PL203367B1 - Produkt tekstylny z włóknami przewodzącymi światło, sposób wytwarzania produktu tekstylnego oraz wyrób wytworzony z produktu tekstylnego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest produkt tekstylny z włóknami przewodzącymi światło, sposób wytwarzania produktu tekstylnego oraz wyrób wytworzony z produktu tekstylnego.

W niniejszym dokumencie „oś wietlone wł ókna” wskazują ś cież ki ś wietlne utworzone przez wł ókienka i/lub włókna optyczne z tworzywa sztucznego, np.: PMMA - poli(metakrylan metylu), PEA poli(akrylan etylu), PEMA - poli(metakrylan etylu), PMMA/PEMA - poli(metakrylan metylu/etylu), PC poliwęglan, PS - polistyren, itp.

Znane są tkaniny zawierające włókna emitujące światło, np. z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 4234907, nawet jeśli do dziś. ze względu na trudności z wytworzeniem tkaniny z takimi cechami, nie są wytwarzane przemysł owo.

W tkaninie znanej z US 4234907 wykorzystuje się wł ókna optyczne o ś wietlone na jednym koń cu przez źródło światła i zaopatrzone w kilka karbów w okładzinie, aż do wewnętrznego rdzenia, co pozwala na wyjście światła z włókna optycznego i tworzy żądany efekt rozjaśnienia tkaniny.

Niestety, w tkaninie opisanej w opisie patentowym nr 4234907 pierwszym problemem jest to, że większość światła, spotykając pierwsze karby we włóknie optycznym, ulega rozproszeniu, uniemożliwiając przejście światła do dalszych karbów, gdy nie zastosuje się bardzo silnych i zużywających duże energii źródeł światła, bardzo kłopotliwych.

Drugim problemem jest to że karby osłabiają włókna uniemożliwiając teksturowanie i dalsze przetwarzanie, takie jak np. mycie, wcieranie.

Trzecim problemem jest to, że w celu zebrania świecących włókien konieczne jest wytworzenie tkaniny, z której wystają włókna o dostatecznej długości, tak że takie włókna można zebrać w wiązkę i podłączyć do źródła światła. W każdym razie, analiza dokumentu wskazuje, że nie opisano w nim, w jaki sposób można uzyskać wyniki przydatne do zastosowania przemysłowego.

Wiadomo dobrze, że konwencjonalne włókna w tkaninie według opisu patentowego US nr 4234907 składają się z „rdzenia” i „otoczki” z współczynnikiem załamania mniejszym niż współczynnik jądra, dla uzyskania efektu wewnętrznego odbicia określającego propagację światła od jednego do drugiego końca włókien, bez rozpraszania w strefach pośrednich.

Pierwszym celem wynalazku jest dostarczenie tkaniny zawierającej „oświetlone włókna” i wyrobów wytworzonych z tkaniny i nadających się do wytwarzania w łatwy i skuteczny sposób.

Drugim celem jest zaproponowanie przemysłowo skutecznego sposobu wytwarzania tkaniny.

Produkt tekstylny według wynalazku, zawierający przewodzące światło włókna obejmuje tkaninę wytworzoną z nitek wątku i nitek osnowy, i charakteryzuje się tym, że co najmniej część niesąsiadujących nitek osnowy lub wątku składa się z przewodzących światło włókien, i co najmniej jedna swobodna część przewodzących światło włókien nie jest przepleciona z odpowiednią leżącą niżej częścią tkaniny, przy czym przewodzące światło włókna są przecięte i uwolnione z odpowiedniej dolnej części tkaniny.

Korzystnie przewodzące światło włókna są ułożone jako przędza osnowy tkaniny.

Korzystnie przewodzące światło włókna są ułożone jako przędza wątku tkaniny.

Sposób wytwarzania produktu tekstylnego zawierającego przewodzące światło włókna, na krośnie tekstylnym, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wybiera się większą liczbę przewodzących światło włókien, układa się te włókna jako niesąsiadujące nitki osnowy lub wątku, tka się pierwszy kawałek tkaniny, po czym tka się co najmniej jeden kawałek tkaniny, w którym tylko włókna przewodzące światło nie są przeplatane z przędzą wątku/osnowy i rozcina się tkaninę na tym odcinku, możliwie w jej pośrednim położeniu tak, że włókna przewodzące światło są przecinane i uwalniane z odpowiedniej dolnej części tkaniny.

Korzystnie przewodzące światło włókna są ułożone jako nitka osnowy naprężana przez urządzenie do kontrolowania naprężenia.

Korzystnie kontrolowanie naprężenia uzyskuje się przez autonomiczną obsługę silnikiem nawojów dostarczających włókna.

Wyrób według wynalazku wytworzony z produktu tekstylnego według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera co najmniej jedno źródło światła (10, LS) optycznie sprzężone z wolnym końcem włókien (2).

Korzystnie źródło światła składa się z diody LED zamocowanej na jednym końcu wiązki włókien metalowym pierścieniem i połączonej przewodami z jednostką zasilającą złożoną z akumulatora i przetwornika prąd stały/prąd zmienny.

PL 203 367 B1

Korzystnie połączenie pomiędzy diodą i włóknami jest powlekane żywicą i zabezpieczone nasadką.

Korzystnie jednostka zasilająca mieści się w kieszeni wyrobu.

Korzystnie w wyrobie wytworzonym z produktu tekstylnego według wynalazku wiązka włókien jest zawarta w skraju, który uzyskuje się składając kawałek tkaniny pod swobodną częścią włókien.

W szczególności wyrobami nadającymi się do wytwarzania z tkaniny według wynalazku są:

- wyroby odzieżowe (spodnie, kurtki, spódnice, płaszcze, płaszcze przeciwdeszczowe, peleryny, koszule, stroje sportowe, buty, itp.);

- wyroby sportowe;

- akcesoria (torby, kapelusze, krawaty, paski, fulary, rę kawiczki, parasoli itp.);

- wyroby dla domu (zasł ony, namioty, obicia, powleczenia, poduszki, pokrowce), i samochodu (tapicerka);

- wyroby ochronne (stroje dla policjantów i ratowników, ubiory dla techników, sygnały ostrzegawcze dla samochodów, plandeki, pokrowce samochodowe, paski sygnalizacyjne itp.).

W szczególności efekt rozproszenia światła wewnątrz wyrobu można uzyskać przez:

a) oświetlenie włókien optycznych na końcach i wykorzystanie powierzchniowych modyfikacji włókien spowodowanych przez teksturę i inne zdarzenia (starte miejsca, mikro-spękania, zadrapania, sfałdowania powierzchni) dla lokalnego zmodyfikowania współczynnika załamania i dopuszczenia do częściowej dyfuzji przepuszczanego światła,

b) dodanie składników domieszkujących rozpuszczonych w samym włóknie i zdolnych do absorbowania światła wewnątrz włókna i reemisji z kątem rozproszenia 360 (iskrzące i/lub przesuwające przewodniki światła), tak że światło pada, co najmniej częściowo, pod kątem różnym od kąta granicznego, a więc może wyjść na zewnątrz,

c) odpowiednią modyfikację współczynnika załamania okładziny względem współczynnika centralnego rdzenia włókien optycznych, aby rozpraszać światło w kierunku długości oświetlanego włókna i zmienić ilość ś wiatł a odbijanego od okł adziny do wnę trza rdzenia.

Taki współczynnik załamania wybierze się korzystnie w zależności od wytwarzanego wyrobu, długości oświetlanego włókna i cech źródła światła.

Współczynnik odbicia oświetlonego włókna można dogodnie modyfikować traktując tkaninę mechanicznie, na przykład przez szczotkowanie lub piaskowanie, lub reagentem chemicznym, takim jak: aromatyczne i alifatyczne węglowodory; kwasy organiczne; alifatyczny alkohol; ketony; aldehydy; aromatyczne i alifatyczne pochodne chlorowe; aromatyczne i alifatyczne aminy; amidy; aromatyczne i alifatyczne estry.

Składniki domieszkujące, np., stanowią aromatyczne policykliczne organiczne cząsteczki z grupami chinonowymi, aminowymi, cyjaninowymi, azowymi lub bez nich, które to grupy są obecne w następujących związkach: związki polifenolowe, takie jak metyl para-terfenyl (DMT), para-terfenyl (PTP), tetrametylopara-kwaterfenyl (TMQ), di-metylo-para-kwaterfenyl (BMQ) itp.; związki oksazolowe, takie jak difenylo-butylofenylo-oksadiazol (BUTYL-PBD), difenylo-fenylo-oksadiazol (PBD), difenylooksazol (PPO), itp.; związki kumarynowe, takie jak hydroksymetylokumaryna, dimetyloamino-trifluorometylokumaryna, benzotiazolilo-dietyloamino-kumaryna itp.; związki rodaminowe, takie jak kwas dietyloamino-dietyloimino-benzoesowy, etyloamino-etyloimino-dimetylo-3H-ksanteno-benzoesan etylu.

Odpowiednią modyfikację okładziny włókien można uzyskać traktując tkaninę promieniem lasera o odpowiedniej energii zdolnym do zniszczenia zlokalizowanych fragmentów okładziny włókna, nie powodując żadnych uszkodzeń reszty włókna.

Zgodnie z wynalazkiem otrzymuje się oświetlone włókno, które zachowuje się w zasadniczo inny sposób niż konwencjonalne włókna optyczne.

Przedmiot wynalazku jest przykładowo przedstawiony na rysunku, na którym fig. 1 pokazuje przykład splotu tkaniny według wynalazku, fig. 2 schematycznie ilustruje fragment wyrobu odzieżowego wytworzonego z tkaniny, fig. 3 schematycznie ilustruje sposób podłączenia źródła zasilania do emitujących światło włókien wyrobu odzieżowego według wynalazku, fig. 4a-4c pokazują dalsze etapy wytwarzania wyrobu odzieżowego według wynalazku, fig. 5 pokazuje schemat kolejnej odmiany tkaniny włókienniczej według wynalazku, gdzie emitujące światło włókna są ułożone jako nitki wątku.

Jak pokazano na rysunku, wyrób według wynalazku składa się z tkaniny 1, w której wiele nitek osnowy składa się z iskrzących włókien 2 rozłożonych na szerokości wątku 3.

Jak zilustrowano na schemacie splotu na fig. 1, pośród nitek osnowy, tylko włókna 2 nie są przeplatane odpowiednią liczbą m1 nitek wątku 3. W zależności od wcześniej określonej liczby m1

PL 203 367 B1 „wolnych” nitek wątku wcześniej określona długość włókien 2 jest swobodna. Można w ten sposób określić żądaną długość oświetlonego włókna, które należy zebrać w wiązki i zamknąć na jednym z końców w celu oświetlenia źródłem światła, jak dokładniej opisano poniżej. Reszta nitek osnowy jest normalnie przepleciona nitkami wątku, przez co część 6 tkaniny z wolnymi włóknami 2 nie wystrzępia się, lecz jest utrzymywana przez niższą część tkaniny i może być przykryta i zszyta z wiązką oświetlonych włókien, jak pokazano na fig. 4a-4c.

Powstały fragment tkaniny jest więc złożony z części 5, gdzie oświetlone włókna 2 są normalnie wplecione, i co najmniej drugiej części 6, mającej co najmniej jeden skraj 8, wewnątrz którego może się mieścić wiązka oświetlonych włókien 2.

Wyrób odzieżowy, którego fragment przedstawiono na fig. 2 wytwarza się z kawałka tkaniny otrzymanego jak opisano wyżej.

Końcówka wiązki 7 wychodzącej ze skraju 8 jest zamknięta metalowym pierścieniem 9, lub równoważnym elementem, za którym włókna są przecięte (w przybliżeniu pod kątem 90° względem ich osi) dla polepszania sprzężenia optycznego. W wolne zakończenia pierścienia 9 jest wprowadzona i dobrze przymocowana dioda LED 10 tak, ż e jest optycznie sprzężona z zakoń czeniami wł ókien 2. Przewód elektryczny 11 jest połączony z końcówkami diody (korzystnie zgrzany) i wystaje z tego miejsca.

Elektryczne połączenie 13 zabezpiecza się napełnioną żywicą nasadką 12, dla ochrony połączenia przed możliwymi naprężeniami podczas stosowania wyrobu odzieżowego przez użytkownika.

Fig. 4a-4c pokazuje schematycznie pierwsze fazy wytwarzania wyrobu odzieżowego, z połączeniem w wiązki wolnych włókien 2 (fig. 4a), układ wiązki wzdłuż granicy tkanej części wyrobu (fig. 4b) i zawijanie skraju dla zamknięcia wiązki włókien (fig. 4c).

W przykładowym sposobie realizacji wynalazku, oś wietlone włókna stanowią polimeryczne chemicznie domieszkowane włókna optyczne, również nazywane iskrzącymi włóknami. Iskrzące włókna mogą przyjmować światło zarówno ze źródła światła umieszczonego na końcu, jak i ze źródła światła rozproszonego w środowisku poprzez pośrednie tkane części włókien.

W zależ ności od uż ytego dodatku domieszkującego, włókna emitują światło z długością fali korzystnie pomiędzy 400 i 700 nm i większą.

Dalszą korzyścią ze stosowania iskrzących włókien jest to, że są one zdolne do przenoszenia do swoich końców światła otrzymywanego na całej długości.

Tak więc wystawiając tkaninę na działanie naturalnego lub sztucznego światła, jeden lub większa liczba diod LED umieszczonych na końcach włókien otrzyma światło przenoszone przez włókna i wytworzy napię cie elektryczne. To napię cie elektryczne zostanie nastę pnie podane na przetwornik prąd stały-prąd zmienny i użyte do ładowania akumulatora. Akumulator może być tym samym, jaki stosuje się do oświetlania włókien.

Gdy włókna są „pocierane lub zarysowywane”, uzyskuje się, jak opisano wyżej, powierzchniową modyfikację włókien, która pozwala na zwiększenie ilości światła wysyłanego lokalnie, a więc jest możliwe „rysowanie” figur na tkaninie stosując mały pręt, kamień lub inne środki.

Fig. 3 pokazuje schematycznie wiele diod 10 umieszczonych równolegle (można stosować dowolną kombinację równoległych i szeregowych połączeń diod 10) i połączonych przewodami elektrycznymi 11 z przetwornikiem prąd stały-prąd zmienny 14 zasilanym akumulatorem elektrycznym 15, które może być typu jednorazowego lub do ładowania.

Konwerter i akumulator są umieszczone w tym samym opakowaniu w celu zmniejszenia łącznych wymiarów.

W zależności od wyrobu odzieżowego i żądanego efektu estetycznego, można zastosować do wytwarzania wyrobu odzieżowego jeden lub więcej kawałków oświetlanej tkaniny.

W każ dym razie jest moż liwe wytworzenie kawał ków tkanin ze swobodną dł ugoś cią oś wietlonych włókien dostateczną do połączenia wszystkich wiązek do tego samego źródła światła.

Opakowanie z akumulatorem i przetwornikiem prądu stałego może mieścić się w odpowiedniej kieszeni wyrobu odzieżowego, np. na poziomie paska od spodni.

Alternatywnie jest możliwe, że z wyrobu odzieżowego wychodzą tylko przewody 11, gotowe do połączenia z zewnętrznym źródłem zasilania.

Przykładowy sposób wytwarzania takiej tkaniny przedstawiono poniżej.

Odwołując się do fig. 1, liczbę „n” nitek osnowy (czarne linie na figurze) układa się na tradycyjnym krośnie (nie przedstawionym na rysunku), i przeplata przepuszczając nitki wątku 3 (białe linie na fig. 1) wytwarzając ciągłą tkaninę o żądanej długości.

PL 203 367 B1

Wielka liczba nitek przędzy osnowy składa się z włókien 2 w pozycjach f (dla jasności, tylko jedno włókno 2 w pozycji f pokazano na figurze) ze stosunkiem splotu zawartym pomiędzy jednym z czterech i jednym z dwunastu. Możliwe są również inne stosunki, od jednego z jednego do jednego z dowolnej liczby.

Odnośnie do pozycji f włókien 2, krosno, które jest na przykład kontrolowane elektronicznie, jest zaprogramowane na trzymanie strun nicielnicowych względem włókien 2 uniesionych tak, że tylko włókna 2 tracą m1 przejść wątku przędzy i pozostają wolne od całości tkaniny 1, która zachowuje swoją ciągłość.

Po m1 przejściach, krosno otrzymuje polecenie odtworzenia normalnych warunków i włókna 2 są splatane ponownie przędzą wątku przez m2 przejść odpowiadających żądanej długości wytwarzanej części tkaniny.

Zmiana liczby m1 łatwo umożliwia zmianę długości wolnej części włókien 2, co daje procedurę wytwarzania wiązki oświetlonych włókien o długości potrzebnej do wytworzenia wyrobu odzieżowego.

Na przykład, jeśli długość wolnych włókien równa 50 cm jest potrzebna do wytworzenia wyrobu odzieżowego, „utracony” wątek o długości 1 m pozostawi się podczas tkania, dla uzyskania dwu przydatnych części tkaniny przez rozcięcie na środku wysokości „utraconego” wątku.

Jeśli podczas tkania oświetlone włókna 2 wykazują inne zachowanie niż inne nitki osnowy (np. ze względu na różną elastyczność lub różne mechaniczne właściwości) można zastosować środki kontrolowania mechanicznego naprężenia dostarczanych włókien, dla uniknięcia awarii krosna podczas sporządzania tkaniny.

Na przykład, takie środki kontrolowania mechanicznego naprężenia mogą stanowić tradycyjne lub dodatkowe nawoje tkackie dla źródła zasilania oświetlających włókien, które obracają się pod kontrolą niezależnego silnika z elektronicznym i/lub mechanicznym kontrolowaniem naprężenia mechanicznego.

Fig. 5 pokazuje w połowie ukończony produkt złożony z kawałka tkaniny 16 według wynalazku, w którym oświetlone włókna 2 są ułożone jako nitki wątku.

W tym przypadku, włókna 2 mogą przeplatać się tylko pewną liczbą wybranych nitek osnowy, tak że części o określonej długości włókien 2 mogą być oddzielone od kawałka tkaniny. Te wolne części można ułożyć albo na końcach tkaniny lub w dowolnym pośrednim położeniu.

Jako następną cechę można zauważyć to, że każde włókno 2 może mieć inną pozycję w części przeplatanej i swobodnej, tak że zasadniczo dowolną figurę lub rysunek można otrzymać uzyskując właściwy rozkład części z oświetlonymi włóknami sterczącymi z tkaniny.

Bardziej szczegółowo, fig. 5 schematycznie pokazuje kawałek tkaniny wytworzonej z nitek osnowy W, nitek wątku T i oświetlonych wątkowych włókien 2.

Kawałek tkaniny 16 można pociąć do zadanej wysokości H i wolne końce włókien 2 można zebrać w wiązkę łatwo łączoną ze źródłem światła LS, gdy kawałek tkaniny ma być użyty do wytwarzania końcowego wyrobu.

Co najmniej część włókien 2 nie przylega do siebie, tak że część tkaniny 17 leżąca pod wolnymi częściami włókien 2, może zachować zasadniczą ciągłość i może służyć, np., jako warstwa ochronna przy manipulacjach tym samym kawałkiem tkaniny 16.

Claims (11)

1. Produkt tekstylny z włóknami przewodzącymi światło, zawierający przewodzące światło włókna (2) i obejmujący tkaninę wytworzoną z nitek wątku i nitek osnowy, znamienny tym, że co najmniej część niesąsiadujących nitek osnowy lub wątku składa się z przewodzących światło włókien (2), i co najmniej jedna swobodna część przewodzących światło włókien nie jest przepleciona z odpowiednią leżącą niżej częścią (6, 17) tkaniny, przy czym przewodzące światło włókna są przecięte i uwolnione z odpowiedniej dolnej części tkaniny.

2. Produkt według zastrz. 1, znamienny tym, że włókna są ułożone jako przędza osnowy tkaniny.

3. Produkt według zastrz. 1, znamienny tym, że włókna są ułożone jako przędza wątku tkaniny.

4. Sposób wytwarzania produktu tekstylnego z włóknami przewodzącymi światło i obejmującego tkaninę wytworzoną z nitek wątku i nitek osnowy, na krośnie tekstylnym, znamienny tym, że wybiera się większą liczbę przewodzących światło włókien (2) w pozycji (f), układa się te włókna (2) w pozycji (f) jako niesą siadują ce nitki osnowy lub wątku, tka się pierwszy kawał ek (5) tkaniny, tka się

PL 203 367 B1 co najmniej jeden kawałek tkaniny (6), w którym tylko włókna (2) w pozycji (f) nie są przeplatane z przędzą wątku/osnowy, po czym rozcina się tkaninę na tym odcinku (6), możliwie w jej pośrednim położeniu tak, że włókna (2) w pozycji (f) są przecinane i uwalniane z odpowiedniej dolnej części tkaniny.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, ż e włókna (2) w pozycji (1) są ułożone jako nitka osnowy, którą napręża się przez urządzenie do kontrolowania naprężenia.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że naprężenie kontroluje się przez autonomiczną obsługę silnikiem nawojów dostarczających włókna (2) w pozycji (f).

7. Wyrób wytworzony z produktu tekstylnego z włóknami przewodzącymi światło, zawierającego przewodzące światło włókna (2) i obejmującego tkaninę wytworzoną z nitek wątku i nitek osnowy, zawierający co najmniej jedno źródło światła, znamienny tym, że co najmniej część niesąsiadujących nitek osnowy lub wątku tkaniny składa się z przewodzących światło włókien (2), i co najmniej jedna swobodna część przewodzących światło włókien nie jest przepleciona z odpowiednią leżącą niżej częścią (6, 17) tkaniny, przy czym przewodzące światło włókna są przecięte i uwolnione z odpowiedniej dolnej części tkaniny, a źródło światła (10, LS) jest optycznie sprzężone z wolnym końcem włókien (2).

8. Wyrób wedł ug zastrz. 7, znamienny tym, ż e ź ródł o ś wiatł a skł ada się z diody LED (10) zamocowanej na jednym końcu wiązki (7) włókien (2) metalowym pierścieniem (9) i połączonej przewodami (11) z jednostką zasilającą złożoną z akumulatora i przetwornika prąd stały/prąd zmienny.

9. Wyrób według zastrz. 8, znamienny tym, że połączenie pomiędzy diodą (10) i włóknami (2) jest powlekane żywicą i zabezpieczone nasadką (12).

10. Wyrób według zastrz. 8, znamienny tym, że jednostka zasilająca mieści się w kieszeni wyrobu.

11. Wyrób według zastrz. 8, znamienny tym, że wiązka (7) włókien (2) jest zawarta w skraju (8) który uzyskuje się składając kawałek tkaniny pod swobodną częścią włókien (2).