TWI537324B - 蓄光母粒與纖維 - Google Patents

蓄光母粒與纖維 Download PDF

Info

Publication number
TWI537324B
TWI537324B TW104106077A TW104106077A TWI537324B TW I537324 B TWI537324 B TW I537324B TW 104106077 A TW104106077 A TW 104106077A TW 104106077 A TW104106077 A TW 104106077A TW I537324 B TWI537324 B TW I537324B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
storing
masterbatch
weight
thermoplastic polymer
Prior art date
Application number
TW104106077A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201631045A (zh
Inventor
賴偉仁
洪滉進
陳素真
Original Assignee
財團法人紡織產業綜合研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 財團法人紡織產業綜合研究所 filed Critical 財團法人紡織產業綜合研究所
Priority to TW104106077A priority Critical patent/TWI537324B/zh
Priority to CN201610048713.4A priority patent/CN105906933A/zh
Priority to US15/008,556 priority patent/US20160244666A1/en
Application granted granted Critical
Publication of TWI537324B publication Critical patent/TWI537324B/zh
Publication of TW201631045A publication Critical patent/TW201631045A/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
    • C09K11/7792—Aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24—Acids; Salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K5/00—Use of organic ingredients
    • C08K5/04—Oxygen-containing compounds
    • C08K5/05—Alcohols; Metal alcoholates
    • C08K5/053—Polyhydroxylic alcohols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/28—Formation of filaments, threads, or the like while mixing different spinning solutions or melts during the spinning operation; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/30—Conjugate filaments; Spinnerette packs therefor
    • D01D5/34—Core-skin structure; Spinnerette packs therefor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00—General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02—Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/10—Other agents for modifying properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/06—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyolefin as constituent
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/12—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyamide as constituent
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F8/00—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof
    • D01F8/04—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers
    • D01F8/14—Conjugated, i.e. bi- or multicomponent, artificial filaments or the like; Manufacture thereof from synthetic polymers with at least one polyester as constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2203/00—Applications
    • C08L2203/12—Applications used for fibers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/24—Crystallisation aids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Description

蓄光母粒與纖維
本發明是有關一種蓄光母粒及纖維，且特別是有關於一種具有高發光強度的蓄光母粒及使用其所製造的纖維。
蓄光材料已廣泛地運用於製造蓄光物體，其在吸收紫外線或其他射線後可發出光線，此種光線被稱為餘輝(afterglow)。在移除了外來的刺激源之後，蓄光材料可持續發光一段時間，又稱為餘輝時間。
在應用上，蓄光材料與熱塑性聚合物共同混練以製備蓄光母粒(masterbatch)，且通常需添加大量的蓄光材料以提升蓄光母粒或由其所製成的蓄光物體之發光強度。然而，當蓄光母粒中蓄光材料的含量提高時，其機械強度卻會隨之降低。因此在紡織品的相關應用中，利用含有高濃度蓄光材料的母粒製成纖維時，常會面臨難以紡絲和/或加工成型的難題。
有鑑於上述問題，相關領域亟需提出一種方法以提升蓄光母粒之發光強度，以在降低蓄光材料含量下仍使 蓄光母粒維持良好的發光強度與餘輝特性。
本發明之一態樣係提供一種蓄光母粒，其包括1至50重量份的蓄光材料、43至98.8重量份的熱塑性聚合物、0.1至5重量份的分散劑以及0.1至2重量份的結晶成核劑，其中結晶成核劑用以提高熱塑性聚合物的結晶速率及熱結晶溫度。
根據本發明一或多個實施方式，蓄光材料的尺寸介於3微米至100微米之間。
根據本發明一或多個實施方式，蓄光材料為鋁酸鹽或矽酸鹽。
根據本發明一或多個實施方式，鋁酸鹽為M1Al2O4：Eu,M2，其中M1為Mg、Ca、Sr或Ba，且M2為Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。
根據本發明一或多個實施方式，矽酸鹽為M3SiO4：Eu,M4，其中M3為Mg、Ca、Sr或Ba，且M4為Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。
根據本發明一或多個實施方式，熱塑性聚合物為聚乙烯(Polyethylene)、聚丙烯(Polypropylene)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、熱塑性彈性體(TPE)、熱塑性聚酯彈性體(TPEE)、尼龍6(Nylon 6)、尼龍6,6(Nylon6,6)或其組合。
根據本發明一或多個實施方式，分散劑為蠟聚合物。
根據本發明一或多個實施方式，蠟聚合物為石蠟油、乙撐雙硬脂酸醯胺蠟、乙撐雙月桂胺蠟、聚酯蠟、醯胺臘或其組合。
根據本發明一或多個實施方式，分散劑包括馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯。
根據本發明一或多個實施方式，分散劑為矽烷系耦合劑、鈦系耦合劑或其組合。
根據本發明一或多個實施方式，結晶成核劑使熱塑性聚合物的熱結晶溫度提高1℃~20℃。
根據本發明一或多個實施方式，結晶成核劑包括鹼金屬羧酸鹽、鹼土金屬羧酸鹽、芳香族羧酸鹽、山梨醇衍生物、羧酸金屬鹽、有機磷酸鹽、松香酸、乙烯-甲基丙烯酸離子鍵聚合物或其組合。
根據本發明一或多個實施方式，山梨醇衍生物為1,3：2,4-二(3,4-二甲基苯亞甲基)山梨醇。
根據本發明一或多個實施方式，有機磷酸鹽為2,2’-亞甲基雙(4,6-二叔丁基苯基)磷酸鈉。
本發明之一態樣係提供一種蓄光母粒，蓄光纖維，包括芯層以及鞘層。芯層是由如上述之蓄光母粒所製成。鞘層用以包覆芯層。芯層及鞘層的重量比為10：90至90：10的範圍內。
根據本發明一或多個實施方式，鞘層包括聚 酯、聚烯烴、聚醯胺或其組合。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下。
第1圖繪示本發明比較例a1的示差掃描熱分析圖。
第2圖繪示本發明實驗例A1的示差掃描熱分析圖。
第3圖繪示本發明比較例b1的示差掃描熱分析圖。
第4圖繪示本發明實驗例B1的示差掃描熱分析圖。
第5圖繪示本發明實驗例B2的示差掃描熱分析圖。
第6圖繪示本發明實驗例B3的示差掃描熱分析圖。
第7圖繪示本發明實驗例B4的示差掃描熱分析圖。
第8圖繪示本發明比較例c1的示差掃描熱分析圖。
第9圖繪示本發明實驗例C1的示差掃描熱分析圖。
以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。
本發明提供一種蓄光母粒，包含蓄光材料、熱塑性聚合物、分散劑以及熱塑性聚合物結晶成核劑，茲將上 述組分的實施例與比例分述如下。
蓄光材料在受到能量(例如：光或熱)激發後，其電子會由基態躍升至激發態，並儲存能量。此激發態電子在回到基態時，再將能量以光的形式釋放。蓄光材料之特性為無輻射，且短暫吸收能量後即可長時間持續發光。蓄光材料可為鋁酸鹽或矽酸鹽，但不以此為限。更詳細的說，蓄光材料可為稀土族元素摻雜的鋁酸鹽，並具有M1Al2O4：Eu,M2之化學通式，其中M1可為Mg、Ca、Sr或Ba，且M2可為Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。作為另一態樣，蓄光材料可為稀土族元素摻雜的矽酸鹽，並具有M3SiO4：Eu,M4之化學通式，其中M3可為Mg、Ca、Sr或Ba，且M4可為Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。
以100重量份的蓄光母粒計，蓄光材料佔1至50重量份。在本發明之部分實施例中，蓄光材料佔10至30重量份。在本發明之其他部分實施例中，蓄光材料佔15至25重量份。此外，蓄光材料的尺寸例如是介於3微米至100微米之間。在本發明之部分實施例中，蓄光材料的平均尺寸例如是介於8微米至20微米之間。
熱塑性聚合物包含聚乙烯(Polyethylene)、聚丙烯(Polypropylene)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、熱塑性彈性體(TPE)、熱塑性聚酯彈性體(TPEE)、尼龍6(Nylon 6)、尼龍6,6(Nylon6,6)或 其組合。以100重量份的蓄光母粒計，熱塑性聚合物佔43至98.8重量份。在本發明之部分實施例中，熱塑性聚合物佔63至89.8重量份。在本發明之其他部分實施例中，熱塑性聚合物佔68至84.8重量份。
分散劑有助於使組成物中各組分均勻分散，進而增加熱塑性聚合物的白度與透明度。以100重量份的蓄光母粒計，蓄光材料佔0.1至5重量份。在本發明之部分實施例中，分散劑為蠟聚合物，其可為石蠟油、乙撐雙硬脂酸醯胺蠟、乙撐雙月桂胺蠟、聚酯蠟、醯胺臘或其組合。在本發明之其他部分實施例中，分散劑包括馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯。在本發明之其他部分實施例中，分散劑為矽烷系耦合劑、鈦系耦合劑或其組合。
本發明的蓄光母粒中更具有結晶成核劑，其增加熱塑性聚合物中的結晶點，並提升熱塑性聚合物的結晶速度及熱結晶溫度。以100重量份的蓄光母粒計，蓄光材料佔0.1至2重量份。具體而言，在製備蓄光母粒的過程中，熱塑性聚合物受熱呈熔融狀，使其餘的組分和呈熔融狀的熱塑性聚合物均勻混合，接著再冷卻此混合物以形成蓄光母粒。但在冷卻過程中，過慢的結晶速度會使熱塑性聚合物的結晶過大，而遮蔽蓄光材料並降低蓄光母粒的透明度。
結晶成核劑則提供熱塑性聚合物結晶時所需的晶核，使熱塑性聚合物在冷卻時易於晶核處結晶，從而加速了熱塑性聚合物的結晶速度及提高其熱結晶溫度。更詳細地說，熱塑性聚合物由均相成核轉變成異相成核，使晶粒結構 細化，從而大幅降低熱塑性聚合物的結晶尺寸。藉此，熱塑性聚合物成核劑有助於提升蓄光母粒的透明度，以達到較高的發光效率。在本發明之部分實施例中，加入結晶成核劑使熱塑性聚合物的熱結晶溫度提高1℃~20℃。
結晶成核劑包括鹼金屬羧酸鹽、鹼土金屬羧酸鹽、芳香族羧酸鹽、山梨醇衍生物、羧酸金屬鹽、有機磷酸鹽、松香酸、乙烯-甲基丙烯酸離子鍵聚合物或其組合，但不以此為限。在本發明之部分實施例中，山梨醇衍生物為1,3：2,4-二(3,4-二甲基苯亞甲基)山梨醇(1,3：2,4-bis-O-(3,4-dimethylbenzylidene)-D-sorbitol,DMDBS)。在本發明之其他部分實施例中，有機磷酸鹽為2,2’-亞甲基雙(4,6-二叔丁基苯基)磷酸鈉(sodium 2,2-methylenebis-(4,6-di-tert-butylphenel)phosphate)。
在本發明的部分實施例中，蓄光母粒更包括交聯劑，且本發明並不對其種類做特別的限制。值得一提地是，若依照上述實施例內容來製備本發明之蓄光母粒，即使在不提供交聯劑的情形下，蓄光母粒亦可維持良好的發光強度與餘輝特性。
在前文中揭示了本發明之蓄光母粒的多種組成物及其重量份，下文將參照各實施例來描述用以製備蓄光母粒之方法與步驟。
實施例1
在實施例1中，以化學通式為SrAl2O4：Eu,Dy 的鋁酸鹽作為蓄光材料，且蓄光材料之平均尺寸為8至20微米，其中以聚丙烯作為熱塑性聚合物、乙撐雙硬脂酸醯胺蠟作為分散劑、且以1,3：2,4-二(3,4-二甲基苯亞甲基)山梨醇作為結晶成核劑。請參閱表1，表1列出實施例1中的實驗例與比較例中，基於100重量份的蓄光母粒，各個組分所佔重量份。
接著，將蓄光材料、熱塑性聚合物、分散劑以及熱塑性聚合物成核劑混合以形成一混合物。其中，可利用任何適當的容器或混合設備來進行上述混合步驟。接著，將上述混合物饋送至押出機(extruder)進行混練。在實施例1中，所使用的熱塑性聚合物為聚丙烯，因此混練的溫度介於175至195℃之間，且處理時間約為0.5至10分鐘。混練過程中，組成物中的熱塑性聚合物會受熱而呈熔融狀，從而混合物中其餘的組分和熔融狀的熱塑性聚合物均勻混合。在分散劑與押出機的幫助下，蓄光材料會均勻分散在熱塑性聚合物中。
在混練後，接著將混合物進行冷卻及造粒製程，藉以製備蓄光母粒。請參閱第1圖，第1圖繪示本發明比較例a1的示差掃描熱分析(differential scanning calorimetry,DSC)圖。示差掃描熱分析圖中具有一放熱峰，代表混合物在冷卻過程中由熔融態逐漸轉變為結晶態。對此放熱峰進行分析可得知結晶開始溫度、熱結晶溫度與結晶放熱值，其中放熱峰的最高點對應之溫度即為熱結晶溫度，而放熱峰與基線之間的面積(斜線部份)即為結晶放熱值。需說明的是，熔點與熱結晶溫度差值例如是△Tmc，當△Tmc越小時，表示熔體在降溫時越容易形成晶核，且結晶速度越快，材料的結晶性能更好。
如第1圖所示，未加入結晶成核劑的比較例a1在119.99℃開始產生結晶，其熱結晶溫度為115.37℃，結晶放熱值為82.3886J/g，熔點為165.85℃，且△Tmc值為50.48℃。
請繼續參閱第2圖，第2圖繪示本發明實驗例A1的示差掃描熱分析圖。如第2圖所示，加入結晶成核劑的實驗例A1在127.01℃就開始產生結晶，且其熱結晶溫度為122.59℃，明顯高於比較例a1之熱結晶溫度(115.37℃)。此外，實驗例A1的結晶放熱值為74.2665J/g，熔點為164.46℃，且△Tmc值為41.87℃，小於比較例a1的△Tmc值(50.48℃)。據此可知，結晶成核劑能提升熱結晶溫度及降低△Tmc，從而達到較快的結晶速率。最後，再經過造粒以形成顆粒狀的蓄光母粒。
針對以上製得之蓄光母粒進行了餘輝發光強度的分析，分析方法如下。樣本經過國際照明委員會(International Commission on Illumination,CIE)標準 照明物D65照射約20分鐘。其後，將樣本置入暗房中以使得樣本能夠在暗處發光。每隔兩分鐘測量並記錄每一樣本所發出的光線強度，持續測量120分鐘。並同時分析蓄光母粒發出光線之Lab色彩空間(Lab color space)。表2列出了蓄光母粒的Lab色彩空間，與其在2分鐘與10分鐘後測得的發光強度。
由表2能得知，比較例a1包括20重量份的蓄光材料，其在2分鐘後的餘輝發光強度為約859mcd/m2，而在10分鐘後的餘輝發光強度則降低為約214mcd/m2。另一方面，實驗例A1同樣包括20重量份的蓄光材料，其餘輝發光強度在2分鐘後(約1063mcd/m2)與10分鐘後(約270mcd/m2)均高於比較例a1，且實驗例A1的明暗度(78.5)亦大於比較例a1的明暗度(76.6)。藉此得知，使用相同重量份的蓄光材料下，加入結晶成核劑提升了蓄光母粒的發光強度。結晶成核劑能增加熱塑性材料中的結晶點，使其在冷卻過程中熱結晶溫度變高、結晶速度變快而形成較小的結晶尺寸，以避免蓄光材料發出的光線被遮蔽。在本發明之其他部分實施例中，可減少蓄光材料在蓄光母粒中的含量，並加入 結晶成核劑使蓄光母粒維持一定的發光強度。
實施例2
在實施例2中，以化學通式為SrAl2O4：Eu,Dy的鋁酸鹽作為蓄光材料，且蓄光材料之平均尺寸為8至20微米，其中以聚對苯二甲酸乙二酯作為熱塑性聚合物、微粉化的聚醯胺蠟作為分散劑，且以2,2’-亞甲基雙(4，6-二叔丁基苯基)磷酸鈉作為結晶成核劑。請參閱表3，表3列出實施例2的實驗例與比較例中，基於100重量份的蓄光母粒，各個組分所佔重量份。
接著混合蓄光材料、熱塑性聚合物、分散劑以及熱塑性聚合物成核劑以形成混合物。接著將此混合物饋送至押出機(extruder)進行混練，在實施例2中使用的熱塑性聚合物為聚對苯二甲酸乙二酯，因此混練的溫度介於250至270℃之間，且處理時間為約0.5至10分鐘。混練過程中，組成物中的熱塑性聚合物會受熱而呈熔融狀，並使得混合物中其餘的組分和熔融狀的熱塑性聚合物均勻混合。
混練後，進行混合物的冷卻及造粒以製備得蓄 光母粒。請參閱第3圖，第3圖繪示本發明比較例b1的示差掃描熱分析圖。如第3圖所示，未加入結晶成核劑的比較例b1在212.15℃開始產生結晶，其熱結晶溫度為205.29℃，而結晶放熱值為34.4689J/g，熔點為253.50℃，△Tmc值為48.21℃。請繼續參閱第4~7圖，第4~7圖繪示本發明實驗例B1~B4的示差掃描熱分析圖。如第4~7圖所示，加入結晶成核劑的實驗例B1~B4分別在約213.18℃、214.52℃、214.39℃與214.60℃即開始產生結晶，且其熱結晶溫度分別約為208.51℃、210.27℃、208.91℃與210.15℃，均高於比較例b1之熱結晶溫度(205.29℃)。此外，實驗例B1~B4的結晶放熱值分別約為34.4654J/g、33.2381J/g、36.4399J/g與32.9889J/g，而熔點分別約為254℃、255.72℃、255.87℃及254.19℃，因此實驗例B1~B4的△Tmc值分別為45.49℃、45.45℃、46.96℃及44.04℃，均小於比較例b1的△Tmc值(48.21℃)。據此可知，結晶成核劑能夠提升熱結晶溫度及增加結晶速率。最後，再經過造粒以形成顆粒狀的蓄光母粒。
接著請參閱表4，表4列出了蓄光母粒的Lab色彩空間，與在2分鐘與10分鐘後測得的發光強度。可使用與實施例1相同的方式進行蓄光母粒的分析，在此不再詳述。
由表4得知，比較例b1包括20重量份的蓄光材料，其在2分鐘後的餘輝發光強度為約572mcd/m2，且在10分鐘後的餘輝發光強度則降低至約145mcd/m2。另一方面，實驗例B1~B4同樣包括20重量份的蓄光材料，餘輝發光強度在2分鐘後(約613~716mcd/m2)與10分鐘後(約158~186mcd/m2)均高於比較例b1。實驗例B1~B4的明暗度(68.5~71.2)亦大於比較例b1的明暗度(67.2)。由此可知，在使用相同重量份的蓄光材料的條件下，加入結晶成核劑提升了蓄光母粒的發光強度。
在此特別說明，結晶成核劑雖提升了蓄光母粒的發光強度，但過多的結晶成核劑會使熱塑性聚合物的結晶度過高，此將使得蓄光母粒的透明度下降，而無法達到較高的發光強度。在實驗例B2、B3與B4中，結晶成核劑分別佔1、1.5與2重量份。請同時參閱表4，實驗例B2的餘輝發光強度(2分鐘後約716mcd/m2，10分鐘後約186mcd/m2)高於實驗例B3的餘輝發光強度(2分鐘後約701mcd/m2，10分鐘後約183mcd/m2)，且實驗例B3的餘輝發光強度更高於實驗例B4的餘輝發光強度(2分鐘後約635mcd/m2，10分鐘後約165mcd/m2)。因此，可推測過量的結晶成核劑可能會使得熱塑性聚合物的結晶度過高，從而降低蓄光母粒的發光強 度。因此，需控制結晶成核劑的含量介於0.1至2重量份之間，以有效地提升蓄光母粒的發光強度。
實施例3
在實施例3中，以化學通式為SrAl2O4：Eu,Dy的鋁酸鹽作為蓄光材料，且蓄光材料之平均尺寸為8至20微米，其中以聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)作為熱塑性聚合物且以2,2’-亞甲基雙(4，6-二叔丁基苯基)磷酸鈉作為結晶成核劑。相較於實施例1及2而言，實施例3中更比較不同分散劑對於蓄光母粒之發光強度的影響，其中比較例c1與實驗例C1使用微粉化的聚醯胺蠟作為分散劑，而比較例c2使用鈦系耦合劑(titanate coupling agent)作為分散劑。請參閱表5，表5列出實施例3的實驗例與比較例中，基於100重量份的蓄光母粒，各個組分所佔重量份。
接著，將混合蓄光材料、熱塑性聚合物、分散劑以及熱塑性聚合物成核劑以形成一混合物。接著將此混合物饋送至押出機(extruder)進行混練。在實施例3中，使用的熱塑性聚合物為聚對苯二甲酸丁二酯，因此混練的溫度介於225至245℃之間，且處理時間為約0.5至10分鐘。混練過程中，組成物中的熱塑性聚合物會受熱而呈熔融狀，並 使得混合物中其餘的組分和熔融狀的熱塑性聚合物均勻混合，從而能夠提升熱結晶溫度，並達到較快的結晶速率。
混練後，進行混合物的冷卻及造粒以製備得蓄光母粒。請參閱第8圖，第8圖繪示本發明比較例c1的示差掃描熱分析圖。如第8圖所示，未加入結晶成核劑的比較例c1在197.38℃開始產生結晶，其熱結晶溫度為192.63℃，結晶放熱值為39.4293J/g，熔點為222.28℃，△Tmc值為29.65℃。請繼續參閱第9圖，第9圖繪示本發明實驗例C1的示差掃描熱分析圖。如第9圖所示，加入結晶成核劑的實驗例C1在約200.16℃即開始產生結晶，且熱結晶溫度約為198.59℃，其高於比較例c1的熱結晶溫度(192.63℃)。此外，實驗例C1的結晶放熱值約為39.5623J/g，熔點約為223.10℃，且△Tmc值為24.51℃，小於比較例c1的△Tmc值(29.65℃)。據此可知，結晶成核劑能夠提升熱結晶溫度及增加結晶速率。最後，再經過造粒以形成顆粒狀的蓄光母粒。
接著請參閱表6，表6列出了蓄光母粒的Lab色彩空間，與在2分鐘與10分鐘後測得的發光強度。可使用與實施例1相同的方式進行蓄光母粒的分析，在此不再詳述。
請先參閱比較例c1與c2。比較例c1與c2均包括20重量份的蓄光材料，並分別使用不同的分散劑，但比較例c1的餘輝發光強度(2分鐘後約499mcd/m2，10分鐘後約123mcd/m2)高於比較例c2的餘輝發光強度(2分鐘後約457mcd/m2，10分鐘後約120mcd/m2)，且比較例c1更具有較高的明暗度。因此，分散劑的種類同樣會影響蓄光母粒的發光強度，可視不同的蓄光材料、熱塑性聚合物以及熱塑性聚合物成核劑而選用合適的分散劑。
此外，實驗例C1同樣包括20重量份的蓄光材料，其餘輝發光強度在2分鐘後(約642mcd/m2)與10分鐘後(約167mcd/m2)均高於比較例c1。實驗例C1的明暗度(79.86)亦大於比較例c1的明暗度(75.49)。同實施例1，使用相同重量份的蓄光材料下，加入結晶成核劑能夠有效地提升蓄光母粒的發光強度。
上述具有結晶成核劑的蓄光母粒可用於製備各式各樣的蓄光物體，例如：蓄光纖維、長纖(filament)、紗線、織物、薄膜、薄片或切片(chip)。本發明在此以蓄光纖維為例，但不以此為限，應理解其他的蓄光物體均可用於本發明，而不影響本發明之精神。
本發明之另一態樣提供一種蓄光纖維，包括一芯層以及一鞘層。芯層是由前述之蓄光母粒所製成，而鞘層則用以包覆芯層，且芯層及鞘層的重量比為10：90至90：10的範圍內。其中，鞘層包括聚酯、聚烯烴、聚醯胺或其 組合，具體而言，鞘層為熱塑性聚合物，包括前述的聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、熱塑性彈性體、熱塑性聚酯彈性體、尼龍6、尼龍6,6或其組合。隨著蓄光物體本身設計與用途的不同，蓄光母粒中所含的熱塑性聚合物和鞘層中所含的熱塑性聚合物可為相同或不同的材料。
接著以上述實驗例與比較例的蓄光母粒製備蓄光纖維的芯層，更分別以尼龍6或聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)製備蓄光纖維的鞘層，利用熔融紡絲製成芯鞘型蓄光纖維。其中，芯層及鞘層的重量比為50：50。在表7中，列出了蓄光纖維的強度，與在2分鐘與10分鐘後測得的發光強度。可使用與實施例1相同的方式進行蓄光纖維的分析，在此不再詳述。
如表7所示，以比較例a1與實驗例A1的蓄光母粒作為蓄光纖維的芯層，而尼龍6作為蓄光纖維的鞘層。2分鐘後，以實驗例A1製備的蓄光纖維之餘輝發光強度為約42 mcd/m2，而以比較例a1製備的蓄光纖維之餘輝發光強度僅約39mcd/m2。在10分鐘後，蓄光纖維之餘輝發光強度均為約9mcd/m2。此外，以實驗例A1製備的蓄光纖維具有較高的纖維強度與較小的變異係數。據此得知，加入結晶成核劑不僅增加蓄光纖維的餘輝發光強度，更提升了蓄光纖維的纖維強度，使其能更廣泛的應用於各領域。
同樣以比較例c1與實驗例C1的蓄光母粒作為蓄光纖維的芯層，而以聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)作為蓄光纖維的鞘層。如表7所示，以實驗例C1製備的蓄光纖維之餘輝發光強度(2分鐘後約155mcd/m2，10分鐘後約34mcd/m2)高於以比較例c1製備的蓄光纖維之餘輝發光強度(2分鐘後約128mcd/m2，10分鐘後約28mcd/m2)，且以實驗例C1製備的蓄光纖維同樣具有較高的纖維強度與較小的變異係數。因此，加入結晶成核劑增加了蓄光纖維的餘輝發光強度與纖維強度。
由上述本發明實施例可知，本發明具有下列優點。本發明的蓄光母粒中具有結晶成核劑，以提供多個晶核使熱塑性聚合物在此些晶核處結晶，不僅能夠提升結晶速度與熱結晶溫度，更大幅減少了結晶尺寸。因此，蓄光材料所發出的光線不易被遮蔽，讓蓄光母粒具有較高的發光強度。藉由結晶成核劑，使用本發明蓄光母粒製備得之蓄光纖維能夠展現良好的發光強度及更好的纖維強度。在此基礎上，在僅含有低含量蓄光材料的情況下，本發明之蓄光母粒及其所製備的纖維可展現高的發光強度，且可利用簡單的紡絲及加 工成型製程製造出具有高機械強度的纖維。此外，由於藉由本發明之蓄光母粒可製備具有高發光強度的蓄光纖物，進而可增加織物的設計感、提示功能及應用廣度。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (16)

  1. 一種蓄光母粒，包括：一蓄光材料，佔1至50重量份；一熱塑性聚合物，佔43至98.8重量份；一分散劑，佔0.1至5重量份；以及一結晶成核劑，佔0.1至2重量份，其用以提高該熱塑性聚合物的結晶速率及熱結晶溫度。
  2. 如請求項1所述之蓄光母粒，其中該蓄光材料的尺寸介於3微米至100微米之間。
  3. 如請求項1所述之蓄光母粒，其中該蓄光材料為一鋁酸鹽或一矽酸鹽。
  4. 如請求項3所述之蓄光母粒，其中該鋁酸鹽為M1Al2O4：Eu,M2，其中M1為Mg、Ca、Sr或Ba，且M2為Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。
  5. 如請求項3所述之蓄光母粒，其中該矽酸鹽為M3SiO4：Eu,M4，其中M3為Mg、Ca、Sr或Ba，且M4為Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb或Lu。
  6. 如請求項1所述之蓄光母粒，其中該熱塑 性聚合物為聚乙烯(Polyethylene)、聚丙烯(Polypropylene)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)、熱塑性彈性體(TPE)、熱塑性聚酯彈性體(TPEE)、尼龍6(Nylon 6)、尼龍6,6(Nylon6,6)或其組合。
  7. 如請求項1所述之蓄光母粒，其中該分散劑為一蠟聚合物。
  8. 如請求項7所述之蓄光母粒，其中該蠟聚合物為石蠟油、乙撐雙硬脂酸醯胺蠟、乙撐雙月桂胺蠟、聚酯蠟、醯胺臘或其組合。
  9. 如請求項1所述之蓄光母粒，其中該分散劑包括馬來酸酐接枝聚乙烯或馬來酸酐接枝聚丙烯。
  10. 如請求項1所述之蓄光母粒，其中該分散劑為矽烷系耦合劑、鈦系耦合劑或其組合。
  11. 如請求項1所述之蓄光母粒，其中該結晶成核劑使該熱塑性聚合物的熱結晶溫度提高1℃~20℃。
  12. 如請求項1所述之蓄光母粒，其中該結晶成核劑包括鹼金屬羧酸鹽、鹼土金屬羧酸鹽、芳香族羧酸鹽、山梨醇衍生物、羧酸金屬鹽、有機磷酸鹽、松香酸、 乙烯-甲基丙烯酸離子鍵聚合物或其組合。
  13. 如請求項12所述之蓄光母粒，其中該山梨醇衍生物為1,3：2,4-二(3,4-二甲基苯亞甲基)山梨醇。
  14. 如請求項12所述之蓄光母粒，其中該有機磷酸鹽為2,2’-亞甲基雙(4,6-二叔丁基苯基)磷酸鈉。
  15. 一種蓄光纖維，包括：一芯層，是由如請求項第1-14項中任一項所述之該蓄光母粒所製成；以及一鞘層，用以包覆該芯層，其中該芯層及該鞘層的重量比為10：90至90：10的範圍內。
  16. 如請求項15所述之蓄光纖維，其中該鞘層包括聚酯、聚烯烴、聚醯胺或其組合。
TW104106077A 2015-02-25 2015-02-25 蓄光母粒與纖維 TWI537324B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW104106077A TWI537324B (zh) 2015-02-25 2015-02-25 蓄光母粒與纖維
CN201610048713.4A CN105906933A (zh) 2015-02-25 2016-01-25 蓄光母粒及纤维
US15/008,556 US20160244666A1 (en) 2015-02-25 2016-01-28 Phosphorescent masterbatch and fiber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW104106077A TWI537324B (zh) 2015-02-25 2015-02-25 蓄光母粒與纖維

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI537324B true TWI537324B (zh) 2016-06-11
TW201631045A TW201631045A (zh) 2016-09-01

Family

ID=56693464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104106077A TWI537324B (zh) 2015-02-25 2015-02-25 蓄光母粒與纖維

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20160244666A1 (zh)
CN (1) CN105906933A (zh)
TW (1) TWI537324B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI698514B (zh) * 2018-09-27 2020-07-11 南亞塑膠工業股份有限公司 一種高輝度蓄光纖維
CN109763183A (zh) * 2019-01-14 2019-05-17 河南凯辉实业有限公司 一种自放光聚丙烯毛条及其制备方法
US11844725B2 (en) * 2019-10-16 2023-12-19 Alcon Inc. Visually traceable vitrectomy probe cap
CN112981962A (zh) * 2021-02-07 2021-06-18 杭州易川塑业有限公司 一种涤纶包覆丝及其制备方法及高抗疲劳网布

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4781647A (en) * 1987-05-04 1988-11-01 Hasbro, Inc. Toy doll construction with phosphorescent hair fibers
US6375864B1 (en) * 1998-11-10 2002-04-23 M.A. Hannacolor, A Division Of M.A. Hanna Company Daylight/nightglow colored phosphorescent plastic compositions and articles
US6759124B2 (en) * 2002-11-16 2004-07-06 Milliken & Company Thermoplastic monofilament fibers exhibiting low-shrink, high tenacity, and extremely high modulus levels
KR101026307B1 (ko) * 2006-05-05 2011-03-31 프리즘, 인코포레이티드 디스플레이 시스템 및 장치용 형광체 조성물 및 다른 형광 물질
US20110024686A1 (en) * 2009-07-30 2011-02-03 Taiwan Textile Research Institute Composition and Process for Preparing Phosphorescent Masterbatch and Phosphorescent Article Containing the Same
CN103772965A (zh) * 2013-01-23 2014-05-07 科创聚合物(苏州)有限公司 夜光尼龙材料
CN104629166A (zh) * 2013-11-11 2015-05-20 黑龙江鑫达企业集团有限公司 一种高耐候性聚丙烯自发光材料及制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW201631045A (zh) 2016-09-01
US20160244666A1 (en) 2016-08-25
CN105906933A (zh) 2016-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI537324B (zh) 蓄光母粒與纖維
KR101930024B1 (ko) 형광체 입자, 그 제조방법, 및 발광 다이오드
KR102024500B1 (ko) 색 안정성 망간-도핑된 형광체
DE102009010705A1 (de) Co-dotierte 2-5-8 Nitride
TW200909512A (en) Polylactic acid composition and fiber composed of the same
DE102006027306A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Glaskeramik mit einer Granatphase
JP4583076B2 (ja) 発光素子
EP2024466A1 (de) Verfahren zur herstellung eines linienemitter-leuchtstoffes
KR20010016536A (ko) 축광특성을 갖는 합성섬유사 및 이의 제조방법
WO2017092849A1 (de) Mn-aktivierte leuchtstoffe
US20110024686A1 (en) Composition and Process for Preparing Phosphorescent Masterbatch and Phosphorescent Article Containing the Same
KR20160047462A (ko) 개선된 가넷 발광단 및 그 제조 방법 및 광원
US6162539A (en) High luminance luminous fiber and process for producing the same
CN1164803C (zh) 高辉度夜光性纤维及其制备方法和其编织织物
JPH09228149A (ja) 夜光性軽量繊維およびその製造方法
Zhang et al. Facile synthesis, structure, and tunable luminescence properties of novel one-dimensional Bi 4 Si 3 O 12 fibers
JP6937343B2 (ja) 高輝度を有する蓄光繊維
JP6061805B2 (ja) 波長がシフトする複合蓄光粉体およびその製造方法と応用
JP4981721B2 (ja) 保温性ポリ乳酸繊維構造体の製造方法および保温性ポリ乳酸繊維構造体および繊維製品
DE102014003848A1 (de) Leuchstoffe
TWI293343B (en) A photoluminescence fiber and the method for forming the same
KR101227647B1 (ko) 비가시 발광체 및 그 제조방법
JP2006037317A (ja) 難燃性ポリアミド繊維および布帛
JPH0633312A (ja) 蛍光発色性繊維及びその製造方法
CN118326543A (zh) 光致发光的阻燃丙纶及其制备方法和应用