Жарық шығаратын тоқыма бұйымдарын өндіру және пайдалану перспективалары

Жамбылбай Әсел Болатқызы

Арнайы пәндер оқытушысы

.

.

Аннотация. Жарық шығаратын тоқыма материалдарын өндірудің және пайдаланудың қазіргі заманғы аспектілері қарастырылады.

Кілт сөздер: жарық шығаратын тоқыма, ақылды тоқыма, оптикалық талшықтар, люминесцентті бояулар, жарық диодтары.

 

«Prospects of manufacturing and using of light-emitting 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.

 

Қазіргі уақытта инновациялық технологиялар қарқынды дамуда, атап айтқанда тоқыма өнеркәсібінде. Олар нарықта сұранысқа ие тоқыма өсімін қамтамасыз етеді. Инновациялық өнім — бұл адамның интеллектуалдық белсенділігінің, оның қиялының, шығармашылық процесінің, жаңалықтардың, өнертабыстардың түпкі нәтижесі. Мұндай өнімдер өркениетті адамның күнделікті өміріне енгізіледі (медицина, көлік, құрылыс, киім, үй интерьері мен керек-жарақтары, спорт, армия, байланыс)

Тоқыма өнеркәсібінің қазіргі даму кезеңінде алдын-ала белгіленген қасиеттері бар тоқыма бұйымдарының жаңа буынын шығаруға болады. Оны өндіру үшін табиғи талшықтардың алуан түрлері де, талшықты түзетін полимерлерге негізделген химиялық талшықтардың кең спектрі қолданылады. Нанқосымшаға дейін әртүрлі қалыңдықтағы талшықтар шығаруға болады, сонымен қатар қимасы әртүрлі, қытырлақ дәрежеде болады.

Механикалық технологиялар (иіру, иіру, тоқу, тоқу) талшықтардың, жіптердің және олардан жасалған бұйымдардың мүмкін болатын өзгергіштігі мен алуан түрлілігіне әсер етеді. Химиялық технологияның дамуы (тоқыма бұйымдарын өңдеудің соңғы кезеңі) тоқыма бұйымдарының тұтынушылық қасиеттерін (жоғары беріктігі, судан қорғайтын, микробқа қарсы, отқа төзімді қасиеттері) кеңейтуге мүмкіндік береді. Қолданудың және өндірістің жоғары сатыларын біріктірудің әртүрлі нұсқалары сізге тоқыма материалдарының кең ассортиментін алуға мүмкіндік береді. Жақында жаңа тоқыма өндірісі ең алдыңғы қатарлы NBIC технологияларын (нано-, био-, ақпараттық, когнитивті) және ең алдымен техникалық, қорғаныс және медициналық мақсатта «ақылды тоқыма» өндірісін алға жылжыту объектісіне айналды. Оны өндіру үшін қазіргі заманғы технологиялар жетілдіріліп, иірудің, тоқудың,  тоқыма емес материалдар өндірісінің және бояудың инновациялық технологиялары әзірленіп, енгізілуде.

Қараңғыда жарқыраған тоқыма бұйымдарды киім, интерьер дизайнында ғана емес, сонымен бірге адамның қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін де белсенді қолдануға болады. Өрт сөндірушілерге, жедел жәрдем машиналарына және азаматтық қорғау қызметкерлеріне арналған жарық шығаратын киімдер оларға кез-келген жағдайда көрінуге көмектеседі. Қараңғыда жолдан өтіп бара жатқан баланың қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін жарық шығаратын элементтер қажет болуы мүмкін.

Медицинада тыныштандыратын әсері бар релаксация бөлмелерде қолданылады, сонымен қатар матаның түсін өзгерту арқылы дене температурасының өзгеруі туралы ескертеді.

Пассивті және белсенді жарқылмен жарық шығаратын материалдарды өндірудің келесі технологиялары ерекшеленеді.

Флуоресцентті негіздегі бояуды қолдану пассивті жарқылдары бар материалдарға жатады. Кез-келген жарық көзінен энергияның жиналуына байланысты бояу, содан кейін қараңғыда белгілі бір уақытқа жарқырайды. Мұндай бояу матаға тікелей щеткамен, мөрмен немесе трафаретпен қолданылады. Мұндай бояулардың басты артықшылығы — олар жарықтың жылдамдығы мен судың жақсы кедергісі. Сондықтан олардың сақтау мерзімі іс жүзінде шектеусіз. Мұндай бояулар адам мен жануарлардың денсаулығына да қауіпсіз. Мұндай материалдарды күту оңай, өнімді қолмен жууға болады.

Флуоресцентті сиялардың ерекшелігі — олар спектрдің көрінетін бөлігінде жұтылған ультракүлгін сәулелерді түрлендіре және шығара алады. Флуоресцентті бояу әдеттегі бояуларға қарағанда 2-3 есе күшті жарық сәулесін көрсетеді. Бұл жағдайда флуоресцентті бояулар көрінбейтін ультракүлгін сәулелерде жарқырай алады. Флуоресцентті бояғыш ретінде негізінен родаминдер мен аминофталимид туындылары қолданылады. Мұндай бояулардың басты кемшілігі — бөлшектердің үлкен мөлшері, сондықтан матаның бір қабатты жылтыр жабындысын алу мүмкін емес. Флуоресцентті бояу мен фосфор — бұл жарыққа әсер ететін материалдар. Олар бірегей флуоресцентті — жарқыраған киім дизайнын жасау үшін, интерьерде қолдануға арналған әртүрлі тоқыма материалдары үшін қолданылады. Бұл материалдардың өзі өте жарқын және ультракүлгін сәулеленудің әсерінен көрінетін және көрінбейтін флуоресцентті бояулар жарқырай бастайды. Көрінетін флуоресцентті бояумен және фосформен суретке түсетін күн радиациясы әдеттегідей сіңбейді, бірақ жарық энергиясының өзгеруімен күшейтіледі.

Мұндай материалдар қуатты қажет етпейді, бірақ сыртқы жарық көзінсіз жарықтандыру мүмкін емес. Бұл материалдардың көпшілігінде айтарлықтай қаттылық бар, бұл олардың қолданылу аясын, әсіресе киімде, шектейді.

Жарық сәулелендіретін материалдардың екінші санаты белсенді жарықтандыруды пайдаланады. Бұл құрылғыларға флуоресцентті қосылыстар немесе шамдар кіреді. Оларды қолдану айтарлықтай массаға, тоқыма бұйымдарының қиындығы мен қымбаттығына байланысты шектеулі. Мысал тоқыма жарық диодтарымен тікелей байланыс. Жарық диодты шамдармен тоқылған бұйымдарды «жабық күйде» киюге болады, олар қарапайым киімнен өзгеше емес.

Көптеген тәжірибелер мен зертханалық тәжірибелерден кейін жарықдиодты жарықтандырғышы бар өнімдер қолданыла бастады. Кішкентай жарық диодтары, олардың әрқайсысының диаметрі екі миллиметрден асады және салмағы граммнан да аз, бұл сізге өнімді жүктемеуге мүмкіндік береді. Кез-келген жарықдиодты электр қуаты аз және ұзақ қызмет етеді. Жарық диодты шамдар көптеген шағын батареялармен қоректенеді. Олар бүкіл өнімнің бойында орналасқан — олардың энергиясының мөлшері киімнің шамамен 3-4 сағат жарқырауы үшін жеткілікті. Жарық шығаратын тоқыма өндірісінің бұл әдісі адамдар үшін қауіпсіз. Бұл әдістің кемшілігі әр жарықдиодты басқару болып табылады. Жарықдиодты жарық диодтардың басты артықшылығы — олардың салмағы аз, бұл көптеген қолданбаларды ашады. Мұндай материалдарды қолмен жууға болады, бірақ алдымен электроника мен батареяларды өнімнен ажырату керек.

Белсенді люминесценцияның перспективалы нұсқасы маталар болып табылады, онда жұқа оптикалық талшық тоқылған жіп ретінде пайдаланылады. Талшықтар бір-біріне жалғанған және 3 — 9 В ықшам аккумуляторынан электрмен қоректенетін жарық диодына қосылған. Батарея 8-ге дейін офлайн режимінде жұмыс істей алады.

сағат. Айнымалы ток адаптеріне қосылуға да болады. Бұл жағдайда жарқыл бір түсте қалуы мүмкін немесе ол бір көлеңкеден екіншісіне өзгеруі мүмкін. Жарықтың қарқындылығы, ақ, қызыл, жасыл және көк реңктері арасындағы түс өзгерісін қашықтан басқару пультін пайдаланып реттеуге болады. 1-суретте жарық сәулесін түсіретін матаның фотосуреттері көрсетілген.

1-сурет — жарық түсінің өзгеруін қамтамасыз ететін жарық түсіретін матаның фотосуреттері

Мұндай материалды күту өте оңай, батареяны құрылымнан шығарып, алып тастағаннан кейін қолмен жууға болады. Талшықты-оптикалық мата қыздырылмайды және адамдар үшін қауіпсіз, өйткені материал батареяда аз зарядталған.

70-ші жылдардан бастап компаниялар талшықты оптика бойынша тәжірибе жасап, оны матаға қосуға тырысты. Бұл материалды зерттеу жоғары энергиялы физиканың арнайы, эксперименттік зертханаларында жүргізілді. Тоқу кезінде талшықты пайдалану мүмкін болмады, өйткені ол созылмайтын, серпімді емес, қатты емес және икемді емес. Ол үшін оптикалық талшықты жақсарту және тоқыма материалын өзі өндіру технологиясын дамыту қажет болды. Табысқа Caen S.p.A итальяндық мамандары қол жеткізді. және швейцариялық Stabio тоқыма компаниясы жаңа талшықпен мата өндіруге арналған арнайы машинаны ойлап тапты.

Мұндай материалды күту өте оңай, батареяны құрылымнан шығарып, алып тастағаннан кейін қолмен жууға болады. Талшықты-оптикалық мата қыздырылмайды және адамдар үшін қауіпсіз, өйткені материал батареяда аз зарядталған.

70-ші жылдардан бастап компаниялар талшықты оптика бойынша тәжірибе жасап, оны матаға қосуға тырысты. Бұл материалды зерттеу жоғары энергиялы физиканың арнайы, эксперименттік зертханаларында жүргізілді. Тоқу кезінде талшықты пайдалану мүмкін болмады, өйткені ол созылмайтын, серпімді емес, қатты емес және икемді емес. Ол үшін оптикалық талшықты жақсарту және тоқыма материалын өзі өндіру технологиясын дамыту қажет болды. Табысқа Caen S.p.A итальяндық мамандары қол жеткізді. және швейцариялық Stabio тоқыма компаниясы жаңа талшықпен мата өндіруге арналған арнайы машинаны ойлап тапты.

Мұндай материалды өндіретін және өткізетін негізгі компаниялар — Luminex, Lumigram және Philips [2]. Шетелде кеңінен қолданылатын жарық шығаратын тоқыма материалдарын қолдану аясы кеңеюде. Қазірдің өзінде мұндай маталар көптеген басқа жерлерде сияқты театр костюмдерін жасау үшін белсенді қолданылады.

Мұндай материалдан бұйымдар жасау технологиясы қарапайым синтетикалық маталар сияқты қолданылады. Талшықтардағы жарық бағыттағыш қабатының қалыңдығын өзгерту арқылы материалдың қаттылығы мен жарық қарқындылығын өзгертуге болады. Бұл киім-кешек, тоқыма және галантереяда талшықты-оптикалық матаны қолдануды кеңейтеді. Мұндай материалдың жақсы дайын болуы оны талғампаз киімнің әртүрлі үлгілерін жасау үшін және интерьер дизайнында қолдануға мүмкіндік береді.

Мұндай талшықты-оптикалық мата келесі сипаттамаларға ие:

Беттің тығыздығы — 280 ± 10 г / м²

50×200 мм, 5600 Н мата жолақтарының сыну жүктемесі — (негізделген)

Үзіліс кезіндегі ұзарту, — 34% (негізделген)

Қалыңдығы — 0,84 ± 0,1 мм

Оптикалық талшық матаға орналастырылған. Қағаз, мақта, жүн, полиэфир, полиамид және басқа да талшықтарды қолдануға болады.

2-сурет — 160 есе үлкейтетін жарық шығаратын талшықты-оптикалық матаның суреті

2-суретте үлкейтуі 160 рет болатын жарық шығаратын талшықты-оптикалық матаның фотосуреті көрсетілген. Ұсынылған үлгіде негізгі материал ретінде полиолефин талшығы қолданылады, тоқылған жіп жарық шығаратын оптикалық талшық пен полиамидті талшықтардан тұрады.

Талшықтың ішінде жарықты шағылыстыратын түрлі-түсті мөлдір материалдан тұратын өзек орналасқан, осылайша түстердің пайда болуына ықпал етеді. Маңызды қадам — ​​талшықтың қабықшасының сыну көрсеткішін таңдау, осылайша жарық талшықтардың бүкіл ұзындығына таралады. Жарықтың сыну көрсеткіші өнімнің функциясын, сондай-ақ жарықтандырылатын талшықтардың ұзындығын және жарық көзінің сипаттамаларын ескере отырып таңдалады.

Сәулелендірілген талшықтардың сыну көрсеткішін талшықты механикалық өңдеумен, сонымен қатар химиялық реагенттермен (алифатты көмірсутектер; органикалық қышқылдар, алифатты спирт; кетондар; хош иісті және алифатты аминдер; амидтер; хош иісті эфирлер) өңдеу арқылы өзгертуге болады.

Талшықты қабықтың беттік модификациясын ұлпаны қолайлы қуатты лазерлік сәулемен өңдеу арқылы алуға болады [4]. Оптикалық талшық ядроға еніп, талшықтан жарық шығаруға мүмкіндік беретін сыртқы қабықта орналасқан. Саңылаулар бір-бірінен 0,5 мм қашықтықта орналасқан (3.4-сурет). Осы ұялар арқылы жарықтың жарықтығы

матаның бүкіл ұзындығын талшықтардың ұштарына арнайы шағылыстыратын жабынды қолдану арқылы көбейтуге болады.

3 сурет — үлкейтуімен 160 есе үлкейтетін талшықты-оптикалық матаның суреті

 

                                                                            

4 сурет — Оптикалық талшықтың құрылымы

Жарық шығаратын талшықтарды өндірудің тағы бір нұсқасы — химиялық қоспаларды қосу. Қоспа компоненттері құрамында хинон, амин, цианин, азойлық топтары бар немесе жоқ хош иісті полициклді органикалық молекулалар болуы мүмкін (полифенил, оксазол, кумарин және т.б.).

Тозуға төзімділікті арттыру үшін әртүрлі химиялық жабындар қолданылады. Өндіріс процесіне қатысатын талшықтар икемді болуы керек, бұл өндіріс кезінде өте маңызды. Бұл қасиет тоқыма материалдарын пайдалану және оларға күтім жасау кезінде ескерілуі керек.

Өндіріс барысында ауа-райының қолайсыздығынан, сондай-ақ матаның сапасы мен қасиеттерінің нашарлауына әкелуі мүмкін химиялық заттардан қорғамау үшін мата қорғаныс қабаттарымен бірнеше рет өңделеді. Құрастырудан кейін материалды қосымша беткі өңдеу — бұл жарық шығаратын матаны алудың соңғы кезеңі.

Қорғаныш қабаты негізінен электролюминесцентті қабатты бір жақты жабын түрінде қолданбас бұрын қолданылады. Қорғаныш қабатының қалыңдығы ≧ 0,5 мкм-ден 10 мкм-ге дейін болуы мүмкін. Мұндай жабын сыртқы әсерлерден, атап айтқанда, су мен құрғақ атмосфералық ластанудан қорғаныс ретінде қызмет ете алады. Қорғаныш қабатына арналған материалдар силикондарды, полиуретанды, поливинилхлоридті, полисульфидті, акрилатты қамтитын топтың полимерлерінен тұрады. Қалаған нұсқада полиуретан бірінші бет қабатына жағылады, содан кейін силикон қолданылады. Жарықтың мөлдірлігі мен өткізгіштігі

өте маңызды фактор, өйткені бұл қабат сыртта жарық шығаруға мүмкіндік береді. Өткізгіш қабаты мөлдір өткізгіш материалдар, мысалы қалайы оксиді немесе қалайы оксидімен алдын-ала жасалынған полиэфир қабықшасы арқылы да құрылуы мүмкін. Жарқыраған ағын жақсырақ өтеді, өткізгіш қабат жұқа болады. Қалаған нұсқада қалыңдығы ≧ 2 мкм-ден ≦ 15 мкм-ге дейін мөлдір өткізгіш қабаты қолданылады .. Бейорганикалық фосфорлар Cu, Mn, Ag, Au, Pb, P, As, Sb, Sn, V, Tl сияқты металдар тобынан жасалады. , Sc, Cr.

Талшықтар пучкаға жиналып, жарық көзіне, жарық шығаратын диодқа қосылады, содан кейін кабель арқылы қуат көзіне қосылады. Электрондық басқаруды қосу — матаны жасаудағы соңғы қадам. Бұл маталар ақ, көк, жасыл, қызыл немесе сары реңктермен жарқырай алады. Қазіргі уақытта түстердің санын көбейту бойынша жұмыстар жүргізілуде, олар қазірдің өзінде есептелгендей 265-ке дейін жеткізілуі мүмкін. Түстерге түсті фильтрді қою арқылы қосуға болады.

Жарық бағыттаушы қабаттың қалыңдығын және жарық қарқындылығын өзгерту, сонымен қатар талшықтың қаттылығын төмендету бойынша зерттеулер жүргізілуде. Бұл киім-кешек, тоқыма және галантереяда талшықты-оптикалық матаны қолдануды кеңейтеді. Мұндай материалдың жақсы дайын болуы оны талғампаз киімнің әртүрлі үлгілерін жасау үшін және интерьер дизайнында қолдануға мүмкіндік береді.

Бірқатар модификациялардан кейін жарық шығаратын талшықты-оптикалық мата өзінің жарқылымен кеңейтіліп, пайдалану аймағын ала алады:

— талғампаз және формалды киімдер (кешкі көйлектер, промоутерлерге арналған көйлектер, дискотекаларға арналған киім, бишінің соққысына қарай түсі өзгеретін киім);

— галантерея және аксессуарлар (жарқыраған сөмкелер мен сөмкелер, белбеу, зергерлік бұйымдар);

— интерьер дизайны, үй тоқыма бұйымдары (перделер, дастархандар, майлықтар, әртүрлі формадағы сәндік жастықтар, декоративті шамдар)

— жиһаз және тұрмыстық заттар (жарықтандырылған дивандар, кілемдер, төсеніштер)

— тосынсыйлар мен сыйлықтар (декоративті карталар, гүлдер, букет, суреттер),

-қаптау                                      

— балалар мен жаңа жылдық ойыншықтар

— жарнамалық белгілер, кәдесыйлар,

— шоу жабдықтары, декорациялар

— өндірістік киім, конструкциялық элементтер және қолданбалы материалдар, құтқару техникасы,

— автономды авариялық жарықтандыру және дабыл беру жүйелері;

— ескерту, көрсететін және басқа жарық белгілері.

Мүмкін болашақта тіндер жүрек соғысы мен адам денесінің температурасының өзгеруін тану мүмкіндігіне ие болады, бұл оны ұлпаның түсінің өзгеруімен ескертеді. Бұл экологиялық ынталандыруларға жауап бере алады. Белдіктер, байланыстар, қолшатырлар сонымен бірге түсімізді көңіл-күйге, жүрек соғу жылдамдығына, суық ауа-райына немесе, керісінше, ыстық ауа-райына сәйкес өзгерте алады [6].

Мұндай материалдың құны талшықтың мөлшеріне және оның тығыздығына байланысты болады. Мұндай материалдар әлемдік нарықта жақында пайда болғандықтан, оларды сату нарығы енді ғана қалыптаса бастады. Ресейде жарық шығаратын тіндерді шығару және сату дамудың бастапқы кезеңінде.

Мұндай матаның жасалуы интерьерді, киімді жобалаудағы қиялдың шекарасын кеңейтеді, сонымен қатар адам ағзасын қолайсыз экологиялық факторлардан қорғау әдістерін жетілдіруге жаңа мүмкіндіктер береді.

Ссылки на источники

  1. Умный нанотекстиль http://www.ng.ru/science/2009-01-28/15_nanoclothes.html
  2. http://himtex.org/publication-details.php?id=7
  3. Wearables Reaches its 10th Year http://fibretronic.com/news/Wearables%20Review
  4. Оптоволоконная светящаяся ткань. http://www.sense-life.com/idea/0118.php
  5. 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=ya-mail%3A%2F%2F2440000002603991224%2F1.2&name=31.pdf&c=53380a96b623