JPH09228149A - 夜光性軽量繊維およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量、嵩高で、しかも、人体に悪影響を与え
ず、しかも長時間、高輝度に発光し得る特性を有する夜
光性軽量繊維およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 夜光性顔料を含有する熱可塑性樹脂から
なる芯成分、及び、夜光性顔料を含有しない熱可塑性樹
脂からなる鞘成分から構成され、且つ、中空部が３個以
上存在し、繊維断面に占める中空部の合計中空率が１０
％以上であることを特徴とする夜光性軽量繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、夜光性を装飾とす
る織編物や、カーペット、組み紐、又、夜光性機能を生
かした、交通安全用織編物や組み紐、さらには、フライ
フィッシング用疑似針等の用途に適した夜光性軽量繊維
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、各種繊維には、多種多様な色
彩効果を付与すべく、さまざまな着色材料による着色が
施されてきた。とくに近年では、着色材料として各種の
機能性着色材料を用いることにより、繊維に高度の商品
価値を付与することが試みられており、蓄光顔料もしく
は夜光性顔料と称される発光性着色材料もその一つに挙
げられる。

【０００３】このような発光性着色材料としては、硫化
亜鉛を主体として、各種金属を賦活してなる蓄光顔料を
用いた蛍光を発する繊維製品は、特公平３−７００２０
号公報で提案されているが、ここで提案された蛍光を発
する繊維は発光輝度が弱く、発光時間も５分間程度と極
めて短いという欠点を有していた。一方、このような蓄
光顔料に放射性物質を添加すれば、発光機能が向上する
ことが知られているが、繊維のような日常的に使用する
部材に放射性物質を含む顔料を用いることは、人体への
影響を考えると極力避けるべきである。さらに、金属酸
化物に希土類元素をドーブさせた構造の夜光性顔料が、
放射性物質を実質上含有しないにもかかわらず、長時
間、高輝度に発光可能であることが、特開平７−３００
７２２号公報に報告されている。しかしながら、いずれ
の発光性着色材料も比重が大きく、発光機能を満足させ
るだけの濃度の夜光性顔料を含有させると、使用用途で
必要とされる軽量性が損なわれるという問題がある。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的
は、前記問題に鑑み、軽量、嵩高で、しかも、人体に悪
影響を与えず、しかも長時間、高輝度に発光し得る特性
を有する夜光性軽量繊維およびその製造方法を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するため鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達した
のである。即ち、本発明は、夜光性顔料を含有する熱可
塑性樹脂からなる芯成分、及び、夜光性顔料を含有しな
い熱可塑性樹脂からなる鞘成分から構成され、且つ、中
空部が３個以上存在し、繊維断面に占める中空部の合計
中空率が１０％以上であることを特徴とする夜光性軽量
繊維である。

【０００６】本発明で用いる夜光性顔料としては、数多
く存在する発光性着色材料の中で、金属酸化物に希土類
をドープさせた化合物が最も好ましい。本発明でいう金
属酸化物に希土類をドープさせてなる化合物からなる夜
光性顔料とは、下記式（１）で表される化合物であっ
て、Ｍはカルシウム、ストロンチウム、バリウムからな
る群から少なくとも１つ選ばれた金属元素からなる化合
物を母結晶にしたものである。 ＭＡｌ₂Ｏ₄ ・・・（１） 好ましくは、前記式（１）の化合物にマグネシウムを含
有した化合物であり、賦活剤として、Ｍで表される金属
元素に対して、０．００１〜１０モル％のユウロピウム
を含有するものである。さらには、共賦活剤として、ラ
ンタン、セリウム、プラセオジム、ネオジウム、サマリ
ウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスロプロシウム、
ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、
ルテチウム、マンガン、スズ、ビスマスからなる群の少
なくとも１つを含有する元素をＭで表される金属元素に
対して０．００１〜１０％含有する化合物であってもか
まわない。さらに、前記（１）の化合物にフラックス剤
として、１〜１０重量％の硼酸を含有する化合物でも良
い。このような、金属酸化物に希土類をドープさせてな
る化合物からなる夜光性顔料は、室温で２００〜４５０
ｎｍの紫外線及び／又は可視光を照射すると、熱発光の
グローピークを有する。

【０００７】さらに、芯成分に含有させる該夜光性顔料
の平均粒径は、１〜５０μｍとすることが好ましい。特
に好ましくは５〜４０μｍである。平均粒径が１μｍ未
満であると、十分な発光繊維を得ることができない。一
方５０μｍを越えると製糸安定性が低下する。また、該
夜光性顔料の含有濃度は芯成分の５〜４０重量％とする
ことが好ましい。より好ましくは１０〜３０重量％であ
る。含有濃度が５重量％未満であると、十分な発光繊維
を得ることができない。一方４０重量％を越えると製糸
安定性が低下し、得られた繊維の強度は低下する。

【０００８】夜光性顔料を含有させて繊維を着色する方
法として、繊維表面にコーティングする方法、夜光性顔
料を熱可塑性樹脂に直接練り込んで紡糸する方法等の従
来の手段を用いた場合には、夜光性顔料の脱落による発
光機能の低下、繊維強度の低下等が生じるという問題点
があり、長時間高輝度に発光可能な繊維を得ることがで
きない。また、夜光性顔料として、金属酸化物に希土類
をドープさせた化合物を用いる場合には、接着成分とと
もに繊維表面にコーティングする方法、または該夜光性
顔料を直接練り込む方法等により繊維に着色すると、繊
維の周囲に存在する水分が金属酸化物成分と反応して夜
光性顔料が変質し、発光性能が低下する。しかもこのよ
うな現象は繊維表面に露出している夜光性顔料を引き金
として内部に移行していくことが分かった。したがっ
て、本発明では、夜光性顔料を含有する熱可塑性樹脂を
芯成分とする必要がある。該軽量夜光性繊維を構成する
芯成分と、鞘成分の断面比が、１／３〜３／１であるこ
とが好ましい。断面比が１／３未満であると、発光性が
低下し夜光性繊維とはいえない。また、３／１以上であ
ると鞘成分が芯成分をすべて保護できず、夜光性顔料の
脱落が発生する。また、繊維強度の低い夜光性繊維とな
ってしまう。

【０００９】軽量化方法として、捲縮を付与したり、繊
維断面を特殊な異型断面（Ｙ断面）して繊維間の空隙を
大きくする軽量化方法では、十分な軽量化効果を得るこ
とは困難である。また、中空部が１〜２個しかない中空
繊維では、延伸その他の後加工等を行なった時に、断面
変形し、中空部がつぶれ、やはり、十分な軽量化繊維を
得ることはできない。したがって、本発明では、図１に
示すような中空部に、梁状の部分が存在する断面が好ま
しく、この梁状部分が延伸その他の後加工等を行なった
時に断面変形を抑制する。したがって、本発明では、中
空部が３個以上存在することが必要である。また、繊維
断面に占める中空部の合計中空率が１０％以上であるこ
とも必要である。合計中空率が１０％未満であれば、十
分な軽量化効果が得られない。反対に合計中空率を６０
％以上にすると断面変形に対する抑制力が少なくなり、
合計中空率としては、１０〜６０％、好ましくは１５〜
５０％、より好ましくは２０〜４０％が好ましい。

【００１０】本発明で用いる熱可塑性樹脂は、ポリエチ
レンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ナイロン
６、ナイロン６、６などのポリアミド樹脂、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂が好まし
く用いられる。特に、軽量性を追求する上からは、ポリ
オレフィン樹脂が好ましく、特に、ポリプロピレン樹脂
が繊維形成性等からも好ましく用いられる。

【００１１】本発明では、更に、芯成分における該夜光
性顔料の分散性を向上させるために、芯成分中にワック
ス類を添加しても差し支えない。かかるワックス類とし
ては、パラフィンワックス、ミクロクリスタリンワック
ス、モンタンワックス、ポリエチレンワックス、ポリプ
ロピレンワックス、ポリスチレンワックス、低分子量ポ
リブテン、液状ポリブタジエン、液状ポリペンタジエ
ン、オリゴエステルアクリレート、ポリアミドオリゴマ
ー、ポリエステルオリゴマー、シリコンオリゴマー等を
用いることが出来る。芯成分用樹脂中に直接添加しても
良く、カラーマスターバッチ製造時カラーマスターバッ
チ用樹脂に添加しても良い。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の繊維は、一般的には溶融
紡糸することで製造されるが、製糸安定性の観点からポ
リプロピレン樹脂としては、芯成分、鞘成分いずれもメ
ルトフロレート（以下ＭＦＲ値という）が５〜４０ｇ／
１０ｍｉｎの範囲から選択される。ＭＦＲ値が５ｇ／１
０ｍｉｎ未満であると製糸時、繊維が白化し発光性が低
下する。 また、４０ｇ／１０ｍｉｎを越えると中空率
が低下し、目的とする軽量繊維は得られない。

【００１３】芯成分は、熱可塑性樹脂を溶融し、その中
に平均粒径は、１〜５０μｍの該夜光性顔料を５〜４０
重量％混合し分散させることによって得ることが出来る
が、該夜光性顔料を予め熱可塑性樹脂に溶融分散させた
カラーマスターバッチの形態とすれば、芯成分用樹脂中
での顔料の分散性をより向上させることができる。この
ようなカラーマスターバッチ用の熱可塑性樹脂として
は、鞘成分と同様のポリプロピレンが使用できる。カラ
ーマスターバッチのＭＦＲ値は、芯成分用熱可塑性樹脂
と同等のＭＦＲ値とすることが製糸安定性の点から好ま
しい。

【００１４】このようにして、図２に示す紡糸口金を使
用して、夜光性顔料を含有する熱可塑性樹脂を芯成分と
し、夜光性顔料を含有しない熱可塑性樹脂を鞘成分とし
て、且つ、中空部が３個以上であり、繊維断面に占める
中空部の合計中空率が１５％以上であるように、芯成分
と鞘成分の断面比は、１／３〜３／１範囲で複合紡糸す
ることによって得られる。

【００１５】このようにして得られた繊維は、延伸倍率
２〜６、延伸温度６０〜１００℃、熱セット温度９０〜
１３０℃の条件下で延伸を行なう。さらに、延伸後熱処
理温度１１０〜１５０℃、緩和率２０％以上の条件下
で、延伸同時ホットエアー加工する。延伸倍率が２未満
であると製造された繊維の強度が低くなり、また、６を
越えると製糸安定性が低下する。このようにして得られ
た未延伸糸を、同時延伸エアー加工機を使用して嵩高加
工糸とすることで、より軽量性に優れた繊維とすること
ができる。また、紡糸、延伸、エアー加工を連続した１
プロセス（いわゆるワンステップ製糸法）で行なっても
同様な軽量化繊維を得ることができる。また、本発明の
夜光性軽量繊維は、その繊度は特に限定するものではな
く任意の繊度で良い。

【００１６】以下、本発明を実施例により具体的に説明
する。

【実施例】本発明の軽量夜光性繊維の嵩体積：Ｖは、図
４に示す装置を使用し、つぎに示す手順で測定評価し
た。 試料を束ねてカセ状のサンプルを作成する。 カセ試料を測定台に乗せ測定初荷重（２０ｇ）をそ
の上にのせる。 初荷重をのせて１分経過後、正荷重（２００ｇ）を
追加する。正荷重を追加し１分経過後試料の高さ：Ｈ
（cm）を読み取る。 測定台よりはみ出した試料を切り落とし、残った試
料の重量：Ｘ（ｇ）を測定する。 計算式 嵩体積 Ｖ（cm³/ｇ）＝４Ｈ／Ｘ

【００１７】［実施例１］芯成分として、ＭＦＲ値１０
ｇ／１０ｍｉｎのポリプロピレン樹脂７７重量％と、平
均粒径２３μｍの夜光性顔料（Ｎ夜光：根本特殊化学社
製）２３重量％を溶融賦型しカラーペレットを製造し
た。この時カラーペレットのＭＦＲ値は２７ｇ／１０ｍ
ｉｎであった。鞘成分として、通常のポリプロピレン樹
脂のＭＦＲ値３０ｇ／１０ｍｉｎを使用し、図２に示し
た紡糸口金を使用して、芯鞘比率（容積比）１／１で、
それぞれを第１ゾーン２００℃、第２〜４ゾーン２２０
℃に調整された別々の押出機を使用して溶融し、芯鞘型
複合紡糸ノズルにより賦型、引取速度４００ｍ／分で巻
き取った。さらにこの繊維を延伸温度８０℃、熱セット
温度１３０℃、延伸倍率３．２２で延伸し、６８０デニ
ール／６０フィラメントの夜光性軽量繊維を得た。この
繊維は、延伸時に夜光性顔料の脱落もなく製糸安定性が
良好であり、明るい場所から暗い場所に移すと、数時間
高輝度に発光する機能を有しており、製造後６ケ月が経
過しても、その機能と繊維の物性はかわることがなかっ
た。 延伸糸断面は図１に示す。延伸後でも断面形状は
変形せず良好な断面形状であった。この繊維の中空率は
２２％であり、糸物性と嵩高性を表１に示した。

【００１８】［実施例２］実施例１で得られた未延伸糸
を、延伸温度８０℃、熱セット温度１３０℃、延伸倍率
３．２２で延伸し、引き続いて熱処理温度１３５℃、緩
和率３０％で延伸同時ホットエアー加工を行い８００デ
ニール／６０フィラメントの夜光性軽量加工糸を得た。
この加工糸も、夜光性顔料の脱落もなく製糸安定性が良
好であり、夜光性能も実施例１とかわりなく、数時間高
輝度に発光した。糸物性と嵩高性を表１に示した。

【００１９】［実施例３］実施例１のデニール変更とし
て、実施例１と同様の原料を使用し、紡糸速度４００ｍ
／分、延伸倍率３．８８で、８００デニール／６０フィ
ラメントの夜光性軽量繊維を得た。この繊維も実施例１
とかわりなく、数時間高輝度に発光した。延伸後でも断
面形状は変形せず良好な断面形状であった。この繊維の
中空率は２５％であった、糸物性と嵩高性を表１に示し
た。

【００２０】［実施例４］実施例３で得られた未延伸糸
を、延伸温度８０℃、熱セット温度１３０℃、延伸倍率
３．８８で延伸し、引き続いて熱処理温度１３５℃、緩
和率３０％で延伸同時ホットエアー加工を行い１０００
デニール／６０フィラメントの軽量夜光性加工糸を得
た。この繊維も実施例３とかわりなく、数時間高輝度に
発光した。糸物性と嵩高性を表１に示した。

【００２１】［対照例１］軽量性比較の対照例として、
実施例１の鞘成分として使用した通常のポリプロピレン
樹脂を、第１ゾーン２００℃、第２〜４ゾーン２２０℃
に調整された押出機を使用して溶融し、丸断面紡糸口金
により賦型、引取速度４００ｍ／分で巻取り、さらにこ
の繊維を延伸温度８０℃、熱セット温度１３０℃、延伸
倍率３．８８で延伸を行い、６８０デニール／６０フィ
ラメントのポリプロピレンプロピレン繊維を得た。糸物
性と嵩高性を表１に示した。

【００２２】［対照例２］対照例１で得られた未延伸糸
を、延伸温度８０℃、熱セット温度１３０℃、延伸倍率
３．８８で延伸し、引き続いて熱処理温度１３５℃、緩
和率３０％で延伸同時ホットエアー加工を行い８００デ
ニール／６０フィラメントの加工糸を得た。糸物性と嵩
高性を表１に示した。

【００２３】［比較例１］実施例１と同一の原料を使用
し、紡糸口金を公知の芯鞘型丸断面用紡糸口金に変更す
る以外は、対照例１と同一の条件で製糸した。得られた
繊維は、製糸安定性、夜光性機能は実施例１と変わらな
いが、繊度は高比重の夜光性顔料に起因して７４５デニ
ールとなった。これは、対照例と比べ約１０％程度重い
繊維であり、軽量性に劣る繊維となった。

【００２４】［比較例２］比較例１の吐出量を変更する
以外は比較例１と同一の条件で製糸した。得られた繊維
は、製糸安定性、夜光性機能は実施例１と変わらない
が、嵩高性が対照例１と比べ１０％低い繊維であり、軽
量性に劣る繊維となった。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】本発明による夜光性軽量ポリプロピレン
繊維は、夜光性顔料を含有する熱可塑性樹脂を芯成分と
し、該夜光性顔料を含有しない熱可塑性樹脂を鞘成分に
配し、軽量化のため特殊中空断面にすることで、通常の
ポリプロピレン繊維と同等の強度及び、伸度を有し、同
等以上の軽量性を有する繊維であり、かつ放射物質を実
質上含有しないにもかかわらず長時間高輝度に発光可能
な性質を有するため、産業資材分野での素材として好適
であり、織編物素材として用いられ、また、ポリプロピ
レンの軽量性があり、嵩高性を有することから、編物、
ボリューム感、高反発性のあるカーペット、組み紐、疑
似針用装飾糸等を得ることが出来るなど、産業資材分野
をはじめ各分野での素材として有用なものである。

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の夜光性軽量繊維の断面形状を
示す断面図である。

【図２】図２は、本発明の対象となる断面形状の繊維を
製造するに用いる紡糸口金の概略図である。

【図３】図３は、本発明の繊維の嵩高性を評価する際に
使用した装置の概略図である。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 夜光性顔料を含有する熱可塑性樹脂から
   なる芯成分、及び、夜光性顔料を含有しない熱可塑性樹
   脂からなる鞘成分から構成され、且つ、中空部が３個以
   上存在し、繊維断面に占める中空部の合計中空率が１０
   ％以上であることを特徴とする夜光性軽量繊維。
2. 【請求項２】 夜光性顔料が金属酸化物に希土類をドー
   プさせてなる化合物である請求項１記載の夜光性軽量繊
   維。
3. 【請求項３】 芯成分と、鞘成分の断面比が、１／３〜
   ３／１である請求項１又は２記載の夜光性軽量繊維。
4. 【請求項４】 芯成分中の夜光性顔料の含有量が５〜４
   ０重量％である請求項１、２又は３記載の夜光性軽量繊
   維。
5. 【請求項５】 夜光性顔料の平均粒径が１〜５０μｍで
   ある請求項１、２、３又は４記載の夜光性軽量繊維。
6. 【請求項６】 熱可塑性樹脂がポリプロピレンである請
   求項１、２、３、４又は５記載の夜光性軽量繊維。
7. 【請求項７】 夜光性顔料を含有する熱可塑性樹脂を芯
   成分とし、夜光性顔料を含有しない熱可塑性樹脂を鞘成
   分として、且つ、中空部が３個以上であり、繊維断面に
   占める中空部の合計中空率が１５％以上であるように複
   合紡糸することを特徴とする夜光性軽量繊維の製造方
   法。
8. 【請求項８】 熱可塑性樹脂がポリプロピレンであり、
   溶融紡糸後、延伸倍率２〜６、延伸温度６０〜１００
   ℃、熱セット温度９０〜１３０℃の条件下で延伸を行な
   う請求項７記載の夜光性軽量繊維の製造方法。
9. 【請求項９】 延伸後熱処理温度１１０〜１５０℃、緩
   和率２０％以上の条件下で、延伸同時ホットエアー加工
   する請求項８記載の夜光性軽量繊維の製造方法。