JP2007039858A - 規則性極微構造繊維の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】屈折率や強度、弾性など物性の異なる少なくとも２種類以上の高分子材料を用いた複合繊維内の長軸または長尺方向に一様な極微の規則性配列構造を有する集合体や同形状または異形状の集合体群を複数形成する方法。
【解決手段】前記物性の異なる少なくとも２種類以上の溶融高分子材料の一方成分を一定の配列に隔離された複数の開口に連なる貫通孔から供給し、他方の成分を貫通孔間に設けた流路とその流路出口に繋がる周囲に設けた流速と流れ方向制御用緩和溝を経由して供給し、一定配列構造を維持した状態で合流させた後に下方に続く漏斗状流路にて圧縮細化し、その外周部を何れかの成分で被覆後に再び圧縮して成るか、前記工程を多段的に繰り返して圧縮比を高めるごとき口金により、極微構造体の寸法及び極微構造体間のピッチ間隔等も制御した極微の規則性配列構造繊維を形成する。
【選択図】図６

Description

本発明は、光の回折・散乱に基づく新規な光学的特性を発現する繊維や繊維内にマルチに光ファイバー機能を形成する、あるいはまた、繊維の長尺方向に等方的な強度や導電性などの発現を得るための基盤技術として、繊維内の長軸或いは長尺方向に一様で高度に制御された極微構造を有する繊維の形成方法及びそのための紡糸口金に関する。

近年、織編物用繊維は、多様な風合いや機能を持つ繊維の開発・実用化が進められている。特に、繊維の断面形状を各種の異型断面にすることにより、柔軟性や肌触りの向上や表面光沢の向上などの工夫がされてきた。また、２種類の高分子材料を複合化する際に空気層を設けるなどにより、膨らみや保温性などを付加したものや複合繊維化した後、一方の成分を除去した極細繊維などが実用化されている。

また、上記織編物用繊維への要求の一つに高深色性がある。物体色は可視光線領域の光の吸収により発色するため、染料や顔料による発色により良好な深色性を得ようとする場合、染料や顔料に含まれる不純物を極度に低減して高純度にする必要があり、高価にならざるを得ない。そのため、繊維表面を微細に荒らす加工を施すことで表面反射光を低減させることで深色性を得ている。更に、個人差があるものの染料や顔料による繊維はその染料や顔料により、かぶれや肌荒れなどの一要因になったり、紫外線などによる退色により、初期品質の低下などの欠点がある。

また、染料による染色工程や顔料による混練工程における処理エネルギーや洗浄による廃液処理なども必要になり、工程及び環境上からも改善への要望は大きいものがある。

近年、このような染料や顔料など物体色あるいは化学色ではなく、光の物理的反射現象を用いた発色材料が作製されている。それらの方法として、光との相互作用を発現するように物体表面やその内部に高度に制御された微細構造を工夫する幾つかの公知技術が知られている。

例えば、光の干渉反射作用を利用することにより発色する構造体としては、分子配向異方性フィルムを２枚の偏光フィルムで挟んだ構造とすることにより発色する材料が発表されており、第一の偏光フィルムに法線方向から光が入射すると、このフィルムを通った光は一定方向のみに振動する光（直線偏光）となり、次にこの直線偏光が４５度に配位した分子配向異方性フィルムを通ると偏光面を回転させて楕円偏光に変わる。そして、この楕円偏光が第２の偏光フィルムを通ると再び直線偏光となるが、その際に、波長によって光の強さが異なるために、それが着色偏光となって色として認識されることによるものである（非特許文献１、非特許文献２）。

また、屈折率の異なる２種類の高分子材料を、交互に何十層と積層した構造により発色する繊維の製造方法も報告されおり、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強などの現象を生じるもので、特定波長で特定位相差を持って重なり合うときに現れる発色である（特許文献１、特許文献２）。

例えば、特許文献１には少なくとも第１と第２の高分子材料の屈折率がお互いに少なくとも０．０３異なり、しかも０．１μｍ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を開示している。更に、特許文献２においては屈折率の異なる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を開示している。後者は非染色の発色繊維であって、見る角度によって色味が変わり、しかもこれらの撚糸による複合効果により、多様な質感の織編物を可能としている。

上述の繊維を製造するための製造法や紡糸口金は、例えば、矩形断面の繊維の中に薄膜の多層積層構造を形成するためのものであって、いずれの場合も２種類の屈折率の異なる高分子材料を各々が相対する方向から、すなわち上下、または左右方向から供給し同時に積層構造を形成し扁平な繊維にする方法が開示されている（特許文献３、特許文献４、特許文献５）。

また、上述の供給方法において、上下の開口部から供給され積層構造を形成しその流体がＣ型の溝に入り矩形に成型されている（特許文献６）。更に、別の供給方法として、ストリーム法と呼ばれる方式であって、幅広の溝に一方の高分子材料を流し、その直上の一列に並んだ孔から他の高分子材料を供給し積層構造を形成する方式が開示されている（特許文献７）。

更に、物理的光の反射作用を利用した構造体として、繊維表面の平面或いは凹面上に多数の所定の溝（間隔と深さ）を規則的に形成させ、形成溝による光路長差（ΔＬ＝ｍλ ：ただしｍは回折次数で、ｍ＝０，１，２・・・）に基づき回折発色を得るとしている（特許文献８、特許文献９、特許文献１０）。

また、最近では、紫外線領域や可視光線領域、赤外線領域における特定光波長の反射を回折・散乱作用に基づき反射させるために必要とされる繊維の規則性極微断面構造について開示された（特許文献１１）。

一方、繊維の製造法としては、一般的に「海島型複合繊維」と称されている繊維の紡糸法や紡糸口金が提案されている。例えば、少なくとも３枚の口金板群で構成され、該口金板群間に海島成分の流路を形成し、この流路中に島成分を導入する管状体群を設け、各管状体の周囲、即ち、外壁に沿って海成分を供給し、各管状体の下部で海島型の一次複合流を形成させる。この島成分と海成分が会合して一次複合流体を形成する部分を多少拡大して流速を緩和させ、海島形成の安定化を図るとしている。（特許文献１２）。しかし、このような口金機構においては、海島成分が会合した際の両成分の境界層が不安定になり易く、また広範な流速への対応に問題が生じ易く、安定かつ明瞭な境界層を維持した複合流体が得られ難い。また、島成分間距離も一定に維持し難いため、島成分の規則性配列構造を得ることは困難である。

上述の如く、従来の繊維形態から多様な微小構造形態への開発・実用化が行われている。
特開平４−２９５８０４号 特許第３０３６３０５号 特開平１１−１８１７号 特開平１１−１８１８号 特開平１１−１８９９１１号 特開２０００−１７８８２５号 特開平１１−１８１９号 特開昭６２−１７０５１０号 特開昭６３−１２０６４２号 特開平８−２３００７号 特開２００３−２２７９２３号 特開２０００−１２９５３１号 繊維機械学会誌Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．２，Ｐ５５（１９８９） 繊維機械学会誌Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．１０ Ｐ１６０（１９８９）

管状体群を狭い面積内に多数配置するには、管状体間のピッチ間隔寸法やその接合法の制約から限界があると同時に加工精度や位置精度のばらつきが大きいことから流量の分配や島成分の間隔寸法の正確さを求めるのは困難であり、海島成分の融着防止には有効であるが、海成分内に極微の島成分の規則的配列構造を高精度に、しかも長期間安定的に得ることは困難である。また、海島構造による複合繊維系において、高精度極細繊維の例でも従来の海島型複合繊維成形の目的が島成分分離による島成分の取得にあることが多いため、島成分そのもののサイズ径や島成分間の間隔寸法の精度制御は低いため、精密な物理光学的光機能の設計や方向性精度の高い機械物性、導電物性などを要求する種々の繊維機能制御に繋がる規則性ある極微構造の成形方法やそのための口金の設計及び紡糸制御システムにはなっていないという問題がある。

本発明は、従来の構造体の機能及びそれらの形成法から来る前記課題に着目してなされたものであって、上述の如き諸々の機能を得るための高度な極微構造制御への基本となる構造体を具現化するための新概念の口型及びそれらを用いた新規構造体の形成法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための新規な基本構造として、これまで不可能であると考えられてきた極微細構造体を繊維内に規則的に配列した繊維断面構造を得る手段を説明するにあたり、もっとも精度を必要とする光の回折・散乱作用に基づく反射機能を発現させるための海島（芯鞘）型複合繊維における基本的な回折・散乱型極微断面構造の具現化方法を例として以後記すこととする。

まず、繊維の断面構造において、光の回折・散乱機能発現の条件を満たすに十分な極微配列構造体はその直径を２ｒ（＝Ｄ）、極微構造体の配列方向をｘ軸方向及びそれとの直交方向のｙ軸方向にあるピッチ間寸法をＰとすれば、２ｒ（＝Ｄ）≦Ｐを満たすものであって、散乱理論に基づき基本的因子である極微構造体粒子のパラメータサイズαと波長λとの間には、α＝（λ／２πｒ）の関係を維持することが重要な視点である。

このような条件を具現化する極微構造体を形成するために重要なことの一つは、この極微構造体を形成するための極微量の供給法である。その吐出量は目的する反射波長と繊維の太さ並びに極微構造体を構成する極微体の数にもよるが、概ね１フィラメント当りに対し、０．００１ｍｌ／ｍｉｎ〜０．１ｍｌ／ｍｉｎとなる。本発明では、繊維の極微構造体を構成する島成分である高屈折率成分（Ａ）の極微量を精確に吐出制御できる供給機から開口群Ｉ（図４参照）の２１に導き、別に設けた分配流路から海成分である低屈折率成分（Ｂ）を開口群ＩＩ（図４参照）の２２に供給し、満たされた残りの海成分（Ｂ）を次の流路によって、図２に示したように形成された一定規則の配列を持つ複合流体Ｉ、複合流体ＩＩ、複合流体ＩＩＩ、複合流体ｎ（図２参照）の外周部に分配すること、あるいはこの外周部成分は更に別の流路からその他の成分を供給できるようにしたことを特徴としている。

次の解決手段は屈折率の異なる高分子材料の極微量を吐出制御できる供給機から、極微構造体の規則的配列位置を正確に保つための手段として、耐食性を重視する場合はＳＵＳ３１６や硬度を重視する場合はＳＵＳ６３０などを用いた複数のプレートで組み立てられた紡糸口金内（図６参照）において、極微構造体を構成する島成分（Ａ）を複数の開口群１に供給分配し、別な供給機及び流路から、もう一方の海成分（Ｂ）を開口群Ｉの各開口の周辺部に隔離して設置された複数の開口群ＩＩに供給分配する。該開口群ＩＩは島成分（Ａ）どうしの間に配置され、開口群Ｉと交わることなく、その出口側開口部は開口群Ｉの各開口周囲を囲む形状となっている。島成分（Ａ）は開口群Ｉの各々の開口から、また、海成分（Ｂ）は開口群Ｉの各開口を囲む形状の開口群ＩＩ２によって夫々平行に流出して、その下流側で合流させる。また、図５に示す海成分の流路２２の下部を緩和溝加工することでのすることにより、海成分の流速を制御することで液流を乱すことなく、かつ島成分（Ａ）の位置関係を適正に維持した複合流体とすることができる。この段階で繊維化されたときの極微構造体を得る前躯体である一定規則の配列構造を持つ複合流体Ｉを形成することを特徴としている。

更なる解決手段として、前記複合流体Ｉを下流側流路により圧縮流動し、一定規則の配列構造を維持し複合流体Ｉを相似的に細化すること及びその圧縮比率をより高めることを目的として、一旦、圧縮流動により細化した複合流体Ｉの周囲を海成分（Ｂ）或いはその他の成分により囲い、複合流体ＩＩを形成し、再び圧縮流動して細化する。圧縮流動する場合には、複合流体ＩＩの断面の圧縮比が相似的比率、非相似的比率のいずれか一つ以上を含む圧縮流路を通過して細化することを特徴としている。

更に次の解決手段として、一定規則の配列構造を構成している集合部分を繊維断面の適正な部位に配置する目的で、前記の圧縮流動する流路並びに複合流体Ｉ、複合流体ＩＩを平行移動させる流路を有することを特徴としている。

次なる解決手段として、前記各複合流体Ｉ或いは複合流体ＩＩの複数をその下流側流路で別流路より供給された海成分（Ｂ）或いはその他の成分により再び周部を囲い、まとめた複合流体ＩＩＩとなし、その下流側にて圧縮流動し細化することを特徴としている。

更に、繊維断面内に多くの極微の規則的配列部分を増加させる目的で、複合流体Ｉが細化された出口側の同一平面上、即ち、細化された複数の複合流体Ｉの出口とは隔離された位置に設けた複数の開口群Ｉ′に島成分（Ａ）を供給し、もう一方の海成分（Ｂ）は別に設置した複数の開口群ＩＩ′に供給する。該開口群ＩＩ′は島成分（Ａ）間に配置され、開口群Ｉ′と交わることなく、その出口側開口は開口群Ｉ′の各流路を囲む形状の流路をなす。島成分（Ａ）は開口群Ｉ′の各々の開口から、海成分（Ｂ）は開口群Ｉ′の各開口を囲む形状の開口群２からそれぞれ平行に流出して、その下流側で合流し圧縮流動しても液流を乱すことなく、島成分（Ａ）の位置関係を適正に維持した繊維の極微構造体となる前躯体である一定規則の配列構造を持つ複合流体Ｉ′を構成していることを特徴としている。

複合流体Ｉと同じか、或いは寸法の異なる断面構造となした後、その下流側にて複合流体Ｉ及び複合流体Ｉ′の複数の各周囲を海成分（Ｂ）、あるいはその他の成分により囲い圧縮流動して細化し繊維化することを特徴としている。

また、より短波長側の反射機能発現を必要とする場合には、特に極微構造体直径をより微細にして、そのピッチ間隔も小さくすることが重要となる。この細化された規則性配列構造を有する複合流体Ｉの周囲を海成分（Ｂ）或いはその他の成分によってさらに周囲を囲い、別の複合構造の複合流体ＩＩを形成させ、それを前記同様に圧縮流動して細化し、繊維化する方法、あるいはこれを複数回繰り返し繊維化する。更に、この複合流体ＩＩの複数を包含して囲い、該複合流体ＩＩの繊維断面内における適切な位置に適正な流路形状を設け、圧縮流動して細化し、繊維化することを特徴としている。

或いは、上記の複合流体ＩＩの内部に形成された規則性を有する配列構造体である複合流体Ｉが２種類以上の形状あるいは２種類以上の寸法で構成させることにより、紫外線、可視光線、赤外線のいずれかを含む２種類以上の特定波長光の同時反射機能を発現できることを特徴としている。

また、本発明では、極微構造体の前躯体である規則性配列構造を形成するための開口群Ｉは縦横の行列配列、３角形配列（千鳥配列）、５角形配列、６角形配列、８角形配列等の多角形配列を含む規則的配列を持つこと並びに開口群の各開口形状が円形以外に楕円形、長円形、四角形、矩形、多角形、その他の異形状からなる１種類以上の形状であること、そして１種類以上の異なる寸法形状を含むことを特徴とすると共に極微構造体を構成する島成分（Ａ）の周囲を囲う海成分（Ｂ）あるいはその他の成分で周囲を被覆することも可能な基本的な口金構造であることを特徴としている。

また、本発明によってなる極微構造体部の周囲を被覆している成分を除去することによって、複数の一定寸法の極微構造体からなる極細繊維を得ることができることを特徴としている。

次に本発明における前記の形成法を具現化するための基本的な紡糸口金構造についての詳細を以下に記す。複数のプレートで組み立てられた紡糸口金（図４）は、第一プレートには高屈折率高分子成分である島成分（Ａ）、低屈折率高分子成分である海成分（Ｂ）、或いはその他の成分の導入路（図７ａ，ｂ）があり、第２プレートに一方の島成分（Ａ）を供給する流路と複数の開口群Ｉ（図８ａ，ｂ）を有し、該開口群Ｉはその下部の第３プレートを貫通した開口となっている。第３プレートにはもう一方の海成分（Ｂ）を供給する流路と開口群ＩＩが設置され、該開口群ＩＩは開口群Ｉの周囲を壁により囲う形状を有していると同時に開口群Ｉ及び開口群ＩＩは第３プレート内に精確な位置を維持し、相互に接触することなく出口側にて合流する構造となっている。なお、開口群ＩＩの下部形状は島成分量に対して、相対的に吐出量が多くなる場合が多い海成分側の流れを制御するための緩和溝形状を有している。なお、この海成分で充満される緩和溝部分は貫通孔出口から吐出する島成分流の外層相を乱さないように、また島成分流の方向に影響を与えないように貫通孔と平行性を含めて緩和溝壁の加工が成されている。その下部にある第４プレートの流路（図１０、１１）は、下流側に徐々に細化する方向で漏斗状となり先端開口を有している。該漏斗状流路は入口側形状と出口側形状が相似的或いは目的により、非相似的な流路形状を有したものとなっている。

更に、第５プレートの流路（図１２）は、第４プレートの先端開口の出口側を受け入れる位置に配置し、別方向から海成分（Ｂ）或いはその他の成分を供給し、複数の前記複合流体Ｉの周囲を囲い複合流体ＩＩを形成して、その下流側で細化するための漏斗状流路と先端開口を有している。該開口の下流に、更に第６プレートを設置し、海成分（Ｂ）或いはその他の成分により、複合流体内の規則性配列微細構造部を更に極微化する目的で前記複合流体ＩＩの外周部を囲うための流路及び下流側で細化する漏斗状流路と先端開口が設けられている。

更に、図６では、前記複合流体Ｉが細化された出口側開口の同一平面上、即ち、細化された複数の複合流体Ｉの出口とは隔離された位置の第５プレートの上面側に、前述と同様に、再び島成分（Ａ）の流路である複数の開口群Ｉ′を設け、第６プレートを貫通する開口とした。図６に示すように、第６プレートにはもう一方の海成分（Ｂ）を供給する流路及び複数の開口群ＩＩ′を設け、該開口群ＩＩ′は前記同様、島成分（Ａ）と島成分（Ａ）の開口群の間に配置され、かつ島成分（Ａ）の開口群１′と交わることなく設けられている。その第６プレートの下部にて島成分（Ａ）及び海成分（Ｂ）が吐出され合流する流路を有する構造となっている。

この段階で繊維の極微構造体を形成する前躯体となる流体、即ち、一定規則性を有する配列構造を持つ複合流体Ｉ′を形成し、その下流側の第７プレート（図６）に海成分（Ｂ）或いはその他の成分を供給する別流路を設け、再び複合流体Ｉ′の外周部を囲いその下流側にて細化するための漏斗状流路と先端開口を有する。この流路にて複合流体Ｉ′を細化して、複合流体Ｉと同等の断面構造と成した後に、第８のプレート（図６）に設置した流路にて、複合流体Ｉ及び複合流体Ｉ′の各々の周囲を海成分（Ｂ）、或いはその他の成分により囲い圧縮流動により細化し、繊維化される。

上述のごとく、本発明では、少なくとも１つの複合流体Ｉの周囲を囲う海成分（Ｂ）或いはその他の成分を供給する流路とそれを細化する漏斗状流路及び開口を設け、複合流体ＩＩを形成する。更に、下流側プレートの流路にて複合流体ＩＩを同様にその周囲を囲う海成分（Ｂ）或いはその他の成分を供給する流路とそれを細化する漏斗状流路及び開口を設け複合流体ＩＩＩを形成する。前記同様に複数回これを繰り返すことで所定の複合流体ｎが形成されて行くことになる。

そして、目的設計に最適な極微の規則的配列寸法及び所定の島部径の前駆体になるようにするため、徐々に細化する方向で漏斗状となっている流路形状の漏斗の上流側と下流側開口が相似形となる流路、或いはその断面の圧縮比率が異なる流路、或いはその開口部が平行に傾斜している流路のいずれかが複合された流路であることを特徴としている。

また、上記において、開口群Ｉ、開口群Ｉ′の開口配列が縦横の行列配列、３角形配列（千鳥配列）、５角形配列、６角形配列、８角形配列などの多角形配列の少なくとも１種類以上の一定規則の配置となっていること並びに、開口群ＩＩ及び開口群ＩＩ′が開口群Ｉ、開口群Ｉ′の間に隔離し配置されたこと、更に、開口群Ｉ、開口群ＩＩ、開口群Ｉ′、開口群ＩＩ′及び各漏斗状の先端の開口並びに吐出孔が円形や楕円形、長円形、四角形、矩形、多角形、などの異形状や突起状あるいは異なる寸法のいずれかの複数を有する開口でも行えることである。

以上のような特徴により、物性、例えば屈折率の異なる２種類以上の高分子材料である成分（Ａ）、成分（Ｂ）及びその他の成分によって規則性ある極微構造体を繊維断面内に配列し、本事例で記した如く、回折・散乱作用による光の反射機能が効率良く発現すると同時により経済的で、かつ大量生産を可能とする形成法及びその紡糸口金を提供するものである。

本発明により、まったく新規な繊維内の長軸方向（長尺方向）に極微の規則的配列構造群（島部）を有する繊維の形成が可能となった。光の反射機能発現への事例においては、設計反射波長を短波長にして行くにしたがい、極微構造体の径やそれらのピッチ間隔は数十ナノメートルレベルの極微構造が必要となるが、前述してきたように形成極微構造体群の周囲を光透過性の材料である低屈折高分子成分である海成分（Ｂ）又は、その他の成分によって囲い、或いは更に、その外周を前記成分にて覆うことができる本設計口金により、規則的配列極微構造を維持した状態でその構造体群の更なる極微化を可能とした。

また、上述の如くの光反射機能の事例において、例えば、可視光領域における発色機能の場合、薄膜多層積層に基づく干渉作用による場合と異なり、繊維への入射光角度による影響がないため、広視野角度における無彩色化という現象を回避でき、更に、１繊維内に少なくとも２種以上の特定波長の反射機能を具現化できるため、例えば、有害光線である紫外線反射と発色機能や赤外線反射と発色機能を併せ持つ繊維、強いては織編物の提供、更にはこれらの繊維素材の裁断化等により、従来に無い多機能性のある塗装材や建材、内装材など広範囲に応用できる。

更には、海成分部分をクラッド層とするマルチ光ファイバーの形成や方向性を高度に制御した高導電性高分子繊維、高強度高分子繊維、液晶高分子繊維など均質な種々の新機能繊維設計への基盤を提供することができる。

以下、本発明の主たる事例としての回折・散乱機能を有する極微構造繊維の実施の形態について、繊維の断面構造、その形成プロセス、形成方法及びそれを具現化するために使用する紡糸口金について、図面に基づいて具体的に説明する。

図１は、本発明に基づく極微構造繊維の基本となる断面群の概念図である。図１（ａ）は、光透過性を有する高分子材料の物性、例えば、屈折率の異なる成分の中の高屈折率成分としての島成分（Ａ）４及び低屈折率成分としての海成分（Ｂ）３による矩形断面繊維の例示である。海成分（Ｂ）内に島成分（Ａ）からなる円形断面を有する複数の極微構造体が縦横の行列配列をなし、回折・散乱作用に基づく光の反射を発現するに十分な規則性を持って配置されたものである。このような基本的な規則的配列を採ることにより、島成分（Ａ）の各部で散乱された夫々の光が一定方向に反射し、その方向に強く回折反射されることになる。

なお、上記でいう規則性とは、例えば、図１（ａ）において光透過性を有する低屈折率成分（Ｂ）３の内部に、高屈折率成分（Ａ）からなる極微構造体４が、図１（ａ１）に示すように同一直径Ｄ（＝２ｒ）でしかもｘ方向及びｙ方向に、あるピッチＰで規則的に配列していることをいう。ここで、ピッチＰとは隣接する極微構造体４の中心間距離を意味する。又、本発明による繊維断面内に配列された極微構造体４の直径Ｄは極微の規則的配列構造を持つ繊維を構成する材料、すなわち、一方の成分（Ａ）の屈折率ｎ_１やもう一方の成分（Ｂ）の屈折率ｎ_２及びその他の成分の屈折率ｎ_ｎの大きさ、及びそれぞれの屈折率の比、更には極微構造体４の配列形態などにより一義的には設定できないが、概ね次のように考えられる。

散乱理論に基づいて、粒子のサイズパラメータαとして、
α＝（λ／２πｒ）・・・・▲１▼
なる関係式がある。ｒ（２ｒ＝Ｄ）は粒子の半径、λは波長である。散乱理論によれば、散乱光強度はこのαの値により大きく変動（振動）するとされてきたが、本発明者による別の出願中の特許（特願２００２−２１５４０２）で詳細は示されているごとく単なる散乱理論の適用ではなく、前述の回折・散乱機能発現に着目することにより、▲１▼式のαが下記の範囲において、
１０^−２≦α≦１０^３・・・▲２▼
を充足する時、実用的な光反射機能を発現することが見出され、これに基づくαの値を逆算した場合の例では、極微構造体の半径ｒ＝（０．１９μｍ／２）のとき、反射ピーク波長λ＝０．４５μｍという値が得られ、α＝０．７９程度となることが計算によって確認されている。

このようにして得られた光反射機能を発現するためのαの値は１０^−１〜１０^２、更には１０^−１〜１０が好適である。特に発色という視点から言うなら、反射強度に伴う色彩工学的な観点から、１０^−１〜１０であることが望ましい。このαの値が１０^−２より小さくなると、粒子サイズが波長オーダーより非常に大きくなり、赤外線領域を逸脱するサイズとなる。逆に、このαが１０^３より大きくなると、粒子サイズが分子レベル以下のサイズとなり、規則性を保持することが困難になると共に、散乱光強度自体も非常に小さくなり、実用的な光反射機能を発現できなくなる。

又、極微構造体の直径２ｒ（＝Ｄ）とピッチＰの関係は、２ｒ（＝Ｄ）＜Ｐの式で示されるもので、極微構造体の直径Ｄは、最大でもピッチＰの寸法未満（この場合、隣接する極微構造体同士が点接触しない範囲を意味する）である。直径ＤがピッチＰと同等かそれ以上になると、極微構造体同士が融着し、設計極微構造の形成が困難となり、目的とする光反射機能を低下、あるいは消滅させるので好ましくない。

又、図１（ａ１）に示す島成分（Ａ）のＸ軸方向の極微構造体数については、理論的計算上は無限条件で行うが、実際的には目的とする反射光波長λよりも充分長い距離をとることが望ましく、好ましくは波長λの数倍以上、より好ましくは数十倍程度確保されることが望ましく、目的波長の反射効率を向上させることが出来る。

又、Ｙ軸方向における行数は、極微構造体の島部成分（Ａ）と海部成分（Ｂ）の物性値、例えば、光反射特性では、それらの屈折率比に依存し、その値が大な組合せほど良いが、通常の高分子材料では概ね５行以上、より好ましくは１０行以上が望ましい。

又、島部の形態については、例えば、図１（ａ１）は極微構造の円形の規則的配列の縦横行列配列の一事例を、図１（ａ２）は三角形配列（千鳥配列）の一事例であり、図１（ｂ）は繊維断面内において縦横の規則的配列を持つ２種類の極微構造体で構成されている事例で、図１（ｂ）の極微構造体５は楕円形状が縦横の配列を持ち、もう一方の極微構造体４は円形で直径が楕円形の短径よりも小さくピッチＰ寸法も小さい縦横配列となっている。この場合、光反射機能に対しては、楕円形の極微構造体５は赤外線領域の回折・散乱作用に基づく光の反射機能、例えば、熱線反射を目的とすることに適し、小円形の極微構造体４は可視光線領域、例えば青色波長のみを回折・散乱作用に基づく光の反射機能を発現するのに適した多機能形態を例示したものである。これらの極微構造体４及び５は必ずしも本事例の形態に限るものではなく、矩形、３角形や金平糖のような各種の異形であっても差し支えない。

図１（ｃ）は、図１（ａ）の矩形断面形状の外周部を更に島成分（Ｂ）あるいは他の成分６により被覆した複合構造体例である。前記と同一繊維径で比較すると、必然的に繊維断面内の極微構造体の寸法及びピッチＰの寸法を更に小さくすることができる。この事例の特徴は、繊維外形寸法を変えずに、紫外線領域などの短波長の光を反射させるために極微構造部分のみを更に小さくした繊維断面の例示であり、その他の成分を耐摩耗性のある高分子材料を使用すると繊維の強度向上にも効果がある。

又、図１（ｄ）は繊維断面の図１（ａ）を複数個まとめ、図１（ｃ）の場合と同様にその外周部を島成分（Ｂ）又はその他の成分６で囲い１つの繊維断面とした例で、これによって光の入射方向による光の反射効果がより向上するものである。図１（ｅ）、（ｆ）も同様の目的であるが、繊維断面や形状などの異なった例を示したものである。

次に本発明の形成方法においては、使用高分子の高精度微量供給機が装備されていることが好ましい。その理由は、図１（ａ）に示す矩形断面構造を有する繊維において、断面寸法が織網物対応での通常かつ実用的な寸法、例えば、１０μｍ×３０μｍ（約３ｄｔｅｘ／ｆ）として、青色波長を反射させようとする場合、その内部に直径０．１μｍ、ピッチＰ寸法が、０．２９μｍの極微構造体４を５列×１０行＝５０個を縦横の等間隔の規則的配列が必要となる。更に、この繊維の量産化として、最低１２フィラメントを同時に紡糸する場合、この繊維全体の吐出量は約１１ｍｌ／ｍｉｎとなり、極微構造体５０個の総吐出量は、１２フィラメント分で僅かに約０．０１８ｍｌ／ｍｉｎの程度となる。従来の複合紡糸装置に用いられてきた通常のギヤポンプなどの押出し機では、最低の吐出量が１．０ｍｌ／ｍｉｎ前後であることから、上記の極微量を精確に吐出することは、紡糸口金の分配流路を工夫しても適量の正確な吐出制御が非常に困難である。したがって、微量制御が必要なこのような場合では、新たな高精度の微量供給機が必要となり、極微量を精確に押出し可能なシリンダータイプの高精度微量供給機を用いる方が好ましい。勿論、この高精度微量供給機はシリンダータイプに限るものではなく、極めて精確なギヤポンプやその他の各種方式による押出機や供給機でも差し支えないものである。

次に、図２は図１（ｅ）、（ｆ）に示した断面構造を持つ繊維を成形する場合の事例に対して、その流体断面の形状変化プロセスを模式的に図示したものである。他の例は図３の模式図に示すが、これらは一例であってこれに限定するものではない。

まず、図２に基づく形成プロセスは、一方の島成分（Ａ）を高精度微量供給機によって、図４に示す紡糸口金内に設けられた一定規則で配列している複数の開口群Ｉ１８（図４（ｂ））の集合部に供給し、各々の開口２１に分配される。次に分配された島成分（Ａ）は個々の開口２１の下流側に押出される。他の流路から供給された海成分（Ｂ）は、島成分（Ａ）間に配置された緩和溝である複数の開口群ＩＩ１９（図４（ｃ））から供給し、開口２２の出口側に設けた出口開口２４とは壁によって隔離された流路に流入する。開口群Ｉ１８の島成分（Ａ）と開口群ＩＩ１９の海成分（Ｂ）は平行に下流側に押出され、夫々の高分子成分は液流と方向が乱れることなく合流し、一定規則で配列された位置関係を保ち、図２（ｂ）に示す一定規則の配列構造の複合流体Ｉ１１を構成する。この図２（ｂ）では４個の一定規則の配列構造を持つ複合流体Ｉ１１の断面略図を示している。

この図２（ｂ）に示した前記複合流体Ｉの４個は、下流側に設けた別々の流路内で個別に、複合流体Ｉの断面を相似的に圧縮流動して細化する。その状態を図２（ｃ）に示す。この場合、複合流体Ｉの４個を同時に相似的に圧縮流動し、細化しても差し支えないし、必ずしも相似的でなく、断面の方向によって圧縮比率を変えることによって、複合流体Ｉの位置を制御しても差し支えない（図１４参照）。また、複合流体Ｉの複数個を敢えて別々に圧縮する理由は、繊維断面に構成される極微構造体の寸法及び規則的配列のピッチ間寸法をより小さくする必要がある場合や、繊維太さによっては極微構造体が繊維断面のより外周側にあることが望ましいとき、例えば、出来るだけ光の反射機能を効率よく発現することを要求するような繊維断面を形成する場合などには適している。

図２（ｄ）は、圧縮流動により細化された複合流体Ｉ１１′を４個まとめて下流側の円形の流路内に受け入れて、複合流体Ｉの各々の外周部を囲うための別な流路から海成分（Ｂ）あるいは他の成分を供給して規則的な配列を持つ複合流体Ｉ１１′の４個を包含する新しい円形の断面を持つ複合流体ＩＩ１３を形成する。その下流の流路では、更に圧縮流動により、この複合流体ＩＩ１３を細化して図２（ｅ）の断面構造とする。この段階にて紡糸口金の吐出孔から吐出して繊維化する。あるいはその後、延伸して繊維化することにより、図１（ｅ）の円形断面繊維に示したものと同構造の繊維断面を得ることが出来る。

更に、極微構造体の寸法及びそのピッチ間隔寸法を更に小さくするための手段として、図２（ｄ）に示す細化された複合流体ＩＩ１３の外周部を囲うために別な流路から海成分（Ｂ）あるいは他の成分を供給し、規則的な配列を持つ複合流体Ｉの４個を包含する円形断面の複合流体ＩＩを更に包含する円形の複合流体ＩＩＩ１５を形成する（図２（ｆ）参照）。その下流の流路では、更に圧縮流動によって複合構造流体ＩＩＩを細化して図２（ｇ）の断面構造とする。この段階にて紡糸口金の吐出孔から吐出して繊維化する、あるいはその後延伸して繊維化することにより図１（ｅ）の円形断面繊維に示したと同構造の繊維断面を得ることが出来る。更に、延伸する工程においては、極微構造体寸法及びピッチＰ寸法を正確に決められた寸法にするため、その延伸する割合を制御、調整することでより精度の高い寸法に仕上げることができる。

次に、目的とする物性、例えば、光の反射機能を更に向上させる実施の形態は図３に示すごとく、前述の図２のプロセス中で複合流体Ｉを形成する工程を２段階行うことにより、更に多くの極微構造体を繊維断面内に形成させるための例示である。第１段階では紡糸口金の配列可能な最大面積内に縦横の規則的配列の開口群Ｉに島成分（Ａ）を供給分配し（図３（ａ））、次に開口群ＩＩに海成分（Ｂ）を供給分配し（図３（ｂ））、複合流体Ｉ１１を形成し細化する（図３（ｃ））。その細化された位置と隔離された位置に、再び図３（ａ）と同様に縦横の規則的配列の開口群Ｉ′に島成分（Ａ）を供給し、開口群ＩＩ′に海成分（Ｂ）を供給して複合流体Ｉ′を形成、細化する（図３（（ｅ））。細化された３個の複合流体Ｉ、複合流体Ｉ′を次の段階で海成分（Ｂ）またはその他の成分によって３個の複合流体Ｉ１１′の各々を囲い複合流体ＩＩ１３を成す（図３（ｆ））。この段階で紡糸口金の吐出孔から吐出して繊維化するか更に細化１３′して（図３（ｇ））吐出、繊維化する。或いはその後延伸して繊維化することにより、図１（ｄ）に示す矩形断面と同様の繊維を得ることが出来る。

更に、紡糸口金に関する実施の形態を図に従って説明する。紡糸口金の部分的な断面図例を図４に、図５には開口群Ｉ及び開口群ＩＩの拡大断面図を示す。図６に複合流体Ｉを２段階で形成するための口金の断面図例を示す。図７から図１３には紡糸口金の平面図とその一部の断面図を示す。図１４は圧縮流動するための流路例を示す。

図４（ａ）は６枚のプレートで構成した紡糸口金の断面図であって、第１プレート３３には図７（ａ）に示すように島成分（Ａ）の流入口３４と海成分（Ｂ）及びその他の成分の流入口３５、３６があり、第２プレート３７は島成分（Ａ）を分配する開口２１が一定規則に配列され（図８（ａ））、その開口２１は第３プレート３８を貫通している。この第３プレート３８には海成分（Ｂ）が供給される流路があり、島成分（Ａ）の開口２１の周囲を均一に囲う位置に開口群ＩＩを形成する開口２２が配置されている。開口２２（図４（ｃ）参照）の出口側は開口２１と壁で隔離されてなる断面２４（図４（ｃ））を有する。島成分（Ａ）の開口２１（図４（ｂ））の出口側開口部を均一に囲う形状であるだけでなく、前述したように特殊な形状の緩和溝を有することによって繊維となしたときの極微の規則的配列構造と断面の面積割合が相似的な関係を持ち、島成分（Ａ）と海成分（Ｂ）が平行かつ規則的な配列位置を維持し、液流の安定化を図る形状となっている。下部の第４プレート３９には夫々の成分が規則的な配列位置関係を維持して合流後、その下流にて徐々に圧縮流動される流路２５によって複合流体Ｉを形成して細化されるように設計されている。

また、図４（ａ）において、第５プレート４１（図１２参照）では該複合流体Ｉの複数の各々を海成分（Ｂ）或いはその他の成分により囲い、その下流に向けて徐々に圧縮流動される流路２８により複合流体ＩＩを形成し、下部の開口２９から吐出して繊維化する。或いは更に、第６プレート４２（図１３参照）に設置した流路３０から海成分（Ｂ）或いはその他の成分を供給し、複合流体ＩＩの外周を囲い複合流体ＩＩＩをなし、その下流に向けて徐々に圧縮流動される流路３１により複合流体ＩＩＩを細化し、下部の開口３２から吐出して繊維化するように設計されている。

繊維内に極微の規則的配列構造をより多く、しかも密に配置する手段としては、図６に示す紡糸口金の部分的な断面図に示すごとく、前述の図４（ａ）の紡糸口金において、複合流体Ｉが形成され細化した第４プレートの下側に、再び第２、第３、第４プレート図８、図９、図１０の構造と同機能のプレート、即ち、第５、第６のプレートを複合流体Ｉの流路と交わらない位置に配置し、複合流体Ｉ′を少なくとも一つ以上形成し、その各々を細化する。次に第７プレートの流路２５′にて複合流体Ｉ′の複数を流動圧縮細化し、さらに第８プレートにて、細化された複合流体Ｉ及び複合流体Ｉ′の複数個を流路２７′によって供給された海成分（Ｂ）またはその他の成分によって被覆し、流路２８′によって圧縮流動により細化、吐出して繊維化することで繊維断面内に多数の極微構造体の集合を有する極微の規則性配列構造繊維を形成することが出来る。

又、図６において、前述の第４プレート及び第７のプレートの流路が図１４（ａ）に示すごとく上部の液流入側の中心位置と下流側出口の中心位置が変化する場合や図１４（ｃ）のごとく液流入側断面形状と出口側では非相似形となし、その圧縮比率を変えることや、流路図１４（ｄ）のごとく平行移動することによって繊維断面内の極微の規則性配列構造体群の位置を制御し、最適位置へ制御することができる。

又、図６における第２プレート及び第５プレートに配置されている開口２１の配列が、図４（ｂ）に示すように、縦横の行列配列や３角形配列（千鳥配列）、６角形配列などの配列である場合やその開口２１の形状が円形以外に三角形、四角形、長円形あっても良い。そして、これらの配列や開口２１の形状、寸法並びに配列のピッチ寸法などの少なくとも一つ以上を組み合わせた開口群Ｉを有するものであっても良い。その理由は、光の反射の例でいえば、複数の異なる特定波長を同時に反射させるような複合的多機能を得ようとする場合などに適した紡糸口金となる。

又、図４（ａ）に示す第４プレートの開口２６、第５プレートの開口２９及び図６の第７プレートの開口２６′が突起状となっている口金を使用することによって、繊維断面における極微の規則的配列構造の集合部をより適正な配置にすることが出来る。

以下に本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。但し、この実施例によって本発明が限定されるものではない。

（実施例１）
溶融高分子材料の高精度微量供給機を備えた複合溶融紡糸装置を用い、紡糸には本発明の図４に示す紡糸口金において、第２プレート平面図、図７（ａ）の配列に示すごとく、１２に分割された１つに４ブロックの円形の開口群Ｉがあり、その開口は導入孔直径０．４ｍｍ、出口孔直径０．２ｍｍ、そして孔数１ブロック当たりで８×８＝６４ホール、４ブロック合計２５６ホールの縦横配列ピッチ１．０ｍｍの流路群１を有し、図８に示す通り、第３のプレートの出口側は第２のプレートから貫通している円形開口部の周囲を８角形の異型、１辺の長さ０．３ｍｍの溝で囲ったものを用い、下口金には１２ホールの直径０．２ｍｍの吐出孔を持つ紡糸口金を使用した。

使用高分子材料は極微構造体を構成する島成分（Ａ）には平均屈折率ｎ_１＝１．６３のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を用い、海成分（Ｂ）には平均屈折率ｎ_２＝１．５３のナイロン６（Ｎｙ−６）を選択し、下記条件で、図１（ｆ）に示す繊維断面内に４ブロックの極微の規則性配列構造を有する繊維の紡糸を行った。

溶融複合紡糸条件については、高精度微量供給機により、ＰＥＴの吐出量は０．０５〜０．１５ｇ／ｍｉｎ、他方のＮｙ−６は従来型の押出し機によって１３〜２０ｇ／ｍｉｎの範囲で供給した。紡糸温度は２８５℃、巻き取り速度は１ｋｍ／ｍｉｎから５ｋｍ／ｍｉｎの条件下で、吐出量、巻き取り速度を適宜調整して未延伸糸を得た。更にこの未延伸糸は、２ないし３倍の熱延伸処理によって繊維断面の細化を行い、繊維断面内に４ブロックの極微の規則性配列構造を有する繊維を得た。

上記繊維断面の走査型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によると、繊維の断面寸法は約２０μｍの円形で内部には４つのブロックに分かれた極微の規則性配列構造を有するＰＥＴの極微構造体が、平均直径Ｄ＝０．１μｍφ、平均ピッチＰ＝０．３μｍの断面を持ち各ブロックは８×８＝６４個で合計２５６個の極微の規則性配列を得た。

上記の単繊維を、積分球を具備した分光光度計（日立製作所モデルＵ−４０００型）を用い、入射角度θ＝４５°の可視光反射スペクトルを測定した。このときの反射率は標準白色板を基準とした。反射スペクトルは、ピーク波長λ＝４２０ｎｍ付近に反射率７５％、半値幅約６５ｎｍ程度の分光スペクトルが得られた。

更に、この単繊維を約４５°での目視によって、青紫色に発色していることが確認できた。見る角度を０°〜６０°の広範囲変においても青紫色か赤紫色に明らかな発色が認められ、干渉型繊維のような無彩色系になることを回避できた。
（実施例２）
上記の紡糸装置並びに紡糸口金を用い、２種類の同様の高分子材料、ＰＥＴとＮｙ−６の組み合わせにより、図１（ｆ）に示す繊維断面内に４ブロックの極微構造体を有する繊維の紡糸を行った。

紡糸条件は、ＰＥＴ側を実施例１より吐出量を増加させ、０．１〜０．３ｇ／ｍｉｎ、他方のＮｙ−６を１５〜２０ｇ／ｍｉｎの範囲で供給し、紡糸温度は２８５℃、巻き取り速度は１ｋｍ／ｍｉｎから５ｋｍ／ｍｉｎの条件下で、吐出量と巻き取り速度を適宜調整して未延伸糸を得た。更にこの未延伸糸は２ないし３倍の熱延伸処理によって繊維断面の細化を行い、繊維断面内に４ブロックの極微の規則性配列構造を有する繊維とした。

上記繊維断面を上記同様のＴＥＭにて観察したところ、繊維の外形寸法は実施例１とほぼ同様の約２０μｍの円形であるが、内部の４つのブロックに分かれた極微の規則性配列構造を有するＰＥＴの極微構造体が、平均直径Ｄ＝０．２μｍφ、平均ピッチＰ＝０．５７μｍの断面を持ち各ブロックは８×８＝６４個で合計２５６個の極微の規則性配列を得た。

又、上記単繊維を、実施例１と同様の条件で可視光領域の分光反射スペクトルを測定した。反射スペクトルは、波長λ＝５５０ｎｍ付近に反射率７０％程度の分光スペクトルを得た。
（実施例３）
上記の紡糸装置並びに紡糸口金を用いて、２種類の高分子材料も同様のＰＥＴとＮｙ−６の組み合わせにより、下記条件で、図１（ｆ）に示す繊維断面内に４ブロックの極微の規則性配列構造を有する繊維の紡糸を行った。

紡糸条件は、ＰＥＴ側は実施例１、２より吐出量をさらに多くした０．３〜０．７ｇ／ｍｉｎ、他方のＮｙ−６は１５〜２０ｇ／ｍｉｎの範囲で供給し、その他の条件は同様で紡糸温度は２８５℃、巻き取り速度は１ｋｍ／ｍｉｎから５ｋｍ／ｍｉｎの条件下にて吐出量、巻き取り速度を適宜調整して未延伸糸を得た。更にこの未延伸糸は２ないし３倍の熱延伸処理によって繊維断面の細化を行い、繊維断面内に４ブロックの極微の規則性配列構造を有する繊維とした。

上記繊維断面を同様にＴＥＭ観察したところ、繊維の外形寸法は実施例１、２と同様の約２０μｍの円形であるが、内部の４つのブロックに分かれた極微の規則性配列構造を有するＰＥＴの極微構造体が、平均直径Ｄ＝０．２５μｍφ、平均ピッチＰ＝０．６５μｍの断面を持ち各ブロックは８×８＝６４個で合計２５６個の極微の規則性配列を得た。

上記単繊維を、同様の条件による分光光度測定を行い、最大反射波長λ＝６７０ｎｍ、反射率６５％を得たが、実施例１及び２のピークに比較してやや幅広な反射スペクトル形態を示した。
（実施例４）
上記の紡糸装置並びに紡糸口金を用い、島成分（Ａ）に平均屈折率ｎ_１＝１．７１のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）を用い、他方は前述同様の平均屈折率ｎ_２＝１．５３のナイロン６（Ｎｙ−６）を用い、下記条件で、図１（ｆ）に示す繊維断面内に４ブロックの極微の規則性配列構造を有する繊維の紡糸を行った。

紡糸条件は、ＰＥＮ側の吐出量を０．０５〜０．１５ｇ／ｍｉｎ、他方のＮｙ−６は従来型の押出し機によって１３〜２０ｇ／ｍｉｎの範囲で供給し、紡糸温度は２８５℃、巻き取り速度は１ｋｍ／ｍｉｎから５ｋｍ／ｍｉｎの条件下で、吐出量、巻き取り速度を適宜調整して未延伸糸を得た。更にこの未延伸糸は２ないし３倍の熱延伸処理によって繊維断面の細化を行い、繊維断面内に４ブロックの極微の規則性配列構造を有する繊維を得た。

上記繊維の断面寸法は約２２μｍの円形で内部には４つのブロックに分かれたＰＥＮの極微構造体が、平均直径０．１２μｍφ、平均ピッチＰが０．３２μｍの縦横の四角形配列を持ち、各ブロックは８×８＝６４個で合計２５６個の規則性配列を得た。

上記単繊維を、同様の分光光度測定を行い、最大反射波長λ＝４６０ｎｍ、反射率約８４％、半値幅８０ｎｍ程度の反射スペクトルを得た。

この単繊維の視角度約４５°での目視色は、深青色に発色していることが確認できた。見る角度を０°〜６０°の範囲で変化させた場合でも青紫色か青緑の明らかな発色を得た。
（実施例５）
実施例４と同様の紡糸装置並びに紡糸口金を用い、２種類の高分子材料も同じようにＰＥＮとＮｙ−６の組み合わせによって、図１（ｆ）に示す繊維断面内に４ブロックの極微構造体を有する繊維の紡糸を行った。

紡糸条件は、ＰＥＮ側を実施例４より吐出量を増加した０．１〜０．３ｇ／ｍｉｎ、他方のＮｙ−６は１５〜２０ｇ／ｍｉｎの範囲で供給し、紡糸温度は２８５℃、巻き取り速度は１ｋｍ／ｍｉｎから５ｋｍ／ｍｉｎの条件下で、吐出量と巻き取り速度を適宜調整して未延伸糸を得た。更にこの未延伸糸は２ないし３倍の熱延伸処理によって繊維断面の細化を行い、繊維断面内に４ブロックの極微の規則性配列構造を有する繊維とした。

形成繊維断面の外形寸法は実施例１と同様、約２３μｍの円形であるが、内部の４ブロックに分かれた極微の規則性配列構造体が、平均直径０．２２μｍφ程度、平均ピッチ０．６μｍ程度の断面を持ち、各ブロックは８×８＝６４個で合計２５６個の極微の規則性配列を得た。

又、上記単繊維の分光光度測定により、最大反射波長λ＝５７０ｎｍ、反射率８５％の比較的先鋭なスペクトルを示した。
（実施例６）
紡糸装置並びに紡糸口金並びに高分子材料も同じＰＥＮとＮｙ−６の組み合わせを用い、下記条件で、図１（ｆ）に示す繊維断面内に４ブロックの極微の規則性配列構造を有する光反射機能を発現する繊維の紡糸を行った。

紡糸条件において、ＰＥＮの吐出量をさらに多くして０．３〜０．７ｇ／ｍｉｎ、他方のＮｙは同じ１５〜２０ｇ／ｍｉｎの範囲で供給し、その他の条件は同様の紡糸温度２８５℃、巻き取り速度１ｋｍ／ｍｉｎから５ｋｍ／ｍｉｎの条件下で、吐出量、巻き取り速度を適宜調整して未延伸糸を得た。更にこの未延伸糸は２ないし３倍の熱延伸処理によって繊維断面の細化を行い、４ブロックの極微の規則性配列構造を有する繊維とした。

形成繊維の断面を同様のＴＥＭ観察した結果、繊維外形寸法は約２３μｍの円形であるが、内部に４ブロックに分かれた極微の規則性配列構造体が得られ、平均直径Ｄ＝０．２５μｍφ、平均ピッチＰ＝０．６μｍの断面を持ち各ブロックは８×８＝６４個で合計２５６個の極微の規則性配列を得た。

更に、得られた単繊維を、同様の条件で可視光分光光度計を用いて反射スペクトルを測定した。反射スペクトルは、主波長λｍａｘ＝６８０ｎｍ、反射率は６８％であった。又、視認発色状態は少し黒味のある赤色を呈していた。
（実施例７）
紡糸には本発明の図６に基づく６枚のプレートによる紡糸口金を用い、実施例１ないし６で使用した口金の第５プレートの分配流路を変更して、最外周部には高屈折成分であるＰＥＴを供給出来る流路を設けた第５プレートを使用し、他は同じ口金とした。

極微構造体を構成する高分子材料はＰＥＴとＮｙ−６を選択し、最外周部は高屈折材料であるＰＥＴによって囲われた図１（ｆ）に示す繊維断面内に４ブロックの極微の規則性配列構造を有する光反射機能を発現する繊維の紡糸を行った。

紡糸条件としては、極微構造体を形成させるためのＰＥＴの吐出量を０．０５〜０．１５ｇ／ｍｉｎ、外周部の被覆用に１０ｇ／ｍｉｎ、他方のＮｙ−６を５〜１３ｇ／ｍｉｎの範囲で供給し、紡糸温度は２８５℃、巻き取り速度は１ｋｍ／ｍｉｎから５ｋｍ／ｍｉｎの条件下で、吐出量、巻き取り速度を適宜調整して未延伸糸を得た。更にこの未延伸糸は２ないし３倍の熱延伸処理によって繊維断面の細化を行い、４ブロックの極微構造体を有する繊維を得た。

形成繊維断面をＴＥＭにて観察したところ、繊維の断面寸法は約２５μｍの円形で、最外周はＰＥＴによって被覆され、その内側にはＮｙの層があり、更に内部には４ブロックに規則性配列を有するＰＥＴの極微構造体群が、平均直径Ｄ＝０．１２μｍφ、平均ピッチＰ＝０．３３μｍの断面を持ち各ブロックは８×８＝６４個で合計２５６個の極微の規則性配列を得た。

更に、得られた単繊維を可視光分光光度計にて、入射角度θ＝４５°の反射スペクトルを測定した。反射スペクトルは主波長λｍａｘ＝４８０ｎｍ、反射率は７１％、その波長における半値幅は約８０ｎｍであった。この単繊維の視角度約４５°での目視色は、青色に発色していることが確認できた。見る角度を０°〜６０°の範囲で変化させた場合でも青色か青緑色に明らかな発色が認められ、無彩色領域は回避できた。
（実施例８）
実施例７と同じ紡糸口金を用い、紡糸する高分子材料も同様とし、極微構造体を構成する高屈折率材料にＰＥＴを用い、他方の低屈折材料としてはＮｙ−６を選択し、最外周部もＰＥＴによって囲われた図１（ｆ）に示す繊維断面内に４ブロックの規則性配列を有する繊維の紡糸を行った。

紡糸条件は、ＰＥＴの吐出量を０．１〜０．２ｇ／ｍｉｎ、外周部被覆用に８ｇ／ｍｉｎ、他方のＮｙ−６は５〜１３ｇ／ｍｉｎの範囲で供給し、紡糸温度は２８５℃、巻き取り速度は１ｋｍ／ｍｉｎから５ｋｍ／ｍｉｎの条件下で、吐出量、巻き取り速度を適宜調整して未延伸糸を得た。更にこの未延伸糸は２ないし３倍の熱延伸処理によって繊維断面の細化を行い、４ブロックの極微構造体を有する繊維を得た。

形成繊維断面のＴＥＭ観察により、繊維の断面寸法が約２４μｍの円形で、最外周はＰＥＴによって被覆され、その内側にはＮｙ−６の層があって、更に内部には４ブロックに分かれた規則性配列を有するＰＥＴの極微構造体群が得られ、平均直径Ｄ＝０．１８μｍφ、平均ピッチＰ＝０．３０μｍの断面を持ち各ブロックは８×８＝６４個で合計２５６個の極微の規則性配列を得た。

又、得られた単繊維を同様の条件にて分光光度計測を行い、主波長λｍａｘ＝４７５ｎｍ、反射率６５％、その波長の半値幅は約８０ｎｍであった。又、この単繊維の約４５°での目視色は緑色に発色しており、見る角度を０°〜６０°の範囲変化させた場合でも緑色か青緑色に明らかな発色が認められた。
（実施例９）
実施例７と同様の紡糸口金を用い、極微構造構成材料にＰＥＴを用い、他方にＮｙ−６を選択し、最外周部もＰＥＴによって囲われた図１（ｆ）に示す繊維断面内に４ブロックの規則性配列を有する繊維の紡糸を行った。

紡糸条件は、島部形成用ＰＥＴの吐出量を０．１５〜０．２５ｇ／ｍｉｎ、外周部の被覆用に５〜８ｇ／ｍｉｎ、他方のＮｙ−６は５〜１３ｇ／ｍｉｎの範囲で供給し、紡糸温度は２８５℃、巻き取り速度は１ｋｍ／ｍｉｎから５ｋｍ／ｍｉｎの条件下で、吐出量、巻き取り速度を適宜調整して未延伸糸を得た。更にこの未延伸糸は２ないし３倍の熱延伸処理により繊維断面の細化を行い、４ブロックの極微構造体を有する繊維を得た。

形成繊維断面のＴＥＭ観察により、繊維の断面寸法が約２５μｍの円形で、最外周はＰＥＴによって被覆され、その内側にはＮｙ−６の層があって、更に内部には４ブロックに分かれた規則性配列を有するＰＥＴの極微構造体群が得られ、平均直径Ｄ＝０．３μｍφ、平均ピッチＰ＝０．６５μｍの断面を持ち各ブロックは８×８＝６４個で合計２５６個の極微の規則性配列が得られた。

得られた単繊維をこれまでと同様の測定条件により、主波長λｍａｘ＝６７０ｎｍ、反射率６０％、その波長半値幅は約１００ｎｍであった。この単繊維の約４５°での目視色は、赤色発色を得、見る角度を０°〜６０°の範囲変化させた場合でもやや紫赤色の明らかな発色を得、無彩色を回避できた。

以上記述した如く、本発明による口金の考え方及び成形方法により、海島複合繊維内の長軸あるいは長尺方向にこれまで例の無い設計に応じた多量の規則性極微構造体群の成形が可能となった。

本発明により、光の回折・散乱現象の具現化による全方位反射型の構造発色を含むマルチ光反射機能繊維や加工等による塗装、建材などへの応用分野、更に多重送信が可能な光マルチファイバーなどの情報産業、或いは長尺方向に特異的な強度や伝導性などの物性を有する機械、電気分野など極めて広範な利用応用への可能性がある。

規則性極微配列構造繊維の基本的断面構造の模式図的である。（ａ）繊維断面内部に極微構造体が縦横の四角形配列した配置例である。（ａ１）極微構造体の縦横四角形規則的配列の拡大図である。（ａ２）極微構造体の３角形（千鳥配列）規則的配列の拡大図である。（ｂ）繊維の同一断面内に２種類の極微構造体を配置した例を示す。（ｂ１）２種類の寸法、形状の異なる極微構造体が縦横４角形の規則的配列図である。（ｃ）（ａ）に示した繊維の外周を更に被覆した図を示す。（ｄ）矩形繊維の同一断面内に縦横の四角形配列の極微構造体群が３箇所に配置された模式図。（ｅ）円形の繊維断面内に極微構造体が四角形ブロック内に形成、４ブロック独立配置模式図。（ｆ）（ｅ）の円形繊維の外周部を成分（Ｂ）又はその他の成分で、さらに被覆した図である。 規則性極微配列構造繊維の形成プロセス概念模式図である。（ａ）規則性極微配列構造をなすための成分（Ａ）が縦横四角形配列の流路内に入った図である。（ｂ）成分（Ａ）の各々が成分（Ｂ）により周囲を囲まれ４個の四角形に形成された図である。（ｃ）一定規則の配列、４つのブロック各々を別流路にて細化した図である。（ｄ）（ｃ）の外周を成分（Ｂ）又はその他の成分で被覆した図である。（ｅ）（ｄ）を細化した図である。（ｆ）（ｅ）の外周を成分（Ｂ）又はその他の成分で被覆した図である。（ｇ）（ｆ）を細化した図である。 同一繊維断面内に異種極微構造体群形成プロセス概念図である。（ａ）成分（Ａ）の縦横四角形を規則性配列するために分配した図である。（ｂ）成分（Ａ）の周囲を成分（Ｂ）によって囲い、規則性配列した図である。（ｃ）（ｂ）を次工程で細化し、平行した別位置に成分（Ａ）を縦横四角形配列分配した図である。（ｄ）（ｃ）の位置と平行別位置に再度成分（Ａ）の周囲を成分（Ｂ）により被覆した図である。（ｅ）（ｄ）を細化した図である。（ｆ）（ｃ）及び（ｄ）で細化した３箇の四角ブロックの周囲を被覆した図である。（ｇ）（ｆ）を細化した図である。 １フィラメントの紡糸口金断面図例と成分（Ａ）、（Ｂ）の最上流分配プレート平面図である。（ａ）本発明の複数枚プレートで構成された紡糸口金例の断面図である。（ｂ）（ａ）断面図Ａ−Ａ’部の平面図である。（ｃ）（ａ）断面図Ｂ−Ｂ’部の平面図である。 図４（ａ）、（ｂ）の断面及び平面の拡大図である。（ａ）第２、第５、第３、第６プレートの規則性配列開口群Ｉ及び開口群ＩＩの拡大断面図である。（ｂ）第３、第６プレートの下流側の平面図を示す。 ２段階複合流体形成用口金の断面図である。 紡糸口金例の第１プレート平面図とその一部断面図である。（ａ）複数枚プレートで構成された紡糸口金例の第１プレートの平面図である。（ｂ）（ａ）平面図の一部断面を示す。 紡糸口金例の第２プレート平面図とその一部断面図である。（ａ）複数枚プレートで構成された紡糸口金例の第２プレートの平面図である。（ｂ）（ａ）平面図の一部断面を示す。 紡糸口金例の第３プレート平面図とその一部断面図である。（ａ）複数枚プレートで構成された紡糸口金例の第３プレートの平面図である。（ｂ）（ａ）平面図の一部断面を示す。 紡糸口金例の第４プレート平面図とその一部断面図である。（ａ）複数枚プレートで構成された紡糸口金例の第４プレートの平面図である。（ｂ）（ａ）平面図の一部断面を示す。 図９の紡糸口金の第４プレート平面図の裏面を示す平面図とその一部断面図である。（ａ）図９に示す紡糸口金の第４プレート平面図の裏面を示す平面図である。（ｂ）（ａ）平面図の一部断面を示す。 紡糸口金例の第５プレートの平面図とその一部断面図である。（ａ）複数枚プレートで構成された紡糸口金例の第５プレートの平面図である。（ｂ）（ａ）平面図の一部断面を示す。 紡糸口金例の第２プレートの平面図とその一部断面図である。（ａ）複数枚プレートで構成された紡糸口金例の第２プレートの平面図である。（ｂ）（ａ）平面図の一部断面を示す。 流動圧縮流路の事例図である。（ａ）１つの流路例の拡大平面図である。（ｂ）１つの流路例（ａ）の拡大断面図を示す。（ｃ）２つの流路組み合わせ例の拡大平面図である。（ｄ）２つの流路組み合わせ例（ｃ）の拡大断面図を示す。

符号の説明

１ 繊維断面
２、１０ 極微構造体群
３、８ 海成分（Ｂ）
４、９ 極微構造体島成分（Ａ）
５ 楕円等異形島成分（Ｂ）
６、７、１２ 海成分（Ｂ）又はその他の成分
１１ 複合流体Ｉ
１１′ 複合流体Ｉ′
１３ 複合流体ＩＩ
１３′ 複合流体ＩＩ′
１５ 複合流体ＩＩＩ
１５′ 複合流体ＩＩＩ′
１８ 開口群Ｉ
１９ 開口群Ｉ及び開口群ＩＩ平面
２０ 第２プレート表面流路
２１ 開口群Ｉを構成する開口貫通孔
２１′ 開口群Ｉ′を構成する開口
２２ 第３プレート海成分開口
２３ 開口群ＩＩを構成する開口
２３′ 開口群ＩＩ′を構成する開口
２４ 緩和溝
２５、２８、３１ 圧縮流動し細化するための流路
２６、２９、３２ 吐出口
２７、３０ 海成分（Ｂ）又はその他の成分用別流露
３３ 第１プレート
３７ 第２プレート
３８ 第３プレート
３９、３９′４０′ 第４プレート
３７′、４１ 第５プレート
４２、３８′ 第６プレート
３９′ 第７プレート
４１′ 第８プレート

Claims (20)

1. 海島型溶融複合紡糸において、紡糸性を有する物性の異なる２種類以上の高分子材料から選択された一方の島部形成成分を紡糸口金に設けられた規則的配列を有する複数の開口に連なる貫通孔に供給し、もう一方の海部形成成分を該貫通孔間に設けた別流路に供給し、各貫通孔下部出口を一定間隔位置で囲うよう設け、かつ該貫通孔下部からの吐出流速と流層を乱さないようにする流速制御と流れの方向制御を兼ねた海部成分用の前記別流路に連なる緩和溝を通して供給し、その下流にて島成分を一定間隔で囲い合流させ、海成分内に規則的な島成分の配列構造を有する複合流体を形成させた後、その下流にて圧縮細化し、複合流体Ｉとなし、更にその下流にて、別に設けられた流路から該海成分またはその他の成分を供給し、該複合流体Ｉの外周を囲う複合流体とし、その下流にて圧縮細化して複合流体ＩＩを得るようにすることを基本として順次形成し、紡糸、延伸などにより、繊維長軸または長尺方向に一様で、かつ規則的配列構造が得られることを特徴とする規則性配列極微構造繊維の成形方法。
2. 請求項第１項において、複合流体Ｉの出口に直接連なる流路を設け、該流路と並行した別の位置に請求項１項記載の複合流体Ｉを形成するのと同様の流路工程を設けることで複合流体Ｉ’を形成し、前記複合流体Ｉとともにその下流に設けた別流路から供給される該海成分、またはその他の成分により囲い、その下流にて圧縮細化して複合流体ＩＩＩとし、これらの工程を必要に応じて多段的に順次行い、紡糸、延伸などにより、繊維長軸または長尺方向に一様で、かつ規則的配列構造が得られることを特徴とする規則性配列極微構造繊維の成形方法。
3. 請求項第１、第２項において、光の回折・散乱機能発現に際し、繊維内の島部形成成分群により形成される長軸方向に一様な極微構造体は繊維の長軸または長尺方向に垂直な断面において、規則的配列構造を持ち、該島部形成成分により形成される極微構造体の直径（２ｒ＝Ｄ）、それらの直径中心間距離（Ｐ）との間に
   ２ｒ（Ｄ）＜Ｐ
   の関係を有し同時に光の波長λとの間には
   λ≧２ｒ（Ｄ）
   の関係を有することを特徴とする請求項第１項記載の規則性配列極微構造繊維の形成方法。
4. 請求項第１項から第３項記載の極微構造繊維の形成において、微量高精度の吐出量制御機を少なくとも１機以上具備し、好ましくはその精度が繊維１フィラメント当たり０．００１ｍｌ／ｍｉｎ以上の吐出量を制御できることを特徴とする請求項第１項から第３項記載の規則性配列極微構造繊維の形成方法。
5. 請求項第２項記載の各流体を圧縮流動して細化するための流路において、その出口側が入り口側形状と相似的に縮小している流路、または入り口側形状と異なった圧縮比率で縮小している流路、或いは前記流路が少なくとも１つ以上複合された流路により形成されることを特徴とする請求項第１項から第４項記載の規則性配列極微構造繊維の形成方法。
6. 請求項第１項、第２項記載の規則的配列を有する複数の開口及びそれに連なる貫通孔流路が縦横の行列配列、３角形配列（千鳥配列）、５角形配列、６角形配列、８角形配列などの多角形配列による規則的配列を有することを特徴とする請求項第１項から第５項記載の規則性配列極微構造繊維の形成方法。
7. 請求項第１項、第２項記載の規則的配列を有する複数の開口及びそれに連なる貫通孔流路が円形や楕円形、長円形、四角形、矩形、多角形、その他の異形状からなる１種類以上の形状により形成されることを特徴とする請求項第１から第６項記載の規則性配列極微構造繊維の形成方法。
8. 請求項第１項記載の規則的に配列された複数の貫通孔流路が２種類以上の異なる寸法及び形状を含むことを特徴とする請求項第１項から第７項記載の規則性配列極微構造繊維の形成方法。
9. 請求項第２項記載の規則的に配列された複数の貫通孔流路各々の出口側が海部形成成分の流体内に突出した状態で島部形成成分が流出することを特徴とする請求項第１項から第８項記載の規則性配列極微構造繊維の成形方法。
10. 請求項第１項、第２項記載の島部形成成分が規則的配列構造を持つ複合流体Ｉ、Ｉ’、ＩＩ、ＩＩ’・・・Ｎ、Ｎ’を圧縮流動して細化するその出口側が海部形成成分の流体内に突出した状態で吐出されることを特徴とする請求項第１項から第９項記載の規則性配列極微構造繊維の形成方法。
11. 請求項第２項記載の島部形成成分が規則的配列構造を持つ複合流体Ｉ、Ｉ’、ＩＩ、ＩＩ’・・・Ｎ、Ｎ’を圧縮流動して細化し、吐出して繊維化する断面形状が円形や楕円形、長円形、四角形、矩形、多角形及びその他の異形状からなることを特徴とする請求項第１項から第１０項記載の規則性配列極微構造繊維の形成方法。
12. 請求項第１項、第２項記載の海成分を供給する規則的配列を有する開口から連なる各貫通孔出口端に設けた緩和溝形状が一定面積の矩形、三角形、四角形、菱形等の各種異形状により形成されることを特徴とする請求項第１項から第１１項記載の規則性配列極微構造繊維の形成方法。
13. 請求項第１項、第２項記載の複合流体Ｉ、Ｉ’、ＩＩ、ＩＩ’・・・Ｎ、Ｎ’等の極微構造体を有する繊維の外周被覆部成分を除去し、該複合流体部を分離した繊維とすることを特徴とする請求項第１項から第１２項記載の規則性配列極微構造繊維の形成方法。
14. 請求項第１項記載の規則性配列極微構造繊維形成用の紡糸口金において、島成分を供給するための開口が複数集合して規則性配列をなし、該開口はその下部の貫通孔に連なり、該貫通孔間には海成分を供給する別流路が配置され、該流路の下部出口側が各貫通孔出口を囲むように配置された緩和溝に連なり、その下流側に海島構造でかつ規則性配列構造を有する複合流体が徐々に細化して複合流体Ｉと成すための漏斗状流路を有し、該漏斗状流路の下流出口に該複合流体Ｉの少なくとも１つを囲うための海成分を供給する流路を有する別の漏斗状流路により、さらなる複合流体を段階的に形成、細化し吐出口から吐出する構造を有することを特徴とする請求項第１項から第１３項記載の規則性配列極微構造繊維成形用紡糸口金。
15. 請求項第２項記載の規則性配列極微構造繊維形成用の紡糸口金において、複合流体Ｉを形成するための漏斗状流路の出口が下流流路に連なる構造であり、並行した別の位置に同様の構造による別の複合流体Ｉ’を形成し、該複合流体Ｉ’の下流流路出口と前記複合流体Ｉの出口の下流流路出口は並行した別位置に設け、その下流にて両者の周囲を囲うための海部を形成する成分を供給する流路を有する漏斗状流路を配して新たな複合流体を形成し、徐々に細化して複合流体ＩＩＩをなすごとくに多段的に成形できるようにしたことを特徴とする請求項第１項から第１４項記載の規則性配列極微構造繊維成形用紡糸口金。
16. 請求項第１４項、第１５項記載の海成分を供給する流路に連なる緩和溝が島成分の流路の貫通孔出口を均一に囲う位置に一定面積の矩形、三角形、四角形、菱形、扇形などの各種異形状で設けられていることを特徴とする規則性配列極微構造繊維成形用紡糸口金。
17. 請求項第１４項、第１５項記載の複合流体の断面寸法を徐々に細化するための漏斗状の流路形状において、漏斗の上流側形状と下流側開口形状が相似形となる流路、または圧縮比率を異にする、またはそれらを複合する流路としたことを特徴とする規則性配列極微構造繊維成形用紡糸口金。
18. 請求項第１４項、第１５項記載の規則的配列を有する開口に連なる貫通孔が縦横の行列配列、３角形配列（千鳥配列）、５角形配列、６角形配列、８角形配列などの多角形配列などを含む規則的な配置となっていることを特徴とする規則性配列極微構造繊維形成用紡糸口金。
19. 請求項第１４項、第１５項記載の開口に連なる貫通孔や漏斗状流路の出口や吐出孔が円形、楕円形、長円形、四角形、矩形、多角形、などの異形状からなる１種類以上の開口形状であることを特徴とする請求項第１４項から第１８項記載の規則性配列極微構造繊維成形用紡糸口金。
20. 請求項第１４項、第１５項記載の貫通孔の出口、各漏斗状流路と密着した下流の流路出口が突起形状を有することを特徴とする請求項第１４から第１９項記載の規則性配列極微構造繊維形成用紡糸口金。

Images