绣花商标用夜光纤维的光效对比分析

李 婧， 朱亚楠， 陈 志， 晋 阳， 葛明桥

(生态纺织教育部重点实验室(江南大学) ， 江苏 无锡 214122)



绣花商标用夜光纤维的光效对比分析

李 婧， 朱亚楠， 陈 志， 晋 阳， 葛明桥

(生态纺织教育部重点实验室(江南大学) ， 江苏 无锡 214122)

绣花商标使用夜光纤维能在无光照时发光的特性，增加了商标夜间识别的功能。根据威尔克姆制版软件和富仪电脑绣花机设计绣制了4款夜光商标，并对这4款绣花商标用纤维的余辉亮度和光色进行测试和对比分析，得出纤维色彩对夜光纤维在夜间发光的亮度有直接的影响，各色彩在夜光纤维无光照条件下的光色相似，商标上呈现出纤维材料的黄绿色光。与传统刺绣手法相比，采用叠加手法绣制的商标，余辉亮度和辐亮度较大，光色变化不大，但色纯度有所下降，因此，用白色纤维绣制的商标亮度最大，显色性能最好，选择白色夜光纤维绣制商标为好。

夜光纤维； 电脑刺绣； 余辉亮度； 光色； 光效

商标标志着服装“身份”的“小附件”的价值，随着服装的时尚与流行，发挥着不可忽视的作用。2009年，赵越[1]发明了一种表面设有荧光技术的服装商标体，并申请了专利。该商标可在夜间光线不足的条件下给穿着者照明，同时对服装起到装饰作用。王雅冰等[2]以夜光纤维为绣线和绣底，通过搭配普通绣线和绣底，设计开发了夜光手工绣品，为夜光纤维应用于工艺品设计、家纺及服装设计打下基础。因此，对于刺绣商标的设计，除了从外在款式和针迹手法上入手，还可从纤维及绣线的功能性方面寻求突破。本文采用具有特殊视觉效果的夜光绣线和夜光绣底为主要材料设计绣花商标，其创新点在于将一种新型高科技材料应用于刺绣商标中，不仅扩大了夜光纤维的应用前景，增加了产品的附加价值，彰显了刺绣艺术与高科技的完美结合，同时也是对服装服饰材料研究与运用的一种实践。

1 夜光刺绣商标的纤维特性

夜光刺绣商标是用含有稀土铝酸盐颗粒的夜光线绣制成的新型功能性商标，起到很好的蓄光-发光作用[3]。目前该稀土制品主要用在涂料、陶瓷等方面[4-6]，在纺织服装市场尚未出现。因此，开发该夜光商标拓宽了夜光纤维的应用领域，可以使其广泛用于服饰及防伪产品[7]，尤其是童装、工装、交警制服、环卫服装及安全性服装，方便夜间作业，具有应用开发价值。

夜光刺绣商标所用绣线采用的夜光纤维是以成纤聚合物PET、PA、PP等为基材，添加包膜处理的稀土铝酸锶微粒和纳米级助剂，经特种纺丝工艺制成的具有夜光性能的新型功能纤维[7]。该纤维具有发光性能，即只要吸收一定量的可见光，便能在黑暗状态下持续发光10 h 以上，可循环使用且无放射性元素，对人体不会产生伤害[8]；夜光绣线较之普通绣线的物理化学性能稳定，绣线本身无需染色且发光特性不受水洗影响；夜光绣线与普通绣线相比，在可见光下颜色种类较少，但在无光照环境下具有普通绣线没有的夜光效果，且以发黄绿色光为主。图1示出本文实验研制出的夜光绣线在有光和无光时的效果图。

图1 夜光绣线Fig.1 Luminous embroider threads.(a) Effect in day; (b) Effect at night

2 实验部分

2.1 夜光商标的绣制

通过改变绣线颜色、绣底材质及绣线与绣底材质的叠加方式，绣制了4款夜光商标样品，如图2～5所示。

图2 夜光虎头商标在白天和夜间的效果Fig.2 Effect in day(a) and at night (b) for luminous embroidered tiger brand

图3 夜光蛟龙商标在白天和夜间的效果Fig.3 Effect in day(a) and at night (b) for luminous embroidered dragon brand

图4 夜光帽徽商标在白天和夜间的效果Fig.4 Effect in day(a) and at night (b) for luminous embroidered cap badge brand

图5 夜光狮头商标在夜间和白天的效果Fig.5 Effect in day(a) and at night (b) for luminous embroidered lion-head brand

电脑绣花的具体工艺过程包括设计商标、电脑制版、选线配色、绣前准备、上机绣制和后整理6个步骤。电脑绣花制版常用的针迹密度为0.04、0.05、0.06 cm，在上机操作中需加纸衬垫底，绣花针采用常用的11号针，普通绣花线一般采用66.66 dtex的人造丝线和60 dtex的涤纶线[9]，本文实验中的夜光绣线采用自制165 dtex/36 f的涤纶线，绣底采用绣花常用毛毡基布(无锡依诗曼服装辅料厂提供)。 从图2～5可直观地看出不同组合方式下刺绣商标在白天和夜间的效果。

2.2 样品准备与测试条件

2.2.1 样品准备

样品具体参数设置如表1所示。

表1 样品准备

根据4款绣花商标的设计方法制备样品，样品1～6是参照图2～5中绣线和绣底的组合方式制备的，样品选用的制版针法统一，规格为3 cm×3 cm。

2.2.2 测试条件

余辉性能：采用浙大三色公司的PR-305型荧光余辉亮度测试仪测试彩色夜光纤维的余辉亮度，设置激发照度为1 000 lx，激发时间为15 min，测试前确保余辉亮度衰减完毕，测试时间间隔为1 s。

光色测量：采用浙大三色公司的PR-650光谱辐射分析仪测试夜光纤维在无光照时的光色性能，测试光谱范围为380～780 nm，参照白光选择A光源，室温。

3 结果与分析

3.1 纤维颜色对夜光绣花商标光效的影响

3.1.1 纤维颜色对夜光商标余辉亮度的影响

相对于普通绣线而言，夜光绣线的颜色很少，目前已经开发出十多种颜色[2]，不同颜色绣线绣制的商标在夜间发光亮度不同。将白色(PET-W)、蓝色(PET-B)、黄色(PET-Y)、红色(PET-R)和绿色(PET-G)5种颜色的夜光纤维制成3 cm×3 cm的工字形样本并测试其余辉性能(测试前确保样品余辉亮度衰减完毕)，光照结束10 s后开始测量，各样品的余辉衰减曲线如图6所示。

图6 彩色夜光纤维的亮度衰减曲线Fig.6 Brightness decay curves of colored luminous fiber

由图6可知，各样品的余辉衰减规律相似，亮度存在差别，呈现白色>黄色>绿色>蓝色>红色。参照图2～5绣花商标在夜间的发光效果图可看出，图2中绣线选用白色夜光纤维，亮度明显高于其他绣线绣制的商标。因此，选用白色夜光纤维绣制的商标发光效果明显，余辉亮度最大。

3.1.2 纤维颜色对夜光商标光色性能的影响

在无光照条件下，对5种色彩的夜光纤维进行光色测量，得到彩色夜光纤维的色度坐标，如表2所示。根据CIE 1931标准色度坐标仿真出一条舌形曲线，即光谱轨迹图，如图7所示。

表2 彩色夜光纤维的光色特性

图7 彩色夜光纤维光色CIE 1931色度图Fig.7 CIE 1931 chromaticity diagram with light color of colored luminous fiber

由表2可见，各彩色夜光纤维样品显色指数均集中在70以上，显色性能良好，且以白色夜光纤维显色性能最为突出，因此，选用白色夜光纤维绣制的商标显色性能好；彩色夜光纤维的光色色相可由光色的主波长来表征，白色、黄色、绿色和蓝色纤维的主波长相差不大，而红色夜光纤维主波长最大，光色偏向红光波段，产生红移现象，原因可能与颜料对光的吸收有关，颜料的添加使得红色夜光纤维的发射光谱在一定程度上受到较大牵引，光色偏向颜料色相。图7示出表2中各样品色度坐标对应的光色色相，可看出，各彩色夜光纤维光色分布在蓝色到黄色区域，包含人眼较敏感的黄绿色可见光范围。

由以上分析可知，夜光纤维的光色效果影响绣花商标在夜间的呈色性能。在无光照条件下，对比4款商标光色效果，具有光色相似的特征，且主要呈现纤维材料的黄绿色光，由于黄绿光是人眼最敏感的波长，因此，使得商标在夜间具有良好的观赏价值和识别功能。

3.2 绣花商标用纤维的光效对比分析

3.2.1 余辉亮度对比分析

取表1中的6种样品进行余辉亮度对比测试，将100 s时间设为O,200 s时间定为P，300 s时间设为Q，具体实验结果见表3。

表3 各样品余辉亮度测试参数

由表3可知，各样品在初始亮度、O点亮度、P点亮度和Q点亮度呈现余辉逐渐衰减趋势，样品6的余辉亮度最大，且样品在各选定点的亮度规律呈现：样品2>样品1，样品4>样品3，样品6>样品5。这是由于样品2、4、6改用夜光绣底，当光照射到样品表面时，光线先进入纤维材料再进入绣底基布，部分光线使纤维中的稀土铝酸盐发光材料受到激发，由于稀土元素具有丰富的电子能级，能级带中的电子吸收能量跃迁到高能级发生光的吸收，并将光能储存到纤维中。在无可见光时，电子又从高能级激发态跃迁回基态，将储存在纤维中的能量释放出来，产生光的发射。折射出纤维的光和被纤维选择性吸收的光透出后继续激发夜光绣底中的发光材料,再次产生光子发射，这2部分光经叠加后组成样品的发射光。由于样品是由不同色彩纤维叠加绣制而成，各纤维光色波长不同，属于非相干波的叠加(即不同频率的2个或多个平面单色波叠加)。根据光的叠加原理，混合色光相遇点所引起的扰动是各色光独自在该点所引起扰动的叠加，叠加后总光强是各束光强的总和。因此，经纤维叠加设计的样品发光亮度较大。

3.2.2 光色性能对比分析

取表1中的6种样品进行光色性能测试，结果如图8、9所示。

图8 样品的辐亮度和色纯度对比Fig.8 Comparing radiance and color purity of samples

图9 样品的主波长对比(a)和显色指数对比(b)Fig.9 Comparision of dominant wavelength(a) and color rendering index (b) of samples

由图8可知，6种样品光色的色纯度都不高,原因是样品用夜光纤维的光色处在黄光带、蓝光带和绿光带的宽带谱区域，且以发黄绿光为主，光色属于混合型；对比样品中的辐亮度可知，样品6的辐亮度最大，而样品1和3的辐亮度相对较小，原因是样品2、4、5和6的绣制方式均为纤维与纤维或纤维与夜光绣底的叠加，在无光照条件下，光束叠加使样品在夜间发光的辐射通量增大，因此，采用夜光绣线和夜光绣底组合设计的商标辐亮度相对增大,夜间发光效果好。

由图9(a)可知，样品光色主波长集中在480～500 nm，为蓝绿色光波区域，原因可能是样品选用黄色和蓝色夜光纤维，使样品色相受到纤维中无机色膜颜色的牵引，光色轻微地向纤维中颜料色相的方向移动[10]。图9 (b)中样品2、4、6选用夜光绣线和绣底叠加设计，各叠加层中的发光材料受到光照激发后产生多束发射光线，光线叠加使得样品发射光谱受到影响，光色再现性下降，所以显色性能较样品1、3、5差。但是，样品的显色指数值分布在75～95之间，达到1B及以上优良水平。因此，可选用彩色夜光纤维绣制夜光商标。

4 结 论

1) 夜光绣花商标的余辉亮度受到纤维色彩的影响，在绣制商标时，考虑选用亮度最大的白色夜光纤维绣制，效果较好。

2) 相对于传统刺绣手法，选用夜光纤维间叠加或纤维与夜光绣底叠加设计均使得商标在无光照条件下亮度增加。

3) 选用彩色夜光纤维绣制的商标，增加了商标夜间的识别功能。绣花商标的光色呈现出夜光纤维的黄绿色光，且色纯度相对较低，但显色指数均较高。纤维叠加设计的商标在夜间辐亮度较大，色纯度下降。

[1] 赵越.一种服装商标体：中国,200920255528.8[P]. 2009-11-23. ZHAOYue.A clothing brand:China, 200920255528.8[P]. 2009-11-23.

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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

国家自然科学基金资助项目(21171074/B010201);江苏省教育厅稀土夜光纤维及制品的产业化技术项目(JH10-29)

李婧(1987—)，女，博士生。研究方向为稀土发光材料及其纤维制品。葛明桥，通信作者，E-mail：gemq@pub.wx.jsinfo.net。

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