可激光标记的纤维或纤维制品的制作方法

专利名称：可激光标记的纤维或纤维制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可激光标记(laser-markable)的纤维或纤维制品。
背景技术：
通常用于在纤维或纤维制品上标记例如字母或符号的图案或标志的方法包括使用染料、颜料或类似物质来印刷纤维或纤维制品；以及使用喷墨印刷机等在纤维或纤维制品上印刷(参见，例如，日本未审专利公开第1990-41480和1995-336466号)。
然而，上述方法不能用于在纤维或纤维制品上制造例如字母或符号的微小标志。因此，不可能用这种标志来标记单根纱。

发明内容
本发明的目的是提供一种其中可以用微小标志来标记单根纱的纤维或纤维制品。在本说明书中，“单根纱”包括短纤纱、单丝纱、复丝及其复合纱。
本发明人进行了深入的研究来开发其中可以用例如字母或符号的微小标志来标记单根纱的纤维或纤维制品。结果，发明人发现通过可以通过将用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料或者其整体颜色会出现变化的填料混合物捏合到人造纤维中来制造达到上述目的的纤维或纤维制品。基于此发现完成本发明。
本发明提供下列纤维、纤维制品和方法1.含有人造纤维和结合到其中的填料的纤维或纤维制品，该填料是用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料或者其整体颜色会出现变化的填料混合物。
2.根据第1项的纤维或纤维制品，其中用激光照射时其自身的颜色会改变的填料是至少一种选自云母、硫酸钡、硫化锌、三氧化二锑、磷酸铜和生育酚的物质。
3.根据第1项的纤维或纤维制品，其中用激光照射时其整体颜色会出现变化的填料混合物是用激光束照射时其自身颜色会改变的填料和白色颜料的混合物，或白色填料和黑色颜料的混合物。
4.根据第3项的纤维或纤维制品，其中白色颜料是二氧化钛。
5.根据第3项的纤维或纤维制品，其中黑色颜料是碳黑。
6.根据第3项的纤维或纤维制品，其中白色填料是硫酸钡。
7.根据第1项的纤维或纤维制品，其中相对于人造纤维和填料的总重量，填料的量为大约0.01至大约10wt％。
8.根据第1项的纤维或纤维制品，其中填料的形态是平均粒径不大于大约15μm的颗粒。
9.根据第1项的纤维或纤维制品，其中人造纤维是聚酯。
10.制造含有用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料或其整体颜色会出现变化的填料混合物的人造纤维的方法，包括将填料混合并分散在人造纤维原料的熔体或溶液中；和将分散体纺成纤维。
11.用标志或图案来标记纤维或纤维制品的方法，包括用激光束对第1项至第9项中任何一个的纤维或纤维制品进行照射。
12.识别纤维或纤维制品有无标志的方法，包括核验标记在第1项至第9项中任何一个的纤维或纤维制品上的标志或图案的存在。
具体实施例方式
本发明的纤维或纤维制品本发明的纤维或纤维制品含有人造纤维和结合在其中的填料。该填料是用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料或其整体颜色会出现变化的填料混合物。
可以使用任意的各种广为人知的人造纤维作为本发明的人造纤维，只要其中可以结合在用激光束照射时其自身颜色会改变的填料或其整体颜色会出现变化的填料混合物。这样的人造纤维的例子包括合成纤维、半合成纤维、再生纤维、无机纤维等。
可用的合成纤维的例子包括聚酯、脂肪族聚酰胺、芳香族聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、维尼纶、聚丙烯腈系纤维、聚乙烯醇、聚氨酯等。
可用的半合成纤维的例子包括醋酸酯、三醋酸酯、普罗米克斯等。
可用的再生纤维的例子包括人造丝、铜氨纤维等。
可用的无机纤维的例子包括碳纤维、陶瓷纤维等。
在人造纤维中，优选合成纤维，更优选聚酯。聚酯的具体例子包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯等。
人造纤维的例子包括通过切割例如聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯或聚丙烯的塑料膜而生产的切膜纱。这样的切膜纱的宽度通常为大约0.1至大约0.8mm，优选大约0.15至大约0.37mm；其厚度通常为大约20μm或更小，优选大约2至大约12μm。
本发明的人造纤维可以单独使用，或者与短纤纱、合股线或捻丝一起使用。
人造纤维可以具有皮芯结构。具有皮芯结构的人造纤维的例子包括用切膜纱作为芯并在周围卷绕另一种纤维(短纤纱或长丝纱)而生产的那些人造纤维、通过用短纤纱或长丝纱作为芯并在周围卷绕切膜纱而生产的那些人造纤维和含有具有内在的皮芯结构的单丝纱的那些人造纤维。
人造纤维可以有均匀的或不均匀的厚度。人造纤维的截面可以有任何形状，例如圆形、椭圆形、Y形、十字形、W形、L形、T形、中空、三角形、扁平、星形、茧形、八叶形、狗骨形(或哑铃)等。
本发明的纤维不仅包括这些纤维，还包括其初步加工制品，例如纱、编织品、机织织物、针织物、无纺织物等。
本发明的人造纤维可以是与例如纤维素纤维、动物毛纤维、丝等天然纤维混纺而得的混纺织物。
在本说明书中，“纤维制品”是指通过对纤维进行进一步加工而得到的制品。这样的制品的例子包括外衣、中间衣物、内衣和类似的衣服、床上和卧室用品、内部装饰品等。本发明的纤维制品的具体例子包括衣服，例如外套、夹克、裤子、裙子、衬衫、针织衬衫、女衬衫、毛线衫、开襟羊毛衫、睡衣、内衣、护身、短袜、紧身衣、帽子、领带、围巾、手套、衣服衬里、衣服硬衬、衣服用的棉填充物、工作服、卫生长袍、制服、囚服、小学生制服等；床上和卧室用品，例如床垫罩、填充棉、枕套、床单等；内部装饰品，例如窗帘、席子、地毯、垫子、填充玩具等；花式织物，例如毛巾、手帕等；纱制品，例如缝纫机用线、刺绣用线、编织线绳、带子、条带、钓鱼线和人造饵；商品上的标签；纸制品或无纺织物；袋子；用于电子制品的材料和建筑材料。
纸制品的具体例子包括证券，例如股票、公债、地方债券、礼券、汇票、支票、邮票、印花税票、证书印章和入场券；单据，例如息票和公共彩票；纸币；各种证书形式等。
用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料的例子是云母、硫酸钡(BaSO4)、硫化锌(ZnS)、三氧化二锑(Sb2O3)、磷酸铜(Cu3(PO4)2)、生育酚、锌钡白等。这些填料可以单独使用，或者两种或多种结合使用。其中，优选硫酸钡和三氧化二锑。
生育酚(维生素E)包括α-生育酚和β-生育酚。
可以优选使用含有云母的闪光颜料作为云母。这种闪光颜料是固体的，例如Merck公司出售的商品名为Iriodin LS的制品。
优选填料的形态是颗粒。其平均粒径通常不大于大约15μm，优选不大于大约1μm。粒径可以通过，例如，激光衍射法来测量。
用激光束照射时其整体颜色会出现变化的填料混合物的例子是用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料和白色颜料的混合物、白色颜料和黑色颜料的混合物等。
这些填料中，优选使用云母、硫化锌、三氧化二锑和生育酚作为颜色从白色变成黑色的填料。
这些填料可以与在纤维中充当白色基础的白色颜料结合使用。填料和白色颜料的这种混合物的整体颜色从白色变化到黑色。
白色颜料的例子包括碳酸钙、二氧化钛(钛白)、氧化锌等。优选的白色颜料是二氧化钛。这种白色颜料可以单独使用，或者两种或多种结合使用。
白色颜料的平均粒径通常选自大约10nm至大约3μm的宽范围，优选大约10nm至大约1μm。
相对于用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料的重量，白色颜料的使用量通常为大约5至大约90wt％，优选大约10至大约70wt％。
在用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料是白色填料的情况下，白色填料可以与在纤维中充当黑色基础的黑色颜料结合使用。由于黑色颜料的相分离、气泡形成等，白色填料和黑色颜料的混合物的整体颜色从黑色变成白色。
白色填料的例子包括云母、硫酸钡等。优选的白色填料是硫酸钡。这种白色填料可以单独使用，或者两种或多种结合使用。
可使用的黑色颜料的例子包括碳黑(乙炔黑、灯黑、热裂碳黑、炉黑、槽法碳黑、科琴黑(Ketjenblack)等)、石墨、钛黑、黑色氧化铁等。其中，考虑到分散性和成本，优选碳黑。这样的黑色颜料可以单独使用，或者两种或多种结合使用。根据原料，碳黑可以分为乙炔黑、石油碳黑、气黑等，并且可以使用任何碳黑。
黑色颜料的平均粒径通常选自大约10nm至大约3μm的宽范围，优选大约10nm至大约1μm。当黑色颜料是碳黑时，优选平均粒径为大约10至大约30nm。
相对于白色填料的重量，黑色颜料的量通常在大约0.1至大约80wt％的范围，优选大约10至大约50wt％。
相对于人造纤维和填料的总重量，填料(用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料或其整体颜色会出现变化的填料混合物)在本发明的纤维或纤维制品中的含量通常为大约0.01至大约10wt％，优选大约0.3至大约3wt％，更优选大约0.6至大约1.2wt％。
本发明的纤维或纤维制品可以任选地含有其它组分，例如已知的抗菌剂、紫外吸收剂、紫外反射剂、有色(即非黑色、非白色)颜料等。
本发明的纤维或纤维制品的制造方法本发明的含有用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料或其整体颜色会出现变化的填料混合物的纤维可以通过在将纤维原料纺成纤维的过程中，将填料捏合到纤维中而制得。当人造纤维具有皮芯结构时，可以将填料捏合到其芯或皮的任意一个中或两者中。
本发明的纤维是例如通过将用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料或其整体颜色会出现变化的填料混合物混合并分散在人造纤维的熔体或溶液中，然后将所得到的分散体纺成纤维而制成的。优选填料以母料的形式混合并分散在纤维原料中。
众多已知的纺丝方法，例如熔融纺丝法、干纺法和湿纺法可用作纺丝方法。采用哪一种纺丝方法取决于所使用的纤维原料的种类。
当纤维原料能以热稳定或化学稳定的方式熔融时，优选使用熔融纺丝。在这种情况下，可以将预定量的填料混合并分散在纤维原料的熔体中。本发明的纤维可以通过将带有混合并分散在其中的填料的纤维原料熔体通过细喷嘴喷射到空气中，然后空气冷却并使熔融的长丝凝固同时将其拉细，然后以恒定的速度将其拉长而制得。适合进行熔融纺丝的纤维是，例如，聚酯、脂肪族聚酰胺、聚乙烯和聚丙烯。
当纤维原料在高温下稳定并且能够溶解在挥发性溶剂中时，优选使用干纺。在这种情况下，可以将预定量的填料混合并分散在纤维原料的挥发性溶剂溶液中。本发明的纤维可以通过将带有混合并分散在其中的填料的纤维原料溶液通过细喷嘴喷射到加热气体中，然后将溶液凝固成纤维，同时蒸发挥发性溶剂而制得。适合进行干纺的纤维是聚丙烯腈系纤维、醋酸酯等。
当纤维原料仅溶于低挥发度的溶剂或在高温下不稳定的溶剂时，优选使用湿纺。在这种情况下，可以将预定量的填料混合并分散在纤维原料的溶液中。本发明的纤维可以通过将带有混合并分散在其中的填料的纤维原料溶液通过细喷嘴喷射到含有非溶剂的凝固浴中，然后使其凝固成纤维同时除去溶剂。适合进行湿纺的纤维是，例如，聚乙烯醇和人造丝。
当本发明的纤维的形态是切膜纱时，其可以通过使用例如微切条机(micro slitter)、切带机(tape slitter)等的切断机来切割以下塑料膜或多层膜而制备塑料膜(例如，聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚丙烯等)，其中已经结合了在用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料或其整体颜色会出现变化的填料混合物；塑料膜(例如，聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚丙烯等)，其涂覆了含有在用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料或其整体颜色会出现变化的填料混合物的组合物；或者多层膜，其是通过在上述塑料膜上层压了其它膜(例如，聚对苯二甲酸乙二酯)而制成的。
使用通过以上方法制得的本发明的纤维，可以通过例如缝纫的已知方法制得本发明的纤维制品。
当本发明的纤维制品是纸制品时，可以通过用细孔筛网抄集(scoopup)由以上方法制造的纤维来制造该制纸品。
本发明的纤维或纤维制品可以使用适用于纤维原料的染料或颜料来进行染色。
本发明的纤维或纤维制品的使用方法当用激光对浸渍有用激光束照射时会改变颜色的填料或有这种填料附着于其中的本发明的纤维或纤维制品进行照射时，填料随激光束照射二改变颜色。因此，可以仅仅改变激光束照射部位的纤维或纤维制品的颜色。
当本发明的纤维或纤维制品中所结合或附着的填料是白色填料和黑色颜料的混合物时，在黑色颜料中发生相分离或其它现象，并且白色颜料在纤维或纤维制品的表面上显示其自身的颜色。因此，可以仅仅改变激光束照射部位的纤维或纤维制品的颜色。
可用于本发明的激光器是YAG激光器、准分子激光器、CO2激光器等。这些激光器中，优选YAG激光器，更优选Nd-YAG激光器。
对激光的波长没有限制，只要其改变填料的颜色。在Nd-YAG激光器的情况下，优选波长为大约354nm、大约532nm或大约1064nm。
本发明的纤维或纤维制品可以，例如，用扫描激光标记设备进行照射。因为激光束照射可以由计算机控制，所以可以在纤维或纤维制品的预定位置上制造微小的识别标志(例如标志、码号、序号等)。
标记有标志或图案的切膜纱可用作例如以上所述的那些纸制品的防伪线。这里所使用的“线”包括膜或箔带(ribbons)、金属丝和适合包括在纸制品中的任何其它拉长的组成部分。
因此，通过核验纤维或纤维制品上所标记的标志或图案的存在，能够识别该纤维或纤维制品有无标志。
更具体地说，本发明的纤维或纤维制品用激光束进行照射以制造其上有标志或图案的纤维或纤维制品。然后可以核验被标记的纤维或纤维制品上标志或图案的存在以识别该纤维或纤维制品是真的或伪造的。
上述核验可以用肉眼、放大镜、显微镜等进行。
本发明的效果本发明提供了其中的单根纱可以用微小标志来标记的纤维或纤维制品。
本发明还提供了其中的单根纱可以用微小标志来标记的纤维或纤维制品的制造方法。
当本发明的纤维或纤维制品用激光照射时，被照射的部分改变颜色，从而在纤维或纤维制品上产生比如字母、符号或图案这样的标志。因为只有被激光束照射的本发明的纤维部分改变颜色，本发明的纤维制品的单根纱能用例如字母、符号等的标志来进行标记。
部分或全部由本发明的纤维制成的品牌制品可以用不能用肉眼识别但是在放大镜或显微镜下能够识别的商标或图案来进行标记，从而使人容易地识别被标记的制品是真品或伪造品，由此有效地防止品牌制品的伪造。
本发明的纤维制品的优点是当制品在商店里出售时能够很快地标记上购买者的名字、想要的图案、符号等。
期望本发明的纤维或纤维制品找到各种用途，例如刺绣的替代品。
本发明的最佳实施方式下面将参考实施例进一步详细地描述本发明。
实施例1将含有10wt％硫酸钡(平均粒径1μm)和10wt％碳黑的聚酯母料(商品名CESAF LASER NB94120503，Clariant(科莱恩)国际有限公司生产)以5wt％的量加入到通过加热到295℃而制备的熔融聚酯(聚对苯二甲酸乙二酯)中，从而使硫酸钡和碳黑分散在聚酯中而得到聚酯熔体。
然后将该熔体通过喷嘴喷射到空气中，并且在115℃下将喷射的熔融长丝拉伸到其原来长度的三倍，由此得到其中结合有硫酸钡和碳黑的本发明的聚酯纤维(长丝纱，直径100μm)。
实施例2将含有20wt％的用激光束照射时会从白色变成黑色的三氧化二锑(平均粒径1μm)的聚酯母料(商品名CESAF LASER NB03120509，Clariant(科莱恩)国际有限公司生产)以5wt％的量加入到通过加热到295℃而制备的熔融聚酯(聚对苯二甲酸乙二酯)中，从而使三氧化二锑分散在聚酯中而得到聚酯熔体。
将该熔体通过喷嘴喷射到空气中，并且在115℃下将熔融长丝拉伸到其原来长度的三倍，从而得到其中结合有三氧化二锑的本发明的聚酯纤维(长丝纱，直径100μm)。
实施例3将6μm厚的透明双轴拉伸聚酰胺膜微切(microslit)成0.2mm宽而得到切膜纱。
通过使用实施例1中所得到的含硫酸钡的聚酯纤维(长丝纱)作为芯，并在其周围缠绕上述切膜纱而制得具有皮芯结构的本发明的纤维。
实施例4将6μm厚的透明双轴拉伸聚酰胺膜微切成0.2mm宽而得到切膜纱。
通过使用实施例2中所得到的含有三氧化二锑的聚酯纤维(长丝纱)作为芯，并在其周围缠绕上述切膜纱而制得具有皮芯结构的本发明的纤维。
实施例5用Nd-YAG激光器(波长532nm)对实施例1中所得到的长丝纱进行部分照射。在被照射的部分，在碳黑中发生相分离，并且硫酸钡在长丝纱表面上显示其自身的颜色。因此，用激光照射的部分从黑色变成白色，其能够用肉眼清楚地与没有用激光照射的部分的色调区别开来。
实施例6用Nd-YAG激光器(波长532nm)对实施例2中所得到的长丝纱进行部分照射。在被照射的部分，三氧化二锑从白色变成黑色，其能够用肉眼清楚地与没有用激光照射的部分的色调区别开来。
实施例7用Nd-YAG激光器(波长1064nm)使用扫描激光标记设备(TAMPOPRINT AG生产，型号WS+SK-86)对实施例1中所得到的单丝纱进行照射以制造字母标志(字母尺寸80μm×80μm)。
在200倍光学显微镜下观察该单丝纱。字母标志可清楚地识别。
实施例8用Nd-YAG激光器(波长1064nm)使用扫描激光标记设备(TAMPOPRINT AG生产，型号WS+SK-86)对实施例2中所得到的单丝纱进行照射以制造字母标志(字母尺寸80μm×80μm)。
在200倍光学显微镜下观察该单丝纱。字母标志可清楚地识别。
权利要求
1.一种含有人造纤维和结合在其中的填料的纤维或纤维制品，所述填料是用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料或其整体颜色会出现变化的填料混合物。
2.根据权利要求1所述的纤维或纤维制品，其中所述的用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料是至少一种选自云母、硫酸钡、硫化锌、三氧化二锑、磷酸铜和生育酚的填料。
3.根据权利要求1所述的纤维或纤维制品，其中所述的用激光束照射时其整体颜色会出现变化的填料混合物是所述用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料和白色颜料的混合物，或者白色填料和黑色颜料的混合物。
4.根据权利要求3所述的纤维或纤维制品，其中所述白色颜料是二氧化钛。
5.根据权利要求3所述的纤维或纤维制品，其中所述黑色颜料是碳黑。
6.根据权利要求3所述的纤维或纤维制品，其中所述白色填料是硫酸钡。
7.根据权利要求1所述的纤维或纤维制品，其中相对于人造纤维和填料的总重量，所述填料的量为大约0.01至大约10wt％。
8.根据权利要求1所述的纤维或纤维制品，其中所述填料的形态是平均粒径不大于大约15μm的颗粒。
9.根据权利要求1所述的纤维或纤维制品，其中所述人造纤维是聚酯。
10.一种制造含有在用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料或其整体颜色会出现变化的填料混合物的人造纤维的方法，包括将所述填料混合并分散在所述人造纤维原料的熔体或溶液中；和将所述分散体纺成纤维。
11.一种用标志或图案来标记纤维或纤维制品的方法，包括用激光束对权利要求1至9中任何一个所述的纤维或纤维制品进行照射。
12.一种识别纤维或纤维制品有无标志的方法，包括核验标记在权利要求1至9中任何一个所述的纤维或纤维制品上的标志或图案的存在。
全文摘要
本发明提供一种含有人造纤维和结合在其中的填料的纤维或纤维制品，该填料是用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料或其整体颜色会出现变化的填料混合物。优选在用激光束照射时其自身的颜色会改变的填料为硫酸钡或三氧化二锑。该填料的形态通常是平均粒径不大于大约15－的颗粒。当用激光束照射本发明的纤维或纤维制品时，被照射的纤维部分改变颜色，使得可以在纤维或纤维制品的单根短纤纱或长丝纱上制造微小标志。
文档编号D01F1/04GK1788115SQ20048001278
公开日2006年6月14日 申请日期2004年5月14日 优先权日2003年5月14日
发明者辻本裕, 酒井美明, F·卢瓦里翁 申请人:敷纺株式会社, 克拉瑞特国际有限公司