Текстильный продукт с освещаемыми волокнами, способ его изготовления и изготовленное из него изделие

Изобретение относится к тканям или другим текстильным продуктам, включающим просвещаемые волокна, и к изделию, изготовленному из этого текстильного продукта и снабженному источником света. Текстильный продукт включает в себя просвещаемые волокна и состоит из ткани, изготовленной из нитей переплетения и нитей основы; по меньшей мере, некоторое количество не прилегающих друг к другу нитей основы и нитей переплетения состоят из указанных просвещаемых волокон. По меньшей мере, одна часть просвещаемых волокон, имеющая свободную длину, не переплетена с соответствующей нижележащей частью ткани, и просвещаемые волокна разрезаны и освобождены от соответствующей нижележащей части ткани. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Настоящее изобретение относится к тканям или другим текстильным продуктам, включающим «просвещаемые волокна», и к изделию, изготовленному из этого текстильного продукта и снабженному источником света, работающим от электрической батарейки, которая может быть размещена в удобном для самого изделия кармане.

Изобретение касается также способа промышленного изготовления такой ткани с помощью обычного ткацкого станка.

В настоящем документе термин «освещаемые волокна» обозначает световые пути, образованные элементарными волокнами и/или оптическими волокнами в пластиковом материале, например: РММА (полиметилметаакрилат), PEA (полиэтилакрилат), РЕМА (полиэтилметаакрилат), РММА/РЕМА (полиметил/полиметилакрилат), PC (поликарбонат), PS (полистирол) и др.

В настоящее время описание тканей, содержащих излучающие свет волокна, уже известно, например, из патента США №4234907, однако из-за невозможности изготовления тканей с такими характеристиками их промышленное производство до настоящего времени не осуществлялось.

В ткани, согласно упомянутому патенту, используются оптические волокна, освещаемые на одном конце источником света и снабженные несколькими прорезями на внешней оболочке, проникающими до сердцевины, позволяющими свету исходить из оптического волокна, тем самым придавая ткани желаемый освещающий эффект.

К сожалению, ткань, описанная в патенте США №4234907, имеет несколько недостатков:

Первый недостаток состоит в том, что большая часть света, достигающая первых прорезей в оптических волокнах, рассеивается, что не позволяет свету достигнуть более отдаленных прорезей без использования очень мощных, потребляющих большое количество энергии и характеризующихся большими помехами источников света.

Второй недостаток и, по-видимому, наиболее серьезный состоит в том, что все эти прорези ослабляют волокна, делая невозможным осуществление ткацких переплетений и дальнейших технологических операций (мытье, трение и др.).

Третий недостаток состоит в том, что для того, чтобы собрать освещаемые волокна, необходимо изготовить ткань, значительная часть длины волокон которой выходит наружу из самой ткани так, чтобы эти волокна можно было собрать в пучки и соединить с источником света. Однако в указанном документе не описывается, каким образом можно получить желаемый результат пригодным для промышленного производства способом.

Хорошо известно, что «обычные» оптические волокна, использованные в патенте США №4234907, состоят из «сердцевины» и «оболочки», показатель преломления которой ниже, чем у сердцевины, для того чтобы получить внутренний зеркальный эффект, определяющий распространение света от одного конца волокна к другому, без рассеивания его в промежуточных областях.

В GB-A-2305848 описано для обеспечения визуальной сигнализации, включающее ткань, состоящую из множества нитей, состоящих из оптических волокон, по меньшей мере, часть из которых модифицированы таким образом, что они отклоняют свет снаружи от боковых сторон нитей.

Первой целью изобретения является создание ткани, включающей «просвещаемые волокна», и изделий, изготовленных из такой ткани и пригодных для легкого и эффективного промышленного изготовления.

В частности, изделия, которые можно изготовить из ткани по настоящему изобретению, следующие:

- предметы одежды и обуви (брюки, куртки, юбки, пальто, плащи, накидки, рубашки, спортивная форма, обувь и др.);

- спортивные товары;

- аксессуары (сумки, шляпы, галстуки, пояса, футляры, перчатки, зонтики и др.);

- предметы для дома (занавески, палатки, ковры «мокет», накидки, подушки, покрывала) и для автомобиля (обивка);

- предметы безопасности (форма для полицейских и работников службы спасения, одежда для работников технических служб, сигналы безопасности для автомобилей, тенты для грузовиков, накидки для автомобилей, сигнальные полосы и т.п.).

Вторая цель изобретения заключается в создании промышленно-эффективного способа изготовления такой ткани.

Эти цели достигаются путем создания ткани, изготовленных из нее изделий и с помощью способа промышленного изготовления такой ткани, как указанно в независимых пунктах приведенной ниже формулы изобретения.

В частности, в соответствии с данным изобретением, желаемый эффект рассеивания света внутри изделия получают путем:

а) освещения оптических волокон на концах и использования модификаций поверхности волокон, состоящих в изменении их структуры и применения некоторых других операций (истирание, образование микротрещин, царапин, складок поверхности) для того, чтобы вызвать локальные изменения показателя преломления и сделать возможным частичную диффузию проходящего света;

б) добавления присадочных элементов, распадающихся в самом волокне и способных поглощать свет внутри волокна и вновь испускать его под углом диффузии в 360° (оптические волноводы искрящегося и/или переливающегося света), таким образом, что свет падает, по меньшей мере, частично под углом, отличающимся от предельного угла и поэтому может выходить наружу;

в) соответствующей модификации показателя преломления оболочки волокон по отношению к этому показателю сердцевины оптических волокон так, чтобы рассеять свет вдоль длины волокон, которые должны быть освещены, чтобы изменить часть света, отражаемую оболочкой внутри сердцевины.

Показатель преломления выбирают в зависимости от функции изделия, которое предполагают производить из такой ткани, от длины волокон, подлежащих освещению, и от характеристик источника света.

В соответствии со следующим аспектом изобретения показатель преломления освещенных волокон можно легко изменять посредством механической обработки ткани, такой как обработка щетками или шкуркой, или обработка химическими реагентами, такими как: ароматические и алифатические углеводороды; органические кислоты, алифатический спирт; кетоны; альдегиды; ароматические и алифатические производные хлора; ароматические и алифатические амины; амиды; ароматические и алифатические сложные эфиры.

Подходящую модификацию оболочки волокон можно получить путем обработки ткани лазерным лучом подходящей мощности, способным разрушить локализованные части оболочки волокон, не повреждая остальной части волокон.

Таким образом получают освещаемое волокно, которое действует, по существу, иначе, чем обычные оптические волокна.

Преимущества данного изобретения очевидны из нижеследующего описания и из прилагаемых чертежей, приведенных в качестве не ограничивающих объем изобретения примеров, на которых:

Фиг.1 - пример тканного переплетения ткани, согласно данному изобретению;

Фиг.2 - схема части изделия, изготовленного из такой ткани;

Фиг.3 - схема соединения источника питания со светоиспускающими волокнами изделия из ткани согласно настоящему изобретению;

Фиг.4а-4с - дальнейшие стадии изготовления куска изделия согласно настоящему изобретению;

Фиг.5 - схема другого варианта текстильной продукции согласно настоящему изобретению, в котором светоиспускающие волокна расположены в виде нитей переплетения ткани.

Как показано на чертежах, в предпочтительном варианте осуществления изобретения изделие согласно настоящему изобретению состоит из ткани 1, в которой множество нитей основы состоят из искрящихся волокон 2, расположенных вдоль ширины переплетения 3 ткани.

Как показано на схеме тканного переплетения на фиг.1, из нитей основы только волокна 2 не переплетены подходящим числом m1 нитей 3 переплетения. В зависимости от заданного числа m1 нитей «рыхлого» переплетения заданная длина волокон 2 остается свободной.

Преимуществом изобретения является то, что таким образом можно определять необходимую длину освещаемых нитей, которые следует собрать в пучки и скрепить на одном конце, чтобы их можно было осветить источником света, что более подробно описывается ниже.

Другое преимущество состоит в том, что остальные нити основы обычным образом переплетены нитями переплетения, так что часть 6 ткани, имеющая свободные волокна 2, не расплетается, а удерживается нижележащей частью ткани, и ее можно подогнуть и пришить вокруг пучка освещаемых волокон, как показано на фиг.4а-4с.

Полученный кусок ткани состоит из части 5, в которой освещаемые волокна 2 сотканы обычным способом, и, по меньшей мере, второй части 6, имеющей, по меньшей мере, один подогнутый срез 8, внутри которого может быть расположен пучок освещаемых волокон 2.

Как показано на фиг.2, изделия согласно настоящему изобретению изготавливают из куска ткани, полученной, как описано выше.

Конец пучка 7, выходящего из подогнутого среза 8, запечатывают металлическим кольцом 9 или равноценным ему элементом, после чего волокна обрезают (примерно под углом 90° по отношению к их оси), чтобы улучшить оптическое соединение.

Со стороны свободного конца кольца 9 вставляют светоизлучающий диод (СИД) и плотно фиксируют его так, чтобы произошло его оптическое соединение с концами волокон 2.

Электрический кабель 11 подсоединяют к терминалам диода (предпочтительно приваривают) так, чтобы он выступал из них.

Предпочтительно, электрическое соединение 13 защищено колпачком 12 с полимерным наполнением, чтобы защитить соединение от возможных повреждений во время использования данного предмета одежды пользователем.

На фигурах 4а-4с схематически показаны первые фазы изготовления изделия из ткани с соединением пучков свободных волокон 2 (фиг.4а), расположением пучков вдоль края тканой части изделия (фиг.4b) и выполнением подогнутого среза для закрепления пучков волокон (фиг.4с).

В предпочтительном варианте осуществления изобретения освещаемые волокна согласно настоящему изобретению состоят из полимерных оптических волокон с химическими присадками, называемых также искрящимися волокнами.

Компоненты присадок состоят, например, из ароматических полициклических органических молекул, содержащих или не содержащих хиноновые, аминные, цианиновые, азойные группы, которые присутствуют в следующих соединениях:

ПОЛИФЕНИЛЬНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Метил-пара-терфенил	(DMT)
Пара-терфенил	(РТР)
Тетраметил-пара-кватерфенил	(TMQ)
Диметил-пара-кватерфенил	(BMQ)

и др.

ОКСАЗОЛОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Дифенилбутилфенилоксадиазол	(БУТИЛ-PBD)
Дифенилфенилоксадиазол	(PBD)
Дифенилоксазол	(РРО)

и др.

КУМАРИНОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Гидроксиметилкумарин

Диметиламинотрифторметилкумарин

Бензотиазолилдиэтиламинокумарин

и др.

РОДАМИНОВЫЕ СОЕДИНЕНИЯ

Диэтиламинодиэтиламинобензойная кислота

Сложный эфир этила и этиламиноэтиламинодиметил-3Н-ксантен-бензойной кислоты

Преимуществом изобретения является то, что искрящиеся волокна способны принимать свет как от источника света, расположенного на конце волокна, так и от света, распространенного в окружающей среде, через промежуточные переплетенные части волокон.

В зависимости от использованной присадки, волокна испускают свет с длиной волны, предпочтительно, от 400 до 700 нм и более.

Следующее преимущество использования искрящихся волокон состоит в том, что они способны передавать к своим концам свет, принимаемый вдоль всей их длины.

Таким образом, при экспонировании ткани на естественном или искусственном свету один или более светоиспускающих диодов, расположенных на концах волокон, принимают свет, прошедший через волокна, и генерируют электрическое напряжение. Это электрическое напряжение подается к преобразователю постоянного тока и используется для подзарядки батарейки.

Удобно, что эти батарейки могут быть такими же, как и те, которые используют для освещения волокон.

Преимуществом также является то, что когда волокна «трут или царапают», то получают, как описано выше, поверхностную модификацию волокон, которая позволяет увеличить количество испускаемого в этих местах света, что позволяет «чертить» фигуры на ткани, используя небольшую палочку, камень или другие инструменты.

Фиг.3 схематически показывает несколько диодов 10, расположенных параллельно (можно использовать любую комбинацию параллельного и последовательного расположения диодов 10) и соединенных с помощью электрических кабелей 11 с преобразователем 14 постоянного тока, питающимся от электрической батарейки 15, которая может быть заменяемого или подзаряжаемого типа.

Предпочтительно, чтобы преобразователь и батарейка были упакованы в общий корпус, чтобы уменьшить общие размеры.

В зависимости от типа изделия и от желаемого эстетического эффекта для изготовления изделия можно использовать один или более кусков освещаемой ткани.

В любом случае, можно изготовить куски ткани со свободной длиной освещаемых волокон достаточно широкие, чтобы соединить все пучки с одним и тем же источником света.

Предпочтительно, чтобы корпус батарейки и конвертера постоянного тока был помещен в подходящий карман на изделии, например, на уровне пояса брюк.

В качестве альтернативы, можно, чтобы из изделия выходили только кабели 11, готовые для соединения с внешним источником питания.

В соответствии с изобретением описание способа изготовления вышеуказанной ткани приводится ниже.

Как показано на фиг.1, на обычном ткацком станке (на фигуре не показанном) расположено количество «n» нитей основы (черные линии на фигуре), которые переплетены с помощью проборок нитями 3 переплетения (белые линии на фигуре 1), для получения непрерывного куска ткани желаемой длины.

Множество нитей основы состоят из волокон f (для ясности на фигуре показано только одно волокно) с отношением переплетения, предпочтительно составляющим один из четырех и один из двенадцати, даже если возможны другие отношения переплетения, составляющие один из одного или один из любого другого количества.

В соответствии с положением f волокон 2, ткацкий станок, который, предпочтительно, представляет собой станок с электронным управлением, настроен так, чтобы галева ремизки соответствовали волокнам 2, приподнятым так, чтобы волокна 2 освобождали только m1 проборок нитей переплетения и оставались свободными от полотна ткани 1, что сохраняет непрерывность ткани.

После выполнения m1 проборок станок устанавливают на сохранение нормального состояния и опять переплетают волокна 2 нитями переплетения для количества проборок, составляющего m2, соответствующего желаемой длине изготавливаемой части ткани.

Преимуществом способа является то, что изменяя число m1, можно легко изменить длину свободной части волокон 2, что позволяет получить пучки освещаемых волокон необходимой для изготовления данного изделия длины.

Например, если для изготовления изделия необходимо иметь длину свободных волокон 50 см, то во время тканья следует оставить длину 1 м «потерянного» переплетения, чтобы получить две полезных части ткани путем разрезания ее посередине высоты «потерянного» переплетения.

В соответствии с данным изобретением, в случае, если во время тканья освещаемые волокна 2 ведут себя иначе, чем другие нити основы (например, из-за иной гибкости или отличающихся механических свойств), то могут быть обеспечены некоторые устройства для контроля механического натяжения подаваемых волокон, чтобы не допустить возникновения каких-либо неполадок ткацкого станка во время изготовления ткани.

Например, эти устройства для контроля механического натяжения могут состоять из обычных или дополнительных навоев для подвода питания освещающих волокон, вращающихся под управлением независимого двигателя с электронным и/или механическим контролем механического натяжения.

На фиг.5 показан наполовину законченный продукт, состоящий из куска 16 ткани согласно настоящему изобретению, в котором освещаемые волокна 2 расположены в виде нитей переплетения.

В этом случае между волокнами 2 может находиться только некоторое количество выбранных нитей основы так, чтобы имеющие определенную длину части волокон 2 могли оставаться свободными от куска ткани.

Преимуществом является то, что эти свободные части могут быть расположены как на концах ткани (часть Р1 на фиг.5), так и в любом промежуточном положении (часть Р2 фиг.5).

Следует упомянуть и такое преимущество, что каждое волокно 2 может находиться в разных положениях в своем вплетенном в ткань и в отдельном от куска ткани состоянии, что позволяет получить, по существу, любые узоры или рисунки путем сочетания нужного распределения частей освещаемых волокон, выступающих из ткани.

Более подробно на фигуре 5 схематически показан кусок ткани, изготовленный из нитей W основы, нитей Т переплетения и освещаемых волокон 2.

Преимущество состоит также в том, что в результате данного изобретения кусок 16 ткани можно разрезать с заданной высотой Н, а свободные концы волокон 2 можно собрать в пучки, чтобы их можно было легко соединить с источником LS света, когда этот кусок ткани будет использоваться для изготовления конечного изделия.

В соответствии со следующим преимуществом данного изобретения, по крайней мере, часть волокон 2 не расположена по соседству друг с другом, так что части 17 ткани, лежащие под свободными частями волокон 2, могут, по существу, оставаться непрерывными и могут служить, например, в качестве защитного слоя при обработке такого же куска 16 ткани.

Настоящее изобретение описано со ссылками на предпочтительные варианты его осуществления. Могут быть осуществлены эквивалентные модификации этого изобретения, не выходящие за пределы объема изобретения.

1. Текстильный продукт, включающий в себя просвещаемые волокна, состоящий из ткани, изготовленной из нитей переплетения и нитей основы, в котором, по меньшей мере, некоторое количество не прилегающих друг к другу нитей основы и нитей переплетения состоят из указанных просвещаемых волокон и, по меньшей мере, одна часть просвещаемых волокон, имеющая свободную длину, не переплетена с соответствующей нижележащей частью (6, 17) ткани, просвещаемые волокна разрезаны и освобождены от соответствующей нижележащей части ткани.

2. Текстильный продукт по п.1, в котором просвещаемые волокна расположены в виде нитей основы ткани.

3. Текстильный продукт по п.1, в котором просвещаемые нити расположены в виде нитей переплетения ткани.

4. Способ производства текстильного продукта по любому из пп.1-3 с помощью ткацкого станка, включающий следующие стадии:

a) выбор множества просвещаемых волокон (f);

b) расположение волокон (f) в виде не прилегающих друг к другу нитей основы и нитей переплетения;

c) изготовление (тканье) первого куска (5) ткани;

d) изготовление (тканье), по меньшей мере, одного куска (6) ткани, в котором только волокна (f) не переплетены с нитями основы и нитями переплетения;

е) разрезание ткани через кусок (6) ткани, возможно, в его промежуточном положении так, что волокна (f) разрезают и освобождают от соответствующей нижележащей части ткани.

5. Способ по п.4, в котором волокна (f) расположены в виде нитей основы, снабженных устройством контроля натяжения.

6. Способ по п.5, в котором контроль натяжения осуществляется с помощью автономного привода для навоев, подающих волокна (f).

7. Изделие, изготовленное из текстильных продуктов по любому из пп.1-3, включающее, по крайней мере, один источник (10, LS) света, оптически соединенный со свободным концом указанных волокон (2).

8. Изделие по п.7, в котором источник света состоит из светоизлучающего диода (10), прочно прикрепленного к одному концу пучка (7) волокон (2) с помощью металлического кольца (9) и соединенного с помощью кабелей (11) с источником энергии, состоящим из батарейки и преобразователя постоянного и переменного токов.

9. Изделие по п.8, в котором соединение между диодом (10) и волокнами (2) покрыто полимером и защищено колпачком (12).

10. Изделие по п.8, в котором источник энергии расположен в кармане изделия.

11. Изделие по п.8, в котором пучки (7) волокон (2) содержатся внутри подогнутого среза (8), полученного путем подгибания куска ткани, лежащего под свободной частью волокон (2).