JP2009084738A - 光透過型光ファイバー織物及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光ファイバーを経糸及び／又は緯糸に使用した織物において、経糸と緯糸の交錯点における光ファイバーの屈曲ならびに光ファイバーのクラッド層の破壊または損傷を完全に抑制した光透過型光ファイバー織物を提供する。
【解決手段】光ファイバー１が経糸及び／又は緯糸２として織り込まれてなる織物であって、該光ファイバーに隣接して少なくとも１本の補助糸が配置されていることを特徴とする光透過型光ファイバー織物。光ファイバーが経糸及び／又は緯糸として織り込まれてなる織物の製造方法であって、該光ファイバーに対して繊維断面における直径比率が１．２〜５．０である補助糸を、該光ファイバーに隣接して織り込むことを特徴とする光透過型光ファイバー織物の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、光ファイバーが経糸及び／又は緯糸として屈曲することなく織り込まれてなる光透過型光ファイバー織物に関するものである。

近年、光ファイバーについては、インターネットの普及に伴い、光通信分野での中軸的素材として飛躍的な市場拡大が進んでいる。また、一端から入射した光を他端に導いて光を伝送させることができるという光ファイバーの本質的特性を生かして、光通信以外でも、例えば、各種装飾品やディスプレー等の用途でも広く使用されている。

一方、一般的な光ファイバーは、構造的には、光を伝送させるコア層（主としてメタアクリル樹脂からなる）と光の漏出を防ぐクラッド層（主としてフッ素系樹脂からなる）から構成されており、コア層の断層やクラッド層の破損によって導光効率が大幅に低下することが知られており、取扱いにあたってはデリケートな一面がある。

例えば、装飾用途として、光ファイバーを織物分野に展開する場合、光ファイバーが有する本来の導光効率を如何に保持させて織り込むことができるかが重要な技術課題となる。

一般に、織物の経糸と緯糸の交錯点においては、経糸及び／又は緯糸が屈曲したものとなる。したがって、光ファイバーを単に織り込んで織物とした場合、上記の交錯点において光ファイバーは相手側の経糸又は緯糸が障害となって屈曲することとなり、この屈曲部で漏光を起こし、導光効率が低下することとなる。加えてこの場合、織物であることの特性上、屈曲した光ファイバーが織物表面で浮き出た形となるため、接触する他の織物面あるいは他の素材面との摩擦によりクラッド層の損傷や破損が生じ、漏光が増すことでさらに導光効率が低下する傾向となる。

光ファイバーを織り込んだ織物については、例えば、特許文献１、２及び３で開示されている。しかしながら、ここで開示される織物としては、いずれも、積極的に光ファイバー織物の表面又は光ファイバー自体に損傷部を設け、これにより損傷部からの漏光を促し、織物表面の輝度を向上させることを目的としたものである。加えて、ここで使用される補助糸としては、光ファイバーよりも繊度が小さく、その柔軟性により、織物を製織する際に加わる張力を吸収することを目的としたものである。

しかしながら、このような光ファイバーよりも繊度が小さく且つ剛性に乏しい柔軟な繊維を補助糸として使用する方法では、補助糸と光ファイバーとの間で製織時の張力を均等に保持させるための条件選定が困難であると共に、光ファイバーの側に強い力学的付加がかかる傾向となっている。したがって、より簡便で有効な手段による光ファイバーの屈曲を抑制した光ファイバー織物並びにその製織方法が望まれている。

特公昭４７−４２５３４号公報 特開昭６２−２９９５４４号公報 特開２００６−３９２８７号公報

本発明は、上述のような問題を解決するものであって、光ファイバーを経糸及び／又は緯糸に使用した織物において、１本以上の補助糸を光ファイバーと隣接させ配置した織物であって、織物表面の光ファイバーに損傷または破損を与えずに光を透過させて使用する用途、織物表面の光ファイバーを故意的に破損または損傷させ織物表面を発光させて使用する用途等、様々な用途に好適に使用できる光透過型光ファイバー織物並びにその製造方法を提供することを技術的な課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に達した。
すなわち、本発明は以下の構成を要旨とするものである。
（１）光ファイバーが経糸及び／又は緯糸として織り込まれてなる織物であって、前記光ファイバーに隣接して少なくとも１本の補助糸が配置され、かつ、該補助糸の繊度が光ファイバーの繊度より大きいことを特徴とする光透過型光ファイバー織物。
（２）前記補助糸の光ファイバーに対する繊維断面の直径比率が、１．２〜５．０であることを特徴とする請求項１記載の光透過型光ファイバー織物。
（３）光ファイバーが経糸及び／又は緯糸として織り込まれてなる織物の製造方法であって、該光ファイバーに対して繊維断面における直径比率が１．２〜５．０である補助糸を、該光ファイバーに隣接して織り込むことを特徴とする光透過型光ファイバー織物の製造方法。

本発明の光透過型光ファイバー織物は、光ファイバーが経糸及び／又は緯糸として織り込まれてなる織物であって、該光ファイバーに隣接して、補助糸が1本以上織り込まれているため、光ファイバーが経糸と緯糸の交錯点において屈曲することなく、効率的に光ファイバー内で光を透過させることができる。この効果は、光ファイバーと補助糸の繊度、繊維断面の直径比率を所定の範囲に制御されていることで、さらに向上させることができる。

また、本発明の光透過型光ファイバー織物は、光ファイバーが屈曲せず直線的に織り込まれているため、当該光ファイバーが織物表面に突出した構造になっておらず、織物同士又は他の素材との摩擦による光ファイバー表面の損傷が起こり難い。

本発明で得られた光透過型光ファイバー織物は、織物表面の光ファイバーに損傷または破損を与えずに光を透過させて使用する用途、織物表面の光ファイバーを故意的に破損または損傷させ織物表面を発光させて使用する用途等、各種の衣料用途、インテリア用途、産業資材用途や家庭用用品用途に好適に使用することができる。

本発明の光透過型光ファイバー織物の製造方法では、光ファイバーの屈曲が少ない織物を効率的に製造することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の光透過型光ファイバー織物（以降、本発明の光ファイバー織物と略記する。）としては、光ファイバーが経糸及び／又は緯糸に織り込まれてなる織物である。本発明の光ファイバー織物において、光透過型とは、織込まれた光ファイバーの一端から光りを導入した時に、他の一端から十分の光量の透過光が検出できる状態であることをいう。

ここで、本発明における光ファイバーとしては、石英系光ファイバー、ガラス系光ファイバー、プラスチック系光ファイバー等の既存する全ての光ファイバーを用いることが可能であるが、柔軟で曲げ衝撃に優れているという点からプラスチック系光ファイバーを用いることが好ましい。一般的に、光ファイバーとしては、コア層とクラッド層とから構成されており、コア層の外周をクラッド層が被覆した構造を有し、コア層とクラッド層との屈折率の違いによりコア層内に入射した光は外部に漏れることなく伝送されるようになっている。コア層及びクラッド層は、それぞれ複数層に構成されてもかまわない。光ファイバーの直径は、０．２５ｍｍから３．０ｍｍまでのものが挙げられるが、これ以外の直径のものでも使用することができる。

ここで、例えば、プラスチック系光ファイバーの場合、該コア層としては、ポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチルメタクリレート樹脂（ＰＥＭＡ）、ポリエチルアクリレート樹脂（ＰＥＡ）、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン系樹脂等の透明性に優れた樹脂が基材として好ましく使用できる。また、該クラッド層としては、透明性に優れ且つコア層よりも屈折率が小さい樹脂、例えば、フッ化ビニリデン樹脂、フッ化ビニリデンテトラフルオロエチレン共重合樹脂、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂、トリフルオロイソプロピルメタクリレート樹脂等が基材として好ましく使用できる。

本発明の光ファイバー織物としては、織り込まれた光ファイバーに隣接して、少なくとも1本の補助糸を配置させることが必要である。
一般に、例えば、経糸に光ファイバーを使用し、緯糸に他の繊維を用いて光ファイバー織物を製織する場合、緯糸を織り込む際には、必ず緯糸に張力が加わる。この張力の影響を抑制するためには、経糸又は緯糸のうち、少なくともどちらかが屈曲しなければならない。しかしながら、通常、緯糸である他の繊維の屈曲だけではこの張力を吸収しきれず、経糸である光ファイバーも屈曲することになり、この屈曲箇所で漏光が発生し、導光効率が低下してしまう。この現象は経糸と緯糸が入れ替わっても同じこととなる（図１）。
そこで、このような課題を解決すべく鋭意検討した結果、織り込まれた光ファイバーに隣接して少なくとも1本の補助糸を配置させることにより、織物の中の光ファイバーを一定の位置に保持することができ、その結果、当該光ファイバーが屈曲点を有せず織物内において直線的に織り込むことができることを見出し、本発明に至ったものである。
本発明における光ファイバーに隣接させて配置する補助糸としては、図２のように光ファイバーに対して１本ずつ交互に隣接させて配置してもよく、図３のように光ファイバー1本に対して２本を隣接させて配置してもよく、さらに、光ファイバー1本に対して３本以上隣接させて配置してもよい。また、光ファイバー２本に対して補助糸を1本隣接させて配置しても、光ファイバー３本に対して補助糸を1本隣接させて配置しても、場合によっては光ファイバーを３本以上隣接させて配置させてもよい。

また、本発明における光ファイバーに隣接させて配置する補助糸としては、繊度が隣接する光ファイバーの繊度よりも大きいことが必要である。（ここで、繊度とはｄｔｅｘ標記に基づくものである。）これにより、織物の経糸と緯糸との交錯点において光ファイバーに負荷される屈曲方向への張力を補助糸が効果的に吸収してくれるため、該光ファイバーの屈曲はより解消され、優れた導光効率を示すこととなる。また、補助糸の光ファイバーに対する繊度比率において好ましい範囲としては、１．３〜２５である。

さらに、光ファイバーの屈曲を完全に抑制するためには、本発明に使用する補助糸の光ファイバーに対する繊維断面の直径比率が、１．２〜５．０であることがより好ましく、中でも１．８〜３．０であることが特に好ましい。補助糸と光ファイバーとの繊維断面の直径比率が１．２以下であると、経糸と緯糸との交錯点で光ファイバーに対してもある程度、屈曲方向の張力が加わる傾向にあり、光ファイバーの屈曲を完全に回避することが困難な場合もある。一方、補助糸の光ファイバーに対する繊維断面の直径比率が５．０以上であると、例えば、光ファイバーを緯糸として使用した場合、光ファイバーの屈曲はより抑制される傾向にあるが、光ファイバーと補助糸の直径差が大きすぎるため、緯糸受け渡しがスムーズに行えない等、織機の特性上緯糸の横入れ時に不都合が生じる傾向にある。

また、特に制限されるものではないが、本発明の光ファイバーに隣接させて配置する補助糸としては、使用する光ファイバーより剛性が高い繊維であることが好ましい。
例えば、図４のように補助糸の繊度が光ファイバーの繊度よりも小さい織物の場合、経糸と緯糸の交錯点において、補助糸が経糸及び／又は緯糸の張力を吸収して光ファイバーの屈曲を抑制できるが、補助糸の繊度、ファイバー径等の織物設計の条件選定に幾つかの試行を伴うことがある。したがって、これら条件選定の試行を回避する手段として、光ファイバーよりも剛性の高い繊維を補助糸として使用することが有益な効果を奏することとなる。

ここで、本発明における補助糸としては、繊度や力学特性を調整しやすい合成繊維を用いるのが好ましいが、合成繊維以外の天然繊維、再生繊維又は半合成繊維を用いても構わない。合成繊維としては、例えば、オレフィン系合成繊維、ナイロンに代表される脂肪族ポリアミド系合成繊維、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に代表されるポリエステル系合成繊維、ポリ乳酸に代表される生分解性繊維等が挙げられる。

本発明における補助糸としては、単一型のものであっても、複合型のものであってもよい。複合型の繊維である場合は、芯鞘型、海島型やサイドバイサイド型等の複合繊維であってもよい。また、該補助糸の繊維形状としては、隣接する光ファイバーのクラッド層に損傷を与えないものであれば、丸断面、異形断面、中空断面等のいずれであってもよい。また、該補助糸の形態としては、長繊維であるマルチフィラメントおよびモノフィラメントのいずれでもよく、仮撚加工、タスラン加工等を施したものであってもよい。

また、本発明の光ファイバー織物を構成する光ファイバー以外の繊維としては、光ファイバーのクラッド層に損傷を与えないものであれば、繊維を形成する樹脂において、艶消剤、改質剤、制電剤、顔料等を含んでいてもよい。

さらに、本発明の光ファイバー織物としては、光ファイバーのクラッド層に損傷を与えないものであれば、シャトル織機、レピア織機、ニードル織機、或いはジャガード織機のいずれの織機を用いて製織してもよい。但し、製織準備工程及び製織時のガイド、筬、綜絖等の摩耗により光ファイバーのクラッド層を損傷しないようにする必要があり、場合によっては、ガイド、筬、綜絖等の形状及び材質を考慮する必要がある。本発明の織物としては、平織り、綾織り、サテン織り等の織り形態や経糸及び緯糸密度について特に制限を受けるものではない。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明するが、これに限定されるものではない。なお、実施例における各種の性能評価は、次の方法で行った。
（１）織物の光透過性
織物の端部に、LEDライトを照射し、他方の端部における光の透過度合いを目視にて評価を行った。但し、織り上げ巾１２０ｃｍ間の光の透過性の評価を行った。
○・・・光が透過性する。
×・・・光が透過しない。
（２）織り込まれた光ファイバーの屈曲性
光ファイバーを緯糸に使用し、横入れ時に織り込まれた光ファイバーを抜き取り、マイクロスコープを使用して光ファイバーの形状を評価した。
○・・・屈曲していない。
△・・・やや屈曲している。
×・・・屈曲している。

実施例１
経糸として原着脂肪族ポリエステル繊維（１６７０デシテックス／１２０フィラメント）の撚糸（Ｓ−８０Ｔ／ｍ）、緯糸として光ファイバー、具体的には三菱レイヨン株式会社製のSK−１０（繊度：６００ｄｔｅｘ、ファイバー直径０．２５ｍｍ）と光ファイバーに隣接させて配置する補助糸として１本のナイロンモノフィラメント（繊度：１８００ｄｔｅｘ、ファイバー直径０．４５ｍｍ）を用い、レピア織機にて、経密度２４本／インチ、緯密度２５本／インチの２／２ななこ織り組織に製織し、光ファイバー織物を得た。

実施例２
実施例１における光ファイバーに隣接させて配置する補助糸を、繊維断面の直径が０．７ｍｍ（繊度：４４００ｄｔｅｘ）のナイロンモノフィラメントに変更した以外は、実施例１と同様にして実施例2の光ファイバー織物を得た。
実施例３
実施例１における光ファイバーに隣接させて配置する補助糸を、ファイバー径１．０ｍｍ（繊度：８９００ｄｔｅｘ）のナイロンモノフィラメントに変更した以外は、実施例１と同様にして実施例３の光ファイバー織物を得た。

実施例４
緯糸として光ファイバー及び光ファイバーに隣接させて配置する補助糸を用いるが、光ファイバー１本の両側に1本ずつの補助糸を隣接させて光ファイバーを中央に配置した以外は、実施例１と同様にして実施例４の光ファイバー織物を得た。
実施例５〜８
実施例１における織り組織を平織りに変更した以外は、実施例１〜４と同様にして実施例５〜８の光ファイバー織物を得た。

比較例１
実施例１における緯糸として光ファイバーのみを用いた以外は、実施例１と同様にして比較例１の光ファイバー織物を得た。
比較例２
織り組織を平織りに変更した以外は、比較例１と同様にして比較例２の光ファイバー織物を得た。

比較例３
実施例１における補助糸の繊度及び緯密度を半分に変更した以外は、実施例１と同様にして比較例３の光ファイバー織物を得た。
比較例４
比較例１における織り組織を２／２綾織りに変更した以外は、比較例１と同様にして比較例４の光ファイバー織物を得た。
比較例５
比較例１における織り組織を３／１綾織りに変更した以外は、比較例１と同様にして比較例５の光ファイバー織物を得た。

実施例１〜８、比較例１〜５で得られた光ファイバー織物の光透過性、光ファイバーの屈曲性の評価結果を表１に示す。

表１からも明らかなように、実施例１〜８で得られた光ファイバー織物においては、織り込まれた光ファイバーの屈曲を完全に抑制し、織物の端部間を光が透過した。また、光ファイバーと光ファイバーに隣接させて配置する補助糸の繊度及び直径を的確に選定することにより、補助糸の配置の仕方及び織り組織等に制限されない光透過型光ファイバー織物を容易に得ることができた。

一方、比較例１〜５に見られるように、補助糸を使用しない場合には、光ファイバーが屈曲し織物の端部間を光は透過しなかった。また、光ファイバーの屈曲を抑制するような織り組織、例えば綾織り、ななこ織り等を用いる（比較例１，３〜５）ことにより、光ファイバーの屈曲は若干抑制できるが、屈曲の影響により織物の端部間で光は透過しなかった。

経糸及び／又は緯糸に光ファイバーを使用し平織りに製織した織物の断面概略図である。 光ファイバーに隣接させて配置する補助糸を光ファイバー1本に対して２本を隣接させて配置した場合の織物の断面概略図である。 補助糸として補助糸の繊度が光ファイバーよりも小さく柔軟である繊維を１本使用し平織りに製織した織物の断面概略図である。 補助糸として補助糸の繊度が光ファイバーよりも大きく堅強性のある繊維を１本使用し平織りに製織した織物の断面概略図である。

符号の説明

１ 光ファイバー
２ 経糸又は緯糸
３ 補助糸

Claims (3)

1. 光ファイバーが経糸及び／又は緯糸として織り込まれてなる織物であって、前記光ファイバーに隣接して少なくとも１本の補助糸が配置され、かつ、該補助糸の繊度が光ファイバーの繊度より大きいことを特徴とする光透過型光ファイバー織物。
2. 前記補助糸の光ファイバーに対する繊維断面の直径比率が、１．２〜５．０であることを特徴とする請求項１記載の光透過型光ファイバー織物。
3. 光ファイバーが経糸及び／又は緯糸として織り込まれてなる織物の製造方法であって、該光ファイバーに対して繊維断面における直径比率が１．２〜５．０である補助糸を、該光ファイバーに隣接して織り込むことを特徴とする光透過型光ファイバー織物の製造方法。