CN1189694C - 具有照明纤维的纺织产品、由该纺织产品制成的物品、及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种纺织产品，该产品包含光导纤维(2)，所述光导纤维由一个能够传输光线的中心芯和一个外部鞘构成，其中，所述外部鞘的至少一段长度相对于所述内部芯具有的折射率能允许所传输的光线部分地从所述纤维逃逸出来。本发明还提供了一种由上述纺织产品制成的衣物以及所述纺织产品的生产方法。

Description

具有照明纤维的纺织产品、 由该纺织产品制成的物品、及其生产方法
技术领域
本发明涉及配备有“照明纤维”的织物或其它纺织产品以及由所述纺织产品制成并装备有一个光源的物品，所述光源由可容纳在所述物品本身的一个适当袋子中的电池供电。
本发明还涉及由传统织机工业生产所述织物的方法。
在本文中，“照明纤维”是指由塑料材料的长丝和/或光导纤维形成的光路，所述塑料材料，例如：
PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，PEA(聚丙烯酸乙酯)，PEMA(聚甲基丙烯酸乙酯)，PMMA/PEMA(聚甲基丙烯酸甲酯/聚甲基丙烯酸乙酯)，PC(聚碳酸酯)，PS(聚苯乙烯)，等等……
背景技术
现在描述的包含有发光纤维的织物已经为人们所公知，例如在专利文献US4234907中有公开。直到现在，由于不可能实现具有这些特性的织物，所以这些织物还没有工业化生产。
所述文献中的织物使用一些光导纤维，所述光导纤维在其一端由一个光源照射，还具有多个位于涂层上的凹口，这些凹口直达内芯，能使得光从所述光导纤维逃逸出来，从而给予织物所需的照明效果。
不幸地是，在US4234907中描述的织物存在有下述一些缺点：
第一个问题就是，在不使用非常强大和高能耗光源以及在受到很高阻碍的情况下，绝大多数光线在光导纤维中与第一个凹口相遇时会被消散，这使得光线自己很难到达更远处的凹口。
第二个问题，也可能是最有可能导致失效的一个问题就是这些凹口使得纤维强度变弱，导致不可能进行织造和进一步加工(洗涤，摩擦，……)。
第三个问题就是，为了将照明纤维聚集起来，必须制造这样一种织物，即有足够长的纤维从织物本身延伸出来，使得这些纤维可以聚集成束并被连接到一个光源上。总之，通过分析所述的文献，该文献中并没有描述以何种工业上适当的方式实现上述的结果。
众所周知，在US4234907中使用的“传统”光导纤维有一个“芯”和一个“涂层”构成，所述涂层具有的折射率比所述芯具有的折射率低，以便在内部获得一种镜像效应，该镜像效应决定了光从纤维的一端到另外一端的传播，而没有在中间区域发生的散射。
在GB-A-2305848中公开了一种提供可见警示的装置，所述装置包括一个包含有大量光导纤维纱线的织物，其中至少有部分光导纤维纱线被改性，以便将光线从光导纤维纱线的侧面向外变向。
发明内容
本发明的一个目的就是提供一种配备有“照明纤维”的织物以及由所述织物制成的物品。所述的织物和由该织物制成的物品能够以容易和有效的方式制造。
具体地说，能够由本发明的织物制造的产品有：
衣物(裤子，夹克，裙子，外套大衣，雨衣，小外衣，衬衫，运动衣，鞋子，等等)；
运动产品；
附件(包，帽子，领结，腰带，手帕，手套，伞等等)
用于房子的产品(窗帘，帐篷，家用绒头织物，蒙布，枕套，外罩)以及用于汽车的产品(内装饰物)；
安全产品(警察和救援人员使用的服装，技术人员的服装，用于轿车的安全信号，卡车顶棚，轿车的覆盖物，信号条带等等)。
第二个目的就是提供了一种有效的工业上生产所述织物的方法。
本发明的这些目的由所附的独立权利要求限定的织物、由所述织物制成的衣物、以及工业上生产所述织物的方法来实现。
一些附加的技术特征在从属权利要求中进行了限定。
具体地说，根据本发明，在产品(handmade)内所需的光散射效果可以通过下述方式获得：
a)在端部照射所述的光导纤维并利用纤维的表面改性以便局部地改变折射率并使得所传递的光发生部分漫射，所述纤维表面改性由编织和其它手段(磨损，微裂化，刮擦和表面折叠)产生。
b)添加一些溶解在纤维本身中的搀杂成份，所述搀杂成份能够将光线吸收在纤维中并以360度的漫射角度(闪光和/或改变光导向)重新发射出去，使得所述光线至少部分地以一个不同于极限角度的角度入射，因此可以发射出去。
c)为了改变在所述芯内由涂层反射的光线部分，根据光导纤维中芯的折射率适当地改变涂层的折射率，以便沿着要发光的纤维长度上将光线传播。
有利地是，这种折射率根据要制造的产品(handmade)的功能、要被照明的纤维的长度、以及光源特性来选择。
根据本发明的另一方面，照明纤维的折射率可以通过使用机械处理或者化学试剂而进行适当的改变，所述机械处理例如刷或者用砂纸打磨，所述的化学试剂诸如：芳族或者脂肪族碳氢化合物；有机酸，脂肪醇；酮；醛；芳族和脂肪族氯衍生物；芳族和脂肪族胺；氨基化合物；芳族和脂肪族酯。
对纤维的涂层进行适当改性可以通过用适宜能量的激光束处理所述织物而获得，所述激光束能够破坏纤维涂层的非常局部化的部分而不损伤纤维的其它部分。
通过这种方式，我们就获得了一种照明纤维，这种照明纤维以与传统光导纤维十分不同的方式起作用。
附图描述
通过下文描述和附图所示的一个非限制性举例，本发明的优点将会变得很明显，其中：
图1示出的是根据本发明织物花纹的一个例子；
图2示意地示出了由所述织物制成的一件衣物；
图3示意地示出了连接电源和本发明所述衣物的发光纤维连接装置；
图4a-4c进一步示出了本发明衣物生产的步骤；
图5示出了本发明纺织物的另外一个实施例的结构，其中发光纤维被安排成纬纱。
具体实施方式
参照附图，在一个最佳实施方式中，本发明的产品(handmade)由一个织物1构成，该织物1中，许多经纱由一些沿着织物3宽度上间隔开的闪光纤维2构成。
如图1中示出的组织花纹所示，在所述经纱中，只有纤维2与适当数量m1的纬纱3不交织。根据“浮线”的纬纱的预定数量m1，能够保持预定长度的纤维2处于自由状态。
有利地是，通过这种方式，能够确定所需要的照明纤维的长度，所述照明纤维要被聚集成束并且在一端聚拢起来以便被一个光源照射，在下文中将会对此作更好的描述。
另外一个有利之处在于剩余的经纱被正常地与纬纱交织，使得具有自由纤维2的织物部分6不会脱散，而是被织物的下部保持住，并且可重叠和缝纫包围住所述照明纤维束，如图4a-4c所示。
然后，所获得的织物片由一个部分5和一个第二部分6构成，在部分5中所述照明纤维2被正常地织入，而第二部分6具有至少一个褶边8，在该褶边内可以容纳所述的照明纤维束2。
参照附图2，根据本发明的衣物由一块如上文所述方式获得的织物制成。
从褶边8中延伸出来束7的端部由一个金属环9或者等同元件聚拢起来，在此之后，所述纤维被切割(在大体上与它们的轴线成90度的角度下)以便提高光耦合性。
从环9的自由端处插入一个发光二极管10，并牢牢固定，以便该发光二极管与纤维2的端部光耦合。
电缆11连接到所述二极管终端(最好通过焊接)并从那里突出出来。
优选地，电结点13由一个树脂填充的帽12保护起来，以便保护所述的结点在使用者使用所述衣物时不受可能应力的影响。
图4a-4c示意地示出了所述衣物的第一生产阶段，包括自由纤维2结合成束(图4a)，沿着手工织物部分的边界进行纤维束的布置(图4b)，以及为了将纤维束封闭起来进行褶边(图4c)。
在一个优选实施方式中，根据本发明的照明纤维由化学搀杂了聚合物的光导纤维构成，也称为闪光纤维(sparking fibre)。
搀杂的成份，例如，由带有或者不带有醌、胺、菁、偶氮基的芳族多环有机分子构成，所述的醌、胺、菁、偶氮基存在于下述化合物中的：
聚苯化合物
甲基对-三联苯(DMT)
对三联苯(PTP)
四甲基对四联苯(TMQ)
二甲基对四联苯(BMQ)
唑基化合物
二苯基-丁基苯基-噁二唑(BUTYL-PBD)
二苯基-苯基-噁二唑(PBD)
二苯基唑(PPO)等等。
香豆基化合物
羟甲基香豆素(Hydroxymethylcoumarine)
二甲基氨基-三氟甲基香豆素(Dimethylamino-trifluoromethyl-coumarine)
苯并噻唑基-dietil氨基香豆素(benzothiazolyl-dietilamino-coumarine)
等等。
喏丹明化合物
二乙基氨基-二乙基亚氨基-苯甲酸
乙基氨基-乙基亚氨基-二甲基-3H-呫吨-苯甲酸乙酯
有利地是，所述闪光纤维既能够从位于端部的光源接受光线也能够从由纤维的中间编织部分散射在环境中的光线处接受光线。
根据所使用的搀杂剂，纤维发出的光线最好具有的波长在400到700nm和更大。
使用闪光纤维的另外一个优点在于，能够将接收到的光线沿着纤维的整个长度传递到其端部。
因此，通过将织物暴露在天然或者人造光下，位于纤维端部的一个或者多个LED将会接收通过纤维传输的光线并产生电压。之后，这个电压会被施加到一个DC-DC转换器上并用于给一个电池充电。
有利地是，所述电池可以与用来照射所述纤维的电池相同。
有利地是，当所述纤维受到“摩擦或者刮擦”时，如上所述，我们将获得纤维的表面改变，这种表面改变能够增加本地发出的光，所以能够通过使用小树枝、小石头或者其它东西在织物上“画”图。
图3示意地示出了多个并联设置的二极管10(可以使用任何并联和串连二极管组合)，并通过电缆11连接到一个DC转换器14，该DC转换器由一个电池15供电，这个电池可以是可更换或者可充电类型。
优选地，所述转换器和电池被一起包装在相同的壳体中以便减小总体尺寸。
根据所述的衣物和所需要的美学效果，可以使用一片或者多片照明织物来生产所述的衣物。
总之，能够生产足够宽的织物片，该织物片所具有的照明纤维的自由长度能将所有的纤维束连接到共同的光源处。
优选地，所述电池和DC转换器壳体被容纳在一个适当的衣物口袋里，例如与腰带一样高位置处的衣物口袋。
作为备选，也可以只有电缆11从衣物中延伸出来，以备连接到一个外部电源组件。
根据本发明，在下文中将描述生产上文所述织物的方法。
参照附图1，数量为“n”的经纱(附图中黑线)被安排在一个传统的织机上(附图中未示出)，这些经纱被纬纱3(图1中的白线)的通过而编织，从而生产出所需长度的连续织物。
许多经纱由纤维f组成(为了清楚起见，在图中仅仅示出一根纤维)，这些纤维具有的编织比率优选处于一比四和一比十二之间，尽管其它处于一比一和一比任何数字之间的比率也是可能的。
对应于纤维2的位置f，织机，优选为电子控制的织机在指令的控制下保持对应于纤维2的综丝被提起，使得只有纤维2在m1个纬纱穿过时产生浮线并保持自由没有束缚在织物1主体上，所述织物1主体保持着其连续性。
在所述m1次穿过之后，织机由指令控制恢复通常的状态，纤维2再次由纬纱纱线编织穿过数量m2，这个数量m2对应于所生产的织物部分所需要的长度。
有利地是，改变数字m1可以容易地改变纤维2自由部分的长度，这能够使得生产人员获得必要长度的照明纤维束来生产所述的衣物。
例如，如果生产所述衣物必须50厘米的自由纤维长度，那么在织造过程中将留下1米长的“浮线(lost)”组织长度，以便通过在所述“浮线(lost)”组织长度的中间部位切割开而获得两个可用的织物部分。
根据本发明，如果在织造过程中，照明纤维2与其它经纱呈现出不同的行为(例如由于不同的挠曲性能或者不同的机械性能所产生的)，那么可以采用一些装置来控制供给的纤维的机械张力，以及来避免在织物生产过程中发生织机的任何故障。
例如，这些机械张力控制装置可以由传统的或者其它的用于积极供给照明纤维的经轴来充当，所述经轴在独立电机的控制下回转，所述独立电机带有电子的和/或机械的机械张力控制器。
图5示出了一个半成品，该半成品由本发明的一个织物片16构成，其中照明纤维2被设置为纬纱。
在这种情形中，纤维2可以仅仅由被选定数量的经纱交织，使得纤维2的预定长度的部分可以保持自由，不被束缚到织物片中。
有利地是，这些自由的部分可以被安排在织物的端部(图5中的部分P1)或者被安排在任何中间位置(图5中的部分P2)。
作为另外一个优点，应能理解，每根纤维2可以出现在其交织部分和没有束缚部分的不同位置处，从而基本上任何附图或者制图都可以通过画出从织物中显现出来的照明纤维部分的正确分布来获得。
更详细地说，图5示意地示出由经纱W，纬纱T和照明纬纱纤维2制成的织物片。
有利地是，由于本发明，当织物片被用于制造最后的成品时，织物片16可以被切割成预先确定的高度H，纤维2的自由端部分可以被聚集成一个纤维束以便与一个光源LS连接。
根据本发明的另外一个优点，纤维2的至少一部分没有彼此相邻，从而位于纤维2的自由部分下面的织物部分17可以保持基本的连续性，并且例如可以充当一个保护层以便加工织物片16。
在上文中已经参照最佳实施方式描述了本发明。但是在不脱离本发明范围的情况下可以进行一些等效的改变。

Claims (20)

1、一种纺织产品，其中形成该纺织产品的一部分纤维为光导纤维(2)，所述光导纤维由一个能够传输光线的中心芯和一个外部鞘构成，其特征在于，所述外部鞘的至少一段长度相对于所述内部芯具有的折射率能允许所传输的光线部分地从所述纤维逃逸出来。
2、如权利要求1所述的产品，其中所述纤维(2)为光导纤维，所述的外鞘部分由所述纤维的表面改性区域构成，所述改性通过纺制该光导纤维或者通过纤维表面的磨损、微裂化、拉伸、或者弯曲获得。
3、如权利要求2所述的产品，其中所述改性区域由所述纺织产品的经过化学处理的选定区域构成。
4、如权利要求3所述的产品，其中所述的区域为经过化学试剂处理的区域，所述的化学试剂选自：芳族或者脂肪族碳氢化合物；有机酸，脂肪醇；酮；醛；芳族和脂肪族氯衍生物；芳族和脂肪族胺；氨基化合物；芳族和脂肪族酯。
5、如权利要求3所述的产品，其中所述的区域为经过激光束处理的区域。
6、如权利要求1所述的产品，其中所述纤维(2)为光导纤维，所述外鞘部分通过沿着所述纤维的整个长度产生一个具有适当折射率的外鞘来获得。
7、如权利要求1所述的产品，其中所述纤维(2)为化学搀杂的聚合物光导纤维。
8、如权利要求7所述的产品，其中所述纤维为由选自下述材料的材料制成的聚合物纤维，所述材料为化学搀杂了可能带有或者不带有醌、胺、菁、偶氮基的芳族多环有机分子的下述材料：PMMA，PEA，PEMA，PMMA/PEMA，PC，PS。
9、如权利要求1到8之一所述的产品，所述产品由一个织物构成，该织物由纬纱和经纱制成，其中至少一些不相邻的经纱或者纬纱为光导纤维(2)，并且所述光导纤维至少一段自由的部分未与织物相应的一个下部(6，17)交织。
10、如权利要求9所述的产品，其中所述的纤维被安排为织物的经纱。
11、如权利要求9所述的产品，其中所述的纤维被安排为织物的纬纱。
12、由织机生产如权利要求9所述产品的方法，包括下述步骤：
a)选定一些光导纤维(f)；
b)将所述纤维(f)安排为不相邻的经纱或者纬纱；
c)织造所述织物的第一片(5)；
d)织造至少一片织物(6)，在该片织物中只有纤维(f)没有与纬纱/经纱交织。
13、如权利要求12所述的方法，还包括一个穿过所述织物片(6)，可能是处于该织物片(6)中间位置对所述织物进行切割的步骤，从而所述纤维(f)被切断并脱离相应下部织物部分的束缚。
14、如权利要求13所述的方法，其中纤维(f)被安排为由张力控制装置供给的经纱。
15、如权利要求14所述的方法，其中所述的张力控制通过供给纤维(f)的经轴的自治驱动来获得。
16、一种由权利要求1-11所述的纺织产品制得的物品，包括至少一个光源(10，LS)，该光源与所述纤维(2)的一个自由端光耦合。
17、如权利要求16所述的物品，其中所述光源由一个LED二极管(10)构成，所述的LED二极管由一个金属环(9)固定到纤维(2)形成的束(7)的一端，并通过电缆(11)连接到一个电源装置上，所述的电源装置由一个电池组和一个DC/AC转换器构成。
18、如权利要求17所述的物品，其中二极管(10)和纤维(2)之间的接头被树脂涂覆并由一个帽(12)保护起来。
19、如权利要求17所述的物品，其中所述的电源装置被容纳在所述产品的一个袋中。
20、如权利要求17所述的物品，由权利要求6-8之一所述的织物制成，其中所述纤维(2)形成的束被容纳在一个褶边(8)中，所述的褶边通过将位于纤维(2)自由部分下方的织物片折叠起来而获得。
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