉拔和切削处理，得到直径为0.0015mm的金属纤维。

另外，为了进一步凸显本发明技术方案的优势，将本发明各实施例和对比例制备得到的光绘金属纤维，通过功能学试验来系统评价其性能。具体地，根据GB 10631-2013的规定，测定各实施例和对比例金属纤维的性能，具体如表1所示。其中，热安定性测定的具体方法为：将产品放置在75℃±2℃的烘箱中48h无燃烧、爆炸现象，取出放置24h后燃放，观察是否保持原设计效果。

表1各实施例光绘金属纤维数据列表

	烧成率/％	热安定性测定	吸湿率/％
				实施例一	94	与原设计效果相同	0.8
实施例二	95	与原设计效果相同	0.9
				实施例三	97	与原设计效果相同	0.6
实施例四	96	与原设计效果相同	0.6
				实施例五	99	与原设计效果相同	0.5
对比例一	90	与原设计效果相同	0.8
				对比例二	92	燃烧时间变短30％	1.2
对比例三	85	与原设计效果相同	0.9

需要说明的是，除了实施例一至实施例五列举的情况，其他原料组分的种类和配比、制备过程中的条件和参数等也是可以的。

本申请提供的环保光绘金属纤维，通过在钢丝棉带中加入特定的化学物质，不仅使得制备得到的光绘钢丝棉在燃烧过程中呈现不同颜色的火焰，即将火焰“染”成某种特定颜色，而且能够确保成品钢丝机械性能，减少碎屑，保证钢丝棉的连续性，同时提高成棉率。此外，本发明制备方法操作简单，价格低廉，采用现有设备即可完成生产，进而可以开拓更加广阔的消费市场和商业附加值。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征实施结合和组合。

尽管上面已经表示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例实施变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种光绘金属纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101：将原料钢丝经过冷拔处理，得到钢棉用钢丝，之后加入着色物料并混合均匀；

S102：将所述S101得到的产物进行热处理，得到所述光绘金属纤维。

2.根据权利要求1所述的光绘金属纤维的制备方法，其特征在于：

所述S101中：

所述原料钢丝的直径为5～8mm，且优选6.5mm；

所述钢棉用钢丝的碳含量为0.08～0.15％，强度为883～1030MPa，延伸值≥8％，直径为2.0mm～6.0mm，且优选3.0mm。

3.根据权利要求1所述的光绘金属纤维的制备方法，其特征在于：

所述S102之后还包括步骤：

将所述光绘金属纤维进行拉拔和切削处理，得到直径为0.0015～0.1mm的光绘金属纤维。

4.根据权利要求1所述的光绘金属纤维的制备方法，其特征在于：

所述S101中：

将所述钢棉用钢丝进行切削处理，然后与着色物料采用球磨的方式混合均匀，且球磨转速为300～400rpm，时间为80min～200min；

其中，所述着色物料的用量占所述原料钢丝总质量的0.01～3％，所述着色物料包括金属粉、无机盐、铜纤维和铝纤维中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的光绘金属纤维的制备方法，其特征在于：

所述金属粉优选钠、钾、钙、铜、钡和铝中的一种或多种，所述无机盐优选氯化锌、磷酸铁锂、氯化铁、硫酸亚铁和碳酸锂中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的光绘金属纤维的制备方法，其特征在于：

所述S101中还包括：

在所述与着色物料混合均匀后的产物中，加入乳化液并搅拌均匀；其中，所述乳化液的原料组分按重量份计，包括六氟磷酸锂5～10重量份、石墨粉1～2重量份、硝酸铈3～8重量份和无水乙醇20～50重量份。

7.根据权利要求6所述的光绘金属纤维的制备方法，其特征在于：

所述乳化液的制备方法包括：将六氟磷酸锂、石墨粉和硝酸铈依次加入无水乙醇中，之后搅拌均匀，得到混合溶液；优选地，将所述混合溶液调节pH值至5.0～6.0。

8.根据权利要求1所述的光绘金属纤维的制备方法，其特征在于：

所述S102中：

所述热处理的温度为350～500℃，时间为2～5h。

9.根据权利要求1～8任一项所述方法制备得到的光绘金属纤维。

10.权利要求9所述的金属纤维在光绘摄影领域中的应用；且所述应用过程中优选还包括：将所述金属纤维采用拧绞、捻合、挤压、针刺或编织处理。