JP2005226196A - Composite having light-reflecting function and structure chip having light-reflecting function - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光の反射作用により、可視光線、赤外線及び紫外線領域の少なくともいずれかの波長域の光を反射する光学機能構造体に係わり、さらに詳しくは、顔料や染料を使用することなく、特定波長の光を選択的に反射して構造色を呈する(構造発色する)光反射機能構造体同士の組合せ、あるいはこのような光反射機能構造体と他の発色原理によって発色(物体色、光源色)する構造体との組合せから成る光反射機能複合体に関するものである。 The present invention relates to an optical functional structure that reflects light in a wavelength region of visible light, infrared light, or ultraviolet light by a light reflecting action, and more specifically, without using a pigment or a dye. Color combination (object color, light source color) by the combination of light reflecting functional structures that selectively reflect light of wavelength and exhibit structural color (structural coloring), or such light reflecting functional structures and other coloring principles This relates to a light reflection functional composite comprising a combination with a structure.
光エネルギーは、一般に我々の視覚で認知できる可視光線(波長380nm〜780nm)、それより短い波長域の紫外線(波長290nm〜380nm)、可視光線より長い波長域の赤外線(波長780nm以上)に区分される。このうち可視光線域は、我々の視知覚と密接に関与しており、この光の下で各種物体の色を感知している。
一般に、物体の色はその物体が光の一部を吸収することにより生じる。この原理を利用した着色が従来から用いられてきたものであって、具体的には顔料や染料などのいわゆる色素を用いた方法であり、我々の身の回りのほとんどの着色及び発色がこの方法に基づいている。
Light energy is generally classified into visible light (wavelength 380 nm to 780 nm) that can be recognized by our eyes, ultraviolet light with a shorter wavelength range (wavelength 290 nm to 380 nm), and infrared light with a longer wavelength range than visible light (wavelength 780 nm or more). The Of these, the visible light region is closely related to our visual perception, and senses the color of various objects under this light.
In general, the color of an object is caused by the object absorbing part of the light. Coloring using this principle has been used in the past, and is specifically a method using so-called pigments such as pigments and dyes, and most coloring and coloring around us are based on this method. ing.
ところが、これらによる着色は各種顔料や染料が必要であるばかりでなく、これらを混練する工程や廃液処理等も必要となり、工程及び環境上も問題視されてきている。また、品質的にも、物体表面に溶出して質感低下を招いたり、紫外線(UV)による退色によって初期の鮮やかな色調を保持することができず、意匠性や商品性を損ねたりするといった問題点も少なからず指摘されている。 However, coloring by these not only requires various pigments and dyes, but also requires a kneading process and waste liquid treatment, and has been regarded as a problem in terms of process and environment. Also, in terms of quality, problems such as elution on the surface of the object, resulting in a decrease in texture, and failure to maintain the initial vivid color tone due to fading due to ultraviolet rays (UV), impairing design and merchandise. Not a few points have been pointed out.
このような問題点の解決策として、また、新しい色材開発を目的として、従来の顔料や染料などのいわゆる色素を使用しない構造性発色(光の干渉・回折・散乱作用に基づく発色)が近年脚光を浴びている。
この基本的発色メカニズムは、簡単に言えば、物体表面やその内部に形成されている規則的な微細構造と光との相互作用によるものであって、既にいくつかの技術が知られている。
In order to solve these problems and to develop new color materials, structural color development (color generation based on light interference, diffraction, and scattering) that does not use so-called pigments such as conventional pigments and dyes has recently been developed. In the spotlight.
In short, this basic color development mechanism is based on the interaction of light with a regular fine structure formed on the surface of an object or in its interior, and several techniques are already known.
例えば、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構造体が報告されている(例えば、特許文献1参照)。この原理は、屈折率の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大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現象である。なお、その際の反射スペクトルピークλ1は、2種類の物質の屈折率をna,nb、それらの厚さをda,dbとすると、λ1=2(nada+nbdb)で与えられ、両物質の光学厚みが等しいとき、すなわち、nada=nbdbのとき、最大強度を与える。
また、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。
For example, there has been reported a structure that develops color by forming a structure in which two types of polymer substances having different refractive indexes are alternately laminated with tens of layers (see, for example, Patent Document 1). This principle is that Fresnel reflections that occur at the interfaces of alternating layers with different refractive indexes cause interference, resulting in the wavelength dependence of the reflectivity and the increase or decrease of the reflectivity itself. This is a coloring phenomenon that appears when overlapping with a phase difference. The reflection spectrum peak λ 1 at that time is λ 1 = 2 (n a d a + n b) , where n a and n b are the refractive indexes of the two kinds of materials and d a and d b are the thicknesses of the two types of substances. given by d b), when the optical thickness of both materials are equal, i.e., when n a d a = n b d b, giving the maximum strength.
Further,
さらに、屈折率の異なる2種類の高分子物質から成る交互積層構造を有する繊維状の発色構造体も開示されている(特許文献2参照)。この発色繊維は、非染色の発色繊維であり、高級感のある輝きと見る方向によって色味が変化する特徴を有し、しかもこの繊維と組合せる他の繊維の色によっては、その複合効果によって光の干渉効果特有の質感を呈するものである。 Furthermore, a fibrous coloring structure having an alternately laminated structure composed of two types of polymer substances having different refractive indexes is also disclosed (see Patent Document 2). This colored fiber is a non-dyed colored fiber, and has a characteristic that the color changes depending on the direction of viewing with high-quality shine, and depending on the color of other fibers combined with this fiber, It presents a texture specific to the light interference effect.
一方、上記のような干渉作用に対して、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た構造と光の相互作用によって発色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の溝(溝の深さや溝同士の間隔など)を規則的に形成させたもの(いわゆる回折格子)であって、光がある角度で入射した際に、ある回折角度で特定波長λの発色を与えるものである。すなわち、上記のような所定寸法の溝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・・・)である。
しかしながら、上記特許文献1に記載された、屈折率が異なる第1と第2のポリマーからなる反射性ポリマー物体においては、鮮やかな色味(反射スペクトルにおける高反射率とシャープ(ピーク半値幅が小)さ)を得るためには、両ポリマーの屈折率の差やその比が大きくなるような材料を組合せたり、積層数を多くしたりする必要があった。ところが、一般に成形可能なポリマーの組合せにおいては、現実的に屈折率差や比を大きく取ることがほどんど不可能(ポリマーの屈折率nは、概ね1.4から1.7の範囲にある)であることから、積層数を大きくして反射率を確保せざるを得ないことになるが、これは反射性ポリマー物体の厚みが大きくなることを意味し(繊維太さとしては、10デニール若しくはそれ以上となる)、織物や編物、不織布等に適用した場合には剛直なものとなって、良好な風合いを得ることが困難となる。
また、短く切断して塗装用チップ材として使用する場合においても、その厚さが大となるために、通常の塗膜厚(15〜20μm)では互いに重なったり、斜めに配置してその塗膜から飛び出してしまうこととなって、量産塗装ラインを使っての円滑な塗装(塗膜の平滑性や光沢感の発揮)が困難となっていた。
However, in the reflective polymer object composed of the first and second polymers having different refractive indexes described in the above-mentioned
In addition, even when cut into short pieces and used as a chip material for coating, since the thickness becomes large, the normal coating thickness (15 to 20 μm) overlaps each other or is disposed obliquely. As a result, it was difficult to achieve smooth coating using the mass production line (showing the smoothness and glossiness of the coating film).
なお、このような問題点は、上記引用文献2に記載の発色構造体についても同様である。
Such a problem also applies to the coloring structure described in the above cited
さらに、上記特許文献3に記載されたような回折・干渉作用に基づいて発色する構造体においても、風合いを確保できる数デニールの細い繊維や、微小な塗装用チップ材化が困難であるばかりでなく、色味についても、CD盤のようなレインボー色となって低品位に感じられ、商品性に劣るという問題がある。
また、製造プロセスの面からも、例えば、薄膜状のものでは、特殊な成膜装置(ロールツウロール式の大型蒸着装置やプラズマ重合装置など)が必要となると共に、製膜条件の最適化や後処理も必要となることから、実用性に乏しいという問題もあった。
Furthermore, even in a structure that develops color based on diffraction / interference action as described in Patent Document 3 described above, it is difficult to make a fine fiber of several deniers that can secure a texture and a chip material for fine coating. In addition, there is a problem that the color tone is inferior to the rainbow color like a CD board and is inferior in product quality.
Also, from the viewpoint of the manufacturing process, for example, in the case of a thin film, a special film forming apparatus (such as a roll-to-roll type large vapor deposition apparatus or a plasma polymerization apparatus) is required, and film forming conditions can be optimized. Since post-processing is also required, there is a problem that it is not practical.
本発明は、例えば可視光領域において、顔料や染料などの色素を用いることなく、構造に基づいて発色する(構造性発色)光反射機能構造体における上記課題に着目してなされたものであって、構造色本来の鮮やかな色味を発現するだけでなく、細い繊維状とすることができ、微小なチップ材を得ることができる光反射機能構造体と、このような繊維状の光反射機能構造体を使用した新規な複合色、質感を発現する光反射機能複合体、さらには上記繊維状光反射機能構造体からなるチップ材、及び当該光反射機能構造体チップ材を用いた各種の物品を提供することを目的としている。 The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problem in a light reflecting functional structure that develops color based on the structure without using a pigment such as a pigment or a dye in the visible light region (structural color development). The light reflection function structure that not only expresses the original vivid color of the structural color but also can be made into a fine fiber and obtain a fine chip material, and such a fiber light reflection function A light-reflective functional composite that exhibits a novel composite color and texture using a structure, a chip material composed of the above-mentioned fibrous light-reflective functional structure, and various articles using the light-reflective functional structure chip material The purpose is to provide.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、例えば液晶系高分子材料などにおけるらせん周期構造による特定波長の選択的反射特性に着目し、これによって従来の細溝構造や積層構造繊維に較べて更なる細径化が可能であり、他の繊維と組合わせたり、微小チップ化したりすることによって各種の製品に適用することができることを見出し、本発明を完成するに到った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have focused on selective reflection characteristics of a specific wavelength due to a helical periodic structure in, for example, a liquid crystal polymer material, etc. It has been found that the diameter can be further reduced as compared with the laminated structure fiber, and it can be applied to various products by combining with other fibers or by making into microchips, thereby completing the present invention. It was.
本発明は上記知見に基づくものであって、本発明の光反射機能複合体は、可視光線、赤外線及び紫外線の反射特性のうちの少なくともいずれかの光学機能を有する繊維状の構造体であって、光透過性と共にらせん周期構造を有し、当該らせん周期構造のらせん軸が繊維軸に対して所定の角度で傾いており、これによって構造色を呈する第1の光反射機能構造体と、構造色を呈する第2の光反射機能構造体、物体色を呈する第3の光反射機能構造体及び光源色を呈する第4の光反射機能構造体から成る群より選ばれた少なくとも1種の構造体を複合的に組み合わせたものであって、例えば糸や織物、編物、不織布などとしたことを特徴としている。 The present invention is based on the above knowledge, and the light reflection functional composite of the present invention is a fibrous structure having an optical function of at least one of the reflection characteristics of visible light, infrared light, and ultraviolet light. A first light-reflecting functional structure that has a light-transmitting helical periodic structure and the helical axis of the helical periodic structure is inclined at a predetermined angle with respect to the fiber axis, and thereby exhibits a structural color; At least one structure selected from the group consisting of a second light reflecting functional structure exhibiting a color, a third light reflecting functional structure exhibiting an object color, and a fourth light reflecting functional structure exhibiting a light source color For example, a thread, a woven fabric, a knitted fabric, or a non-woven fabric.
また、本発明の光反射機能構造体チップは、塗料や塗膜、塗装体、フィルム構造体、プラスチック等の各種成形体、不織布等の物品に光輝材として広く適用されるものであって、らせん周期構造によって構造色を呈する上記第1の光反射機能構造体を所定の長さに切断して成り、当該チップの繊維軸方向に垂直な断面における上記らせん周期構造のらせん軸方向の長さをb、該らせん軸に垂直方向の長さをa、繊維軸方向の長さをLとするとき、a/b比が1〜102の範囲、及び/又はL/a比が0.1〜102の範囲であることを特徴とし、さらには、このような光反射機能構造体チップと共に、当該チップとは異なる構造色を呈する光反射機能構造体と物体色を呈する光反射機能構造体と光源色を呈する光反射機能構造体のうちから選ばれる少なくとも1種の構造体から成るチップを含有していることを特徴としている。 Further, the light reflecting functional structure chip of the present invention is widely applied as a glittering material to articles such as paints, coating films, painted bodies, film structures, various molded articles such as plastics, and non-woven fabrics. The first light-reflecting functional structure exhibiting a structural color due to the periodic structure is cut into a predetermined length, and the length of the spiral periodic structure in the cross section perpendicular to the fiber axis direction of the chip is determined in the direction of the helical axis. b, and the length in a direction perpendicular to the helical axis a, when the length of the fiber axis direction is L, a / b ratio is 1 to 10 second range, and / or L / a ratio of 0.1 characterized by a 10 second range, and further, with such reflecting light structure chip, and the light reflection function a structure exhibiting a light reflection function structures and object color exhibit different structural color from that of the chip Among the light reflecting functional structures that exhibit the light source color It is characterized by containing a chip comprising at least one structure barrel.
さらに、本発明の積層構造体は、上記光反射機能構造体チップを含む層を基材上に単独で、あるいは光源色を呈する光反射機能構造体の層、物体色を呈する光反射機能構造体の層及び物体色を呈する光反射機能構造体のチップを含む層のうちの少なくともいずれかの層と共に備えていることを特徴としている。 Furthermore, the laminated structure of the present invention comprises a layer containing the light reflecting functional structure chip alone on a substrate, or a layer of a light reflecting functional structure that exhibits a light source color, or a light reflecting functional structure that exhibits an object color. And at least one of the layers including the chip of the light reflecting functional structure exhibiting the object color.
本発明によれば、光透過性と共にらせん周期構造を備えた繊維状をなし、上記らせん周期構造のらせん軸が繊維軸に対して所定の角度をもって傾いていることによって構造色を呈する第1の光反射機能構造体を用いて光反射機能複合体を構成しており、当該光反射機能複合体の上記光反射機能構造体は、顔料や色素を用いることなく、当該構造体の平均屈折率、らせん周期構造のピッチ及びらせん軸の繊維軸に対する法線からの角度によって決まる特定波長の光を選択的に反射して、他の波長の光を透過する機能を発現すると共に、分子のらせん構造のみによってこのような光学機能を発揮するものであるからして、細溝構造や積層構造の繊維に較べて極めて細径の繊維に加工することができ、風合いに優れ、しかも新規な複合色を発現する複合体、例えば糸や織物、編物、不織布などを得ることができる。 According to the present invention, a first fiber that forms a fiber shape having a light transmission and a helical periodic structure, and exhibits a structural color when the helical axis of the helical periodic structure is inclined at a predetermined angle with respect to the fiber axis. The light reflection functional composite is configured using the light reflection functional structure, and the light reflection functional structure of the light reflection functional composite is an average refractive index of the structure without using a pigment or a dye, The function of selectively reflecting light of a specific wavelength determined by the pitch of the helical periodic structure and the angle of the helical axis from the normal to the fiber axis, and transmitting light of other wavelengths, and only the helical structure of the molecule Because it exhibits such optical functions, it can be processed into fibers with a very small diameter compared to fibers with a narrow groove structure or laminated structure, and it has excellent texture and expresses a new composite color. Do Coalescence can be obtained, for example, yarns or woven, knitted, nonwoven or the like.
また、上記のような極細径の光反射機能構造体は、所定の寸法比に切断することによって、微細な光反射機能構造体チップとすることができ、このようなチップは、光輝材として塗料やフィルム、プラスチック成形体、さらには紙や不織布などに適用した場合に、重なったり、斜め配向することによって表面から突出して表面の平滑性を損ねたり、その反射面が入射光側に揃わなくなったりする可能性が極めて低いものとなり、高い反射率を確保することが可能となる。 Further, the light reflecting functional structure having an ultrafine diameter as described above can be made into a fine light reflecting functional structure chip by cutting it to a predetermined dimensional ratio. When applied to films, plastics, plastic moldings, and even paper and non-woven fabrics, they may overlap, or may be obliquely oriented to impair the smoothness of the surface and the reflective surface may not be aligned with the incident light side. Therefore, it is possible to secure a high reflectance.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.
まず、本発明で言う第1の光反射機能構造体、すなわち光透過性と共にらせん周期構造を有し、該らせん周期構造のらせん軸が繊維軸に対して所定の角度をもって傾いていることによって構造色を呈する繊維状光反射機能構造体について詳細に説明する。
図1(a)は、当該光反射機能構造体の形態を示す概念図であって、繊維状をなす第1の光反射機能構造体Aの長手方向を繊維軸方向とすると、当該構造体Aが光透過性を有し、且つらせん周期構造1を持ち、このらせん周期構造1のらせん軸2が、繊維軸に対して所定の角度をもって傾いているような基本構造を有している。
First, the first light-reflecting functional structure referred to in the present invention, that is, a structure having a light-transmitting helical periodic structure and the helical axis of the helical periodic structure being inclined at a predetermined angle with respect to the fiber axis. The fibrous light reflecting functional structure exhibiting color will be described in detail.
FIG. 1A is a conceptual diagram showing the form of the light reflection functional structure, and the structure A is assumed when the longitudinal direction of the first light reflection functional structure A having a fibrous shape is the fiber axis direction. Has a light transmitting property and has a helical
また、図1(b)は、上記らせん周期構造1の概念図であって、このらせん周期構造1とは、この図に示すように、らせん軸2をz軸方向にとれば、当該構造体Aを構成する、例えば液晶系高分子の分子面(ラメラ:詳細には分子配向ベクトルと称する)がz軸に対して、少しずつ回転するようにずれて積層形成されているものであり、このらせん状の周期性の最小単位が1ピッチとなっている。
なお、図1(b)においては、1/2ピッチの中にこの分子面(ラメラ)を図示する便宜上、4枚配置しているように記載されているが、実際の系では、この1/2ピッチの間に数百層から成るラメラを備えたものである。そして、このらせん周期構造1が繊維軸に対し、規則配置された構造となっている。
FIG. 1 (b) is a conceptual diagram of the helical
In FIG. 1B, it is described that four molecular planes (lamellar) are arranged in a ½ pitch for convenience of illustration, but in an actual system, this 1 / It has a lamella consisting of several hundred layers between two pitches. And this helical
また、上記光反射機能構造体Aは、図2に示すように、繊維軸に対する法線とらせん周期構造1のらせん軸2とが角度θをなして配置しているような構造であってもよく、図1及び図2で示したのいずれの形態においても、説明の便宜上、らせんピッチPとして1ピッチ分のみを示したが、実際にはこのピッチを最小単位として繰り返している構造を有している。
Further, as shown in FIG. 2, the light reflection functional structure A may be a structure in which the normal to the fiber axis and the
次に、図1及び図2に示したような光反射機能構造体Aにおいて、繊維軸に向かって光が入射した場合、選択的に反射光が発せられる理由について説明する。
当該光反射機能構造体Aの平均屈折率をn、らせん周期構造のピッチをPとしたとき、その周期構造のらせん軸が繊維軸に対してある角度をなし、繊維軸に対する法線からの角度をθとする場合(1つのBragg要素と見なす)を考える。ここで、この構造体に光が入射するとし、Braggの反射の考え方を適用して、最大反射光強度を与える光の波長λMと、該構造体内のらせんピッチPとの関係を求めると、
λM=nPcosθ(但し、0°≦θ<90°) ・・・ (1)
なる関係が得られる。なお、この関係は、Bragg要素のらせんピッチPが基本的に変化しないとの仮定に基づくものである。従って、このように構成された光反射機能構造体Aに入射した光は、このらせん周期構造の秩序性により、(1)式の関係に基づいて特定波長λMの光を選択的に反射し、他の波長の光を透過することになる。それ故、可視光線領域においては特定波長λMの光を選択的に反射する発色機能を、また、紫外線や赤外線領域においてもそれぞれの波長の光を反射する機能を発現させることができる。
Next, in the light reflection functional structure A as shown in FIGS. 1 and 2, the reason why the reflected light is selectively emitted when the light is incident toward the fiber axis will be described.
When the average refractive index of the light reflecting functional structure A is n and the pitch of the helical periodic structure is P, the helical axis of the periodic structure forms an angle with respect to the fiber axis, and the angle from the normal to the fiber axis. Is considered as θ (considered as one Bragg element). Here, when light is incident on this structure, the relationship between the wavelength λ M of light that gives the maximum reflected light intensity and the helical pitch P in the structure is obtained by applying the Bragg reflection concept.
λ M = nPcos θ (where 0 ° ≦ θ <90 °) (1)
The following relationship is obtained. This relationship is based on the assumption that the helical pitch P of the Bragg element does not basically change. Accordingly, the light incident on the light reflecting functional structure A configured as described above selectively reflects light having a specific wavelength λ M based on the relationship of the expression (1) due to the order of the helical periodic structure. The light of other wavelengths is transmitted. Therefore, a color function to selectively reflect light of a specific wavelength lambda M in the visible light range, and can also be expressed a function of reflecting the light of each wavelength in the ultraviolet or infrared region.
例えば、図3は、(1)式の関係を光透過性の高分子材料(平均屈折率n=1.58)であるコレステリック液晶形成性ポリペプチド類のポリ(γ−ベンジル−D−グルタメート−CO−γーアルキル−D−グルタメート)の定数に基づいてグラフ化したものである。但し、らせんピッチPの値については、代表的な値である0.346μmを採用している。
この図から明らかなように、らせん周期構造1のらせん軸2と繊維軸とのなす角度θが0°から30°、さらに60°と変化するに従い、最大反射ピーク波長λMは、0.55μm(緑色)から0.49μm(緑青色)、さらに0.32μm (無色)へとシフトし、色味が変化していくことがわかる。すなわち、当該光反射機能構造体Aにおいて、らせん周期構造1のらせん軸2と繊維軸に対する法線とのなす角度θが一定に秩序性をもって分子配向しているとき、当該構造体Aを例えば可視光線領域下で目視観察すると、見る角度によって色味が変化すると言う特異性が発揮される。
For example, FIG. 3 shows a relationship between the formula (1) and poly (γ-benzyl-D-glutamate-) of cholesteric liquid crystal forming polypeptides that are light-transmitting polymer materials (average refractive index n = 1.58). It is a graph based on the constant of (CO-γ-alkyl-D-glutamate). However, as the value of the helical pitch P, a typical value of 0.346 μm is adopted.
As is clear from this figure, the maximum reflection peak wavelength λ M becomes 0.55 μm as the angle θ between the
また、第1の光反射機能構造体Aにおけるらせん周期構造1の配置状態については、らせん周期構造1のらせん軸2が、繊維軸に対してある角度をもって傾いているように構成されていることが必要である。
Moreover, about the arrangement | positioning state of the helical
すなわち、上記光反射機能構造体Aにおいて、光学機能を発現させるためのらせん周期構造1のらせん軸2の配置の仕方は、図4(a)に示すように繊維軸に対してある角度(直角の場合を図示)をもって配置している場合と、図4(b)に示すように繊維軸に対して平行の場合の2通りが考えられる。
図4(a)の場合、該構造体Aが繊維軸方向に連続長尺のいわゆる繊維形態であっても、あるいはこれを所定の長さに切断した微小なチップ(小片)や粉末体であっても、繊維軸に対向するように光が入射するような方向に配置・配列してさえいれば、(1)式に基づいて所望の波長λMの反射光を効率良く得ることができる。
That is, in the light reflection functional structure A, the arrangement of the
In the case of FIG. 4A, even if the structure A is a so-called fiber form continuously long in the fiber axis direction, it is a fine chip (small piece) or a powder body cut into a predetermined length. However, as long as it is arranged and arranged in a direction in which light is incident so as to face the fiber axis, reflected light having a desired wavelength λ M can be efficiently obtained based on the equation (1).
これに対し、図4(b)の場合、このらせん軸2が繊維軸に平行に配置しているため、繊維軸に対向するように光が入射した場合、所望の波長の反射光を得ることができず、断面方向から光が入射した場合にのみ反射光を発現できるに過ぎない。したがって、微小な断面方向への光入射の際に限って光学機能が発現されることになり、光学機能(光反射)効率が非常に悪く、上述のような繊維や光輝材などへの適用には不向きである。
On the other hand, in the case of FIG. 4B, since the
このようならせん周期構造を持つ光反射機能構造体Aにおいては、上記した特許文献1や特許文献2などに開示されている干渉型発色体と比べ、その発色機構の違いもさることながら、構造体断面における厚さを極めて薄くすることができるというメリットが得られる。
すなわち、従来の干渉型発色体では、特定波長の光を効率良く反射させるために、屈折率の異なる少なくとも2種類の層を数十層から数百層も積層させる必要があり、そのため、構造体の厚さ(主に繊維断面において)も10μmを超えてしまうことさえあった。これに対し、らせん周期構造を持つ光反射機能構造体Aにおいては、分子オーダのらせん周期構造自身が発色を担っているため積層構造を採用する必要もなく、その厚さも自ずと薄くなり、数十nm〜数μmの厚さに抑えることができる。
In the light reflection functional structure A having such a helical periodic structure, the structure of the light reflecting functional structure A is different from that of the interference-type color former disclosed in
That is, in the conventional interference-type color former, in order to efficiently reflect light of a specific wavelength, it is necessary to laminate at least two types of layers having different refractive indexes, and several tens to hundreds of layers. The thickness (mainly at the fiber cross section) also exceeded 10 μm. On the other hand, in the light reflection functional structure A having a helical periodic structure, since the helical periodic structure of the molecular order itself is responsible for color development, it is not necessary to adopt a laminated structure, and the thickness is naturally reduced to several tens. It can be suppressed to a thickness of nm to several μm.
したがって、上記光反射機能構造体Aを用いた本発明の光反射機能複合体においては、上記光反射機能構造体Aのみから成る複合体はもとより、このようならせん周期構造による光反射機能構造体Aと、他の機構によって構造色を呈する光反射機能構造体Cや物体色を呈する光反射機能構造体D、光源色を呈する光反射機能構造体Eなどの組合せから成る複合体においても、風合いを損ねることなく、しかも従来にない新規な複合色を発現させることができるようになる。
また、これら繊維状の構造体Aを短く切断してチップ材(光輝材)とし、これを塗膜形成して塗装体としたり、プラスチックのフィルムや成形体を形成する際にも、チップ材の厚さが薄いことによって、チップ材(光輝材層)同士が重なり合って表面から飛び出したり、斜め配向により表面に突出して凹凸を形成したりするような可能性がなくなることから、鮮鋭性が高く、しかも高級感のある製品を提供できるようになる。
Therefore, in the light reflection function composite of the present invention using the light reflection function structure A, not only the light reflection function structure A but also the light reflection function structure having such a helical periodic structure. Even in a complex composed of a combination of A and a light reflecting functional structure C that exhibits a structural color by another mechanism, a light reflecting functional structure D that exhibits an object color, a light reflecting functional structure E that exhibits a light source color, etc. It is possible to develop a new composite color that is not found in the prior art.
In addition, these fibrous structures A are cut short to form a chip material (bright material), and this is used as a coating body by forming a coating film, or when forming a plastic film or molded body, Because the thickness is thin, there is no possibility that chip materials (bright material layers) overlap each other and jump out of the surface, or protrude on the surface by oblique orientation and form irregularities, so the sharpness is high, Moreover, it will be possible to provide high-quality products.
このような光反射機能構造体Aを構成する材料系としては、光透過性とらせん周期構造を有するものであれば、特に限定されることはなく、例えば公知の液晶系高分子材料を適用することができる。しかしながら、光学機能発現に寄与するらせんピッチの選択性やそのピッチの固定のためには、コレステリック系液晶高分子材料であることが望ましい。 The material system constituting such a light reflecting functional structure A is not particularly limited as long as it has a light transmitting and helical periodic structure, and for example, a known liquid crystal polymer material is applied. be able to. However, a cholesteric liquid crystal polymer material is desirable for the selection of the helical pitch that contributes to the development of the optical function and the fixing of the pitch.
例えば、ヒドロキシアルキルセルロースのアシル誘導体、コレステリック液晶形成性ポリペプチド類、コレステリック液晶形成性の芳香族ポリエステル類、ポリカーボネート類、芳香族ポリエステルイミド類、芳香族ポリアミド類などの主鎖型高分子液晶形成性化合物、またはポリメタアクリレート系、ポリマロネート系、ポリシロキサン系の側鎖型高分子液晶形成性化合物が挙げられる。ヒドロキシアルキルセルロースのアシル誘導体に使用されるヒドロキシアルキルセルロースとしては、例えば、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシブチル化ヒドロキシプロピルセルロースのアシル誘導体等が用いられる。 For example, main chain type polymer liquid crystal forming properties such as acyl derivatives of hydroxyalkyl cellulose, cholesteric liquid crystal forming polypeptides, cholesteric liquid crystal forming aromatic polyesters, polycarbonates, aromatic polyester imides, aromatic polyamides, etc. Examples thereof include compounds, or polymethacrylate-based, polymalonate-based, and polysiloxane-based side chain polymer liquid crystal forming compounds. Examples of the hydroxyalkyl cellulose used for the acyl derivative of hydroxyalkyl cellulose include hydroxypropyl cellulose, acyl derivatives of hydroxybutylated hydroxypropyl cellulose, and the like.
なお、これらの液晶系高分子材料は熱硬化性タイプに限らず、紫外線や電子線で硬化するタイプであっても構わない。
また、本発明において光透過性とは、可視光線、赤外線、紫外線の波長域において、実質的に光透過性を有しさえすれば、顔料や染料などの色素によって人工的に着色されていても、あるいは分子構造に基づく着色があっても差し支えない。すなわちこの場合、らせん周期構造に基づく構造性発色に加え、このような人工的着色(物体色)機能との相乗効果(複合効果)により、今までにない独特な色味と質感を与えることができるようになる。
These liquid crystal polymer materials are not limited to the thermosetting type, but may be a type that is cured by ultraviolet rays or electron beams.
Further, in the present invention, the light-transmitting property means that even if it is artificially colored with a pigment such as a pigment or a dye as long as it substantially has light-transmitting property in the wavelength range of visible light, infrared light, and ultraviolet light. Alternatively, it may be colored based on the molecular structure. That is, in this case, in addition to the structural color development based on the helical periodic structure, a synergistic effect (composite effect) with such an artificial coloring (object color) function can give an unprecedented unique color and texture. become able to.
繊維状をなす第1の光反射機能構造体Aにおいては、例えば紡糸口金の直下位置に、磁界印加手段と強制固化手段を備えた溶融紡糸装置を用い、溶融粘度や磁場の大きさ、磁場の保持時間などを調製することによって、液晶高分子材料のらせん周期構造の配向を制御することができ、構造体Aにおけるらせん構造のピッチPやらせん軸2の法線との角度θを変化させることができる。
例えば、熱硬化タイプの液晶高分子材料を用い、紡糸口金温度を一定、すなわち液晶高分子の溶融粘度を一定とした場合、磁場の大きさや磁場を保持する時間を変え、その直後に強制冷却(硬化タイプによっては、紫外線や電子線を照射)してこれを固定させることによって、らせん周期構造を制御することができる。
In the first light-reflecting functional structure A in the form of a fiber, for example, a melt spinning apparatus provided with a magnetic field applying means and a forced solidifying means at a position directly below the spinneret is used, and the melt viscosity, the magnitude of the magnetic field, By adjusting the holding time and the like, the orientation of the helical periodic structure of the liquid crystal polymer material can be controlled, and the pitch P of the helical structure in the structure A and the angle θ with the normal of the
For example, if a thermosetting liquid crystal polymer material is used and the spinneret temperature is constant, that is, the melt viscosity of the liquid crystal polymer is constant, the magnetic field size and the time for holding the magnetic field are changed, and then forced cooling ( Depending on the curing type, the helical periodic structure can be controlled by fixing it by irradiating ultraviolet rays or electron beams.
具体例として、光透過性の高分子材料(平均屈折率n=1.59)であるコレステリック液晶形成性ポリペプチド類のポリ(γ−ベンジル−L−グルタメート−CO−γーアルキル−L−グルタメート)を用い、溶融粘度に関与する条件として、紡糸温度を305℃、巻取り速度を50m/minと一定として、磁場の大きさBのみを0〜10kGの範囲で変化させた場合、磁場B=0kGの場合には、繊維軸に対する法線とらせん周期構造のらせん軸2とのなす角度θは約90°(らせん軸が繊維軸とほぼ平行な状態になっている)で、発色は確認できない。これに対し、磁場の強さBを2kGから3kGと増加させて行くに従って、上記角度θが低角度にシフトして行き、B=5kG程度でほぼθ=0°となり、鮮やかな緑発色を目視によって確認できるようになる。そして、磁場の強さBを5kGから7kG、さらに10kGと増加させて行くと、その角度θは、再びθ=90°に向かって変化していき、らせん周期構造が法線の反対側にずれて行く。
As a specific example, poly (γ-benzyl-L-glutamate-CO-γ-alkyl-L-glutamate) of cholesteric liquid crystal-forming polypeptides that are light-transmitting polymer materials (average refractive index n = 1.59) When the spinning temperature is 305 ° C., the winding speed is constant at 50 m / min, and only the magnetic field size B is changed in the range of 0 to 10 kG, the magnetic field B = 0 kG. In this case, the angle θ formed by the normal to the fiber axis and the
このように、磁場の大きさBや磁場保持時間を変化させることにより、液晶高分子材料内のらせん周期構造を制御することができ、所望の光学反射機能を得ることができる。 Thus, by changing the magnetic field magnitude B and the magnetic field holding time, the helical periodic structure in the liquid crystal polymer material can be controlled, and a desired optical reflection function can be obtained.
本発明の光反射機能複合体は、上記のようならせん周期構造に基づいて構造色を呈する第1の光反射機能構造体Aに対して、同様あるいは他の機構によって構造発色する第2の光反射機能構造体、物体色を呈する第3の光反射機能構造体、若しくは光源色を呈する第4の光反射機能構造体、又はこれら第2〜第4の構造体から選ばれる任意の2種以上を組み合せたものであり、以下にこれら第2〜第4の光反射機能構造体について、具体的に説明する。 The light-reflecting functional complex of the present invention provides the second light that is structurally colored by the same or other mechanism with respect to the first light-reflecting functional structure A that exhibits a structural color based on the helical periodic structure as described above. Any two or more selected from a reflective functional structure, a third light reflective functional structure exhibiting an object color, a fourth light reflective functional structure exhibiting a light source color, or these second to fourth structures The second to fourth light reflecting functional structures will be specifically described below.
まず、第2の光反射機能構造体(B)としては、構造色を呈するものであればよく、例えば上記第1の光反射機能構造体Aと同様にらせん周期構造によって構造発色するものをも含めて、特許文献1及び2に記載されているような屈折率の異なる材料から成る積層構造によるもの(干渉作用)や、特許文献3に記載されているような細溝構造によるもの(回折・干渉作用)、さらには屈折率の異なる材料から成る規則性微細構造によるもの(回折・散乱作用)など、さらには屈折率の異なる材料から成る規則性微細構造によるもの、あるいはダイヤモンドなどの宝石(屈折率の高い物質)で見られるように、波長によって屈折率が異なることによるもの(分散作用)を用いることができる。
なお、本発明において「構造色」とは、それ自体、色はないが、光の波長あるいはそれ以下細かな構造をもつことで色を発する現象(例えば、http://mph.phys.sci.osaka−u.ac.jp/ssc.kozoshoku2.html参照)であって、光の色を意味するが、色相や明度、彩度(色の3属性)、さらに見る角度による色相の変化という観点からは、光の干渉、回折及び散乱作用のうちの少なくともいずれか1つの作用に基づいて発色するものであることが望ましい。
First, as the second light reflection functional structure (B), any structure color may be used. For example, a structure that develops a structure color by a helical periodic structure similar to the first light reflection functional structure A may be used. In addition, a laminated structure made of materials having different refractive indexes as described in
In the present invention, the “structural color” does not have a color per se, but a phenomenon that emits a color by having a fine structure at or below the wavelength of light (for example, http: //mph.phys.sci. osaka-u.ac.jp/ssc.kozoshoku2.html), which means the color of light, but from the viewpoint of hue, brightness, saturation (three attributes of color), and hue change depending on viewing angle It is desirable that the color be developed based on at least one of the interference, diffraction and scattering effects of light.
また、第3の光反射機能構造体(C)としては、例えば染料や顔料などの色素によって発色する従来からの一般的な繊維を使用することができる。
ここで、「物体色」とは、一度物体に当って反射し、あるいは物体を透過した光を通して感じることのできる色(例えば、日刊工業新聞社:「おもしろい色のはなし」の第6頁参照)を意味するが、具体的には上記のような顔料や染料によるものの他、例えば側鎖に発色団が結合したポリイミド系繊維のように、分子構造自体に基づいて発色(この場合、褐色)するものを使用することができる。
In addition, as the third light reflection functional structure (C), for example, a conventional general fiber that develops color with a pigment such as a dye or a pigment can be used.
Here, the “object color” is a color that can be reflected by hitting the object once or felt through the light that has passed through the object (see, for example,
そして、第4の光反射機能構造体(D)は、光源色を呈するものであって、ここで言う「光源色」とは、文字通り光源から出て直接的に我々の眼に入る光の色(例えば、日刊工業新聞社:「おもしろい色のはなし」の第6頁参照)を意味し、具体的には電界、磁界、熱、光及び機械的外力のうちの少なくともいずれかの作用によって発色するものを使用することができる。その具体的な一例が、カラーテレビである。この場合は、電子ビーム(一種の光である)の照射を受けた蛍光物質を光源とする光源色の一種である。
The fourth light reflection functional structure (D) exhibits a light source color, and the “light source color” referred to here is literally the color of light that exits the light source and directly enters our eyes. (For example, see Nikkan Kogyo Shimbun:
図5は、このような光源色を呈する第4の光反射機能構造体の一例として、繊維状の電界発光素子(エレクトロルミネッセンス素子:EL素子)の構造を示すものであって、図に示す第4の光反射機能構造体Dの例として、無機EL素子及び有機EL素子を挙げることができる。まず、前者を用いた例を説明する。構成的には、任意の色に着色した樹脂から成る着色体5の周囲に、酸化錫系あるいは酸化インジウム系の光透過性電極6を被覆し、さらにその周囲に、例えばZnSのような硫化物にMn2+や希土類イオンをドープして成る発光層7、さらに光透過性電極8を同心円状に被覆したものであって、電圧印加前には着色体5の色が観察されるのに対し、両電極6及び8に電圧を印加して発光層7に電界をかけることによって、発光層7がその成分に応じた高輝度かつ極めて澄んだ色に自己発光するものである。
FIG. 5 shows a structure of a fibrous electroluminescent element (electroluminescence element: EL element) as an example of the fourth light reflecting functional structure exhibiting such a light source color. Examples of the light reflecting functional structure D include inorganic EL elements and organic EL elements. First, an example using the former will be described. Constituently, a tin oxide-based or indium oxide-based light-transmitting
また、有機ELでは、任意の色に着色した樹脂から成る着色体5の周囲に、前述同様、酸化錫系あるいは酸化インジウム系の光透過性電極6を被覆し、さらにその周囲に、例えばポリフェニレンビニレン(PPV)誘導体やポリフルオレン(PF)誘導体などからなる発光層7、さらに光透過性電極8を同心円状に被覆するものである。このような構成において、電圧印加前では、着色体5の色が観察されるのに対し、両電極6及び8に電圧を印加して発光層7に電界が加わることによって、発光層7から高輝度かつ極めて澄んだ色に自己発光するものである。なお、着色体5は必ずしも配置しなくてもよい。
In addition, in the organic EL, a tin oxide-based or indium oxide-based
この他に、熱や光、さらには機械的歪(外力)などによって発光するものを用いることもできる。
例えば、有機物であるアントラセンやポリビニルカルバゾール薄膜などは熱や光により発光(Thermo Luminescence,Photo Luminrescence)するし、ポリフッ化ビニリデン(PVDF) などでは圧力を加えると発光(Piezo Luminescence)するものも存在する。
In addition to this, a material that emits light by heat, light, or mechanical strain (external force) can also be used.
For example, organic anthracene and polyvinylcarbazole thin films emit light (Thermo Luminescence, Photo Luminescence), and polyvinylidene fluoride (PVDF) emits light (Piezo Luminescence) when pressure is applied.
以下に、本発明の光反射機能複合体の具体的な形態について説明する。 Below, the specific form of the light reflection function composite of this invention is demonstrated.
図6は、上記のようならせん周期構造を有することによって構造色を呈する第1の光反射機能構造体Aから成る単繊維を束ねたり、撚ったりして得られた糸Saを縦糸とし、構造色を呈する第2の光反射機能構造体Bとして、同様のらせん周期構造によって構造発色する単繊維から成る糸Sbを横糸として平織りした織物を示すものであって、縦糸Sa、横糸Sb共にらせん周期構造を持つ構造性発色体であるため、単繊維を極めて細くすることができ、柔軟性に富むと共に、両糸の交差点においては、反射光以外の光は入射光側とは反対側に透過し、極めて透明感のある澄んだ発色を呈する。また、両糸がねじれていても発色を保持できるというメリットもある。
このとき、縦糸Sa及び横糸Sbを構成する各単繊維の反射特性(ピーク波長:λM)、すなわち構造色の色調については、全て同じにすることもできる一方、縦糸Saと横糸Sbの構造発色特性を変えたり、発色特性の異なる単繊維同士から成る糸を縦糸Saあるいは横糸Sbとして使用したりすることもでき、これによってさらに複雑な外観の織物とすることができる。
FIG. 6 shows, as a warp, a yarn Sa obtained by bundling or twisting single fibers composed of the first light-reflecting functional structure A exhibiting a structural color by having a helical periodic structure as described above, The second light-reflecting functional structure B exhibiting a structural color indicates a woven fabric obtained by plain weaving as a weft yarn Sb composed of a single fiber that is structurally colored by a similar helical periodic structure. Both warp yarn Sa and weft yarn Sb are helical. Because it is a structural chromophore with a periodic structure, it is possible to make single fibers extremely thin and flexible, and at the intersection of both threads, light other than reflected light is transmitted to the side opposite to the incident light side. However, it produces a clear color with a very transparent feeling. In addition, there is an advantage that color development can be maintained even if both yarns are twisted.
At this time, the reflection characteristics (peak wavelength: λ M ) of the single fibers constituting the warp Sa and the weft Sb, that is, the color tone of the structural color can all be the same, while the structural coloration of the warp Sa and the weft Sb It is also possible to change the characteristics or use yarns made of single fibers having different coloring characteristics as the warp yarn Sa or the weft yarn Sb, thereby making the fabric more complex in appearance.
また、図7は、上記同様にらせん周期構造を有する第1の光反射機能構造体Aから成る糸Saを縦糸とする一方、構造色を呈する第2の光反射機能構造体Bとして、縦糸Saとは異なる発色機構、例えば屈折率の異なる材料同士の積層構造によって構造発色する単繊維から成る糸Sb′を横糸として平織りした織物を示すものである。この場合、縦糸Saと横糸Sb′との交差点においては、浮きの状況が交互に変化するため、例えば、両糸に明暗の色調のものを使用することによって、透明感のある微妙なコントラストと光沢感を備えた織物を得ることができる。
なお、この場合も、縦糸Saと横糸Sb′の構造発色特性を変えたり、発色特性の異なる単繊維同士から成る糸を縦糸Saや横糸Sb′として使用したりすることができると共に、らせん周期構造によって構造発色する第1の光反射機能構造体Aから成る単繊維と、これ以外の発色機構によって構造発色する第2の光反射機能構造体Bから成る単繊維とを束ねたり、撚り合わせたりした糸を用いることも可能である。
Further, FIG. 7 shows that the yarn Sa composed of the first light reflection functional structure A having the helical periodic structure as described above is the warp, while the second light reflection functional structure B exhibiting the structural color is the warp Sa. Shows a woven fabric obtained by plain weaving with a weft Sb ′ composed of single fibers that are structurally colored by a different color development mechanism, for example, a laminated structure of materials having different refractive indexes. In this case, since the floating state changes alternately at the intersection of the warp yarn Sa and the weft yarn Sb ′, for example, by using a light and dark color tone for both yarns, a delicate contrast and gloss with transparency are obtained. A fabric with a feeling can be obtained.
In this case as well, it is possible to change the structural color development characteristics of the warp yarn Sa and the weft yarn Sb ', or to use yarns composed of single fibers having different color development properties as the warp yarn Sa or the weft yarn Sb'. The single fiber composed of the first light reflecting functional structure A that is structurally colored by the above and the single fiber composed of the second light reflecting functional structure B that is structurally colored by the other coloring mechanism are bundled or twisted together. It is also possible to use yarn.
また、図8は、上記同様に第1の光反射機能構造体Aから成る糸Saを縦糸とし、物体色を呈する第3の光反射機能構造体Cの単繊維から成る糸Scを横糸とした織物を示スものであって、図8(a)には平織りとしたもの、図8(b)には朱子(繻子)織りとしたものをそれぞれ示す。
その外観については、前者(平織り)では、縦糸Sa及び横糸Scの交差点の浮きの状況が交互に変化するため、両者の発色機構の違いによる色調と光沢感が強調されることになる。また、後者(朱子織り)においては、交差点における浮き沈みの度合いが大きいため、平織りのものに比べ、色調及び光沢感がより強く感じられるようになる。
Further, in FIG. 8, similarly to the above, the yarn Sa made of the first light reflecting functional structure A is a warp, and the yarn Sc made of a single fiber of the third light reflecting functional structure C exhibiting an object color is a weft. 8 (a) shows a plain weave, and FIG. 8 (b) shows a satin weave.
Regarding the appearance, in the former (plain weave), the floating state of the intersection of the warp yarn Sa and the weft yarn Sc changes alternately, so that the color tone and glossiness due to the difference in the coloring mechanisms of both are emphasized. In the latter (red satin weave), since the degree of ups and downs at the intersection is large, the color tone and the glossiness are felt more strongly than the plain weave.
さらに、図9は、上記同様にらせん周期構造を有する第1の光反射機能構造体Aから成る糸Saを縦糸とする一方、光源色を呈する第4の光反射機能構造体Dとして、図5に示したような繊維状EL素子から成る糸Sdを横糸として平織りした織物の例を示すものである。
したがって、縦糸Saとの交差点、特に横糸Sdが上面に浮き上がっている部分において、光源色が支配的となる新規な透明感のある高彩度かつ高明度の複合色を呈するようになる。また、第4の光反射機能構造体Dから成る横糸Sdが自己発光体であるため、夜間でも発色し、視認性確保による安全面においても優れた機能を発揮できるというメリットがある。なお、このような外部の力によって光源色を発する第4の光反射機能構造体Dとしては、上記した電界発光素子以外にも、熱や光、さらには機械的歪などによって発光するものを使用することができる。
Further, FIG. 9 shows a fourth light reflection functional structure D having a light source color while the yarn Sa made of the first light reflection functional structure A having a helical periodic structure as described above is used as the warp. The example of the textile fabric which carried out plain weaving as the weft Sd which consists of fibrous EL elements as shown in FIG.
Therefore, at the intersection with the warp yarn Sa, in particular at the portion where the weft yarn Sd is floating on the upper surface, a new high-saturation and high-brightness composite color with a new light source color becomes dominant. Further, since the weft Sd made of the fourth light reflecting functional structure D is a self-luminous body, there is a merit that the color can be developed even at night and an excellent function can be exhibited in terms of safety by ensuring visibility. As the fourth light reflecting functional structure D that emits a light source color by such an external force, a material that emits light by heat, light, mechanical strain, or the like is used in addition to the above-described electroluminescent element. can do.
なお、上記縦糸Saを構成する繊維状の第1の光反射機能構造体Aとしては、当該構造体の繊維軸方向に、異なる波長の光を出射する複数のブロックの繰返し構造を有し、その各ブロックにおけるらせん周期構造のピッチPが各々異なるように構成したものであってもよい。
例えば、繊維軸方向に、ブロックX/ブロックY/ブロックX/・・・の繰返し構造を有し、各ブロックにおけるらせん周期構造のらせん軸と繊維軸に対する法線とのなす角度θを一定(例えばθ=0°)のものとし、ブロックXとブロックYにおけるらせん周期構造のピッチPが互いに相違するようにし、例えばブロックXからは青色発色し、ブロックYからは緑色発色するようになすことができる。
The fibrous first light reflection functional structure A constituting the warp yarn Sa has a repeating structure of a plurality of blocks that emit light of different wavelengths in the fiber axis direction of the structure. The pitch P of the helical periodic structure in each block may be different from each other.
For example, it has a repeating structure of block X / block Y / block X /... In the fiber axis direction, and the angle θ formed by the helical axis of the helical periodic structure in each block and the normal to the fiber axis is constant (for example, θ = 0 °), and the pitches P of the helical periodic structures in the block X and the block Y can be different from each other. For example, blue color can be generated from the block X and green color can be generated from the block Y. .
また、各ブロックにおけるらせん周期構造のピッチPを一定のものとし、ブロックXとブロックYにおけるらせん周期構造のらせん軸と法線とのなす角度θが互いに相違するようになすこともでき(もちろん、ピッチP及び角度θがそれぞれ互いに相違するようにしても差し支えない)、このように繊維軸方向に異なる波長の光を出射するように構成され、可視光線領域において色味が微妙に変化する発色構造体を用いることによって、さらに複雑な色調変化を発現する反射機能複合体とすることができる。 In addition, the pitch P of the helical periodic structure in each block can be made constant, and the angle θ formed by the helical axis and the normal line of the helical periodic structure in the block X and the block Y can be made different from each other (of course, The pitch P and the angle θ may be different from each other). In this way, the color developing structure is configured to emit light of different wavelengths in the fiber axis direction, and the color changes slightly in the visible light region. By using the body, it is possible to obtain a reflective function complex that expresses a more complicated color change.
上記らせん周期構造に基づいて構造色を呈する第1の光反射機能構造体Aは、所定寸法に切断することによってチップ材となし、単独で、あるいは他の第2ないし第4の光反射機能構造体B、C、Dの1種以上のチップと混合した状態で色材や光輝材として、光透過性を有する塗料基材中に分散させることにより、自動車や家電、建築材、玩具、スポーツ用品、高級化粧品、装飾看板などの様々な内外装面に塗布することができる。また、樹脂中に分散させることによって、樹脂パネルやフィルム、プラスチック成形品に適用したり、不織布や紙に漉き込んだりすることもできる。 The first light-reflecting functional structure A exhibiting a structural color based on the helical periodic structure is formed into a chip material by cutting into a predetermined size, alone or other second to fourth light-reflecting functional structures. When mixed with one or more types of chips of bodies B, C, D as a coloring material or a bright material, it is dispersed in a light-transmitting paint base material, so that automobiles, home appliances, building materials, toys, sports equipment It can be applied to various interior and exterior surfaces such as luxury cosmetics and decorative signs. Moreover, by dispersing in resin, it can be applied to resin panels, films and plastic molded products, or can be wound into nonwoven fabrics and paper.
チップ化に際しては、繊維状をなす上記構造体A,B、C、Dを、例えば、数百本から数十万本というオーダで束ねた状態とし、これを機械的にカッター等で切断し、微小なチップ材(小片)とすることが可能である。例えば、これら構造体を数十万本程度集合させたものを適切な含浸液(水や糊、パラフィン等)や高分子樹脂のひもなどで固定して集合体とし、その後、集合束の定速送り出し機構を備えた自動カッター(例えば、シャーリング)等を用いて、連続的に数mmから数十μm程度の長さに切断する。そして、分級(ふるい)処理を施し、所望の寸法のチップ材を得ることができる。なお、チッピングの方法論等については、例えば、繊維機械学会編「繊維工学(II)繊維の構造、構造体及び物性」の第116頁や、同学会編「繊維工学(III)繊維の製造、構造体及び物性」の第223〜225頁に記載されている。 At the time of chip formation, the structural bodies A, B, C, and D that form a fiber are bundled in an order of, for example, several hundred to several hundred thousand, and this is mechanically cut with a cutter or the like, A minute chip material (small piece) can be used. For example, several hundreds of thousands of these structures are assembled with an appropriate impregnating solution (water, glue, paraffin, etc.) or a polymer resin string to form an assembly, and then the assembly bundle has a constant speed. Using an automatic cutter (for example, shearing) equipped with a feeding mechanism, the sheet is continuously cut to a length of about several mm to several tens of μm. And a classification (sieving) process is given and the chip | tip material of a desired dimension can be obtained. Regarding the chipping methodologies, for example, the 116th page of “Textile Engineering (II) Fiber Structure, Structure and Physical Properties” edited by the Japan Textile Machinery Society and the “Fiber Engineering (III) Fiber Manufacturing and Structure” edited by the same society. Pp. 223-225 of “Body and physical properties”.
あるいは、繊維状の上記構造体A、B、C、Dを上記のごとく束ねた後、フリージング処理し、各種方法によって粉砕及び分級(ふるい)処理を施して、所定の寸法の粉末体とすることも可能である。これらはいずれも従来にない優れた色材、光輝材として各種分野に幅広く適用できるものである。 Alternatively, after the fibrous structures A, B, C, D are bundled as described above, they are subjected to a freezing treatment and subjected to pulverization and classification (sieving) by various methods to obtain a powder body having a predetermined size. Is also possible. All of these can be widely applied to various fields as an excellent coloring material and glittering material that have never existed before.
上記らせん周期構造に基づく構造色を呈する繊維状の第1の光反射機能構造体Aを所定寸法に切断してなる本発明の光反射機能構造体チップにおいては、図10(a)に示すように、当該構造体チップTaの繊維軸方向に垂直な断面におけるらせん軸方向の長さをb、該らせん軸に垂直方向の長さをa、繊維軸方向の長さをLとするとき、少なくとも
1≦a/b≦102、又は0.1≦L/a≦102となるような寸法比とすることが必要であり、これによって、当該チップTaを含有する塗膜を形成した場合に、図10(b)に示すように各チップ材Taの反射面(らせん軸の延長線と交差する面)が光の入射方向を向く確率が向上し、塗膜の反射率を大幅に向上させることができる。
In the light reflecting functional structure chip of the present invention obtained by cutting the fibrous first light reflecting functional structure A exhibiting a structural color based on the helical periodic structure into a predetermined size, as shown in FIG. Further, when the length in the spiral axis direction in the cross section perpendicular to the fiber axis direction of the structure chip Ta is b, the length in the direction perpendicular to the spiral axis is a, and the length in the fiber axis direction is L, at least It is necessary to have a dimensional ratio such that 1 ≦ a / b ≦ 10 2 , or 0.1 ≦ L / a ≦ 10 2 , thereby forming a coating film containing the chip Ta. As shown in FIG. 10 (b), the probability that the reflecting surface of each chip material Ta (the surface intersecting the extension line of the helical axis) faces the incident direction of light is improved, and the reflectance of the coating film is greatly improved. be able to.
すなわち、図11(a)は、図11(b)に示すように、長さ寸法比(L/a)を2と一定にする一方、断面寸法比(a/b)を変化させた光反射機能構造体チップTaを透明塗膜中に分散させた場合の塗膜の光反射率を示したものであって、図から明らかなように、(a/b)比の値が大きいほど、当該構造体チップTaの形状が反射面方向に偏平となるため、塗膜内でフラットに配向されやすくなり、入射光に対する反射面を最大限に確保できるようになる。なお、(a/b)比の値が102を超えると、当該チップTaが主に液晶系高分子材料からなるため、通常の無機顔料や光輝材に比べて剛性が劣り、塗膜中で斜めに配向したり、歪んだ状態に配置されたりすることによって、反射率が低下するものと考えられる。 That is, in FIG. 11 (a), as shown in FIG. 11 (b), the length dimension ratio (L / a) is kept constant at 2, while the sectional dimension ratio (a / b) is changed. It shows the light reflectance of the coating film when the functional structure chip Ta is dispersed in the transparent coating film, and as is clear from the figure, the larger the value of the (a / b) ratio, Since the shape of the structure chip Ta becomes flat in the direction of the reflecting surface, the structure chip Ta is easily oriented flat in the coating film, and the reflecting surface for incident light can be secured to the maximum. Incidentally, when the value (a / b) ratio exceeds 10 2, since the chip Ta consists predominantly liquid crystal polymer materials, inferior in rigidity as compared with conventional inorganic pigments and bright materials, in the coating film It is considered that the reflectance is lowered by being oriented obliquely or arranged in a distorted state.
一方、(a/b)比の値が1より小さい場合、塗膜内で該チップ材Taの反射面が入射光側に向いて揃う確率が大きく低下し、光の反射率も小さくなってしまって、実用に供することができなくなる。なお、実用的な観点からのより好ましい(a/b)比の範囲は、3〜10の範囲である。 On the other hand, when the value of the (a / b) ratio is smaller than 1, the probability that the reflecting surface of the chip material Ta is aligned toward the incident light side in the coating film is greatly reduced, and the light reflectance is also reduced. Thus, it cannot be used practically. In addition, the range of the more preferable (a / b) ratio from a practical viewpoint is the range of 3-10.
また、図12(a)は、図12(b)に示すように、光反射機能構造体チップTaの断面におけるらせん軸方向の寸法bを5μmと一定にし、長さ寸法比(L/a)を断面寸法比(a/b)を変化させた場合の塗膜の光反射率の変化を示したものであって、図から明らかなように、(L/a)比が大きいほど、塗膜の光反射率は大きくなるが、この比が102を超えると、塗膜内でチップ材同士がクロスして配向したり、塗膜から突出して凹凸が発生したりする確率が大きくなるため、塗膜平滑性が劣ると共に、塗膜の光反射率も低下し、実用に供し得なくなる。 12 (a), as shown in FIG. 12 (b), the dimension b in the direction of the helical axis in the cross section of the light reflecting functional structure chip Ta is kept constant at 5 μm, and the length dimension ratio (L / a) Shows the change in the light reflectance of the coating film when the cross-sectional dimension ratio (a / b) is changed. As is clear from the figure, the larger the (L / a) ratio, of the light reflection factor increases, this ratio is more than 10 2, because the or oriented chip material with each other and cross in the coating film, the probability that irregularities projecting from the coating film or to generate increases, The coating film smoothness is inferior, and the light reflectance of the coating film is also lowered, making it impossible to put to practical use.
一方、(L/a)比が0.1未満になると、切断面が入射光側に向く確率が大となることから、当該チップ材Taによる入射光に対する反射光の量も極めて少なくなってしまう。なお、実用的な観点からのより好ましい(L/a)比の範囲は、1〜10の範囲であると言える。 On the other hand, if the (L / a) ratio is less than 0.1, the probability that the cut surface faces the incident light side increases, and therefore the amount of reflected light with respect to the incident light by the chip material Ta becomes extremely small. . In addition, it can be said that the range of the more preferable (L / a) ratio from a practical viewpoint is the range of 1-10.
本発明の光反射機能構造体チップにおいては、上記したように、らせん周期構造に基づく構造色を呈する第1の光反射機能構造体Aを所定寸法に切断してなる光反射機能構造体チップTaに、構造色を呈する第2の光反射機能構造体Bから成るチップTbと物体色を呈する第3の光反射機能構造体Cから成るチップTcと光源色を呈する第4の光反射機能構造体Dから成るチップTdの中から選ばれる少なくとも1種のチップを混合したチップ材としても良い。
このとき、第2の光反射機能構造体Bから成るチップTbの発色機構については、特に限定されず、らせん周期構造によるものであっても差し支えないが、第1の光反射機能構造体Aから成るチップTaとは異なる構造色を呈するものであることが望ましい。
In the light reflecting functional structure chip of the present invention, as described above, the light reflecting functional structure chip Ta obtained by cutting the first light reflecting functional structure A exhibiting the structural color based on the helical periodic structure into a predetermined dimension. Furthermore, the chip Tb composed of the second light reflecting functional structure B exhibiting the structural color, the chip Tc composed of the third light reflecting functional structure C exhibiting the object color, and the fourth light reflecting functional structure exhibiting the light source color. A chip material in which at least one chip selected from the chips Td made of D is mixed may be used.
At this time, the coloring mechanism of the chip Tb made of the second light reflecting functional structure B is not particularly limited, and may be based on a helical periodic structure, but from the first light reflecting functional structure A. It is desirable that the chip Ta has a different structural color.
図13は、このような混合タイプの光反射機能構造体チップの一例を示す概略図であって、らせん周期構造に基づく構造色を呈する光反射機能構造体チップTaと、物体色を呈するチップTcを混合した例を示すものである。これにより、異なる発色機構を備えた両チップのメリットを発揮する優れた複合光輝材となる。
このとき、当然のことながら、上記構造体チップTcに代えて、あるいは当該構造体チップTcに加えて、構造色を呈する第2の光反射機能構造体Bから成るチップTbや光源色を呈する第4の光反射機能構造体Dから成るチップTdを混合することも何ら差し支えない。
FIG. 13 is a schematic view showing an example of such a mixed-type light reflection functional structure chip, which is a light reflection functional structure chip Ta that exhibits a structural color based on a helical periodic structure, and a chip Tc that exhibits an object color. The example which mixed these is shown. As a result, it becomes an excellent composite glittering material that exhibits the advantages of both chips having different coloring mechanisms.
At this time, as a matter of course, instead of the structure chip Tc or in addition to the structure chip Tc, the chip Tb made of the second light reflecting functional structure B exhibiting the structural color and the first light source color. It is also possible to mix the chips Td made of the four light reflecting functional structures D.
このような各種光反射機能構造体チップから成る複合光輝材は、塗料の中に分散させたり、樹脂材料に分散させたり、繊維材料に混ぜ込んだりすることによって、新規な意匠性を発現する塗膜を備えた塗装体や、プラスチックのフィルムや成形体、不織布や紙などを提供することができる。 A composite glitter material composed of such various light reflecting functional structure chips is a coating material that develops a novel design by being dispersed in a paint, dispersed in a resin material, or mixed in a fiber material. A coated body provided with a film, a plastic film or molded body, a nonwoven fabric, paper, or the like can be provided.
図14は、その具体例として、例えば塗膜に代表される積層構造体を示す概略図であって、図14(a)に示すように、基材10の上に、らせん周期構造による光反射機能構造体チップTaと、物体色を呈するチップTcから成る複合チップ(図13参照)を含む層11を形成することができる。
また、図14(b)に示すように、この複合チップ材層11の上に、さらにクリアー層12を設けることもでき、各種の物品に適用することができる。
FIG. 14 is a schematic diagram showing, for example, a laminated structure represented by a coating film as a specific example. As shown in FIG. A
Moreover, as shown in FIG.14 (b), the
また、上記したような異なる発色機構を有する種々のチップ材を各種の層と共に組合わせることによって、独創的な複合色を発現させることができる。
例えば、図15(a)は、基材10の上にらせん周期構造に基づく構造色を呈する第1の光反射機能構造体AのチップTaを含有した層11と、物体色を呈する層13とを積層させたものである。このような組合せとすることにより、主たる発色が物体色であって、しかも光反射機能構造体Aから成るチップTaの色相や含有量によって光輝感や見る角度による色相の変化を楽しめる各種の品物や塗装体を提供できるようになる。しかも、上記光反射機能構造体チップTaの厚さが薄いため、塗膜内において当該チップTaの反射面が入射光に対して最大反射となるように配向される確率が高くなるため、平滑性に優れた塗膜を得ることができる。特に、図15(b)に示すように、基材10の表面に物体色を呈する層13を形成し、その上に光反射機能構造体AのチップTaを含有した層11を設け、さらにその上にクリアー層12を設けることによって、さらに鮮やかで光沢感のある塗膜を提供することができる。
Further, by combining various chip materials having different coloring mechanisms as described above together with various layers, an original composite color can be developed.
For example, FIG. 15A shows a
さらに、図16(a)及び(b)に示すように、光源色を呈する層と組合せること、すなわち、基材10の上に、例えばEL素子によって光源色を呈する層14と、光反射機能構造体チップTaを含有した層11とを積層し、さらに必要に応じてこの上にクリアー層12を設けることによって、光源色の明るく鮮やかな色味と、らせん周期構造による構造色を呈する光反射機能構造体チップTaによる光輝感との相乗効果によって、従来にない色味と質感を発現することができる。
このような積層構造体においては、自己発光機能の特異性から、暗闇や夜間でも発光・発色するため、視認性に優れ、安全性の面でも極めて有用である。
Further, as shown in FIGS. 16 (a) and 16 (b), combining with a layer exhibiting a light source color, that is, a
Such a laminated structure emits light and develops color even in the dark or at night due to its unique self-luminous function, so it has excellent visibility and is extremely useful in terms of safety.
このとき、光反射機能構造体チップTaを含有する層11と、光源色を呈する層14との積層順序については、特にこだわらないが、チップ含有層11の光輝感や見る角度による色味の変化を楽しむ観点からは、基板10の側に光源色を呈する層14を設けた方が望ましい。
At this time, the stacking order of the
なお、光源色を呈する層14としてのEL素子の基本構造については、図16(c)に示すように、発光層7を光透過性電極6及び8の層によって挟持した構造を有する。
また、EL素子としては、有機ELタイプのものが高輝度性や加工容易性の点から特に好ましい。
The basic structure of the EL element as the
Moreover, as an EL element, an organic EL type is particularly preferable from the viewpoint of high luminance and ease of processing.
次に、上記のような積層構造体における光の基本的なパスについて、図15(a)に示した積層構造を用いて説明する。
すなわち、図17は、上記積層構造(例えば塗膜)に存在する光の基本的な3つのパスを模式的に示したものである。
Next, a basic light path in the laminated structure as described above will be described using the laminated structure shown in FIG.
That is, FIG. 17 schematically shows three basic paths of light existing in the above laminated structure (for example, a coating film).
第1の光のパスP1は、入射光が光反射機能構造体Aから成るチップTaに当たり、その反射光が出射されるものであって構造色(干渉色)を呈する。第2の光のパスP2は、上記第1のパスP1のうちの反射光として出射された波長以外の光が透過光として物体色を呈する層13に照射され、そこで吸収された光以外の波長の光が出射されるものであって第1の物体色を呈する。また、第3の光のパスP3は、当該積層構造体に入射した光が物体色を呈する層13に直接照射され、そこで吸収された波長以外の光が出射されるものであって、第2の物体色を呈する。
当該積層構造体においては、このように少なくとも3つの光のパスが存在し(その他にも、物体色を呈する層13からの反射光がチップTaを透過したり、チップTaに反射されたのち、層13によって再度反射されたりするなど、さらに複雑なパスがあり得る)、これらの色相の組合せや光反射機能構造体チップTaの含有量、両層の厚みなどの相互関係により、従来にない極めて独創的な発色と質感を呈するようになる。
In the first light path P1, incident light hits the chip Ta made of the light reflecting functional structure A, and the reflected light is emitted, and exhibits a structural color (interference color). In the second light path P2, light other than the wavelength emitted as reflected light in the first path P1 is irradiated to the
In the laminated structure, there are at least three light paths in this way (in addition, after the reflected light from the
このように、本発明の光反射機能複合体は、例えば糸や、これを織ったり編んだりした織物や編物として、あるいは不織布などとして各種アパレル衣料品や家具、玩具、建築材料などに適用することができる。
また、このような光反射機能複合体を含んだ本発明の光反射機能複合体チップについても、塗料やフィルム、プラスチック成形体、不織布、紙などに光輝材として混合、分散させることによって、各種車両の外板や内装、建築物の外壁、家具や家電品、玩具等の外装、さらに照明体や電飾体などへの適用が可能である。
Thus, the light reflective functional composite of the present invention is applied to various apparel clothing, furniture, toys, building materials, etc. as yarns, woven or knitted fabrics or knitted fabrics, or non-woven fabrics, for example. Can do.
In addition, the light reflecting function composite chip of the present invention including such a light reflecting function composite is also mixed and dispersed as a glittering material in paints, films, plastic moldings, nonwoven fabrics, papers, etc. It can be applied to exterior panels and interiors, exterior walls of buildings, exteriors such as furniture, household appliances, and toys, as well as lighting bodies and electrical decorations.
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。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example, this invention is not limited by these Examples.
(1)第1の光反射機能構造体Aの製造I
光透過性を有する液晶性高分子材料として、平均屈折率n=1.59のポリペプチド(γ−ベンジル−L−グルタメート−CO−γーアルキル−L−グルタメート)を選択し、矩形断面の繊維状をなし、らせん周期構造によって構造色を呈する第1の光反射機能構造体Aを得るべく溶融紡糸を行った。
(1) Manufacture of the first light reflection functional structure A I
As a liquid crystalline polymer material having optical transparency, a polypeptide having an average refractive index n = 1.59 (γ-benzyl-L-glutamate-CO-γ-alkyl-L-glutamate) is selected, and a fiber having a rectangular cross section In order to obtain the first light-reflecting functional structure A exhibiting a structural color due to the helical periodic structure, melt spinning was performed.
すなわち、通常の溶融紡糸装置に0.1mm×0.8mmの矩形型をなす最終吐出孔を備えた紡糸口金を取付けると共に、紡糸口金の直下位置に磁場強度の可変可能な磁界印加装置(磁場印加部の長さL=0.3m)と、さらにその下部位置に冷却風を吹き付けるための強制冷却装置を設置して上記液晶性高分子材料から成るフィラメントを製造した。
なお、製造条件については、紡糸温度を305℃、磁場の強さを4.0及び6.0kG、強制冷却風を1Nm3/min.、巻取り速度を50m/min.とした。
That is, a spinneret having a final discharge hole of a 0.1 mm × 0.8 mm rectangular shape is attached to a normal melt spinning apparatus, and a magnetic field application device (magnetic field application device) capable of varying the magnetic field strength at a position immediately below the spinneret. And a forced cooling device for blowing cooling air to the lower position of the portion, and a filament made of the liquid crystalline polymer material was manufactured.
The production conditions were as follows: spinning temperature of 305 ° C., magnetic field strengths of 4.0 and 6.0 kG, and forced cooling air of 1 Nm 3 / min. The winding speed is 50 m / min. It was.
得られたフィラメントを顕微分光光度計(日立製作所製U−6500)により、当該構造体の反射スペクトルを測定し、反射ピーク波長λMを求めると共に、偏光顕微鏡に直交ニコルを装着して、各構造体からのリターディション線を観察し、その結果に基づいてらせん周期構造のピッチPを算出し、さらにらせん軸の傾き(繊維軸に対する法線とのなす角度θ)を上記データからコンピュータを用いて算出した。
その結果、磁場強さが4.0kGのものでは、λM=380nm(薄紫色)であって、P=298nm、θ=30°、6.0kGの場合には、λM=470nm(青色)であって、P=298nm、θ=0°であることが確認された。また、これらフィラメントの断面寸法は、約30μm×6μmであった。
The obtained filament was measured with a microspectrophotometer (U-6500, manufactured by Hitachi, Ltd.), the reflection spectrum of the structure was measured, the reflection peak wavelength λ M was obtained, and a crossed Nicol was attached to a polarizing microscope. Observe the retardation line from the body, calculate the pitch P of the helical periodic structure based on the result, and further determine the inclination of the helical axis (angle θ with the normal to the fiber axis) from the above data using a computer Calculated.
As a result, when the magnetic field strength is 4.0 kG, λ M = 380 nm (light purple), and when P = 298 nm, θ = 30 °, 6.0 kG, λ M = 470 nm (blue). Thus, it was confirmed that P = 298 nm and θ = 0 °. The filaments had a cross-sectional dimension of about 30 μm × 6 μm.
(2)第1の光反射機能構造体Aの製造II
光透過性を有する液晶性高分子材料として、平均屈折率n=1.58のコレステリック液晶形成性ポリエステルを選択し、上記同様の溶融紡糸装置を使用し、紡糸温度:292℃、磁場の強さ:2.0kG、強制冷却風:1Nm3/min.、巻取り速度:50m/min.の条件により、上記液晶性高分子材料から成るフィラメントを製造した。
その結果、反射ピーク波長λM=650nm(赤橙色)の構造色を呈し、P=698nm、θ=61°のフィラメントが得られた。なお、得られたフィラメントの断面寸法は、約35μm×5μmであった。
(2) Production of first light reflecting functional structure A II
A cholesteric liquid crystal-forming polyester having an average refractive index n = 1.58 is selected as a light-transmitting liquid crystalline polymer material, and the same melt spinning apparatus as described above is used. Spinning temperature: 292 ° C., magnetic field strength : 2.0 kG, forced cooling air: 1 Nm 3 / min. Winding speed: 50 m / min. A filament made of the above liquid crystalline polymer material was produced under the conditions described above.
As a result, a structural color having a reflection peak wavelength λ M = 650 nm (red orange), a filament having P = 698 nm and θ = 61 ° was obtained. The cross-sectional dimension of the obtained filament was about 35 μm × 5 μm.
(3)第2の光反射機能構造体Bの製造
複合溶融紡糸と、その後の熱延伸処理によって、屈折率1.53のポリアミドと屈折率1.63のポリエチレンナフタレートから成り、積層断面寸法が4.5×4.5μmの交互積層構造(積層数:60)を有し、その周囲がポリエチレンナフタレートによって被覆され、上記積層構造によって青色に構造発色するフィラメントを得た。
(3) Production of second light-reflecting functional structure B By composite melt spinning and subsequent thermal stretching treatment, it is composed of polyamide having a refractive index of 1.53 and polyethylene naphthalate having a refractive index of 1.63, and the laminated cross-sectional dimension is A filament having an alternately laminated structure (number of laminated layers: 60) of 4.5 × 4.5 μm, the periphery of which was coated with polyethylene naphthalate, and a blue colored structure by the laminated structure was obtained.
〔実施例1〕
上記(1)により製造され、らせん周期構造によって薄紫色に構造発色するフィラメント(短繊維)と青色発色するフィラメントを拠り合わせた糸を縦糸Sa及び横糸Sbとして平織りし、図6に示したような織物を得た。
このようにして得られた織物においては、全体的に青色に見えると共に、糸同士の重なり部においては、両者の組合せ効果により、見る角度を大きく変えても死角がない状態(灰色に見えず、紫青色)を呈することが確認された。
[Example 1]
The yarn produced by the above (1) and based on the filaments (short fibers) that are structurally colored in light purple by the helical periodic structure and the filaments that develop blue color are plain-woven as warp yarn Sa and weft yarn Sb, as shown in FIG. A woven fabric was obtained.
In the woven fabric obtained in this way, it looks blue as a whole, and in the overlapping part of the yarns, due to the combination effect of both, there is no blind spot even if the viewing angle is changed greatly (not gray, (Purple blue) was confirmed.
〔実施例2〕
上記(1)により製造され、らせん周期構造によって薄紫色に発色する光反射機能構造体フィラメントを拠り合わせた糸を縦糸Saとして使用する一方、上記(3)によって製造され、交互積層構造によって青色に構造発色するフィラメントから成る糸を横糸Sb′として平織りし、図7に示したような織物を得た。
当該織物においては、全体的に紫青色に見えると共に、糸同士の重なり部においては、構造発色するフィラメントからなる横糸Sb′特有の光輝感が重畳され、従来にない神秘的な質感をも呈することが観察された。
[Example 2]
The yarn produced by the above (1) and based on the light-reflecting functional structure filament that develops a light purple color due to the helical periodic structure is used as the warp yarn Sa, while it is produced by the above (3) and turns blue by the alternately laminated structure. A yarn composed of filaments for structural color development was plain woven as a weft Sb 'to obtain a woven fabric as shown in FIG.
In the woven fabric, it looks purple-blue as a whole, and in the overlapping part of the yarns, the radiant feeling peculiar to the weft Sb 'made of structurally colored filaments is superimposed, and it also exhibits an unprecedented mysterious texture. Was observed.
〔実施例3〕
上記(2)によって製造され、らせん周期構造によって赤橙色に発色するフィラメントを拠り合わせた糸を縦糸Saとする一方、通常の染料によって染色され黄色の物体色を呈する絹糸を横糸Scとして朱子織りし、図8(b)に示したような織物を得た。
当該織物においては、全体的に光沢感が優れ、明度の高い橙色に見えると共に、見る角度を大きく変えても死角がない状態(灰色に見えず、黄橙色)を呈することが確認された。
Example 3
The yarn produced by the above (2) and based on the filaments colored in reddish orange by the helical periodic structure is used as the warp yarn Sa, while the silk yarn dyed with a normal dye and exhibiting a yellow object color is weaved as weft yarn Sc. A woven fabric as shown in FIG. 8B was obtained.
It was confirmed that the woven fabric was excellent in gloss overall and looked orange with high lightness, and even when the viewing angle was changed greatly, there was no blind spot (not gray, yellow orange).
〔実施例4〕
上記(1)によって製造され、らせん周期構造によって薄紫色に発色する光反射機能構造体フィラメントを約40μmの長さに切断し、(a/b)比が約8、(L/a)比が約1.5の光反射機能構造体チップTaを得た。
そして、上記光反射機能構造体チップTaを、紺色の顔料を含むことによって物体色を呈する樹脂材料から成るチップTcと共に、塗膜全体に対して合計で10重量%となるように2液アクリルウレタンベース塗料に配合すると共に、クリルウレタンシンナーで塗装に適した粘度に希釈したのち、アルコール洗浄した黒色の基材10の表面に塗装し、80℃で20分焼き付けることによって、光反射機能構造体チップTa及びTcを含む塗膜層11を約20μmの厚さに形成し、さらにこの上にアクリルウレタンクリアー塗料によって、クリアー層12を約35μmの厚さに形成し、図14(b)に示すような塗膜構造を得た。
Example 4
The light-reflecting functional structure filament produced by (1) above and colored in a light purple color by the helical periodic structure is cut to a length of about 40 μm, and the (a / b) ratio is about 8 and the (L / a) ratio is About 1.5 light reflecting functional structure chip Ta was obtained.
Then, the light reflecting functional structure chip Ta, together with the chip Tc made of a resin material exhibiting an object color by containing a dark blue pigment, is a two-part acrylic urethane so that the total amount becomes 10% by weight with respect to the entire coating film. Light-reflective functional structure chip by blending with base paint, diluting to viscosity suitable for painting with acrylurethane thinner, painting on surface of
このような塗膜を備えた塗装体を太陽光のもとで観察すると、主に、紫青色に見える(塗膜構造に対して、法線方向から見た場合)と共に、見る角度を変えると、光輝感のある紫色から青緑色に変化することが確認された。 When a painted body with such a coating film is observed under sunlight, it looks mainly purple-blue (when viewed from the normal direction with respect to the coating film structure) and when the viewing angle is changed. It was confirmed that the color changed from bright purple to blue-green.
〔実施例5〕
上記(1)によって製造され、らせん周期構造によって青色発色する光反射機能構造体フィラメントを上記同様に切断することによって、光反射機能構造体チップTaを得た。
Example 5
The light reflecting functional structure chip Ta was obtained by cutting the light reflecting functional structure filament produced in the above (1) and blue-colored by the helical periodic structure in the same manner as described above.
そして、アルコール洗浄した基材10の上に、顔料によって物体色を呈するアクリルウレタン系黒色塗料を塗布することによって、物体色を呈する層13を約30μmの厚さに形成した。
次に、上記光反射機能構造体チップTaを塗膜全体に対して10重量%となるように2液アクリルウレタンベース塗料に配合したのち、アクリルウレタンシンナーで適当に希釈した塗料を用いて、上記物体色層13の表面を塗装し、80℃で20分焼き付けることによって、光反射機能構造体チップTaを含む塗膜層11を約25μmの厚さに形成し、基材10の上に、図15(a)に示すような塗膜構造を得た。
Then, an acrylic urethane-based black paint exhibiting an object color was applied on the
Next, after blending the light reflection functional structure chip Ta in a two-component acrylic urethane base paint so as to be 10% by weight with respect to the entire coating film, using a paint appropriately diluted with acrylic urethane thinner, The surface of the
図18は、上記の塗膜構造を自動車外装に適用した例を示すものであって、このような塗膜が形成されていると、車体の入射光(太陽光)が照射されると、見る角度によって色味が微妙に変化し、A点においては、λM=520nmの反射ピーク値が得られ、青緑色に見えるのに対し、B点では、λM=470nmの反射ピーク値によって青色に見えることになる。さらに、物体色(黒色)との組み合わせを採用しているので、死角の少ない高級感のある塗装色を得ることができる。
なお、一般に、カラーベースとなる物体色を暗色系(これは余分な迷光を吸収できるため)とし、波長λの構造色チップ材から発せられる構造色とを組合せると、見る角度による色相の変化をより強調できるようになる。
FIG. 18 shows an example in which the above-mentioned coating film structure is applied to an automobile exterior, and when such a coating film is formed, the incident light (sunlight) of the vehicle body is irradiated. The color changes slightly depending on the angle. At point A, a reflection peak value of λ M = 520 nm is obtained and looks blue-green, whereas at point B, the reflection peak value of λ M = 470 nm turns blue. You will see. Furthermore, since the combination with the object color (black) is adopted, it is possible to obtain a high-grade paint color with few blind spots.
In general, when the object color that is the color base is a dark color system (because it can absorb extra stray light) and combined with the structural color emitted from the structural color chip material of wavelength λ, the hue changes depending on the viewing angle. It becomes possible to emphasize more.
〔実施例6〕
上記(1)によって製造され、らせん周期構造によって青色発色する光反射機能構造体フィラメントを上記同様に切断することによって、約30μmの長さの光反射機能構造体チップTaを得た。
Example 6
The light reflecting functional structure filament Ta having a length of about 30 μm was obtained by cutting the light reflecting functional structure filament produced in the above (1) and blue-colored by the helical periodic structure in the same manner as described above.
そして、陽極電極として、酸化インジウムスズ(ITO)をコートしたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを基板10とし、そのITO面をアルコール洗浄した後、光源色(緑色)を呈する層14として、有機EL層100nm厚(高分子EL層:ポリフェニレンビニレン(PPV)溶液をスピンコートして形成)を設けた。さらにその上に、Mg−Ag合金を真空蒸着により形成して陰極電極を設けた。
Then, as the anode electrode, a polyethylene terephthalate (PET) film coated with indium tin oxide (ITO) is used as the
さらに、上記有機EL層の上に、上記光反射機能構造体チップTaを実施例4記載と同様の塗料組成として含有させ、これを塗装して約15μmの厚さに形成し、さらにこの上にアクリルウレタンクリアー塗料によって、クリアー層12を約30μmの厚さに形成して、図16(b)に示したような構造体を得た。
Further, on the organic EL layer, the light reflecting functional structure chip Ta is contained as a coating composition similar to that described in Example 4, and this is coated to form a thickness of about 15 μm. A
このようにして得られた塗膜を備えた構造体の陽陰極間に、直流電圧V=12Vを印加すると、背後の有機ELから非常に高輝度の光源色(緑色)が一種の光源となって、らせん周期構造を有する光反射機能構造体からの構造色(青色)と組合わさり、従来にない神秘的な色相(緑色光の中に淡い青色が点在して浮かび上がってくる感じ)を呈することが確認された。なお、印加電圧を上下させると、この色相の感じも微妙に異なってくるという色相制御型構造体を提供することができる。また、本構造体は、夜間でも鮮やか、かつ神秘的な色相と質感を呈することから、視認安全性と意匠性を兼備えた広告体としても有用である。 When a DC voltage V = 12 V is applied between the positive and negative electrodes of the structure provided with the coating film thus obtained, a very bright light source color (green) from the organic EL behind becomes a kind of light source. Combined with the structural color (blue) from the light-reflective functional structure having a helical periodic structure, it has an unprecedented mysterious hue (feeling that light blue is scattered in green light) It was confirmed to be present. In addition, it is possible to provide a hue control type structure in which the feeling of the hue slightly changes when the applied voltage is raised or lowered. Moreover, since this structure exhibits a vivid and mysterious hue and texture even at night, it is useful as an advertising body having both visual safety and design.
1 らせん周期構造
2 らせん軸
A 第1の光反射機能構造体
B 第2の光反射機能構造体
C 第3の光反射機能構造体
D 第4の光反射機能構造体
Sa 糸(縦糸)
Sb,Sb′,Sc,Sd 糸(横糸)
Ta,Tc 光反射機能構造体チップ
10 基材
11 光反射機能構造体チップを含む層
12 クリアー層
13 物体色を呈する層
14 光源色を呈する層
DESCRIPTION OF
Sb, Sb ', Sc, Sd Yarn (weft)
Ta, Tc light reflection functional structure chip
DESCRIPTION OF
Claims (18)
構造色を呈する第2の光反射機能構造体、物体色を呈する第3の光反射機能構造体及び光源色を呈する第4の光反射機能構造体から成る群より選ばれた少なくとも1種の繊維状構造体とを組み合わせて成ることを特徴とする光反射機能複合体。 A fibrous structure having an optical function of at least one of the reflection characteristics of visible light, infrared light, and ultraviolet light, and having optical transparency and a helical periodic structure, and the helical axis of the helical periodic structure is A first light reflection functional structure that exhibits a structural color by being inclined at a predetermined angle with respect to the fiber axis;
At least one fiber selected from the group consisting of a second light reflecting functional structure exhibiting a structural color, a third light reflecting functional structure exhibiting an object color, and a fourth light reflecting functional structure exhibiting a light source color A light-reflecting functional composite comprising a combination with a structure.
λM=nPcosθ(但し、0°≦θ<90°)
なる関係を満たす構造を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の光反射機能複合体。 When the average refractive index of the first light reflecting functional structure is n, the pitch of the helical periodic structure is P, and the angle of the helical axis from the normal to the fiber axis is θ, the wavelength λ M that gives the maximum reflected light intensity is λ M = nP cos θ (where 0 ° ≦ θ <90 °)
The light reflecting functional composite according to claim 1, wherein the light reflecting functional composite has a structure satisfying the following relationship.
当該チップの繊維軸方向に垂直な断面における上記らせん周期構造のらせん軸方向の長さをb、該らせん軸に垂直方向の長さをaとするとき、
1≦a/b≦102
であることを特徴とする光反射機能構造体チップ。 A fibrous structure having an optical function of at least one of the reflection characteristics of visible light, infrared light, and ultraviolet light, and having optical transparency and a helical periodic structure, and the helical axis of the helical periodic structure is A light reflecting functional structure chip formed by cutting a light reflecting functional structure that exhibits a structural color by being inclined at a predetermined angle with respect to a fiber axis into a predetermined length;
When the length in the spiral axis direction of the spiral periodic structure in the cross section perpendicular to the fiber axis direction of the chip is b, and the length in the direction perpendicular to the spiral axis is a,
1 ≦ a / b ≦ 10 2
A light reflecting functional structure chip characterized by the above.
当該チップの繊維軸方向に垂直な断面における上記らせん周期構造のらせん軸に垂直方向の長さをa、繊維軸方向の長さをLとするとき、
0.1≦L/a≦102
であることを特徴とする光反射機能構造体チップ。 A fibrous structure having an optical function of at least one of the reflection characteristics of visible light, infrared light, and ultraviolet light, and having optical transparency and a helical periodic structure, and the helical axis of the helical periodic structure is A light reflecting functional structure chip formed by cutting a light reflecting functional structure that exhibits a structural color by being inclined at a predetermined angle with respect to a fiber axis into a predetermined length;
When the length in the direction perpendicular to the helical axis of the helical periodic structure in the cross section perpendicular to the fiber axis direction of the chip is a and the length in the fiber axis direction is L,
0.1 ≦ L / a ≦ 10 2
A light reflecting functional structure chip characterized by the above.
当該チップの繊維軸方向に垂直な断面における上記らせん周期構造のらせん軸方向の長さをb、該らせん軸に垂直方向の長さをa、繊維軸方向の長さをLとするとき、
1≦a/b≦102 、かつ0.1≦L/a≦102
であることを特徴とする光反射機能構造体チップ。 A fibrous structure having an optical function of at least one of the reflection characteristics of visible light, infrared light, and ultraviolet light, and having optical transparency and a helical periodic structure, and the helical axis of the helical periodic structure is A light reflecting functional structure chip formed by cutting a light reflecting functional structure that exhibits a structural color by being inclined at a predetermined angle with respect to a fiber axis into a predetermined length;
When the length in the spiral axis direction of the helical periodic structure in the cross section perpendicular to the fiber axis direction of the chip is b, the length perpendicular to the spiral axis is a, and the length in the fiber axis direction is L,
1 ≦ a / b ≦ 10 2 and 0.1 ≦ L / a ≦ 10 2
A light reflecting functional structure chip characterized by the above.
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