JP2005194662A

JP2005194662A - 光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーン

Info

Publication number: JP2005194662A
Application number: JP2004001863A
Authority: JP
Inventors: Tomoo Mizumura; 知雄水村; Hajime Shibaike; 哉芝池; Kenji Nagai; 健志長井
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 2004-01-07
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2005-07-21

Abstract

【課題】光干渉性フィラメントの積層端部の形状乱れを抑制して、より優れた光学干渉機能の発揮による発色性の改善された光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーンを提供すること。
【解決手段】屈折率の異なる少なくとも２種の重合体が偏平断面の長軸方向と並行に交互に積層してなる、偏平状の光干渉性フィラメントから構成される光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーンにおいて、該積層部の有効積層長率を積層部全体の９５％以上とするとともに、波長４００〜７００ｎｍの範囲における分光反射率のピーク反射率値を波長３５０ｎｍにおける反射率値よりも１１％以上大きくする。
【選択図】なし

Description

本発明は、屈折率の異なる少なくとも２種の重合体を、扁平断面の長軸方向と並行に交互に積層してなる、偏平状の光干渉性フィラメントから構成される、発色性の改善された光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーンに関するものである。

従来、自然光の反射、干渉作用によって可視光線領域の波長の色を発色する多層薄膜構造を有するフィラメントとしては、例えば、フィラメント基材の上に透明金属化合物を薄膜蒸着させた構造のもの、屈折率の異なる２種の透明性重合体を交互に積層した薄膜多層状構造のものが知られている。

前者については、薄膜蒸着の生産技術が確立されており、既にそのような薄膜蒸着フィラメントが実用に供されている。しかし、このフィラメントは、それから布帛や製品を作る工程で受ける摩擦や、製品使用の経日的変化によって蒸着膜が剥離するという問題がある。

一方、後者については、フィラメントそのものが光干渉性を有するので、使用上の耐剥離性は蒸着構造のものに比べて格段に優れている。また、かかるマルチフィラメントヤーンは、例えば、特許文献１などに開示されている。

しかしながら、上記マルチフィラメントヤーンは、特殊な断面を持つ口金からの紡糸を必要とするため、断面形状が完全には安定せず、２種の重合体を交互に積層した際に、積層部の端部形状が崩れ、有効に光学干渉機能を発揮することができなくなる。その結果、マルチフィラメントヤーン全体としての発色が薄くなったり、所望の波長とは異なる波長の光が多く混ざったものとなってしまうという問題があった。
特開平１１−１２４７４８号公報

本発明は、上記従来技術を背景になされたもので、その目的は、光干渉性フィラメントの積層端部の形状乱れを抑制して、より優れた光学干渉機能の発揮による発色性の改善された光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーンを提供することにある。

本発明者らの研究によれば、上記課題は、「屈折率の異なる少なくとも２種の重合体が偏平断面の長軸方向と並行に積層してなる、偏平状の光干渉性フィラメントから構成される光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーンにおいて、該積層部の有効積層長率が積層部全体の９５％以上であり、かつ、波長４００〜７００ｎｍの範囲における分光反射率のピーク反射率値から波長３５０ｎｍにおける反射率値を差し引いた反射率差が１１％以上であることを特徴とする、光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーン。」により達成できることが見出された。

本発明の光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーンは、屈折率の異なる少なくとも２種の重合体が扁平断面の長軸方向と平行に積層している積層端部の形状乱れが抑制されているので、光学干渉波長の単一性が向上してより発色強度の高いものを提供することができ、その工業的な価値は極めて大きい。

以下、詳細に本発明の光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーンについて説明する。本発明の光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーンにおいては、屈折率の異なる少なくとも２種の重合体が偏平断面の長軸方向と並行に積層されている積層部の有効積層長率と、波長４００〜７００ｎｍの範囲における分光反射率のピーク反射率値と波長３５０ｎｍにおける反射率値との差が特定されていることが重要である。

従来の扁平状光干渉性フィラメントは、長辺／短辺の比が大きい長方形の吐出孔から溶融吐出されていたが、この場合、吐出孔の端部は中央部よりも重合体が流れにくい状態となるため、重合体の積層部の両端部は積層構造が乱れたものとなり、発色が薄くなったり所望の波長とは異なる波長の色が多く混ざるという問題があった。本発明の光干渉性フィラメントは、この有効積層長率が９５％以上、好ましくは９７％以上であることが肝要である。ここで、有効積層長率とは、扁平断面の積層部の長軸方向全長を基準とした時、光干渉発色を有効に発現する積層部の割合をいう。

また、波長４００〜７００ｎｍの範囲における分光反射率のピーク反射率値と波長３５０ｎｍにおける反射率値との差（以下、単に反射率差と称することがある）が１１％以上、好ましくは１２〜４０％の範囲にあることが必要である。この反射率差が１１％未満の場合には、従来のものとの差がなくなり、発色が薄くなったり所望の波長とは異なる波長の色が多く混ざるようになるので好ましくない。なお、ここでいう反射率差とは、マルチフィラメントヤーンを黒色板に４０ターン／ｃｍで巻き付けたものを分光反射測定し、波長４００〜７００ｎｍの範囲における分光反射率のピーク反射率値から波長３５０ｎｍにおける反射率値を差し引いた反射率差（発色強度を表す）をいう。従来の光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーンでは、この値が高々１０％であり、光干渉発色が不十分であった。

次に図１は、本発明の光干渉性フィラメントの断面形態を模式的に示した図である。該図から明らかなように、光干渉性フィラメントの断面は偏平状であり、かつ、２種の重合体が偏平断面の長軸方向と並列に積層されており、これによって光干渉に有効な、広い面積を構成している。

本発明の光干渉性フィラメントを構成する２種の重合体は、屈折率に差がある組み合わせとする必要がある。一般に重合体の屈折率は１．３０〜１．８２の範囲にあり、そのうち汎用重合体では１．３５〜１．７５の範囲にある。この中から高屈折率側の重合体成分の屈折率をｎ_１とし、低屈折率側の重合体成分の屈折率をｎ_２で表したとき、両重合体の屈折率の比ｎ_１／ｎ_２が１．１〜１．４の範囲となるものを選べばよい。具体的には、ポリエステルと、ナイロン、ポリオレフィンなどとの組合せがあげられる。

本発明の光干渉性フィラメントにおいては、その扁平率は２．０〜１５．０の範囲にあることが好ましく、３．０以上、さらには４．０以上と大きい方がより好ましい。ここで扁平率は、扁平断面の長軸の長さＷと短軸の長さＴとの比Ｗ／Ｔで表した値である。また、図２に示したように、扁平断面の外層部に非積層領域を形成しているときは、扁平率はその外層部も含めて算出する。扁平率の上限については、その値が１５．０を越えると、過度に薄平な形状となるため、扁平断面を保ち難くなり、一部が断面内で折れ曲がる等の懸念も出てくる。この点から、扱いやすい扁平率は高々１５．０であり、特に１０．０以下が好ましい。

光干渉性フィラメントにおける重合体の積層数は、光学干渉理論によれば、層の厚みが全て基準の厚さに等しいときには、高々１０層もあれば得られる干渉光量は飽和状態に達し、それ以上層数を増やすことはフィラメント成形の工程を複雑困難にするだけとなってしまう。ところが、扁平率を２．０以上とすると、各積層単位の厚みにゆらぎが生じやすくなり、積層数を１５以上にしないと、干渉光量が不十分な場合も生じる。よって、積層数は１５以上が好ましい。さらに、扁平率を３．０、４．０と大きくすればするほど、積層数は多い方が好ましく、２０層以上、２５層以上がより好ましい。

この積層数は多い方が前記厚みのゆらぎを補償して干渉性を高めることができるが、その製造技術の難しさ、特に紡糸口金の複雑さ、溶融ポリマー流れのコントロールの点から、扱いやすいのは５０層までである。それを越えると、また積層の厚みのゆらぎ幅が広がり、積層を増しただけの効果を得にくくなるので、実用的には１２０層以下とするのが好ましい。

さらに、ポリマー固有の屈折率に繊維の複屈折率を加味して、交互積層を構成する重合体間の屈折率差を拡大させ、光干渉性を高めるような工夫も可能である。すなわち、上記重合体間の屈折率差が大きいほどフィラメントの光干渉性は高まるが、屈折率が決まっている重合体を用いる限り自ずと限界がある。その限界を越えて屈折率差を高める手段として、繊維分子の配向によって生じる複屈折率を利用するものがある。屈折率が高くかつ延伸によって複屈折率の大きくできる重合体と、屈折率が低くかつ延伸によって複屈折率差があまり大きくならない重合体を組み合わせることにより、重合体間の屈折率差を拡大させることができる。その屈折率を増大させる手段として、フィラメントの延伸作用を利用でき（伸度が低くなるほど複屈折率は逆に高くなる）、複屈折率の増大と製編織等後工程の取扱い性とを満足させるために、延伸後のマルチフィラメントヤーンの伸度を１０〜５０％の範囲とすることが好ましい。この伸度は、１５〜４０％の範囲にあればより好ましい。

以上に説明した本発明の光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーンは、例えば以下の方法により製造することができる。すなわち、特開平１１−１２４７４８号公報の図３に示されているような、２種の重合体を交互に積層した状態で矩形状の吐出孔から、扁平断面の長軸方向と平行に積層されるように吐出するが、その際、紡糸口金吐出孔の端部が拡大された形状のものを使用することが大切である。特に、該吐出孔端部は略丸孔径であって、その径は、扁平孔部分の短辺長の１．１〜３．０倍であることが好ましい。これが１．１倍未満の場合には、端部から重合体が吐出しにくいという状態を改善することができず、有効積層長率を９５％以上とすることが困難になる。一方、３．０倍を越える場合には、逆に端部丸孔のほうが偏平部よりも重合体が吐出しやすい状態となるため、偏平状のフィラメントを得ることが困難になる。

なお、この吐出孔端部の丸孔は、偏平吐出孔の片端のみに設置した場合であっても十分な効果を発揮することができるが、両端に設置するほうがより好ましい。

本発明の光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーンは、その使用形態によって様々に異なる発色外観を呈し、それが故に、広汎な用途分野で用いることができる。例えば、地糸を濃色特に黒色フィラメントとし、本発明のマルチフィラメントヤーンを浮き糸として、ドビーやジヤカードで柄を表現した布帛は、日本古来の雅趣があり、和服、帯、帯留め、巾着袋、風呂敷、草履、ハンドバッグ、ネクタイ、緞帳等に適している。

また、地糸を白として、本発明のマルチフィラメントヤーンでジャカード柄を織り込んだ薄手の布帛は、透け感があって、またジャカード柄が上品で優美なパール光沢に輝き、ウェディングドレス等のブライダルウェアー、パーティードレス、舞台衣装、ギフト用品の包装紙、リボン、テープ、カーテン等に適している。

さらに、本発明のマルチフィラメントヤーン独特の金属光沢カラーを生かして、従来、光沢糸や蛍光糸が使用されてきたスポーツウェアーの分野で、一段と視認性に優れたウェアーを提供できる。例えば、スキーウェアー、テニスウェアー、水着、レオタード等であり、テントや日傘、リュックサック、靴特にスニーカー等のスポーツ用品にも適している。

同様に、金属光沢カラーやパール調カラーによって人目を引く用途として、エンブレム、ワッペン、アートフラワー等の美術工芸品、刺繍、壁紙、人工毛髪、カーシート、パンティストッキング等がある。

また、本発明のマルチフィラメントヤーンからなる布帛に、加熱エンボスロールや型アイロンを当てて熱処理すると、その型柄の部分だけが収縮して、干渉を示す交互積層の層厚みが異なり、地の部分とは違った色が発現するので、衣服にワンポイントマークや絵柄を付けることができる。

さらに、本発明のマルチフィラメントヤーンは、用途に合わせ、例えば０．０１ｍｍ〜１０ｃｍの範囲に切断して用いることもできる。そのカットしたフィラメントの扁平面を表として物品の表面に透明樹脂によって固定するのもよく、例えば自動車のドア表面にモルフォ蝶を形取って固定すると、太陽の光を受けてモルフォ蝶の如く、金属光沢をもって青く輝いて見える。また、０．１〜０．０１ｍｍにカットしたものを化粧品に混ぜて使用すると、これもまた太陽の光を受けて優美に輝いて見える。

以下、実施例により、本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例における各項目は次の方法で測定した。

（１）扁平率
顕微鏡により長軸方向の長さ／短軸方向の長さ（の比）を求めた。

（２）積層数
顕微鏡により各層を直接観察して求めた。

（３）反射率差（光干渉発色強度）
マクベス社製分光測色計Ｃｏｌｏｒ−Ｅｙｅ３１００を用い、黒板にマルチフィラメントヤーンを４０ターン／ｃｍのピッチで捲き付けたものを測色し、波長４００〜７００ｎｍの範囲における分光反射曲線のピーク反射率値から、波長３５０ｎｍにおける反射率値を差し引いた値を反射率差とした。これは発色の強さを表す。

（４）有効積層長率
顕微鏡により積層部の全長（Ｌ１）と、積層構造の乱れが無い部分の長さ（Ｌ２）を測定し、次式により算出した。
有効積層長率（％）＝Ｌ２／Ｌ１×１００

（５）伸度
東洋ボールドウィン社製ＲＴＭ−３００ＴＥＮＳＩＬＯＮ引張り試験機を用い、試長２０ｃｍ、引張り速度２００ｍｍ／分で行う。なお、バラツキを考慮してｎ＝５として測定して平均をとった。

［実施例１］
５−ナトリウムスルホイソフタル酸が０．９モル％共重合された、固有粘度０．５７のポリエチレンテレフタレート系ポリエステルと、固有粘度１．２０のナイロン６とを用い、特開平１１−１２４７４８号に記載された複合紡糸口金の吐出孔端部に、扁平孔部分短辺長の２倍の直径を有する丸孔を配置した吐出孔を有する口金を用い、口金温度２８０℃、引取速度１０００ｍ／分で紡糸した。次いで延伸倍率３．４倍、延伸温度（供給ローラの表面温度）９０℃、セット温度１８０℃（延伸ローラの表面温度）で延伸し巻き取った。得られたフィラメントの断面形態は扁平率４．０の扁平形状であり、重合体の交互積層数は３０層であった。なお、扁平積層部の外周に、共重合ポリエチレンテレフタレート系ポリエステルからなる非積層領域を設けた。

得られた光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーンは、有効積層長率が９７％、反射率差が１４％、伸度３０％であり、良好な発色強度を有していた。結果を表１に示す。

［実施例２、３、比較例１〜３］
複合紡糸口金の吐出孔形状を変更し、繊維横断面の偏平率および積層数を表１の通り変更した以外は実施例１と同様にした。結果を表１に示す。

本発明の光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーンは、従来よりも良好な光干渉性を有しているので、色純度および色濃度に優れているという特性を生かし、各種和装、洋装分野に展開できるだけでなく、スポーツ分野においては、一段と視認性に優れた製品を提供することができる。

本発明にかかる光干渉性フィラメントの横断面の一概略図である。本発明にかかる非積層部を有する光干渉性フィラメントの横断面の一概略図である。本発明にかかる光干渉性フィラメントを紡糸する際に使用する吐出孔の一概略図である。

Claims

屈折率の異なる少なくとも２種の重合体が偏平断面の長軸方向と並行に積層してなる、偏平状の光干渉性フィラメントから構成される光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーンにおいて、該積層部の有効積層長率が積層部全体の９５％以上であり、かつ、波長４００〜７００ｎｍの範囲における分光反射率のピーク反射率値から波長３５０ｎｍにおける反射率値を差し引いた反射率差が１１％以上であることを特徴とする、光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーン。
屈折率の異なる２種の重合体がポリエステルおよびナイロンであり、光干渉性フィラメントの扁平率が２．０〜１５．０、積層数が１５〜１２０層で、かつ、マルチフィラメントヤーンの伸度が１０〜５０％である請求項１記載の光学干渉機能を有するマルチフィラメントヤーン。