JP3264279B2 - 反射干渉作用を有する繊維状または糸状の発色構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自然光の反射、干渉
作用による新規な発色構造体に関し、さらに詳しくは、
織物や塗装などに用いられる発色用の繊維やチップ（小
片）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から各種繊維や車の塗装などへの色
彩の付与、あるいは質感向上の方法として、無機あるい
は有機の顔料を用いたり、あるいは光輝材を分散させる
方法が一般的である。しかしながら、近年、ユーザの嗜
好の多様化、高級化の傾向とあいまって、見る方向によ
って色が変わったり、より彩度の高い色調を持つ、優美
かつ高級感のある発色構造体が切望されてきた。この目
的のため、染料や顔料などの色素を使わず、自然光の反
射、干渉作用で発色するか、あるいは上記反射、干渉作
用と、種々の染料や顔料とを組み合わせることによっ
て、より深く鮮やかな発色をする発色構造体が鋭意研究
されてきた。例えば、特公昭４３‐１４１８５号公報や
特開平１‐１３９８０８号公報では、光学屈折率の異な
る２種類以上の樹脂からなる被覆型の複合繊維を形成す
ることにより、真珠光沢を発する複合繊維を、また、偏
光フィルムを分子配向異方性フィルムでサンドイッチ構
造とすることにより発色する材料（例えば、繊維機械学
会誌Ｖol ４２，Ｎo.２，ｐ.５５、同Ｖol ４２，Ｎo.
１０，ｐ.１６０、いずれも１９８９年）等が発表され
ている。

【０００３】一方、特開昭５９‐２２８０４２号公報、
特公昭６０‐２４８４７号公報、特公昭６３‐６４５３
５号公報等では、見る方向により色調が変わり、鮮やか
な色彩と独特の質感を持つことで有名な南米産モルフォ
蝶にヒントを得た発色構造体も提案されている。さら
に、特開昭６２‐１７０５１０号公報では、繊維表面に
一定幅の細隙を設けることにより干渉色を発する構造体
を示し、その構造体の中では染料や顔料を用いていない
ので堅牢性が高く、経時変化のない優れた発色構造体で
あると記載されている。

【０００４】しかし、偏光フィルムを用いるものでは、
細い繊維や微小なチップ（小片）を形成することが困難
であったり、また、反射する主波長（いわゆるピーク波
長を言う）をコントロールすることもすこぶる困難であ
った。また、特開昭５９‐２２８０４２号公報、特公昭
６０‐２４８４７号公報、特公昭６３‐６４５３５号公
報、さらに特開昭６２‐１７０５１０号公報等に記載さ
れているものでは、その構造体の諸元（形状、厚さや長
さ、構成材料の屈折率等）が瞹味であったり、発色の効
果が不十分であるため、そのままでは所望の発色構造体
を得ることは極めて難しいという問題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
問題点に鑑み、本発明者らは先に特願平４‐１７２９２
６号、特願平５‐１７６７６８号等において、従来技術
では得られなかった鮮やかな色調を呈し、しかも経時変
化のない新規な発色構造体を提案した。しかしながら、
このような発色構造体に入射した自然光は、理想的には
多層薄膜干渉に基づいた反射スペクトル、すなわち、干
渉色を発現するが、実際にはその構造の不完全性（物質
層の厚さや使用材料の結晶化度のばらつき等）、屈折率
の波長依存性（材料分散性）や吸収率の波長依存性等に
より、その一部は透過したり、屈折したり、散乱した
り、いわゆる、「迷光」として作用する。このことは、
多層薄膜干渉に基づく反射スペクトルに、上記の迷光に
基づく反射成分が重畳されることを意味する。具体的に
は、反射スペクトルのベースライン（バックグランド）
が高く（持ち上がったり）なったり、ショルダーやテイ
ルを生じせしめたりして、そのシャープさを損ねるた
め、鮮やかさの点では十分満足のいくものではなかっ
た。

【０００６】本発明は、上記のような状況に鑑みてなさ
れたものであり、本発明者らの先行発明をさらに改良、
発展させ、鮮やかで独特の質感を呈する高級感のある繊
維状または糸状の発色構造体を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するため、本発明においては、特許請求の範囲に記載の
ように構成するものである。すなわち、請求項１に記載
の発明においては、光学屈折率の異なる２種の物質の交
互積層からなる層状構造を有し、自然光の反射、干渉作
用によって可視光領域の波長の光を発色する繊維状また
は糸状に成形した発色構造体であって、該反射、干渉作
用を有する発色構造体に入射した自然光が所望の波長の
光のみを反射し、それ以外の波長の光（いわゆる、迷
光）を除去する迷光除去体を、上記発色構造体の一部に
設けることにより、鮮やかで独特の質感を呈する繊維状
または糸状の発色構造体を実現するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するため、本発明においては、特許請求の範囲に記載の
ように構成するものである。すなわち、請求項１に記載
の発明においては、光学屈折率の異なる２種の物質の交
互積層からなる層状構造を有し、かつ、上記層状構造は
上記２種の物質が平面状で略平行になるように積層され
たものであり、自然光の反射、干渉作用による可視光領
域の波長の光を発色する繊維状または糸状に成形した発
色構造体であって、該反射、干渉作用を有する発色構造
体に入射した自然光が所望の波長の光のみを反射し、そ
れ以外の波長の光（いわゆる、迷光）を除去する迷光除
去体を、その面が上記２種類の物質の平面と略平行にな
るように設けることにより、鮮やかで独特の質感を呈す
る繊維状または糸状の発色構造体を実現するものであ
る。

【０００９】

【作用】以下、図面等に基づいて、さらに詳しく本発明
の反射、干渉作用を有する発色構造体の構成ならびに作
用、効果について説明する。本発明の発色構造体におい
て、図１、図２、図３および図４は、本発明の請求項１
に記載の発色構造体の断面構造の一例を示す模式図であ
り、図１および図２は、物質層１と物質層２（物質層１
と屈折率の異なる物質）が共に充填されているもの、図
３および図４は、物質層１および物質層２のいずれか一
方が空隙（空気）層である場合を示す。なお、物質層２
は、物質層１と屈折率が異なる物質からなる層である。
本発明の発色構造体に用いられる物質層１、２として、
例えば、低屈折率物質として、空気、ポリプロピレン
（ＰＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等が挙げ
られ、高屈折率物質として、例えば、ポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルフアイド
（ＰＰＳ）等が挙げられる。

【００１０】さらに、上記物質層として、上記の他に、
ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、
ナイロン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポ
リカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリパラフェニレンテレフタルアド
等の高分子材料の中から、目的、用途に応じて適宜選択
し使用することができる。

【００１１】ここで、自然光の反射、干渉作用による可
視光領域の波長の干渉色を発現する発色構造体３とは、
光学屈折率の異なる２種の物質の交互積層からなる層状
構造を有するもので、多層薄膜干渉理論により所望の干
渉色を発現するものである。このような発色構造体とし
ては、例えば、本発明者らが先に提案した発色構造体
（特願平４‐１７２９２６号、特願平５‐１７６７６８
号）等が挙げられる。また、迷光を除去する迷光除去体
４とは、干渉光以外の透過光、屈折光、散乱光等（迷光
と言う）を除去するための層状の迷光除去体４であり、
具体的には種々の迷光を吸収する層状の迷光除去体４か
らなるものである。

【００１２】干渉色を発現する発色構造体３中の迷光除
去体４の位置は、本来の干渉作用に基づく発色を妨げな
ければ、どの位置にあっても構わないが、入射光の一部
が透過、屈折、散乱して迷光となることを防ぐ意味から
も、発色構造体３の最下部層に位置することが望まし
い。また、光干渉作用を有する発色構造体自体が対称形
に近いものであれば、どちらから光が入射しても干渉光
を発現するので、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）や図４
（ａ）、（ｂ）等に示すごとく、発色構造体３の中央部
に迷光除去体４を位置させてもよい。この場合、発色構
造体３が撚れていたり、捩れていても十分に干渉光を発
し、しかも迷光も吸収することができる。

【００１３】また、迷光除去体４としては、迷光として
作用する種々の波長の光を広範囲に吸収し得る物質層で
あることが望ましく、その観点からは暗色系、黒色系の
ものが好ましい。このような迷光除去体４としては、ポ
リイミド等の着色高分子樹脂、高分子樹脂中に、暗色
系、黒色系の有機および無機色素（例えば、メラニン、
アニリンブラック、カーボンブラック等）を適量含有さ
せたもの、セラミックス等を塗布、張り合わせたもの、
さらには塗料等を塗布したものなどが挙げられる。

【００１４】上述したように、本発明の請求項１記載の
発色構造体は、自然光の反射、干渉作用によって発色す
る構造体の一部に迷光を十分に吸収し得る迷光除去体を
設けることにより、鮮やかで深みのある色味を呈し、明
度も格段に向上した発色構造体が得られる。

【００１５】ところで、上記迷光を十分吸収しうる迷光
除去体４の厚さ、および発色構造体３の中に含有させる
数量等は、構成材料の種類により一義的には決定できな
いが、迷光除去体４の光線透過率という尺度を用いる
と、ある程度、限定することが可能である。したがっ
て、ここでは迷光除去体４における可視光領域での平均
透過率Ｔ（％）と、干渉色の明るさの指標である明度Ｙ
（％）との関係を基にして説明する。図５は、比較的高
い明度Ｙを示す緑色系の一例を示したもので、迷光除去
体４における平均透過率Ｔが６０％以上では、発色構造
体から発せられる干渉色の明度Ｙは４０％以下となり、
迷光除去体４を設けない場合（図５において、平均透過
率Ｔ＝０％）と比べても大差はないことが判る。しか
し、迷光除去体４における平均透過率Ｔが５０％以下に
なると、干渉色の明度Ｙは４０％を越え、平均透過率Ｔ
の低下と共に明度Ｙも増加し、平均透過率Ｔが２０％程
度になると、明度Ｙも７０％にも達する。ここで、迷光
除去体４における可視光領域での平均透過率Ｔ（％）と
は、波長３８０〜７８０nｍにおける透過率の平均値を
示すものである。

【００１６】ここで示した緑色系においては、迷光除去
体４の平均透過率Ｔを約５０％以下とすることによって
迷光を吸収除去する効果は顕著となるが、この値は色相
によって多少異なる。しかしながら、いずれにしても、
本発明の請求項２で規定しているように、迷光除去体４
の平均透過率Ｔを５０％以下、さらに請求項３で規定し
ているごとく、望ましくは３０％以下とすることにより
構造体から発せられる迷光の大部分を吸収除去すること
ができ、したがって干渉色の明度をいっそう向上させる
ことができる。

【００１７】迷光除去体４の平均透過率Ｔを低くする
と、なぜ、迷光を吸収除去する効果が顕著になるのか、
その理由は定かでないが、迷光の本質の大部分が最下部
層まで透過してきた光の透過、散乱、反射に基づいてい
るのかもしれない。なお、明度（Ｙ値）はＣＩＥ（国際
照明委員会）表色系のＸＹＺ値によるものである。

【００１８】本発明の発色構造体を用いて、繊維状また
は糸状の発色構造体と迷光除去体とを交互織りして織物
状の発色構造体とすることも可能である。すなわち、縦
糸束と横糸束とが交互織りされた織物状の発色構造体で
あって、一方の糸束に本発明の発色構造体を、他方の糸
束には迷光を吸収除去する迷光除去体を配したもの、あ
るいは発色構造体の一部に迷光除去体を設けた本発明の
発色構造体同志を配したもの等が挙げられる。このよう
な交互織りした発色構造体において、交互織りした両方
の発色構造体、または迷光除去体との組合せ構造を任意
に調整することにより、反射、干渉色の明度や鮮やか
さ、そして色味に大きな特徴が生じるため、従来にな
い、独特の深みのある色と質感を発現することができ
る。

【００１９】図６（ａ）は、織物状の発色構造体の一例
（平織）を拡大して示す模式図で、縦糸束に干渉色を発
現する発色構造体３を、横糸束に迷光を除去する構造体
である迷光除去体４を配して交互織りしたものである。
もちろん、上記とは逆の構成であっても構わないし、ま
た、縦糸束および横糸束を構成する糸の本数は何本であ
ってもよく任意に選定することができる。なお、交互織
りされた織物としては、ここで例示した平織以外に、斜
文織（綾織）、朱子織、搦み織（綟子織）等が挙げら
れ、いずれの場合でも本発明に適応可能であるが、光の
入射方向に対して干渉色を発現する発色構造体３を整列
しやすい平織とすることが好ましく、反射、干渉色の明
度や鮮やかさを一段と向上させることができる。

【００２０】さて、このような交互織りされた構造の発
色構造体（例えば、織物）においては、縦糸束と横糸束
が交錯する点、すなわち干渉色を発現する発色構造体と
迷光を除去する迷光除去体との交錯点８は、入射光に対
して２種類存在することになる。すなわち、（１）干渉
色を発現する発色構造体３が上部に、そして、迷光除去
体４が下部に位置する場合、（２）迷光除去体４が上部
に、そして、干渉色を発現する発色構造体３が下部に位
置している場合である。図６（ｂ）に、上記（１）の場
合の交錯点８の状態を模式的に示す。この場合、入射光
の大部分は多層薄膜構造からなる発色構造体３より干渉
光を発現する。

【００２１】一方、発色構造体３を透過したり、散乱し
た光（迷光）は、迷光除去体４で吸収し除去される。そ
のため、発色構造体３より発現される干渉光は余分な迷
光を含んでいないため、明るく、鮮やかな色味を呈する
ことになる。反射スペクトル的には、迷光に基づくショ
ルダーやテイル、そして、主ピーク以外の反射ピーク等
が重畳されないため、シャープな形状をとり、そのため
ベースラインも下がることになる。

【００２２】他方、上記（２）の場合には、図６（ｃ）
に示すように、入射光に対し、迷光除去体４が上部に位
置するため、入射光のほとんどがここで吸収され、この
吸収に基づく発色（暗色系、黒色系）が主となる。した
がって、当然のことながら、干渉色は発現しないことに
なる。

【００２３】このような交互織りした発色構造体におい
ては、交互織りした両方の発色構造体、または迷光除去
体との組合せ構造を任意に調整することにより、反射、
干渉色の明度や鮮やかさ、そして色味に大きな差異と特
徴が生じるため、従来にない、独特の深みのある色と質
感を発現することが可能となる。

【００２４】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の発色構造体に
よれば、自然光の反射、干渉作用によって発色する繊維
状または糸状の発色構造体の一部に、上記の反射、干渉
光以外の透過、屈折または散乱する迷光を十分に吸収し
除去する迷光除去体を設けているので、鮮やかで、かつ
深みのある色味を呈し、また明度も格段にアップして、
魅了的で独特の色彩を発現する繊維状または糸状の発色
構造体が得られる。そして、図５に示す迷光除去体にお
ける可視光領域での平均透過率Ｔと干渉色の明度Ｙの関
係から請求項２または請求項３に規定しているごとく、
迷光除去体の平均透過率が５０％以下とすることにより
所望の明度が得られ、さらに平均透過率を３０％以下と
することにより構造体から発せられる迷光の大部分を吸
収除去することができ、干渉色の明度をいっそう向上さ
せることができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を挙げ図
面を用いてさらに詳細に説明するが、これにより本発明
の技術的範囲が限定されるものではない。 〔実施例１〕図３（ｂ）に示すように、高屈折率（ｎ＝
１.６）のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から
なる物質層５と、低屈折率（ｎ＝１.０）の空隙（空
気）層６とからなる交互積層状の干渉発色部である発色
構造体３、そして、発色構造体３を保持し、かつ、カー
ボンブラックを所定量含有（可視光領域での平均透過率
Ｔは１０％とする）した迷光除去体４の役目を担う台座
からなる反射、干渉作用を有する異形断面繊維の異形断
面体７を作製した。なお、ＰＥＴ層の厚さは０.０８μ
ｍ、空気層の厚さは０.１４μｍとし、交互積層数は６
層とし、台座上には５本の異形断面体を配置したものと
した。

【００２６】作製はまず、ポリスチレン（ＰＳ）を海
部、ＰＥＴを島部とした海島複合繊維を作製し、その
後、海部を溶剤（メチルエチルケトン：ＭＥＫ）除去す
ることにより最終繊維を得た。紡糸条件は紡糸（ノズ
ル）温度：２８０℃、フィラメント数：１本で、極細化
と延伸処理を兼ね、巻取速度：７０００ｍ／ｍinにて行
った。なお、冷却固化は自然冷却とした。得られた異形
断面繊維の反射スペクトルを顕微分光光度計（モデルＵ
‐６０００：日立製作所）を用い、入射０°／受光０°
にて評価した。その結果、図７に示すような波長４６０
nｍにピークを持つシャープで高反射率のスペクトルが
得られた。また、明度（Ｙ値）も約７０％と高い値を示
し、鮮やかで深みのある独特の青色を示した。なお、反
射率の測定は標準白色板を基準としている。

【００２７】〔実施例２〕低屈折率（ｎ＝１.４１）の
ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）と高屈折率（ｎ＝
１.８２）のポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）と
の交互積層からなる干渉発色部である発色構造体３と、
その最下部層にアニリンブラックを含有した迷光除去体
４とからなる反射干渉作用を有する交互積層型のテープ
状繊維を作製した〔図１（ａ）参照〕。ここで、干渉発
色部のＰＶＤＦ層及び、ＰＰＳ層の厚さをそれぞれ０.
１μｍ、０.０８μｍ、交互積層数を７層とし、また、
迷光除去層の可視光領域での平均透過率は３０％になる
よう分散量を調整した。なお、複合紡糸は以下の条件で
行った。紡糸（ノズル）温度：３５０℃、フィラメント
数：１本、巻取速度：２５０ｍ／ｍinで、冷却固化は自
然冷却とした。得られた交互積層型テープ状繊維の反射
スペクトルを顕微分光光度計（モデルＵ‐６０００：日
立製作所）を用い、入射０°／受光０°にて評価した。
その結果、図８に示すように、波長４８０nｍにピーク
を持つシャープで高反射率のスペクトルが得られた。ま
た、明度（Ｙ値）も約５５％と高い値を示した。なお、
反射率の測定は標準白色板を基準としている。

【００２８】〔比較例１〕迷光除去体を設けない以外は
実施例２と全く同様の異形断面繊維を作製した。得られ
た異形断面繊維の反射スペクトルを顕微分光光度計（モ
デルＵ‐６０００：日立製作所）を用い、入射０°／受
光０°にて評価した。その結果、図５に比較例１として
示すように、波長４７０nｍ付近で高反射率を示すもの
の、ブロードで、しかもベースラインの高い反射スペク
トルとなった。また、その際の明度（Ｙ値）は約３８％
に留まった。

【００２９】〔比較例２〕迷光除去体を設けない以外は
実施例１と全く同様の交互積層型テープ状繊維を作製し
た。得られた交互積層型テープ状繊維の反射スペクトル
を顕微分光光度計（モデルＵ‐６０００：日立製作所）
を用い、入射０°／受光０°にて評価した。その結果、
実施例２と同様に波長４８０nｍ付近でピークを持つも
のの、長波長側でベースラインが高くなる反射スペクト
ルとなった（図８参照）。また、その際の明度（Ｙ値）
は約４０％に留まった。

【００３０】〔実施例３〕干渉発色部及び迷光除去部の
構造体として、図１（ｃ）に示すような偏平断面の繊維
をそれぞれ作製した。なお、干渉発色部の発色構造体３
は高屈折率（ｎ＝１.６８）のポリエチレンテレフタレ
ート（ＰＥＴ）と低屈折率（ｎ＝１.４８）のポリプレ
ピレン（ＰＰ）の交互積層（層数：９）とし、また、迷
光を吸収除去する迷光除去体４はポリエチレンテレフタ
レートにカーボンブラックを含有させて平均透過率２０
％となるように調整した。その後、両偏平繊維を用い
て、図６（ａ）に示すような平織繊維を作製した。得ら
れた繊維は鮮やかな青色と暗黒色を示し、また、局所的
には見る方向によって色味、深みの異なる独特な色合と
なった。なお、反射率の測定は標準白色板を基準として
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例２、３で例示した発色構造体の
断面構造を示す模式図。

【図２】本発明の実施例２で例示した発色構造体の断面
構造を示す模式図。

【図３】本発明の実施例１で例示した発色構造体の断面
構造を示す模式図。

【図４】本発明の実施例１で例示した発色構造体の断面
構造を示す模式図。

【図５】本発明の迷光除去体における可視光領域での平
均透過率Ｔと干渉色の明度Ｙとの関係の一例を示すグラ
フ。

【図６】本発明の実施例３で例示した織物構造の発色構
造体を示す模式図。

【図７】本発明の実施例１および比較例１で例示した発
色構造体の反射スペクトルを示すグラフ。

【図８】本発明の実施例２および比較例２で例示した発
色構造体の反射スペクトルを示すグラフ。

【符号の説明】

１…物質層１ ２…物質層２（物質層１とは屈折率の異なる物質層） ３…干渉色を発現する発色構造体（発色構造体） ４…迷光を吸収除去する迷光除去体（迷光除去体） ５…物質層 ６…空隙（空気）層 ７…異形断面体 ８…発色構造体と迷光除去体との交錯点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−27108（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−295804（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−27108（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−17349（ＪＰ，Ａ) 米国特許出願公開3711176（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D01F 8/04 - 8/18 D01D 5/24 - 5/36 B32B 7/02 103 G02B 5/28 D03D 15/00 D06Q 1/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光学屈折率の異なる２種類の物質の交互積
   層からなる層状構造を有し、かつ、上記層状構造は上記
   ２種の物質が平面状で略平行になるように積層されたも
   のであり、自然光の反射、干渉作用による可視光領域の
   波長の光を発色する繊維状または糸状に成形した発色構
   造体であって、上記反射、干渉光以外に、透過、屈折ま
   たは散乱する迷光を除去する迷光除去体を、その面が上
   記２種類の物質の平面と略平行になるように設けたこと
   を特徴とする反射干渉作用を有する繊維状または糸状の
   発色構造体。
2. 【請求項２】請求項１に記載の発色構造体において、迷
   光除去体の可視光領域での平均透過率が５０％以下であ
   ることを特徴とする反射干渉作用を有する繊維状または
   糸状の発色構造体。
3. 【請求項３】請求項１に記載の発色構造体において、迷
   光除去体の可視光領域での平均透過率が３０％以下であ
   ることを特徴とする反射干渉作用を有する繊維状または
   糸状の発色構造体。