繡花商標用夜光纖維的光效對比分析

李 婧， 朱亞楠， 陳 志， 晉 陽， 葛明橋

(生態紡織教育部重點實驗室(江南大學) ， 江蘇 無錫 214122)

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繡花商標用夜光纖維的光效對比分析

李 婧， 朱亞楠， 陳 志， 晉 陽， 葛明橋

(生態紡織教育部重點實驗室(江南大學) ， 江蘇 無錫 214122)

繡花商標使用夜光纖維能在無光照時發光的特性，增加了商標夜間識別的功能。根據威爾克姆制版軟件和富儀電腦繡花機設計繡制了4款夜光商標，并對這4款繡花商標用纖維的余輝亮度和光色進行測試和對比分析，得出纖維色彩對夜光纖維在夜間發光的亮度有直接的影響，各色彩在夜光纖維無光照條件下的光色相似，商標上呈現出纖維材料的黃綠色光。與傳統刺繡手法相比，采用疊加手法繡制的商標，余輝亮度和輻亮度較大，光色變化不大，但色純度有所下降，因此，用白色纖維繡制的商標亮度最大，顯色性能最好，選擇白色夜光纖維繡制商標為好。

夜光纖維； 電腦刺繡； 余輝亮度； 光色； 光效

商標標志著服裝“身份”的“小附件”的價值，隨著服裝的時尚與流行，發揮著不可忽視的作用。2009年，趙越[1]發明了一種表面設有熒光技術的服裝商標體，并申請了專利。該商標可在夜間光線不足的條件下給穿著者照明，同時對服裝起到裝飾作用。王雅冰等[2]以夜光纖維為繡線和繡底，通過搭配普通繡線和繡底，設計開發了夜光手工繡品，為夜光纖維應用于工藝品設計、家紡及服裝設計打下基礎。因此，對于刺繡商標的設計，除了從外在款式和針跡手法上入手，還可從纖維及繡線的功能性方面尋求突破。本文采用具有特殊視覺效果的夜光繡線和夜光繡底為主要材料設計繡花商標，其創新點在于將一種新型高科技材料應用于刺繡商標中，不僅擴大了夜光纖維的應用前景，增加了產品的附加價值，彰顯了刺繡藝術與高科技的完美結合，同時也是對服裝服飾材料研究與運用的一種實踐。

1 夜光刺繡商標的纖維特性

夜光刺繡商標是用含有稀土鋁酸鹽顆粒的夜光線繡制成的新型功能性商標，起到很好的蓄光-發光作用[3]。目前該稀土制品主要用在涂料、陶瓷等方面[4-6]，在紡織服裝市場尚未出現。因此，開發該夜光商標拓寬了夜光纖維的應用領域，可以使其廣泛用于服飾及防偽產品[7]，尤其是童裝、工裝、交警制服、環衛服裝及安全性服裝，方便夜間作業，具有應用開發價值。

夜光刺繡商標所用繡線采用的夜光纖維是以成纖聚合物PET、PA、PP等為基材，添加包膜處理的稀土鋁酸鍶微粒和納米級助劑，經特種紡絲工藝制成的具有夜光性能的新型功能纖維[7]。該纖維具有發光性能，即只要吸收一定量的可見光，便能在黑暗狀態下持續發光10 h 以上，可循環使用且無放射性元素，對人體不會產生傷害[8]；夜光繡線較之普通繡線的物理化學性能穩定，繡線本身無需染色且發光特性不受水洗影響；夜光繡線與普通繡線相比，在可見光下顏色種類較少，但在無光照環境下具有普通繡線沒有的夜光效果，且以發黃綠色光為主。圖1示出本文實驗研制出的夜光繡線在有光和無光時的效果圖。

圖1 夜光繡線Fig.1 Luminous embroider threads.(a) Effect in day; (b) Effect at night

2 實驗部分

2.1 夜光商標的繡制

通過改變繡線顏色、繡底材質及繡線與繡底材質的疊加方式，繡制了4款夜光商標樣品，如圖2～5所示。

圖2 夜光虎頭商標在白天和夜間的效果Fig.2 Effect in day(a) and at night (b) for luminous embroidered tiger brand

圖3 夜光蛟龍商標在白天和夜間的效果Fig.3 Effect in day(a) and at night (b) for luminous embroidered dragon brand

圖4 夜光帽徽商標在白天和夜間的效果Fig.4 Effect in day(a) and at night (b) for luminous embroidered cap badge brand

圖5 夜光獅頭商標在夜間和白天的效果Fig.5 Effect in day(a) and at night (b) for luminous embroidered lion-head brand

電腦繡花的具體工藝過程包括設計商標、電腦制版、選線配色、繡前準備、上機繡制和后整理6個步驟。電腦繡花制版常用的針跡密度為0.04、0.05、0.06 cm，在上機操作中需加紙襯墊底，繡花針采用常用的11號針，普通繡花線一般采用66.66 dtex的人造絲線和60 dtex的滌綸線[9]，本文實驗中的夜光繡線采用自制165 dtex/36 f的滌綸線，繡底采用繡花常用毛氈基布(無錫依詩曼服裝輔料廠提供)。 從圖2～5可直觀地看出不同組合方式下刺繡商標在白天和夜間的效果。

2.2 樣品準備與測試條件

2.2.1 樣品準備

樣品具體參數設置如表1所示。

表1 樣品準備

根據4款繡花商標的設計方法制備樣品，樣品1～6是參照圖2～5中繡線和繡底的組合方式制備的，樣品選用的制版針法統一，規格為3 cm×3 cm。

2.2.2 測試條件

余輝性能：采用浙大三色公司的PR-305型熒光余輝亮度測試儀測試彩色夜光纖維的余輝亮度，設置激發照度為1 000 lx，激發時間為15 min，測試前確保余輝亮度衰減完畢，測試時間間隔為1 s。

光色測量：采用浙大三色公司的PR-650光譜輻射分析儀測試夜光纖維在無光照時的光色性能，測試光譜范圍為380～780 nm，參照白光選擇A光源，室溫。

3 結果與分析

3.1 纖維顏色對夜光繡花商標光效的影響

3.1.1 纖維顏色對夜光商標余輝亮度的影響

相對于普通繡線而言，夜光繡線的顏色很少，目前已經開發出十多種顏色[2]，不同顏色繡線繡制的商標在夜間發光亮度不同。將白色(PET-W)、藍色(PET-B)、黃色(PET-Y)、紅色(PET-R)和綠色(PET-G)5種顏色的夜光纖維制成3 cm×3 cm的工字形樣本并測試其余輝性能(測試前確保樣品余輝亮度衰減完畢)，光照結束10 s后開始測量，各樣品的余輝衰減曲線如圖6所示。

圖6 彩色夜光纖維的亮度衰減曲線Fig.6 Brightness decay curves of colored luminous fiber

由圖6可知，各樣品的余輝衰減規律相似，亮度存在差別，呈現白色>黃色>綠色>藍色>紅色。參照圖2～5繡花商標在夜間的發光效果圖可看出，圖2中繡線選用白色夜光纖維，亮度明顯高于其他繡線繡制的商標。因此，選用白色夜光纖維繡制的商標發光效果明顯，余輝亮度最大。

3.1.2 纖維顏色對夜光商標光色性能的影響

在無光照條件下，對5種色彩的夜光纖維進行光色測量，得到彩色夜光纖維的色度坐標，如表2所示。根據CIE 1931標準色度坐標仿真出一條舌形曲線，即光譜軌跡圖，如圖7所示。

表2 彩色夜光纖維的光色特性

圖7 彩色夜光纖維光色CIE 1931色度圖Fig.7 CIE 1931 chromaticity diagram with light color of colored luminous fiber

由表2可見，各彩色夜光纖維樣品顯色指數均集中在70以上，顯色性能良好，且以白色夜光纖維顯色性能最為突出，因此，選用白色夜光纖維繡制的商標顯色性能好；彩色夜光纖維的光色色相可由光色的主波長來表征，白色、黃色、綠色和藍色纖維的主波長相差不大，而紅色夜光纖維主波長最大，光色偏向紅光波段，產生紅移現象，原因可能與顏料對光的吸收有關，顏料的添加使得紅色夜光纖維的發射光譜在一定程度上受到較大牽引，光色偏向顏料色相。圖7示出表2中各樣品色度坐標對應的光色色相，可看出，各彩色夜光纖維光色分布在藍色到黃色區域，包含人眼較敏感的黃綠色可見光范圍。

由以上分析可知，夜光纖維的光色效果影響繡花商標在夜間的呈色性能。在無光照條件下，對比4款商標光色效果，具有光色相似的特征，且主要呈現纖維材料的黃綠色光，由于黃綠光是人眼最敏感的波長，因此，使得商標在夜間具有良好的觀賞價值和識別功能。

3.2 繡花商標用纖維的光效對比分析

3.2.1 余輝亮度對比分析

取表1中的6種樣品進行余輝亮度對比測試，將100 s時間設為O,200 s時間定為P，300 s時間設為Q，具體實驗結果見表3。

表3 各樣品余輝亮度測試參數

由表3可知，各樣品在初始亮度、O點亮度、P點亮度和Q點亮度呈現余輝逐漸衰減趨勢，樣品6的余輝亮度最大，且樣品在各選定點的亮度規律呈現：樣品2>樣品1，樣品4>樣品3，樣品6>樣品5。這是由于樣品2、4、6改用夜光繡底，當光照射到樣品表面時，光線先進入纖維材料再進入繡底基布，部分光線使纖維中的稀土鋁酸鹽發光材料受到激發，由于稀土元素具有豐富的電子能級，能級帶中的電子吸收能量躍遷到高能級發生光的吸收，并將光能儲存到纖維中。在無可見光時，電子又從高能級激發態躍遷回基態，將儲存在纖維中的能量釋放出來，產生光的發射。折射出纖維的光和被纖維選擇性吸收的光透出后繼續激發夜光繡底中的發光材料,再次產生光子發射，這2部分光經疊加后組成樣品的發射光。由于樣品是由不同色彩纖維疊加繡制而成，各纖維光色波長不同，屬于非相干波的疊加(即不同頻率的2個或多個平面單色波疊加)。根據光的疊加原理，混合色光相遇點所引起的擾動是各色光獨自在該點所引起擾動的疊加，疊加后總光強是各束光強的總和。因此，經纖維疊加設計的樣品發光亮度較大。

3.2.2 光色性能對比分析

取表1中的6種樣品進行光色性能測試，結果如圖8、9所示。

圖8 樣品的輻亮度和色純度對比Fig.8 Comparing radiance and color purity of samples

圖9 樣品的主波長對比(a)和顯色指數對比(b)Fig.9 Comparision of dominant wavelength(a) and color rendering index (b) of samples

由圖8可知，6種樣品光色的色純度都不高,原因是樣品用夜光纖維的光色處在黃光帶、藍光帶和綠光帶的寬帶譜區域，且以發黃綠光為主，光色屬于混合型；對比樣品中的輻亮度可知，樣品6的輻亮度最大，而樣品1和3的輻亮度相對較小，原因是樣品2、4、5和6的繡制方式均為纖維與纖維或纖維與夜光繡底的疊加，在無光照條件下，光束疊加使樣品在夜間發光的輻射通量增大，因此，采用夜光繡線和夜光繡底組合設計的商標輻亮度相對增大,夜間發光效果好。

由圖9(a)可知，樣品光色主波長集中在480～500 nm，為藍綠色光波區域，原因可能是樣品選用黃色和藍色夜光纖維，使樣品色相受到纖維中無機色膜顏色的牽引，光色輕微地向纖維中顏料色相的方向移動[10]。圖9 (b)中樣品2、4、6選用夜光繡線和繡底疊加設計，各疊加層中的發光材料受到光照激發后產生多束發射光線，光線疊加使得樣品發射光譜受到影響，光色再現性下降，所以顯色性能較樣品1、3、5差。但是，樣品的顯色指數值分布在75～95之間，達到1B及以上優良水平。因此，可選用彩色夜光纖維繡制夜光商標。

4 結 論

1) 夜光繡花商標的余輝亮度受到纖維色彩的影響，在繡制商標時，考慮選用亮度最大的白色夜光纖維繡制，效果較好。

2) 相對于傳統刺繡手法，選用夜光纖維間疊加或纖維與夜光繡底疊加設計均使得商標在無光照條件下亮度增加。

3) 選用彩色夜光纖維繡制的商標，增加了商標夜間的識別功能。繡花商標的光色呈現出夜光纖維的黃綠色光，且色純度相對較低，但顯色指數均較高。纖維疊加設計的商標在夜間輻亮度較大，色純度下降。

[1] 趙越.一種服裝商標體：中國,200920255528.8[P]. 2009-11-23. ZHAOYue.A clothing brand:China, 200920255528.8[P]. 2009-11-23.

[2] 王雅冰,葛明橋.夜光刺繡品的設計及繡制[J].絲綢，2012,49(4):1-4. WANG Yabing, GE Mingqiao. Design and needlework of luminous embroidery [J]. Journal of Silk,2012,49(4)：1-4.

[3] KALSUMATA T，NABAE T，SASAJIMA K. Growth and characteristics of long persistent SrA12O4and CaA12O4based phosphor crystals by a floating zone technique[J].Journal of Crystal Growth,1998,183(3)：361-365．

[4] 任新光，孟繼武．電弧法SrAl2O4：Eu2+長余輝發光陶瓷的制備及其光譜分析[J].光譜學與光譜分析，2000，20(3)：268-269. REN Xinguang，MENG Jiwu．The preparation of electric arc method and spectral analysis on long persistence luminescent chinaware of SrAl2O4：Eu2+[J]． Spectroscopy & Spectral Analysis，2000，20(3)： 268-269．

[5] 劉曉林，鄒新陽，施磊，等．鋁酸鹽長余輝發光涂料光學性能研究[J]．稀有金屬，2008,32(4):502-505. LIU Xiaolin，ZOU Xinyang，SHI Lei，et al．Optical characteristics of aluminates luminescent coatings with long-lasting luminescence[J]．Chinese Journal of Rare Metals，2008，32(4)：502-505.

[6] JORMA Ho Lsa, TANELI Laamanen，MIKA Lastusaari，et al． Electronic structure of the SrAl2O4：Eu2+persistent luminescence material[J].Journal of Rare Earths，2009(27)：550-554.

[7] ZHANG Jishu,CE Mingqiao.A study of an anti-counterfeiting fiber with spectral fingerprint characteristics[J].Journal of Textile Research,2011, 102(9):767-773.

[8] 葛明橋，虞國煒．彩色與彩色光稀土夜光纖維的開發及應用[J].針織工業，2004(4):65-67. GE Mingqiao， YU Guowei． Development and application of luminescent fibers with colored and light rare earth elements[J].Knitting Industries,2004(4):65-67.

[9] 楊梅, 趙晶, 鐘文燕, 等.電腦刺繡花版編輯在成衣設計中的應用[J]. 輕紡工業與技術,2013(1):1-4.

ZHAO Mei, ZHAO Jing, ZHONG Wenyan, et al. Computer embroidery flower editor in the application of garment design [J]. Textile Industry and Technology,2013(1):1-4.

[10] 葛明橋,趙菊梅,郭雪峰. 稀土鋁酸鍶夜光纖維的光色特性[J]. 紡織學報,2009,30(5):1-5. GE Mingqiao, ZHAO Jumei, GUO Xuefeng. Photochromic properties of rare-earth strontium aluminate luminescent fiber[J]. Journal of Textile Research, 2009, 30(5):1-5.

Comparative analysis on lighting efficiency of luminous fibers for embroidery trademark

LI Jing, ZHU Yanan, CHEN Zhi, JIN Yang, GE Mingqiao

(KeyLaboratoryofEco-Textiles(JiangnanUniversity),MinistryofEducation,Wuxi,Jiangsu214122,China)

The embroidered trademark made by luminous fiber has the characteristics of emitting light in the absence of light, which increases the identification capability of the trademark on the night. Four different types of luminous trademarks were designed using the Wilcom plate software and Fuyi computer-aided embroidery machine. The afterglow brightness and light color of these trademarks were compared. This research showed that the color of the fiber has a direct effect on the light brightness of luminous fiber on the night. Without the light, each light color of colored luminous fibers is similar, and the luminous fiber emits the yellow-green light. In comparison with traditional embroidery, the trademark made by the overplayed skill has stronger afterglow brightness and radiance and little light color change, but the color purity declined. Thus, the trademark made by white color fiber has maximum brightness, and the best color performance. Therefore, it is optimum to choose white luminous fibers for embroidering trademark.

luminous fiber; computer-aided embroidery; afterglow brightness; light color; light efficiency

10.13475/j.fzxb.20140202506

2014-02-20

2014-08-22

國家自然科學基金資助項目(21171074/B010201);江蘇省教育廳稀土夜光纖維及制品的產業化技術項目(JH10-29)

李婧(1987—)，女，博士生。研究方向為稀土發光材料及其纖維制品。葛明橋，通信作者，E-mail：gemq@pub.wx.jsinfo.net。

TS 151

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