JP2004270052A - 構造性発色物体及びその製造方法並びにそれを用いた物品 - Google Patents

Abstract

【課題】光と微細構造との物理作用によって発現する構造性発色体において、工業的に安価に濃鮮色を発現させることができ、しかも耐久性の優れた構造性発色物体とその製造方法、さらにこのような構造性発色物体を用いて成る物品を提供する。
【解決手段】屈折率の異なるそれぞれ２種類の材料から成る海部２ａ及び島部２ｂを備え、十分な規則的配列構造を備えた海島構造体２の少なくとも光の入射側表面に表面層３を形成し、表面層３の屈折率ｎ_Ｏを海部の屈折率ｎ_Ｓよりも小さく、望ましくはこれら屈折率の差（ｎ_Ｓ−ｎ_Ｏ）を０．０１以上となるようにする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維状、フィルム状あるいはリボン状をなし、内部に十分な規則性を有する微細な海島構造を備え、光との相互物理作用によって、少なくとも可視光領域の特定波長の光を反射させて、構造性発色する光学機能物体に係わり、顔料や染料を用いることなく、例えば可視光線領域においては、澄んだ鮮やか色味を発する構造性発色物体及びその製造方法、さらにはこのような発色物体を用いた物品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
顔料や染料などのいわゆる色素を用いず、光の干渉、回折などの物理作用を用いた発色手段（広義には構造性発色と称する）が知られている。これは、物体表面やその内部の微細構造と、光との相互作用によって発色するもので、既にいくつかの公知技術がある。
【０００３】
具体的には、屈折率の異なる２種類のポリマー物質を交互に何十層と積層した構造とすることにより発色する材料が報告されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
この原理は、屈折率が異なる交互積層界面で生じるフレネル反射が重なって干渉を起こし、その結果として反射率の波長依存性や反射率そのものの増強や減少を生じるものであって、特定波長で特定位相差をもって重なり合うときに現れる発色である（発色波長λ_１＝２（ｎ_ａｄ_ａ＋ｎ_ｂｄ_ｂ）：発色波長λ_１は互いの光学的厚みが等しいとき、すなわち、ｎ_ａｄ_ａ＝ｎ_ｂｄ_ｂのとき、最大となる）。
例えば、上記特許文献１には、少なくとも第１と第２のポリマー物質の屈折率が互いに少なくとも０．０３異なり、しかも１００ｎｍ程度の厚さで積層させたフィルム状の反射性ポリマー物体が開示されている。
【０００４】
また、上記特許文献２には、屈折率の異なる２種類の高分子物質からなる交互積層構造を有する繊維状の発色構造体が開示されており、この発色繊維は、非染色の発色繊維であって、見る方向によって色味が変わるという干渉特有の特徴を有し、しかもこの繊維と組合せる繊維の色によってはその複合効果によって、独特の質感を呈するものである。
【０００５】
一方、回折・干渉作用を利用した構造体としては、繊維表面に一定幅の細溝を設けることによって回折・干渉色を発する構造体が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
この原理は、平面あるいは凹面上に多数の所定寸法（溝の深さや溝同士の間隔など）の溝を規則的に形成させたもの（いわゆる、回折格子のごとく）に光を入射させると、光路差ΔＬが生じ、この光路差が波長λの整数倍のとき、反射光が強め合って明るくなるもの（光路差ΔＬ＝ｍλ：但し、ｍは回折次数で、ｍ＝０，１，２・・・）で、実際には、ある入射角で入った入射光に対し、ある回折角で波長λの発色を与えるものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開平４−２９５８０４号公報
【特許文献２】
特許第３０３６３０５号公報
【特許文献３】
特開平８−２３４００７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構造性発色体は、従来の染料や顔料による発色とは異なり、原理的には澄んだ鮮やかな色味を呈する発色体が得られるはずであるものの、実際には、ポリマー系材料を使用した場合、半導体プロセスのようにはうまくいかず、
▲１▼高精密制御による微細構造体の規則性・周期性の確保が困難
▲２▼大きな屈折率差を確保するための材料の選択幅が狭い
といった問題があった。
このような問題を解決するために、構造性発色体内部の層数や段数を増加させることにより、濃鮮色機能を発現させようとしているが、組合せるポリマーの物性値（溶融粘度や融点、膨張係数）の違いなどによって、ナノオーダの微細構造を安定して形成することが困難であった。すなわち、構造性発色体そのものは、上記のように「光の色」という優れた潜在能力を持っていながら、濃鮮色機能に優れ、商品性の高いものが必ずしも開発されていなかった。
【０００８】
本発明は、従来の構造性発色体における上記課題に着目してなされたものであって、光と微細構造との物理作用によって発現する構造性発色体において、工業的に有利かつ安価に濃鮮色を発現させることができ、しかも耐久性の優れた構造性発色物体とその製造方法、そしてこのような構造性発色物体を用いて成る物品を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の構造性発色物体は、少なくとも特定波長の可視光を反射させる物体であって、屈折率の異なる少なくとも２種類の材料から成る海島構造を有し、当該海島構造体における島部の配列が微細な規則性をなし、少なくとも光との物理的相互作用に基づく構造性発色を呈すると共に、上記海島構造体の少なくとも光の入射側表面を覆う表面層を有し、該表面層を構成する材料の屈折率ｎ_Ｓが海島構造体の海部を構成する材料の屈折率ｎ_Ｏよりも小さく、望ましくは、これら屈折率の差（ｎ_Ｓ−ｎ_Ｏ）が０．０１以上である構成としたことを特徴としている。
【００１０】
本発明の構造性発色物体の製造方法においては、海島構造体の少なくとも光の入射側表面に表面層をインラインで形成することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の構造性発色物体は、繊維状、フィルム状あるいはリボン状として、織物、編物あるいは不織布の少なくとも一部に使用するばかりでなく、所定の長さに切断して微小な構造性発色体チップとしたり、所定の寸法に粉砕して構造性発色体粉末としたりすることができ、このようなチップや粉末は、色材や光輝材として、塗料やフィルム構造体、プラスチック等の各種成形体に広く適用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明はこれらの形態例のみに限定されるものではない。
【００１３】
図１〜３は、本発明の実施形態として、当該構造性発色物体を繊維状の物体に適用した例を示す断面図であって、図１（ａ）及び（ｂ）に示す構造性発色物体１は、矩形状断面を有すると共に、屈折率ｎ_Ｓの材料から成る海部２ａの中に、多数の島部２ｂが存在し、屈折率ｎ_ｉの材料から成る島部２ｂの微細構造体群が、四角形（直交）配列状に規則的に配列された構造の海島構造体２を備え、該海島構造体２の外周部に、当該発色物体１の最外層として、海部２ａの屈折率ｎ_Ｓよりも小さな屈折率ｎ_Ｏの材料から成る表面層３が直接設けてある（ｎ_Ｓ＞ｎ_Ｏ）。また、図２（ａ），（ｂ）及び図３（ａ），（ｂ）は、円形断面及び楕円状断面を有する構造性発色物体１をそれぞれ示したもので、いずれも海部２ａ及び島部２ｂから構成される海島構造体２の外周部に、海部２ａの屈折率ｎ_Ｓよりも小さな屈折率ｎ_Ｏの材料から成る表面層３が形成されている。
【００１４】
また、図３（ａ）〜（ｄ）は、同じく繊維状をなす構造性発色物体の他の形態例を示すものであって、断面形状は上記図１〜３と同様の矩形、円形及び楕円状断面を有しているものの、島部２ｂの微細構造体群が光の入射面に立てた法線と所定角度θ（本図ではθ＝９０°）をなす方向に、近接あるいは密着して層状配列（波長に比べて十分に小さな直径の微細構造体（島部２ｂ）がほとんど密着した状態に配列されており、見掛け上層状と見なせる）したもので、いずれも海部２ａ及び島部２ｂから構成される海島構造体２の最外層として、海部２ａの屈折率ｎ_Ｓよりも小さな屈折率ｎ_Ｏを有する表面層３を設けたものである（ｎ_Ｓ＞ｎ_Ｏ）。特に、図４（ｄ）には、図４（ｃ）の島部２ｂとしての微細構造体群がほどんど層状になっているものを示している。
なお、本発明の構造性発色物体１の断面形状は上記のように、必ずしも矩形状や円形、楕円形である必要はなく、図５に示すように、各種の多角形や、星型等であっても構わない。
【００１５】
なお、本発明において、構造性発色とは、海部２ａによって取り囲まれた島部２ｂとしての微細構造体群が、実質的に行列状、多角形状に十分な規則性をもって配列していることにより、あるいは、当該発色物体の断面において、光の入射方向を法線の位置としたとき、上記微細構造体群が入射面に立てた法線に対して所定の角度θをなす方向に、実質的に層状に十分な規則性をもって配列形成されていることにより、光の散乱、回折の少なくともいずれかの物理作用に基づいて特定波長を反射することを言い、本発明の構造性発色物体においては、このような微細な規則性配列を備えた海島構造体を有していることから、このような構造性発色機能が発現される。なお、この場合、特定波長の反射機能は、単独の物理現象によって発現しても良いし、複数の物理現象の組合せによって発現していても差し支えない。
【００１６】
なお、上記物理作用について、一般に、「光の散乱」とは主に、マクロな規則性を有している系に適用され、「散乱」を発現する中で、さらにミクロ領域まで規則性が進んだ系として、「回折現象」や「干渉現象」等が分類されており、本発明で言う「物理作用」とは、光の散乱、回折、干渉等の現象を含むものである。したがって、本発明に用いる海島構造体としては、上記の作用に基づく光反射機能を発現する物体であれば特に限定されることはなく、上記図１ないし図４に示した構造のみならず、公知の物体、例えば、特許第３０３６３０５号や特許第３１５８８３０号、特開平７−３３１５３２号等に記載の構造体等をも適用できることは言うまでもない。
【００１７】
このような構造性発色を呈する物体は、前述したように、いずれも主に物理作用によって特定波長の光を反射させるものであり、可視光領域であれば、波長λ＝３８０〜７８０ｎｍの範囲で、特定波長の光を反射させ、色として我々の眼に認知されることになる。
【００１８】
次に、本発明の構造性発色物体における「濃鮮色機能」について説明する。
一般に、染色された繊維製品を水（屈折率ｎ_Ｗ＝１．３３）に濡らすと、濃くはっきり見えることが知られている。本発明でいう構造性発色物体（繊維、フィルム、リボン状物体）も、基本的にはこの考え方に基づいて検討されたものであって、構造性発色を発現する海島構造体の最外層に「水」に相当するものを直接設けることにより濃鮮色化を達成しようとするものである。
【００１９】
前述したように、本発明における海島構造体は、従来の染色による発色機構と異なり、その内部あるいは表面に形成されている精密微細構造体と光との相互作用による物理作用によって、はじめて発色するもの（構造性発体）である。
それ故、構造性発色体の本来の発色（光の色）を損なうことなく、濃い鮮やかな色を発現させるためには、以下のような条件を必要とすることを我々は鋭意検討の結果、見出したものである。即ち、
（１）海島構造体に入射する光が、該構造体の表面で極力反射しないようにする（表面反射光の軽減）。
（２）表面反射した光以外の残りの光が、損失することなく海島構造体中に入るようにする（損失光の軽減）。
（３）海島構造体に入った光は、拡散・吸収されることなく、微細構造と光との相互作用に基づいて、位相の揃った光を反射光として出射させるようにする（位相の揃った光の反射）。
【００２０】
従来の染色繊維においては、単に染色部の屈折率よりも小さな屈折率を有する物質層を表面に形成したり、あるいはエッチング処理して表面をミクロに粗面化することにより表面反射光を反射拡散させればよかった訳であるが、海島構造を備えた本発明のような構造性発色物体においては、拡散反射光が発生すると、構造性発色本来の発色も損なわれてしまうことになる。換言すると、可視光領域において、特定波長の光を効率良く反射できなくなってしまい、それ故、発色強度が大きく低下し、商品価値がなくなってしまう。
【００２１】
本発明は上記視点に立脚し、屈折率の異なる少なくとも２種類の材料から成る海島構造体（構造性発色を担う部分）の海部の屈折率ｎ_Ｓと、その上に形成される表面層の屈折率ｎ_Ｏの差に着目してなされたものである。
図１〜図４に示した断面構造例において、構造性発色を担う海島構造体２の海部２ａの屈折率ｎ_Ｓと、その上に形成される表面層３の屈折率ｎ_Ｏの大小関係については、表面反射光を軽減させるため、フレネルの反射係数の式より、ｎ_Ｓ＞ｎ_Ｏであることが必要である。さらに、人間の眼で見たときに、濃鮮色機能の有意性を視認できるための両者の屈折率の差（ｎ_Ｓ−ｎ_Ｏ）は、本発明者によるこれまでの検討結果から、（ｎ_Ｓ−ｎ_Ｏ）≧０．０１であることが望ましく、さらに顕著なものとするためには、（ｎ_Ｓ−ｎ_Ｏ）≧０．０３であることが好ましいことが判った。なお、表面層を設けていない海島基本構造においても島部の屈折率に比べて海部の屈折率を小とすることにより、同様の効果がもたらされることも見出している。
【００２２】
ここで、なお、構造発色性を呈する構造体に対する「濃鮮色の程度を表す定量的な尺度」については、これまで提案されていなかったが、本発明では色の３属性（色相Ｈ、彩度Ｃ、明度Ｌ）のうち、明度Ｌと彩度Ｃに着目し、以下のような考え方でこの尺度を定義する。
すなわち、構造性発色物体において、「濃鮮色さ」が大きいとは、基準試料に比べ、明度Ｌがより小さく、彩度Ｃがより大きくなる方向を意味する。
【００２３】
図６は、図１に示した矩形断面の構造性発色物体において、海部２ａの材料として屈折率ｎ_Ｓ＝１．５３の材料（Ｎｙ６）を使用すると共に、表面層３として種々の屈折率ｎ_Ｏの材料を用いた場合の明度Ｌ及び彩度Ｃと屈折率差（ｎ_Ｓ−ｎ_Ｏ）の関係を示したものであって、横軸に彩度Ｃ、縦軸に明度Ｌをとり、基準試料としての未処理試料（図６中におけるｎ_Ｓ−ｎ_Ｏ＝０を示す左側プロット点が表面層を設けていない場合）と処理試料（低屈折率の表面層を設けた場合）の座標点から、明度Ｌ及び彩度Ｃ、すなわち「濃鮮色さ」に及ぼす屈折率差の影響を把握することができ、海部２の屈折率ｎ_Ｓと表面層５の屈折率ｎ_Ｏの差（ｎ_Ｓ−ｎ_Ｏ）が大きくなるに従い、明度Ｌが小さい側に、そして彩度Ｃは大きい側にシフトしていくことが判る。
【００２４】
この明度Ｌと彩度Ｃの未処理試料との差、すなわち、明度差ΔＬの値と彩度差ΔＣの値が大きいほど、濃鮮色さが向上していることを示している。なお、明度差ΔＬ（未処理試料の明度Ｌｖ−処理試料の明度Ｌｔ）の具体的数値としては、ΔＬ≧２であることが、また、彩度差ΔＣ（処理試料の彩度Ｃｔ−未処理試料の彩度Ｃｖ）としては、ΔＣ≧２であることがより好ましい。
なお、彩度Ｃ、明度Ｌの値の算出については、ＪＩＳ Ｚ ８７０１のＸＹＺ表色系および、Ｘ_１０Ｙ_１０Ｚ_１０表式系による色の表示方法に基づいて行うことができる。
【００２５】
なお、海部２ａ及び表面層３の屈折率は、一般に方向によって相違（屈折率異方性を有する）し、正確には各々の３方向の屈折率（ｎ_ｘ，ｎ_ｙ，ｎ_ｚ）をそれぞれ意味するが、本発明においては、特に言及しない限り、３方向の屈折率の平均値を屈折率とする。
【００２６】
また、上記した海部２ａと表面層３の屈折率の大小に加え、両界面の平滑性（粗さ度合い）の状態も濃鮮色さへ影響を及ぼす。すなわち、前述したように、構造性発色を呈する物体において、両界面の平滑度合いは、反射光の拡散の大小に影響を及ぼすことから、界面の表面平滑性は、入射波長のオーダに較べて十分に小さいこと（波長オーダの１／１０以下、好ましくは１／１００以下のオーダ）が望ましい。このような観点から、海部２ａと低屈折率の表面層３の間には、接着剤などの異種材料を介在させることなく、例えばインラインで一体成形あるいは一体被覆することが望ましい。
【００２７】
本発明の構造性発色物体の他の形態例として、図７に示すように、海島構造体２において、微細構造体としての島部２ｂが実質的に層状に十分に規則性を持ち、しかも光の入射方向を法線の位置としたとき、入射面に立てた法線と所定の角度θ（≠９０°）をなす方向に傾いた状態に配列形成されており、その外側が表面層３で覆われている構造を採用することができる。
また、図８（ａ）〜（ｃ）に示すように、海島構造体２における島部２ｂから成る微細構造体群を四角形状あるいは三角形状に完全密着させ、最密充填するようになすこともできる。
【００２８】
さらに他の形態例として、図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、海島構造体２の外側に、複数の表面層（図９においては、２層の表面層３、すなわち中間層３ａ及び最外層３ｂ）を順次設けるようになすこともできる。このような構造の表面層においても、最外層３ｂの屈折率を最も小さくすることにより、濃鮮色化が可能となる。このような構造例として、図９（ａ）及び図９（ｂ）においては、いずれも海島構造体２における島部２ｂが四角形（直交）配列をなしている例を、また、図９（ｃ）は、三角形配列の例をそれぞれ示している。
【００２９】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、フィルム状をなす構造性発色物体の形態例を示すものであって、フィルム状の構造性発色物体の場合、３つの形態、すなわち、海島構造体２に対し、光の入射方向側に表面層３を設けた構造（図１０（ａ））、光の入射方向側とその反対側の両面に表面層３を設ける構造（図１０（ｂ））、さらに、前述した繊維状発色物体と同様に、海島構造体２の全外周面を表面層３によって被う構造（図１０（ｃ））が考えられる。また、島部の配置も前述のような入射光に垂直な場合だけでなく、図１１（ａ）〜（ｄ）に示されるような入射光に平行な場合であっても構わない。但し、少なくとも入射光側に表面層を設けるものである。いずれにしても、少なくとも光の入射側に表面層３を設けることが必要である。
【００３０】
さらに、別の形態例として、図１２に示すように、リボン状の構造性発色物体とすることもできる。図１２（ａ）には、光の入射方向側面に、表面層３を設けたリボン状発色物体の断面図を、また、図１２（ｂ）には、その斜視図を示している。この場合も上記同様に、少なくとも光の入射側に表面層３を設けることが必要となる。
【００３１】
また、前述の図９（ａ）〜図９（ｃ）に示したように、海島構造体２の外側に２層以上の低屈折率の表面層３が設けられている系において、屈折率分布の観点からその構造を考えてみると、図１３（ａ）に示すように、海島構造体２のすぐ外側に、海部２ａよりも屈折率の小さな中間層３ａ（屈折率ｎ_ｍ）を形成し、その外側には、この中間層３ａよりもさらに屈折率の小さな最外層３ｂ（屈折率ｎ_Ｏ）を設けるようにすることが望ましい。
このように、基準となる海部２ａの屈折率ｎ_Ｓよりも外側に向かうほど、屈折率が小さくなるようにすることにより、当該構造性発色物体１を角度を徐々に変えて見た場合でも、濃鮮色さが保持できるようになる。これは図１３（ｂ）に示すように、海島構造体２の外側に設けられる中間層３ａ及び最外層３ｂの屈折率分布が変化していることによる。
【００３２】
さらに、図１４（ａ）〜（ｄ）に示すように、複数層から成る表面層３を設ける代わりに、図１４（ａ）〜（ｄ）に示すように、段差のない連続した屈折率分布を持つ表面層３を形成することによっても、同様な効果が得られる。このような構造体は、例えば繊維状のものの場合、［００４０］に記載している紡糸装置（図１５参照）において、保温筒内及びそれより下流での温度制御により構成材料の、例えばポリマーの結晶化度や配向度を変化させることによって製造することが可能である。
【００３３】
上記のように、本発明の構造性発色物体は、屈折率の異なる少なくとも２種類の材料から成り、十分な規則的配列構造を備えた海島構造体を有すると共に、当該海島構造体の少なくとも光の入射側表面を覆う表面層を有し、表面層の屈折率ｎ_Ｏが海島構造体の海部の屈折率ｎ_Ｓよりも小さくなっていることから、特定波長の光を反射させる構造性発色機能を発現すると共に、物体表面における入射光の反射が低減することにより明度Ｌが小さく、彩度Ｃが大きくなって、濃鮮色さが向上することになる。このとき、上記屈折率の差（ｎ_Ｓ−ｎ_Ｏ）が、特に０．０１以上、さらに望ましくは０．０３以上となるようにすることによって、当該発色物体表面における入射光の反射をより確実に少なくすることができ、さらに一層の濃鮮色が発現されることになる。
【００３４】
本発明の構造性発色物体における海島構造体２を構成する材料としては、例えばポリエステル系、ポリアミド系、ポリオレフィン系、ビニル系、ポリエーテルケトン系、ポリサルファイド系、フッ素系、ポリカーボネート系の単体もしくはこれらのブレンド、あるいはこれらのうちの２種以上ポリマーの共重合体のようなポリマー系材料、通常のクラウンガラス、フリントガラス、Ｅガラス、Ｓガラス、石英ガラスなどのガラス系材料、Ａｌ_２Ｏ_３、ＢｅＯ、ＣａＯなどのセラミックス系材料を使用することができ、これらの中から屈折率が上記の関係となるような組み合わせを選択して、海部２ａ及び島部２ｂの材料とする。
なお、海部２ａを構成する材料と島部２ｂを構成する材料とは、安定成形や各種物品への適合性の観点から、物性値（熱膨張係数、吸水率、溶融粘度など）の近い材料系であることが好ましい。
【００３５】
一方、海島構造体２を覆う表面層３を構成する材料としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリオレフィン系、ビニル系、ポリエーテルケトン系、ポリサルファイド系、フッ素系、ポリカーボネート系樹脂の単体、又はこれらから選ばれる２種類以上の樹脂のブレンド若しくは共重合体を用いることができる。また、上記のような熱可塑性樹脂に限らず、公知の紫外線硬化樹脂を用いても構わない。このような材料を用いることにより、実用的な材料を表面層３として、成形金型（ダイ）を通して一体成形することができ、海島構造体２との密着性に優れ、発色物体としての耐久性も向上することになる。
【００３６】
また、上記表面層３には、パラフィン系、フッ素系、シリコン系、ビニル重合系、ウレタン系、若しくはワックス系材料、又はこれらの任意の組み合わせによる材料を含有させることができ、これにより、比較的低屈折率の材料を、成形金型（ダイ）を通して、表面層３を一体成形して設けることが可能になり、濃鮮色機能に加え、耐久性も向上することになる。
【００３７】
さらに、上記表面層３を構成する材料としては、鉱物油、植物油、植物脂肪酸エステル、石油系合成油などのオイリング加工剤を単独あるいは組み合わせて用いることができ、これによって、繊維状、フィルム状あるいはリボン状の海島構造体を連続成形（インライン成形）する際に、容易に被覆できるようになる。
【００３８】
また、表面層材料の被覆量や厚さは、海部材料との親和性や、これを形成する方法等により一概に決定できないが、例えばオイリング加工剤を表面層材料として用いた場合には、海島構造体２の質量に対して、０．０３〜３０％の質量の表面層３を形成することが望ましい。すなわち、オイリング加工剤の量が０．０３％に満たない場合には、表面層による濃鮮色化の効果がほとんど現れず、３０％を超えると発色物体としてのフレキシビリティが損われる傾向がある。
【００３９】
本発明の構造性発色物体の製造に際しては、海島構造体の少なくとも光の入射側表面に、最外層あるいは少なくとも表面層に、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリオレフィン系、ビニル系、ポリエーテルケトン系、ポリサルファイド系、フッ素系、ポリカーボネート系樹脂の単体、あるいはこれらから選ばれる２種類以上の樹脂のブレンド若しくは共重合体から成る表面層、又はパラフィン系、フッ素系、シリコン系、ビニル重合系、ウレタン系及びワックス系から成る群から選ばれた少なくとも１種の材料を含む表面層、又は鉱物油、植物油、植物脂肪酸エステル及び石油系合成油から成る群から選ばれた少なくとも１種のオイリング加工剤から成る表面層をインラインで設けることができ、これによって密着性、耐久性の優れた濃鮮色機能を発現する構造性発色物体が連続的に、しかも安価に製造できるようになる。
【００４０】
図１５は、本発明の構造性発色物体の製造に用いられる複合紡糸装置の一例を示す概略図であって、紡糸口金が組み込まれた紡糸ヘッドに、真空ポンプに連結されたホッパーをそれぞれ備えた３基のエクストルーダＡ，Ｂ，Ｃがギアポンプを介してそれぞれ連結された構造を有しており、例えば海部及び島部を構成する第１及び第２のポリマー材料がエクストルーダＡ及びＢから押出されて海島構造体が形成されると共に、その周囲にエクストルーダＣから押出された第３のポリマー材料から成る表面層が被覆されるようになっており、このような構造の発色物体は、紡糸ヘッドから吐出されたのち、紡糸ヘッドに取付けられた保温筒によって一定温度に保持されながら引き伸ばされてフィラメントの状態でワインダーに巻き取られる。
なお、表面層として、鉱物油、植物油、植物脂肪酸エステル、石油系合成油などのオイリング加工剤を適用する場合には、紡糸線上の適切な位置（フィラメントが十分冷却固化した位置）にオイリング加工剤を塗布できるダイス等を設け、そこを通過させることによって、フィラメントの周囲に当該オイリング加工剤を付着させることができる。
この紡糸工程の後、フィラメントの特性向上と所定寸法化のために、適宜熱延伸処理を施しても構わない。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、これら実施例によって本発明が限定されるものではない。
なお、当該実施例及び比較例における濃鮮色の程度の評価については、前述のＪＩＳ Ｚ ８７０１に基づく測定値と共に、人の視覚による評価（官能評価：５人で判定し、濃鮮色化の程度が大のものを３、中のものを２、小のものを１と評価したものの平均値で示す）の二通りの方法によって行った。
【００４２】
（実施例１）
海部２ａの材料として、屈折率ｎ_Ｓ＝１．６３のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を、島部２ｂの微細構造体材料として、屈折率ｎ_ｉ＝１．５３のナイロン６（Ｎｙ６）を、また、これらから成る海島構造体２の外周部を覆う表面層３の材料として、屈折率ｎ_Ｏ＝１．４９のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を選択し、下記条件にて、図１に示すような構造性発色物体１（矩形型の緑色を発色する物体）を一体成形した。
【００４３】
当該構造性発色物体１の紡糸については、次の手順により行った。
紡糸口金として、公知の複合紡糸口金（例えば、特開平８−２２６０１１号公報参照）に、表面層３形成するための流路を設けるように改良したものを準備し、それを図１４に示すような溶融複合紡糸装置に装着した上で、紡糸温度２８５℃、巻き取り速度３ｋｍ／ｍｉｎの条件下で未延伸糸を得た後、この未延伸糸を延伸倍率３倍で熱処理を細径化を兼ねて熱延伸処理を行い、矩形型断面の構造性発色物体１を得た。
【００４４】
得られた構造性発色物体１（糸）を黒色紙に整列巻きし、分光光度計（日立製作所製モデルＵ−４１００）を用いて反射率を測定し、その値に基づいて色彩計算を行い、彩度Ｃ及び明度Ｌを算出すると共に、５人の官能試験による濃鮮色の程度を評価した。その結果を表１に示す。
【００４５】
（実施例２）
海部２ａの材料として、屈折率ｎ_Ｓ＝１．５３のナイロン６（Ｎｙ６）を、島部２ｂの微細構造体材料として、屈折率ｎ_ｉ＝１．６３のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を選択すると共に、これらから成る海島構造体２の外周部を覆う表面層３の材料として、屈折率ｎ_Ｏ＝１．４９のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を選択し、公知の複合紡糸口金に表面層３形成するための流路を設けた改良口金を用いて同様の条件のもとに、図１に示すような構造性発色物体１（矩形型の緑色を発色する物体）を一体成形した。
【００４６】
そして、得られた構造性発色物体１（糸）について、同様に反射率を測定し、その値に基づいて同様の色彩計算を行い、彩度Ｃ及び明度Ｌを算出すると共に、濃鮮色の程度の官能評価を行った。その結果を表１に示す。
【００４７】
（実施例３）
海部２ａの材料として、屈折率ｎ_Ｓ＝１．５３のナイロン６（Ｎｙ６）、島部２ｂの微細構造体材料として、屈折率ｎ_ｉ＝１．６３のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）をそれぞれ選択すると共に、これらから成る海島構造体２の外周部を覆う表面層３のうち、海島構造体２に接する中間層３ａの材料として、屈折率ｎ_ｍ＝１．４９のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、該中間層３ｂの外側を覆う最外層３ｂの材料として、屈折率ｎ_Ｏ＝１．４７のポリプロピレン（ＰＰ）をそれぞれ選択し、公知の複合紡糸口金に表面層３形成するための流路を設けた改良口金を用いて、同様の条件のもとに、図９（ａ）に示すような構造性発色物体１（矩形型の緑色を発色する物体）を一体成形した。
【００４８】
そして、得られた構造性発色物体１（糸）について、同様に反射率を測定し、その値に基づいて同様の色彩計算を行い、彩度Ｃ及び明度Ｌを算出すると共に、濃鮮色の程度について官能評価を行った。その結果を表１に併せて示す。
【００４９】
（実施例４）
海部２ａの材料として、屈折率ｎ_Ｓ＝１．６３のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を、島部２ｂの微細構造体材料として、屈折率ｎ_ｉ＝１．５３のナイロン６（Ｎｙ６）を、また、これらから成る海島構造体２の外周部を覆う表面層３の材料として、屈折率ｎ_Ｏ＝１．４４のシリコン系オイリング剤を選択し、公知の複合紡糸口金に表面層３形成するための流路を設けた改良口金を用いて、同様の条件のもとに、図１に示すような構造性発色物体１（矩形型の緑色を発色する物体）を一体成形した。なお、オイリング剤は、図１５に示すようなダイスを通過させることにより塗布した。
【００５０】
そして、得られた構造性発色物体１（糸）について、同様に反射率を測定し、その値に基づいて同様の色彩計算を行い、彩度Ｃ及び明度Ｌを算出すると共に、濃鮮色の程度の官能評価を行った。その結果を表１に示す。
【００５１】
（比較例１）
上記実施例１と同様に、海部２ａの材料として、屈折率ｎ_Ｓ＝１．６３のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、島部２ｂの微細構造体材料として、屈折率ｎ_ｉ＝１．５３のナイロン６（Ｎｙ６）をそれぞれ選択し、表面層を形成することなく、海島構造体２のみからなる構造性発色物体（矩形型の緑色を発色する物体）を一体成形した。
【００５２】
そして、得られた構造性発色物体（糸）について、同様に反射率を測定し、その値に基づいて同様の色彩計算を行い、彩度Ｃ及び明度Ｌを算出すると共に、濃鮮色の程度について官能評価を行った。その結果を表１に併せて示す。
【００５３】
（比較例２）
上記実施例２と同様に、海部２ａの材料として、屈折率ｎ_Ｓ＝１．５３のナイロン６（Ｎｙ６）、島部２ｂの微細構造体材料として、屈折率ｎ_ｉ＝１．６３のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）をそれぞれ選択し、表面層を形成することなく、海島構造体２のみからなる構造性発色物体（矩形型の緑色を発色する物体）を一体成形した。
【００５４】
そして、得られた構造性発色物体（糸）について、同様に反射率を測定し、その値に基づいて同様の色彩計算を行い、彩度Ｃ及び明度Ｌを算出すると共に、濃鮮色の程度について官能評価を行った。その結果を表１に併せて示す。
【００５５】
【表１】

【００５６】
表１に示した結果から明らかなように、海部２ａと島部２ｂの海島構造体のみから成り、表面層を有しない比較例１及び２の構造性発色物体においては、彩度Ｃが低くて明度Ｌが高く、濃鮮色のレベルが低いことが判明した。これに対し、海部２ａと規則的微細構造をなす島部２ｂから成る海島構造体２の外周部に表面層３を備えた実施例１ないし３に係わる本発明の構造性発色物体１、とりわけ海部２ａと表面層３を構成する材料の屈折率の差（ｎ_Ｓ−ｎ_Ｏ）が０．１４と大きい実施例１の構造性発色物体１においては、彩度Ｃが高いと共に明度Ｌが低く、濃鮮色性が高いことが確認された。
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、屈折率の異なる少なくとも２種類の材料から成り、十分な規則的配列構造を備えた海島構造体を有を有すると共に、当該海島構造体の少なくとも光の入射側表面を覆う表面層を有し、表面層の屈折率ｎ_Ｓが海島構造体の海部の屈折率ｎ_Ｏよりも小さい構成としたことから、顔料や色素を用いることなく、特定波長の光を反射させる構造性発色機能を発揮させることができると共に、当該構造性発色物体の表面における入射光の反射を低減させて、構造性発色の濃鮮色さを向上させることができる。
また、上記表面層をインラインで形成するようになすことによって、密着性及び耐久性を向上させることができると共に、海島構造体と表面層間の界面平滑性を高めることができ、優れた濃鮮色機能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ） 本発明の構造性発色物体の一例として矩形断面の繊維状発色物体の構造を示す断面図である。
（ｂ） 図１（ａ）における島部の微細構造（四角形配列）を示す拡大図である。
【図２】（ａ） 同じく一例として円形断面の繊維状発色物体の構造を示す断面図である。
（ｂ） 図２（ａ）における島部の微細構造（四角形配列）を示す拡大図である。
【図３】（ａ） 同じく一例として楕円形断面の繊維状発色物体の構造を示す断面図である。
（ｂ） 図２（ａ）における島部の微細構造（三角形配列）を示す拡大図である。
【図４】（ａ） 本発明の構造性発色物体の他の一例として島部が互いに密着した微細構造を有する矩形断面の繊維状発色物体の構造を示す断面図である。
（ｂ） 同じく一例として島部が互いに密着した微細構造を有する円形断面の繊維状発色物体の構造を示す断面図である。
（ｃ） 同じく一例として島部が互いに密着した微細構造を有する楕円形断面の繊維状発色物体の構造を示す断面図である。
（ｄ） 同じく一例として島部が層状をなす微細構造を有する楕円形断面の繊維状発色物体の構造を示す断面図である。
【図５】（ａ）ないし（ｇ）は本発明の構造性発色物体の断面形状例を示すそれぞれ断面図である。
【図６】構造性発色物体の明度及び彩度（濃鮮色度）に及ぼす海部の屈折率と表面層の屈折率の差屈折率差（ｎ_Ｓ−ｎ_Ｏ）の影響を示すグラフである。
【図７】本発明の構造性発色物体のさらなる例として島部が互いに密着した状態で入射面に対して傾いた方向に配列形成された構造を示す断面図である。
【図８】（ａ） 本発明の構造性発色物体のさらなる例として島部が四角形状に完全密着した微細構造を有する矩形断面の繊維状発色物体の構造を示す断面図である。（ｂ） 同じく、島部が四角形状に完全密着した微細構造を有する円形断面の繊維状発色物体の構造を示す断面図である。
（ｃ） 同じく、島部が四角形状に完全密着した微細構造を有する楕円形断面の繊維状発色物体の構造を示す断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は本発明の構造性発色物体のさらなる例として、表面層が中間層と最外層の２層から構成される矩形、円形及び楕円形断面の繊維状発色物体の構造を示す断面図である。
【図１０】（ａ） 本発明の構造性発色物体のさらなる例として、光の入射側面に表面層を設けた矩形断面のフィルム状発色物体の構造を示す断面図である。
（ｂ） 同じく、光の入射側面とその裏面側に表面層を設けた矩形断面のフィルム状発色物体の構造を示す断面図である。
（ｃ） 同じく、海島構造体の全表面を表面層で覆った矩形断面のフィルム状発色物体の構造を示す断面図である。
【図１１】（ａ） 島部が光の入射方向に対して平行方向に規則配列した海島構造体の光の入射側面に表面層を設けたフィルム状発色物体の構造を示す断面図である。
（ｂ） 図１１（ａ）に示したフィルム状構造性発色物体の断面図である。
（ｃ） 図１１（ａ）に示した海島構造体の光の入射側面とその裏面側に表面層を設けたフィルム状発色物体の構造を示す断面図である。
（ｂ） 図１１（ｃ）に示したフィルム状構造性発色物体の断面図である。
【図１２】（ａ） 本発明の構造性発色物体のさらなる例として矩形断面のリボン状発色物体の構造を示す断面図である。
（ｂ） 図１２（ａ）に示したリボン状構造性発色物体の斜視図である。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、図９（ａ）示した２層から成る表面層における屈折率の分布を示す説明図である。
【図１４】
（ａ）ないし（ｄ）は、表面層の屈折率を連続的に変化させた場合における屈折率の分布例を示す説明図である。
【図１５】本発明の構造性発色物体を製造するための装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 構造性発色物体
２ 海島構造体
２ａ 海部
２ｂ 島部
３ 表面層
３ａ 中間層
３ｂ 最外層

Claims (16)

1. 少なくとも特定波長の可視光を反射させる物体であって、
   屈折率の異なる少なくとも２種類の材料から成る海島構造を有し、当該海島構造体における島部の微細配列が少なくとも光との物理的相互作用に基づく構造性発色を発現するに十分な規則性を有していると共に、
   上記海島構造体の少なくとも光の入射側表面を覆う表面層を有し、該表面層を構成する材料の屈折率が海島構造体の海部を構成する材料の屈折率よりも小さいことを特徴とする構造性発色物体。
2. フィルム状又はリボン状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の構造性発色物体。
3. 繊維状をなし、上記表面層が海島構造体の周囲を覆っていることを特徴とする請求項１に記載の構造性発色物体。
4. 上記海島構造体における海部の屈折率をｎ_Ｓ、表面層の屈折率をｎ_Ｏとすると、
   ｎ_Ｓ−ｎ_Ｏ ≧ ０．０１
   であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の構造性発色物体。
5. 上記表面層の屈折率が海島構造体との境界面から表面側に向けて小さくなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の構造性発色物体。
6. 上記海島構造体の海部内に島部が行列状又は多角形状に配列されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つの項に記載の構造性発色物体。
7. 上記海島構造体の海部内に島部が光の入射面に立てた法線に対して角度θをなす方向に層状配列されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つの項に記載の構造性発色物体。
8. 上記表面層が、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリオレフィン系、ビニル系、ポリエーテルケトン系、ポリサルファイド系、フッ素系及びポリカーボネート系樹脂の単体、又はこれらの群から選ばれた２種類以上の樹脂のブレンド若しくは共重合体から成ることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載の構造性発色物体。
9. 上記表面層が、パラフィン系、フッ素系、シリコン系、ビニル重合系、ウレタン系及びワックス系から成る群から選ばれた少なくとも１種の系の材料を含んでいることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載の構造性発色物体。
10. 上記表面層が、鉱物油、植物油、植物脂肪酸エステル及び石油系合成油から成る群から選ばれた少なくとも１種のオイリング加工剤からなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つの項に記載の構造性発色物体。
11. 上記表面層の質量が、上記海島構造体の質量の０．０１〜３０％であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つの項にに記載の構造性発色物体。
12. 請求項１〜１１のいずれか１つの項に記載の構造性発色物体を製造するに際して、海島構造体の少なくとも光の入射側表面に表面層をインラインで形成することを特徴とする構造性発色物体の製造方法。
13. 請求項１〜１１のいずれか１つの項に記載の構造性発色物体を少なくとも一部に用いてあることを特徴とする織物、編物及び不織布から成る群より選ばれた物品。
14. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の構造性発色物体を所定の長さに切断して成ることを特徴とするチップ。
15. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載の構造性発色物体を所定の寸法に粉砕してなることを特徴とする粉末。
16. 請求項１４又は１５に記載のチップ又は粉末を含有することを特徴とする塗料、フィルム構造体及びプラスチック成形体から成る群より選ばれる物品。

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