CN102199874A - 一种芯壳结构型防伪纤维长丝 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种芯壳结构型防伪纤维长丝，所述防伪纤维长丝横截面为芯壳结构，包含芯层和包覆芯层的壳层，所述芯层为高分子化学纤维材料，所述壳层包含防伪功能材料和辅助材料，所述防伪功能材料包括温致变色材料、光致变色材料、荧光材料、夜光材料、红外材料、微量元素、磁性材料中的至少一种，所述壳层中的辅助材料是有机高分子材料。该防伪纤维长丝中的防伪功能材料可依据实际需要选用，任意组合应用，同时实现“多重”防伪或“多线”防伪功能。
Description
技术领域
本发明涉及防伪纤维材料，更具体地涉及一种芯壳结构型防伪纤维长丝。
背景技术
防伪纤维作为防伪材料已有百年历史，早期的美元就是用绿色的彩色纤维作为防伪材料之一。近几十年来各种彩色纤维和荧光纤维在货币和票、证、照中得到了广泛应用，如人民币、港币、瑞士法郎等，实践证明防伪纤维具有较强的防伪功能。另一方面，防伪纤维长丝具有纤维长丝形态，可在织带商标、刺绣、商标、商品包装标识中作为防伪材料应用。防伪纤维长丝切断成短纤维后，可在防伪纸、票证、有价证券等中应用。随着科技水平的提高，人们对防伪技术提出了更高的要求，希望防伪材料具有多重防伪功能，并可将一线防伪(裸眼识别)、二线防伪(机读仪器识别)、三线防伪(专家分析识别)功能融为一体，增强防伪力度的同时提高识别的准确性和权威性，这些因素使得近几十年来新型防伪纤维材料发展极为迅速。
目前，有多种方法形成新型防伪纤维材料，具体有以下几种：
1.采用传统的熔融纺丝的方法将荧光材料和成纤材料混合，在180℃-190℃的温度下进行常规的熔融纺抽丝制成丙纶荧光长丝；
2.将稀土发光材料与聚酯或聚酰胺在180℃-260℃的温度下混合，制成纺丝液与纺丝原料混合，在180℃-300℃的条件下纺丝，制得稀土发光纤维。
3.在无机玻璃软化的温度条件下抽丝，制作无机荧光纤维。
4.将红外-可见光转换材料与成纤聚合物混合，在190℃-300℃的条件下熔融纺丝，制备出红外防伪纤维。
在上述各种防伪纤维制造技术中，都存在着高温条件，限制了更多的防伪功能材料的应用，特别是新材料技术发展日新月异，具有防伪功能的材料越来越多，如温致变色微胶囊、生物DNA材料、微量元素等在高温条件下会变质或被破坏，降低了防伪效果。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种防伪效果显著的芯壳结构型防伪纤维长丝，其能够同时实现“多重”防伪或“多线”防伪功能。
为此，本发明采用如下技术方案：
一种芯壳结构型防伪纤维长丝，所述防伪纤维长丝横截面为芯壳结构，包含芯层和包覆芯层的壳层，所述芯层为高分子化学纤维材料，所述壳层包含防伪功能材料和辅助材料，所述防伪功能材料包括温致变色材料、光致变色材料、荧光材料、夜光材料、红外材料、微量元素、磁性材料中的至少一种，所述壳层中的辅助材料是有机高分子材料。
上述芯壳结构型防伪纤维长丝通过采用芯壳结构，以高分子化学纤维材料为芯，防伪功能材料为壳层，可将至少一种防伪功能材料包覆于芯层表面。因此，本发明实施例的防伪功能材料可依据实际需要选用，可以是一种单独应用，也可以是几种组合应用，同时实现“多重”防伪或“多线”防伪功能。另外，通过将广泛种类的防伪功能材料与纤维材料复合，可得到多种类型的复合防伪纤维长丝。而且，这种芯壳结构形式能够很好保持并充分发挥防伪功能材料的防伪功能，使其防伪效果更显著。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供一种芯壳结构型防伪纤维长丝，该防伪纤维长丝横截面为芯壳结构，其包含芯层和包覆芯层的壳层，该芯层为高分子化学纤维材料，该壳层包含防伪功能材料和辅助材料，该防伪功能材料包括温致变色材料、光致变色材料、荧光材料、夜光材料、红外材料、微量元素、磁性材料中的至少一种，该壳层中的辅助材料是有机高分子材料。
芯层中的高分子化学纤维材料是由聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯腈、聚丙烯、聚乙烯、纤维素中的至少一种组成的化学纤维长丝。具体地，芯层可以是5D/1F、10D/1F规格的单丝纤维或75D/35F、100D/24F规格的复丝纤维。
该壳层为通过浸涂、光固化而包覆于芯层表面的层状结构。防伪功能材料包括温致变色材料、光致变色材料、荧光材料、夜光材料、红外材料、微量元素、磁性材料中的至少一种。其中，防伪功能材料占壳层总重量的10％-80％。优选地，该防伪功能材料包含温致变色材料、光致变色材料、荧光材料、夜光材料、红外材料、微量元素、磁性材料中的两种以上，形成复合防伪纤维长丝。
在传统的纺丝技术中，对防伪功能材料的添加量有限制，添加过多不能正常纺丝，不能制备具有纤维特性的长丝，如中国专利(申请号：200780048275.0)证明由于防伪功能颜料添加量过高而难以制备具有纤维特质的产品，只能切成短纤维用。特别是制备多重防伪纤维长丝，要求添加多种防伪功能材料，并且每种防伪材料的量不能太少，否则防伪功能难以突显。本发明实施例中，每种防伪功能材料的重量百分含量可以在10％以上，可表现出很强的防伪效果，防伪特征明显，例如具有颜色变化明显，荧光效果明显，夜光亮度高等优点，易于获得具有纤维特质的防伪材料。
壳层中的上述防伪功能材料具体如下：
温致变色材料：是一种温致变色物质的微胶囊，室温条件下呈有色，如红色、蓝色或绿色，当温度高于设定的温度，如50℃时，会消色，温度恢复室温时会重复显色。或者是在室温条件下呈白色，当温度高于设定的温度，如50℃时，会显色，如红色、绿色等，温度恢复室温时会重复呈白色。
光致变色材料：是一种光致变色物质的微胶囊，在紫外照射后会由无色变为紫色，一般在暗处保持几十分钟左右又会恢复原色。
荧光材料：是一种能将不可见的紫外光转换成可见光的物质，在254nm或365nm的紫外光照射时发出荧光，前者为短波荧光材料，后者为长波荧光材料，例如在人民币或港币等货币中采用的荧光材料。
红外材料：是一种能吸收红外光能量并发出特定波长可见光的物质，并所发出的特定波长的光可转换成电声信号，例如，可以采用能吸收红外光而发光的稀土材料。
夜光材料：是一种长效余辉稀土材料，能吸收太阳光或人工光源的能量，在暗处持续发光。例如，可以采用稀土(如铕、镝等)掺杂的铝酸盐或硅酸盐长效余辉材料。
微量元素：是指对人体无害的稀土元素或人体本身也含有的微量元素及其化合物，如银、硒、钼等。
磁性材料：是由铁、钴、镍及其化合物组成的粉体或纳米材料。
以上各种防伪功能材料对其材料种类并不限于以上列举，也无特别限制，只要能实现相应的防伪功能即可。
壳层中的辅助材料，即有机高分子材料，是由具有一个或多个官能团的丙烯酸酯单体和/或低聚物通过光固化聚合而成。具体地，该具有一个或多个官能团的丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟丙酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸烯丙酯、二丙烯酸乙二醇酯、三丙烯酸三羟甲基丙烷酯、三丙烯酸季戊四醇酯、二丙烯酸1，6-己二醇酯中的至少一种，该低聚物为数均分子量低于10000的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、环氧或聚酯丙烯酸酯中的至少一种。辅助材料的主要作用在于将防伪功能材料固定在化学纤维长丝表面。
进一步，壳层还包含无机填料，填料可以是碳酸钙、二氧化硅或二氧化钛等。填料并不限于以上列举的种类，具体根据实际需要任意选择。
上述芯壳结构型防伪纤维长丝可广泛应用于各种需要防伪的产品中，例如本实施例中提到的复合防伪纤维长丝已在品牌鞋的织带商标中应用，其中红外识别作为厂家内部认证用，有效的防止了伪造假冒，同时具有多重或多线防伪功能，增强防伪效果。
上述芯壳结构型防伪纤维长丝制备过程如下：取丙烯酸酯单体和/或低聚物与至少一种防伪功能材料混合均匀后，再加入引发剂，制备防伪功能材料与单体的混合液，再将高分子化学纤维长丝在混合液中浸涂后迅速置于UV灯下照射使长丝表面的混合液固化形成壳层，获得防伪纤维长丝。
以下通过具体实例说明本发明实施例的芯壳结构型防伪纤维长丝的材料组成和含量及其制备方法等方面(以下均为重量份)。
实例1
取甲基丙烯酸甲酯1份，乙酸乙烯酯0.5份，芳香族聚氨酯丙烯酸酯2份，混合后加入无色荧光红粉体材料0.1份，红外粉体材料1份，充分搅拌混合后加入0.1份的184引发剂制备防伪功能材料与单体的混合液，将100D/24F的本白聚酯长丝在混合液中浸涂后迅速置于UV灯下照射使长丝表面的混合液固化形成壳层，获得具有荧光和红外识别双功能的防伪纤维长丝。常态下制备的防伪纤维长丝呈白色，在紫外线(验钞灯)照射时呈红色荧光，用红外灯照射时发出绿色可见光。
实例2
取丙烯酸羟乙酯2份，二丙烯酸乙二醇酯5份，三丙烯酸季戊四醇酯0.2份，平均粒径为50nm的碳酸钙0.2份，红色温致消色微胶囊粉体2份、红外粉体材料0.8份混合均匀后加入0.3份的184引发剂备用，将75D/35F的本白聚酯长丝在混合液中浸涂后迅速置于UV灯下照射使长丝表面的混合液固化形成壳层，获得具有温致变色和红外识别双功能的防伪纤维长丝。该防伪纤维长丝在室温时呈红色，遇热(＞50℃)变白色，冷却后恢复红色，并可重复显色，采用一般热源如热水杯、烟头等即可识别(一线防伪，裸眼识别)；采用专门的红外-电声仪器贴近该防伪纤维长丝时会发出声响(二线防伪，机读识别)。
实例3
将实例2中的碳酸钙换成纳米载银磷酸锆0.1份，其它成份和操作不变，获得具有温致变色、红外、微量元素(载银)识别三重功能的防伪纤维长丝。该防伪纤维长丝在室温时呈红色，遇热(＞50℃)变白色，冷却后恢复红色，并可重复显色，采用一般热源如热水杯、烟头等即可识别(一线防伪，裸眼识别)；采用专门的红外-电声仪器贴近该防伪纤维长丝时会发出声响(二线防伪，机读识别)；取一定量该防伪纤维长丝用化学或物理的方法测试是否含银或银的含量进行真伪识别(三线防伪，专家分析)。
实例4
取甲基丙烯酸甲酯2份，芳香族聚氨酯丙烯酸酯5份，三丙烯酸三羟甲基丙烷酯0.3份，丙烯酸烯丙酯0.2份，绿色温致消色微胶囊粉体1.5份，红外粉体材料0.6份，夜光粉体材料1份，纳米载银磷酸锆0.01份混合均匀后加入0.5份的184引发剂备用，将100D/24F的本白聚酯长丝在混合液中浸涂后迅速置于UV灯下照射使长丝表面的混合液固化形成壳层，获得具有温致变色、红外、夜光、微量元素识别四重功能的防伪纤维长丝。该防伪纤维长丝在室温时呈绿色，遇热(＞50℃)变白色，冷却后恢复绿色，并可重复显色；采用专门的红外-电声仪器贴近该防伪纤维长丝时会发出声响；采用紫外灯照射后置于暗处发出绿色可见光；用化学或物理的方法测试一定量的样品是否含银或银的含量可检测真伪。此实例的防伪纤维长丝具有“四重”功能和“三线”防伪功能。
实例5
取三丙烯酸三羟甲基丙烷酯0.1份，芳香族聚氨酯丙烯酸酯2份，聚酯丙烯酸酯3份，丙烯酸烯丙酯0.5份，平均粒径为20nm的四氧化三铁粉体1份，纳米二氧化硅0.3份，红色温致消色微胶囊粉体0.8份，无色荧光红粉体材料0.2份混合均匀后加入0.2份的184和0.1份的1065引发剂备用，将60D/35F的本白聚酰胺长丝在混合液中浸涂后迅速置于UV灯下照射使长丝表面的混合液固化形成壳层，获得具有温致变色、荧光、磁性三重功能的防伪纤维长丝。该防伪纤维长丝在室温时呈红色，遇热(＞50℃)变白色，冷却后恢复红色，并可重复显色；在紫外线(验钞灯)照射时发出红色荧光；通过验钞机时可由发出声或光信号。
实例6
取甲基丙烯酸甲酯2份，光致变色物质的微胶囊粉体0.8份，混合均匀后加入0.1份的184，制备防伪功能材料与单体的混合液，将10D/1F本白聚酯长丝在混合液中浸涂后迅速置于UV灯下照射使长丝表面的混合液固化形成壳层，获得具有光致变色功能的防伪纤维长丝。该防伪纤维长丝常态呈白色，紫外光照射后变为紫色。
由上可知，本发明实施例的芯壳结构型防伪纤维长丝通过采用芯壳结构，以高分子化学纤维材料为芯，防伪功能材料为壳层，可将至少一种防伪功能材料包覆于芯层表面，而不会破坏防伪功能材料的性能和效果，性能稳定且长有效。因此，本发明实施例的防伪功能材料可依据实际需要选用，可以是一种单独应用，也可以是几种组合应用，同时实现“多重”防伪或“多线”防伪功能。另外，通过将广泛种类的防伪功能材料与纤维材料复合，可得到多种类型的复合防伪纤维长丝。而且，这种芯壳结构形式能够很好保持并充分发挥防伪功能材料的防伪功能，使其防伪效果更显著。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种芯壳结构型防伪纤维长丝，其特征在于，所述防伪纤维长丝横截面为芯壳结构，所述防伪纤维长丝包含芯层和包覆芯层的壳层，所述芯层为高分子化学纤维材料，所述壳层包含防伪功能材料和辅助材料，所述防伪功能材料包括温致变色材料、光致变色材料、荧光材料、夜光材料、红外材料、微量元素、磁性材料中的至少一种，所述壳层中的辅助材料是有机高分子材料。
2.如权利要求1所述的芯壳结构型防伪纤维长丝，其特征在于，所述高分子化学纤维材料是由聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯腈、聚丙烯、聚乙烯、纤维素中的至少一种组成的化学纤维长丝。
3.如权利要求1所述的芯壳结构型防伪纤维长丝，其特征在于，所述壳层中的有机高分子材料是由具有一个或多个官能团的丙烯酸酯单体和/或低聚物通过光固化聚合而成。
4.如权利要求1所述的芯壳结构型防伪纤维长丝，其特征在于，所述具有一个或多个官能团的丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟丙酯、乙酸乙烯酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸烯丙酯、二丙烯酸乙二醇酯、三丙烯酸三羟甲基丙烷酯、三丙烯酸季戊四醇酯、二丙烯酸1，6-己二醇酯中的至少一种，所述低聚物为数均分子量低于10000的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、环氧或聚酯丙烯酸酯中的至少一种。
5.如权利要求1所述的芯壳结构型防伪纤维长丝，其特征在于，所述壳层为通过浸涂、光固化而包覆于芯层表面的层状结构。
6.如权利要求1所述的芯壳结构型防伪纤维长丝，其特征在于，所述防伪功能材料占所述壳层总重量的10％-80％。
7.如权利要求1所述的芯壳结构型防伪纤维长丝，其特征在于，所述防伪功能材料包含温致变色材料、光致变色材料、荧光材料、夜光材料、红外材料、微量元素、磁性材料中的两种以上。
8.如权利要求1所述的芯壳结构型防伪纤维长丝，其特征在于，所述壳层还包含无机填料，所述无机填料为碳酸钙、二氧化硅或二氧化钛。
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