Перспективы производства и применения светоизлучающих текстильных материалов
Международная
публикация
А.
С. РукавишниковаБиблиографическое описание статьи для цитирования:
Рукавишникова
А.
С.,
Евсеева
А.
А. Перспективы производства и применения светоизлучающих текстильных материалов // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2014. – Т. 20. – С.
3601–3605. – URL:
http://e-koncept.ru/2014/54984.htm.
Аннотация. Рассмотрены современные аспекты получения и применения светоизлучающих текстильных материалов.
Ключевые слова:
светоизлучающий текстиль, умный текстиль, оптические волокна, флуоресцентная краска, светодиоды
Текст статьи
Рукавишникова Анна Сергеевна,кандидат технических наук, доцент, Донской государственный технический университет, г.РостовнаДонуannaru14@gmail.com
Евсеева Анна Александровна,Студент, Донской государственный технический университет, г.РостовнаДонуaniutaevseeva@yandex.ru
Перспективы производства и применения
светоизлучающих текстильных материалов
Аннотация.Рассмотрены современные аспекты получения и применения светоизлучающих текстильных материалов.Ключевые слова:светоизлучающий текстиль, умный текстиль,оптические волокна, флуоресцентная краска, светодиоды.
В настоящее время интенсивно развиваются инновационные технологии, в частности, в текстильной промышленности. Они обеспечиваюткачественный рост текстиля, востребованныйрынком. Инновационное изделие является конечным результатом интеллектуальной деятельности человека,его фантазии, творческого процесса, открытий, изобретений. Такаяпродукция внедряется в повседневную жизнь цивилизованного человека (медицина, транспорт, строительство, одежда, интерьер и аксессуары дома, спорт, армия, средства коммуникации) [1]. На современном этапе развития текстильной промышленности возможно производство нового поколения текстиля с заранее заданными свойствами.Для его производства используют как разнообразие натуральных волокон, так и широкий ассортимент химических волокон на основе волокнообразующих полимеров. Возможно изготовлениеволокон различной толщины, вплоть до наноразмеров, а также различных по форме в поперечном сечении, степени извитости.
Механические технологии (прядение, крутка, ткачество, вязание) также влияют на возможную вариативность и разнообразие ассортимента волокон, нитей и изделий из них. Развитие химической технологии (окончательный этапотделки текстиля) позволяет расширить потребительскиесвойстватекстиля (высокая прочность, водоотталкивающие, антимикробные, огнезащищенные свойства). Применение и различные варианты сочетания перечисленных этапов производства позволяют получить широкий ассортименттекстильныхматериалов. В последнее время производство нового поколения текстиля стало объектом продвижения самых передовых NBICтехнологий (нано, био, инфо, когнито) и, прежде всего, для производства «умного» текстиля (smarttextile) технического, защитного и медицинского назначения [2]. Для его производства усовершенствуются современные, разрабатываются и внедряются инновационные технологии прядения, ткачества, плетения, вязания, производстванетканых материалов, колорирования. Текстиль, который светится в темноте, может быть активно использован не только в дизайне одежды, интерьера, но и для обеспечения безопасности человека. Светоизлучающая одежда для пожарных, работников скорой помощи и гражданской защиты поможет имстать видимыми в любой ситуации. Светоизлучающие элементы могут быть необходимы для обеспечения безопасности ребёнка, переходящего дорогу в темноте. В медицине успокаивающее действие, свечение применяется в комнатах релаксации, а также для оповещения об изменении температуры тела путем изменения цвета ткани.Выделяют следующие технологии производствасветоизлучающих материалов с пассивным и активным свечением. Нанесение краски на флуоресцентной основе относится к материалам с пассивным свечением. Красказа счет накопления энергии от любого источника светазатем определенное время светится в темноте. Такая краска наносится непосредственно на ткань кистью, штемпелем или под трафарет. Основное преимущество таких красок в том, что они обладают хорошей светостойкостью, отличной устойчивостью к воде. Поэтому срок иххранения практически не ограничен. Такие краски такжебезопасныдля здоровья людей и животных. Такие материалы легкие в уходе, возможна ручная стиркаизделия. Особенность флуоресцентных красок состоит в том, что они способны поглощенный ими ультрафиолетовый свет преобразовывать и излучать в видимой части спектра. Флуоресцентная краска отражает падающий свет от 2 до 3 раз сильнее, чем обычные краски. При этом флуоресцентные краски способны светиться в невидимых лучах ультрафиолетового излучения. В основном, в качестве флуоресцентных красителей используются родамины и производные аминонафталимида. Главный недостаток подобных красок заключается в большом размере частиц, изза которого невозможно получить однослойное глянцевое покрытие ткани. Флуоресцентная краска и люминофор —это материалы, реагирующие на свет. Их используют для создания уникального флуоресцентного —светящегося дизайна одежды, различного текстиля для использования в интерьере. Эти материалы уже сами по себе довольно ярки, а под действием ультрафиолетового излучения видимая и невидимая флуоресцентная краска начинают светиться.Солнечное излучение, попадая на изображение, нарисованное видимой флуоресцентной краской и люминофором, не поглощается, как это происходит обычно, а усиливается за счет трансформации световой энергии.Такие материалы не требуют электропитания, но и освещать не могут без внешнего источника света. Многие из таких материалов обладают значительной жесткостью, что ограничивает их область применения, особенно в одежде.Вторая категория светоизлучающих материалов применяетактивное освещение. Эти устройства включают в себя флуоресцентные соединения или электрические лампочки. Их применение ограничено за счет значительной массы, сложности закрепления к текстилю и высокой стоимости. Примером является непосредственное соединение с текстилем светодиодов. Текстильные изделия,, соединенные со светодиодами,можно носить и в "выключенном состоянии", они не отличаются от обычной одежды.
Послемногих экспериментов и лабораторных опытов стали использоваться товары с LEDподсветкой. Маленькие светодиоды,каждый из которых имеет диаметр чуть более двух миллиметров, а весит меньше грамма, что позволяет не утяжелять изделие. Любой светодиод имеет малое энергопотребления и большойсрок непрерывного горения. Светодиоды питаются от множестванебольших батареек. Они расположеныпо всему изделию–суммы их энергии хватает на то, чтобы одежда могласветиться около 34 часов. Такойспособ изготовления светоизлучающего текстиля является безопасным для человека.Недостатком такого метода являетсяконтрольработы каждого светодиода.Главное преимущество светодиодов низкий вес, что открывает широкий диапазон возможностей использования.Возможна ручная стирка таких материалов, но для начала необходимо отсоединить электронику и батареи от изделия.Перспективным вариантом активного свечения являются ткани, где вкачестве нити уткаиспользовано тонкое оптическое волокно.Волокна соединены друг с другом и подключаются к яркому светодиоду, питаемым электричеством от компактного аккумулятора от 3 9 В. Аккумулятор может работать в автономном режиме до 8 часов. Также возможно подключение к адаптеру переменного тока. При этомсвечение может оставаться в одном цвете, а может и меняться из одного оттенка в другой. Интенсивность свечения, смена цвета между оттенками белого, красного, зеленого и синего можно регулировать при помощи пульта. На рисунке 1 представлены фотографии светоизлучающей ткани, изменяющей цвет.
Рисунок 1 –Фотографии светоизлучающей ткани, изменяющей цвет освещения
Такой материал достаточно легкий в уходе, возможна ручная стирка,предварительно отключив и удалив из конструкции аккумулятор. Оптоволоконная ткань почти не нагревается и безопасно для человека, так как материал находится под низким напряжением батареи. Ещё с 1970х годов компании экспериментировали с волоконной оптикой, пытаясь внедрить ее в ткань. Проводились исследования данногоматериалав специальных, экспериментальных лабораториях физики высоких энергий. Оптоволокно не возможно было использовать в ткацком производстве, так как оно не поддается растяжению, не эластично, твердое и недостаточно гибкое. Для этого понадобилось значительное совершенствование оптического волокнаи разработки самой технологии изготовления текстильного материала. Успеха добились итальянские специалисты компанииCaen S.p.A. ашвейцарская текстильная компания Stabio разработала специальный станок для изготовления ткани с новым оптоволокном. Основными компаниями, которые производят и реализуют подобный материал, являются Luminex, Lumigram и Philips [2]. Расширяются границы применения светоизлучающих текстильных материалов, которые получили широкое распространение за рубежом. Уже сегодня подобные ткани активно используется для создания театральных костюмов, а также во многих других областях. Технология изготовления изделий из такого материала используется та же, что и для обычных синтетических тканей. За счет изменения толщины светопроводящего слоя в волокнах возможно изменение жесткости и интенсивности освещения материала. Это позволит расширить применение оптоволоконной ткани в одежде, текстиле, галантереи. Хорошая драпируемость такого материала позволит использовать его для создания различных моделей нарядной одежды и в дизайне интерьеров. Подобнаяоптоволоконная ткань имеет следующие характеристики: Поверхностная плотность –280±10 г/м²Разрывная нагрузка полоски ткани 50х200 мм, 5600 H (по основе)Удлинение при разрыве, 34% (по основе)Толщина 0,84±0,1 ммОптическое волокно располагают по нити утка. В качестве нити основы могут быть использованы хлопковые, шерстяные, полиэфирные, полиамидные и другие волокна.
Рисунок 2 –Фотография светоизлучающей оптоволоконной ткани при увеличении в 160 раз
На рисунке 2 представленафотография светоизлучающей оптоволоконной ткани приувеличении в 160 раз. В представленном образце в качестве материала основы использовано полиолефиновоеволокно, нить утка состоит из светоизлучающего оптоволокна и полиамидных нитей.
Внутри волокна расположена сердцевина, состоящая из цветного полупрозрачного материала, который отражает свет, тем самым способствует появлению цветов.Важнымэтапом является подборка показателя преломления оболочки волокон с целью, чтобы свет рассеивался вдоль всей длиныволокон.Показатель преломления света подбирается с учетом функции изделия, а также от длины волокон, подлежащих освещению, и от характеристик источника света.
Показатель преломления освещенных волокон может быть изменен механической обработкой волокна, а также обработкой химическими реагентами (алифатические углеводороды; органические кислоты, алифатический спирт; кетоны; ароматические и алифатические амины; амиды; ароматические сложные эфиры). Поверхностную модификацию оболочки волокон можно получить путем обработки ткани лазерным лучом подходящей мощности [4].Оптическое волокноснабжено прорезями на внешней оболочке, проникающими до сердцевины, позволяющими свету исходить из волокна.Прорези расположены друг от друга на расстоянии 0,5 мм (рисунок 3,4).Яркость света, излучаемого сквозь эти прорези по всей длине ткани, может быть увеличена, за счет нанесения на концы волокон специального отражающего покрытия.
Рисунок 3 –Фотография оптоволоконной ткани при увеличении в 160 раз при свечении
Рисунок 4 –Схема строения оптоволокона
Другимвариантомизготовления светоизлучающего волокнаявляется включениехимических присадок.Компоненты присадок могут состоять из ароматических полициклических органических молекул, содержащих или не содержащих хиноновые, аминные, цианиновые, азойные группы, которые присутствуют в соединениях (полифенильные, оксазоловые, кумариновые и т д).Для повышения износостойкости применяют различные химические покрытия. Волокна, участвующие в процессе изготовления ткани, должны обладать гибкостью, что очень важнопри изготовленииткани. Это свойство необходимо учитыватьприэксплуатациитекстильных материалов и уходе за ними. В процессе изготовления ткань неоднократно подвергается обрабатыванию защитными слоями для предотвращения повреждений от неблагоприятных погодных воздействий, а также от химических реагентов, которые могут вызвать ухудшение качества или свойств ткани. Дополнительная обработкаповерхности материала после сборки является заключительным этапом в получении светоизлучающей ткани.
Защитный слой преимущественно применяется перед нанесением электролюминесцентного слояв видеодностороннего покрытия. Толщина защитного слоя может находиться в пределах от ≧0.5 мкм до ≦10 мкм. Такое покрытие может служить защитой от внешних воздействий, в частности,отводных и сухих атмосферных загрязнений. Материалы для защитного слоя состоят из полимеров группы, включающей силиконы, полиуретан, поливинилхлорид, полисульфид, акрилат. В предпочтительном варианте на первом слое поверхности наносится полиуретан, затем применяется силикон. Прозрачность и проницаемость света –это очень важный фактор, потому что этот слой позволяет испускать свет наружу. Проводящий слой также может быть образован прозрачными токопроводящими материалами, например оксид олова или при помощи полиэфирной пленки, которая предварительно обработана оксидом олова.Световой поток проходиттем лучше, чем тоньшепроводящий слой. В предпочтительных вариантах прозрачный проводящий слой наносится слоем толщиной в пределахот ≧2 мкм до ≦15 мкм.. Неорганические люминофоры изготавливаются из такой группы металлов как Cu, Mn, Ag, Au, Pb, P, As, Sb, Sn, V, Tl, Sc, Cr[5].Волокна собираются в пучок и подключаются к источнику света, светоизлучающемудиоду, затем с помощью кабелясоединяются с источником энергии.Подключение электронного управленияявляется заключающим этапом в создании ткани. Эти ткани могут светиться оттенками белого, синего, зелёного, красного или жёлтого цвета. В данный момент идут разработки по увеличению количества цветов, который, как уже подсчитано, может быть доведен до 265. Цвет может быть добавлен путем размещения цветного светофильтра. Ведутся исследования по изменению толщины светопроводящего слояи интенсивности освещения,а также уменьшению жесткости волокна. Это позволит расширить применение оптоволоконной ткани в одежде, текстиле, галантереи. Хорошая драпируемость такого материала позволит использовать его для создания различных моделей нарядной одежды и в дизайне интерьеров.После проведения ряда модификаций светоизлучающая оптоволоконная ткань, котораяобладает собственным свечением, может приобрести расширенный ряд областейиспользования:нарядная и торжественная одежда (вечерние платья, платья для выпускного бала, одежда для дискотек, одежда, меняющая цвет в такт движению танцора),
галантерея и аксессуары (сияющие сумочки и сумочки со светящейся подкладкой, пояса, украшения),
дизайн интерьеров, текстиль для дома (шторы, скатерти, салфетки, декоративные подушки различной формы, декоративные светильники)
мебель и предметы быта (светящиеся диваны, ковры, портьеры)
сюрпризы и подарки (декоративные открытки, цветы, букеты, картины),упаковка,
детские и новогодние игрушки
рекламные вывески, сувениры,
шоутехника, декорациисигнальная спецодежда, конструктивные элементы и прикладные материалы в производственной одежде, спасательные плавсредства,
системы автономного аварийного освещения и сигнализации;
предупреждающие, указывающие и других светознаки.Возможно,в будущем ткань обретет возможность распознавать биение сердца и изменения температуры человеческого тела, оповещая это изменением цвета ткани.Не исключено, что будет отвечать на стимулы окружающей среды. Пояса, галстуки, зонты также смогут менять цвет в соответствии с нашим настроением, ритмом сердца, приближения холодов или, наоборот, жаркой погоды[6].Стоимость такого материала будет зависетьот количества оптоволокна и его плотности. Поскольку такие материалы появились на мировом рынке сравнительно недавно, то рынок их сбыта только начинает формироваться. В России изготовление и реализация светоизлучающей тканинаходится на самой начальной фазе развития. Создание такой ткани позволит расширить границы фантазии в дизайне интерьеров, одежды, а также предоставит новые возможности в усовершенствовании методов защиты организма человека от неблагоприятных факторов среды.
Ссылки на источники1.Умный нанотекстиль http://www.ng.ru/science/20090128/15_nanoclothes.html2.http://himtex.org/publicationdetails.php?id=73.Wearables Reaches its 10th Year http://fibretronic.com/news/Wearables%20Review4.
Оптоволоконная светящаяся ткань.http://www.senselife.com/idea/0118.php5.Ткани Люминекс http://www.luminex.ru/6.«Умные» красители и пигменты и их применение по новому назначению: хромия –способность обратимо изменять окраску https://docviewer.yandex.ru/?url=yamail%3A%2F%2F2440000002603991224%2F1.2&name=31.pdf&c=53380a96b623
Rukavishnikova Anna Sergeevna,candidate of technical Sciences, associateProfessorof Don state technical University , RostovondonEvseeva Anna Alexandrovna,Student of Don state technical University , RostovondonProspects of manufacturing and using of lightemitting textiles Abstract.The article is devoted to the issues of improvement of textiles, and also the creation of an optical fiber that is used when receiving fiber fabric. Keywords.Optical fiber, smart textile, reflective fabric, fluorescent glow.
Евсеева Анна Александровна,Студент, Донской государственный технический университет, г.РостовнаДонуaniutaevseeva@yandex.ru
Перспективы производства и применения
светоизлучающих текстильных материалов
Аннотация.Рассмотрены современные аспекты получения и применения светоизлучающих текстильных материалов.Ключевые слова:светоизлучающий текстиль, умный текстиль,оптические волокна, флуоресцентная краска, светодиоды.
В настоящее время интенсивно развиваются инновационные технологии, в частности, в текстильной промышленности. Они обеспечиваюткачественный рост текстиля, востребованныйрынком. Инновационное изделие является конечным результатом интеллектуальной деятельности человека,его фантазии, творческого процесса, открытий, изобретений. Такаяпродукция внедряется в повседневную жизнь цивилизованного человека (медицина, транспорт, строительство, одежда, интерьер и аксессуары дома, спорт, армия, средства коммуникации) [1]. На современном этапе развития текстильной промышленности возможно производство нового поколения текстиля с заранее заданными свойствами.Для его производства используют как разнообразие натуральных волокон, так и широкий ассортимент химических волокон на основе волокнообразующих полимеров. Возможно изготовлениеволокон различной толщины, вплоть до наноразмеров, а также различных по форме в поперечном сечении, степени извитости.
Механические технологии (прядение, крутка, ткачество, вязание) также влияют на возможную вариативность и разнообразие ассортимента волокон, нитей и изделий из них. Развитие химической технологии (окончательный этапотделки текстиля) позволяет расширить потребительскиесвойстватекстиля (высокая прочность, водоотталкивающие, антимикробные, огнезащищенные свойства). Применение и различные варианты сочетания перечисленных этапов производства позволяют получить широкий ассортименттекстильныхматериалов. В последнее время производство нового поколения текстиля стало объектом продвижения самых передовых NBICтехнологий (нано, био, инфо, когнито) и, прежде всего, для производства «умного» текстиля (smarttextile) технического, защитного и медицинского назначения [2]. Для его производства усовершенствуются современные, разрабатываются и внедряются инновационные технологии прядения, ткачества, плетения, вязания, производстванетканых материалов, колорирования. Текстиль, который светится в темноте, может быть активно использован не только в дизайне одежды, интерьера, но и для обеспечения безопасности человека. Светоизлучающая одежда для пожарных, работников скорой помощи и гражданской защиты поможет имстать видимыми в любой ситуации. Светоизлучающие элементы могут быть необходимы для обеспечения безопасности ребёнка, переходящего дорогу в темноте. В медицине успокаивающее действие, свечение применяется в комнатах релаксации, а также для оповещения об изменении температуры тела путем изменения цвета ткани.Выделяют следующие технологии производствасветоизлучающих материалов с пассивным и активным свечением. Нанесение краски на флуоресцентной основе относится к материалам с пассивным свечением. Красказа счет накопления энергии от любого источника светазатем определенное время светится в темноте. Такая краска наносится непосредственно на ткань кистью, штемпелем или под трафарет. Основное преимущество таких красок в том, что они обладают хорошей светостойкостью, отличной устойчивостью к воде. Поэтому срок иххранения практически не ограничен. Такие краски такжебезопасныдля здоровья людей и животных. Такие материалы легкие в уходе, возможна ручная стиркаизделия. Особенность флуоресцентных красок состоит в том, что они способны поглощенный ими ультрафиолетовый свет преобразовывать и излучать в видимой части спектра. Флуоресцентная краска отражает падающий свет от 2 до 3 раз сильнее, чем обычные краски. При этом флуоресцентные краски способны светиться в невидимых лучах ультрафиолетового излучения. В основном, в качестве флуоресцентных красителей используются родамины и производные аминонафталимида. Главный недостаток подобных красок заключается в большом размере частиц, изза которого невозможно получить однослойное глянцевое покрытие ткани. Флуоресцентная краска и люминофор —это материалы, реагирующие на свет. Их используют для создания уникального флуоресцентного —светящегося дизайна одежды, различного текстиля для использования в интерьере. Эти материалы уже сами по себе довольно ярки, а под действием ультрафиолетового излучения видимая и невидимая флуоресцентная краска начинают светиться.Солнечное излучение, попадая на изображение, нарисованное видимой флуоресцентной краской и люминофором, не поглощается, как это происходит обычно, а усиливается за счет трансформации световой энергии.Такие материалы не требуют электропитания, но и освещать не могут без внешнего источника света. Многие из таких материалов обладают значительной жесткостью, что ограничивает их область применения, особенно в одежде.Вторая категория светоизлучающих материалов применяетактивное освещение. Эти устройства включают в себя флуоресцентные соединения или электрические лампочки. Их применение ограничено за счет значительной массы, сложности закрепления к текстилю и высокой стоимости. Примером является непосредственное соединение с текстилем светодиодов. Текстильные изделия,, соединенные со светодиодами,можно носить и в "выключенном состоянии", они не отличаются от обычной одежды.
Послемногих экспериментов и лабораторных опытов стали использоваться товары с LEDподсветкой. Маленькие светодиоды,каждый из которых имеет диаметр чуть более двух миллиметров, а весит меньше грамма, что позволяет не утяжелять изделие. Любой светодиод имеет малое энергопотребления и большойсрок непрерывного горения. Светодиоды питаются от множестванебольших батареек. Они расположеныпо всему изделию–суммы их энергии хватает на то, чтобы одежда могласветиться около 34 часов. Такойспособ изготовления светоизлучающего текстиля является безопасным для человека.Недостатком такого метода являетсяконтрольработы каждого светодиода.Главное преимущество светодиодов низкий вес, что открывает широкий диапазон возможностей использования.Возможна ручная стирка таких материалов, но для начала необходимо отсоединить электронику и батареи от изделия.Перспективным вариантом активного свечения являются ткани, где вкачестве нити уткаиспользовано тонкое оптическое волокно.Волокна соединены друг с другом и подключаются к яркому светодиоду, питаемым электричеством от компактного аккумулятора от 3 9 В. Аккумулятор может работать в автономном режиме до 8 часов. Также возможно подключение к адаптеру переменного тока. При этомсвечение может оставаться в одном цвете, а может и меняться из одного оттенка в другой. Интенсивность свечения, смена цвета между оттенками белого, красного, зеленого и синего можно регулировать при помощи пульта. На рисунке 1 представлены фотографии светоизлучающей ткани, изменяющей цвет.
Рисунок 1 –Фотографии светоизлучающей ткани, изменяющей цвет освещения
Такой материал достаточно легкий в уходе, возможна ручная стирка,предварительно отключив и удалив из конструкции аккумулятор. Оптоволоконная ткань почти не нагревается и безопасно для человека, так как материал находится под низким напряжением батареи. Ещё с 1970х годов компании экспериментировали с волоконной оптикой, пытаясь внедрить ее в ткань. Проводились исследования данногоматериалав специальных, экспериментальных лабораториях физики высоких энергий. Оптоволокно не возможно было использовать в ткацком производстве, так как оно не поддается растяжению, не эластично, твердое и недостаточно гибкое. Для этого понадобилось значительное совершенствование оптического волокнаи разработки самой технологии изготовления текстильного материала. Успеха добились итальянские специалисты компанииCaen S.p.A. ашвейцарская текстильная компания Stabio разработала специальный станок для изготовления ткани с новым оптоволокном. Основными компаниями, которые производят и реализуют подобный материал, являются Luminex, Lumigram и Philips [2]. Расширяются границы применения светоизлучающих текстильных материалов, которые получили широкое распространение за рубежом. Уже сегодня подобные ткани активно используется для создания театральных костюмов, а также во многих других областях. Технология изготовления изделий из такого материала используется та же, что и для обычных синтетических тканей. За счет изменения толщины светопроводящего слоя в волокнах возможно изменение жесткости и интенсивности освещения материала. Это позволит расширить применение оптоволоконной ткани в одежде, текстиле, галантереи. Хорошая драпируемость такого материала позволит использовать его для создания различных моделей нарядной одежды и в дизайне интерьеров. Подобнаяоптоволоконная ткань имеет следующие характеристики: Поверхностная плотность –280±10 г/м²Разрывная нагрузка полоски ткани 50х200 мм, 5600 H (по основе)Удлинение при разрыве, 34% (по основе)Толщина 0,84±0,1 ммОптическое волокно располагают по нити утка. В качестве нити основы могут быть использованы хлопковые, шерстяные, полиэфирные, полиамидные и другие волокна.
Рисунок 2 –Фотография светоизлучающей оптоволоконной ткани при увеличении в 160 раз
На рисунке 2 представленафотография светоизлучающей оптоволоконной ткани приувеличении в 160 раз. В представленном образце в качестве материала основы использовано полиолефиновоеволокно, нить утка состоит из светоизлучающего оптоволокна и полиамидных нитей.
Внутри волокна расположена сердцевина, состоящая из цветного полупрозрачного материала, который отражает свет, тем самым способствует появлению цветов.Важнымэтапом является подборка показателя преломления оболочки волокон с целью, чтобы свет рассеивался вдоль всей длиныволокон.Показатель преломления света подбирается с учетом функции изделия, а также от длины волокон, подлежащих освещению, и от характеристик источника света.
Показатель преломления освещенных волокон может быть изменен механической обработкой волокна, а также обработкой химическими реагентами (алифатические углеводороды; органические кислоты, алифатический спирт; кетоны; ароматические и алифатические амины; амиды; ароматические сложные эфиры). Поверхностную модификацию оболочки волокон можно получить путем обработки ткани лазерным лучом подходящей мощности [4].Оптическое волокноснабжено прорезями на внешней оболочке, проникающими до сердцевины, позволяющими свету исходить из волокна.Прорези расположены друг от друга на расстоянии 0,5 мм (рисунок 3,4).Яркость света, излучаемого сквозь эти прорези по всей длине ткани, может быть увеличена, за счет нанесения на концы волокон специального отражающего покрытия.
Рисунок 3 –Фотография оптоволоконной ткани при увеличении в 160 раз при свечении
Рисунок 4 –Схема строения оптоволокона
Другимвариантомизготовления светоизлучающего волокнаявляется включениехимических присадок.Компоненты присадок могут состоять из ароматических полициклических органических молекул, содержащих или не содержащих хиноновые, аминные, цианиновые, азойные группы, которые присутствуют в соединениях (полифенильные, оксазоловые, кумариновые и т д).Для повышения износостойкости применяют различные химические покрытия. Волокна, участвующие в процессе изготовления ткани, должны обладать гибкостью, что очень важнопри изготовленииткани. Это свойство необходимо учитыватьприэксплуатациитекстильных материалов и уходе за ними. В процессе изготовления ткань неоднократно подвергается обрабатыванию защитными слоями для предотвращения повреждений от неблагоприятных погодных воздействий, а также от химических реагентов, которые могут вызвать ухудшение качества или свойств ткани. Дополнительная обработкаповерхности материала после сборки является заключительным этапом в получении светоизлучающей ткани.
Защитный слой преимущественно применяется перед нанесением электролюминесцентного слояв видеодностороннего покрытия. Толщина защитного слоя может находиться в пределах от ≧0.5 мкм до ≦10 мкм. Такое покрытие может служить защитой от внешних воздействий, в частности,отводных и сухих атмосферных загрязнений. Материалы для защитного слоя состоят из полимеров группы, включающей силиконы, полиуретан, поливинилхлорид, полисульфид, акрилат. В предпочтительном варианте на первом слое поверхности наносится полиуретан, затем применяется силикон. Прозрачность и проницаемость света –это очень важный фактор, потому что этот слой позволяет испускать свет наружу. Проводящий слой также может быть образован прозрачными токопроводящими материалами, например оксид олова или при помощи полиэфирной пленки, которая предварительно обработана оксидом олова.Световой поток проходиттем лучше, чем тоньшепроводящий слой. В предпочтительных вариантах прозрачный проводящий слой наносится слоем толщиной в пределахот ≧2 мкм до ≦15 мкм.. Неорганические люминофоры изготавливаются из такой группы металлов как Cu, Mn, Ag, Au, Pb, P, As, Sb, Sn, V, Tl, Sc, Cr[5].Волокна собираются в пучок и подключаются к источнику света, светоизлучающемудиоду, затем с помощью кабелясоединяются с источником энергии.Подключение электронного управленияявляется заключающим этапом в создании ткани. Эти ткани могут светиться оттенками белого, синего, зелёного, красного или жёлтого цвета. В данный момент идут разработки по увеличению количества цветов, который, как уже подсчитано, может быть доведен до 265. Цвет может быть добавлен путем размещения цветного светофильтра. Ведутся исследования по изменению толщины светопроводящего слояи интенсивности освещения,а также уменьшению жесткости волокна. Это позволит расширить применение оптоволоконной ткани в одежде, текстиле, галантереи. Хорошая драпируемость такого материала позволит использовать его для создания различных моделей нарядной одежды и в дизайне интерьеров.После проведения ряда модификаций светоизлучающая оптоволоконная ткань, котораяобладает собственным свечением, может приобрести расширенный ряд областейиспользования:нарядная и торжественная одежда (вечерние платья, платья для выпускного бала, одежда для дискотек, одежда, меняющая цвет в такт движению танцора),
галантерея и аксессуары (сияющие сумочки и сумочки со светящейся подкладкой, пояса, украшения),
дизайн интерьеров, текстиль для дома (шторы, скатерти, салфетки, декоративные подушки различной формы, декоративные светильники)
мебель и предметы быта (светящиеся диваны, ковры, портьеры)
сюрпризы и подарки (декоративные открытки, цветы, букеты, картины),упаковка,
детские и новогодние игрушки
рекламные вывески, сувениры,
шоутехника, декорациисигнальная спецодежда, конструктивные элементы и прикладные материалы в производственной одежде, спасательные плавсредства,
системы автономного аварийного освещения и сигнализации;
предупреждающие, указывающие и других светознаки.Возможно,в будущем ткань обретет возможность распознавать биение сердца и изменения температуры человеческого тела, оповещая это изменением цвета ткани.Не исключено, что будет отвечать на стимулы окружающей среды. Пояса, галстуки, зонты также смогут менять цвет в соответствии с нашим настроением, ритмом сердца, приближения холодов или, наоборот, жаркой погоды[6].Стоимость такого материала будет зависетьот количества оптоволокна и его плотности. Поскольку такие материалы появились на мировом рынке сравнительно недавно, то рынок их сбыта только начинает формироваться. В России изготовление и реализация светоизлучающей тканинаходится на самой начальной фазе развития. Создание такой ткани позволит расширить границы фантазии в дизайне интерьеров, одежды, а также предоставит новые возможности в усовершенствовании методов защиты организма человека от неблагоприятных факторов среды.
Ссылки на источники1.Умный нанотекстиль http://www.ng.ru/science/20090128/15_nanoclothes.html2.http://himtex.org/publicationdetails.php?id=73.Wearables Reaches its 10th Year http://fibretronic.com/news/Wearables%20Review4.
Оптоволоконная светящаяся ткань.http://www.senselife.com/idea/0118.php5.Ткани Люминекс http://www.luminex.ru/6.«Умные» красители и пигменты и их применение по новому назначению: хромия –способность обратимо изменять окраску https://docviewer.yandex.ru/?url=yamail%3A%2F%2F2440000002603991224%2F1.2&name=31.pdf&c=53380a96b623
Rukavishnikova Anna Sergeevna,candidate of technical Sciences, associateProfessorof Don state technical University , RostovondonEvseeva Anna Alexandrovna,Student of Don state technical University , RostovondonProspects of manufacturing and using of lightemitting textiles Abstract.The article is devoted to the issues of improvement of textiles, and also the creation of an optical fiber that is used when receiving fiber fabric. Keywords.Optical fiber, smart textile, reflective fabric, fluorescent glow.
