WO2020090590A1 - 照光繊維 - Google Patents

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clad
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illuminated
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剛 津高
洋祐 和志武
遠藤 了慶
俊介 水光
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株式会社クラレ
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/04Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements made of organic materials, e.g. plastics
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    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0005Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type
    • G02B6/001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being of the fibre type the light being emitted along at least a portion of the lateral surface of the fibre

Definitions

  • the present invention relates to an illuminated fiber.
  • an optical fiber light guide that uses an optical fiber having a core and a clad for illumination is known.
  • This light guide is made by bundling one or more illuminated plastic optical fibers and forming a coating layer on the bundle. Light incident from one end of the light guide propagates in the core and By allowing light to leak from a part (side surface) of the clad, it functions as a linear light emitter.
  • the total circumferential length of the illuminated plastic optical fiber and the cross-sectional area of the illuminated plastic optical fiber satisfy a specific relationship, so that the illuminated plastic optical fiber can be efficiently used.
  • an illuminated plastic optical fiber light guide having side emission and improved length in the longitudinal direction is disclosed (for example, see Patent Document 1).
  • the present invention has been made in view of the above problems, and provides an illuminating fiber that is excellent in flexibility while maintaining the illuminating property and excellent in processability into a fiber structure such as a woven or knitted fabric. With the goal.
  • the illuminating fiber of the present invention has a core and a clad, and is an illuminating fiber that illuminates from the fiber side surface, and the resin used for the core is polymethylmethacrylate, polymethylmethacrylate copolymer, At least one selected from the group consisting of polystyrene, polycarbonate, polyorganosiloxane, and norbornene, the resin used for the clad is a fluororesin, and the fiber diameter is 95 ⁇ m or less.
  • the illuminated fiber of the present invention has a two-layer structure including a core (inner layer) and a clad (outer layer), and has a substantially circular cross-sectional shape in the radial direction.
  • the resin used for the core includes polymethylmethacrylate (PMMA), polymethylmethacrylate copolymer (copolymer having methylmethacrylate as a main component), polystyrene, Examples thereof include polycarbonate, polyorganosiloxane (silicone), norbornene and the like.
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • polymethylmethacrylate copolymer copolymer having methylmethacrylate as a main component
  • polystyrene examples thereof include polycarbonate, polyorganosiloxane (silicone), norbornene and the like.
  • polymethylmethacrylate or polymethylmethacrylate copolymer is preferable from the viewpoint of refractive index, bending fatigue resistance, and heat resistance.
  • polymethyl methacrylate is particularly preferable.
  • the core resin may contain additives such as a plasticizer, a dye, a pigment, inorganic particles, and a light diffusing material.
  • the 1% weight loss temperature in thermogravimetric analysis is preferably 260 ° C. or higher. If the 1% weight loss temperature is less than 260 ° C., the resin may be deteriorated and impurities may be mixed in the core resin to deteriorate the illumination performance.
  • the 1% weight loss temperature is more preferably 280 ° C or higher, further preferably 300 ° C or higher.
  • the "1% weight loss temperature” referred to here means when the weight loss rate is 1% when thermogravimetric measurement is performed in accordance with the provisions of JIS K 7120 "Plastic thermogravimetric measurement method". Of temperature.
  • the resin used for the clad is a fluororesin having a low refractive index.
  • a fluorine-based resin a crystalline fluorine-based resin or a copolymer thereof can be used, and examples thereof include polyvinylidene fluoride (polyvinylidene fluoride) (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl fluoride (PVF).
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PVF polyvinyl fluoride
  • PCTFE Polychlorotrifluoroethylene
  • EFA ethyl trifluoroacetate
  • PFA tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer
  • FEP tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer
  • chlorotrifluoro Examples thereof include ethylene / ethylene copolymer (ETFE) and chlorotrifluoroethylene / ethylene copolymer (ECTFE).
  • PVDF-HFP poly (vinylidene fluoride / hexafluoropropylene) copolymer
  • PVDF-HFP poly (vinylidene fluoride / hexafluoropropylene) copolymer
  • polyvinylidene fluoride or polyvinylidene fluoride copolymer is preferable from the viewpoint of melt moldability and refractive index.
  • the clad resin may contain additives such as a plasticizer, a dye, a pigment, inorganic particles and a light diffusing material.
  • the refractive index of the core resin is set to be larger than the refractive index of the clad resin, and the refractive index of the core and the clad is represented by the following formula (1).
  • the numerical aperture is preferably 0.40 or more and 0.65 or less. The numerical aperture represents the maximum incident angle at which light is totally reflected in the core.
  • the thickness of the clad layer is preferably 2.0 to 15.0 ⁇ m.
  • the thickness is 2.0 ⁇ m or more, light can be totally reflected at the interface between the core and the clad, and the thickness is more preferably 2.5 ⁇ m or more.
  • it is 15.0 ⁇ m or less, absorption in the clad is suppressed, the length in the longitudinal direction having side emission can be improved, and it is more preferably 10.0 ⁇ m or less, and 7.5 ⁇ m or less. Is more preferable.
  • the fiber diameter (diameter) of the illuminated fiber of the present invention is 95 ⁇ m or less (that is, single yarn fineness of 78 dtex or less).
  • the fiber diameter of the illuminating fiber is 95 ⁇ m or less, the flexibility of the illuminating fiber is improved, and thus the handleability is improved. Therefore, since the processability of a fiber structure such as a woven or knitted fabric is improved, it becomes possible to provide a fiber structure having excellent flexibility.
  • the fiber diameter of the illuminating fiber is preferably 90 ⁇ m or less (single yarn fineness 77 dtex or less), more preferably 80 ⁇ m or less (single yarn fineness 55 dtex or less), further preferably 70 ⁇ m or less (single yarn fineness 42 dtex or less), and 50 ⁇ m or less ( Single yarn fineness of 24 dtex or less) is particularly preferable.
  • the lower limit of the fiber diameter of the illuminating fiber is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m or more (single yarn fineness of 0.86 dtex or more) from the viewpoint of handleability.
  • the total fineness of the illuminated fiber of the present invention is not particularly limited, but is preferably 50 to 10000 dtex, more preferably 80 to 5000 dtex, further preferably 100 to 2000 dtex, and particularly preferably 200 to 1000 dtex.
  • the number of filaments is not particularly limited, but it is preferably 2 to 1000 and more preferably 5 to 500.
  • the bending fatigue test in the MIT test machine method defined in JIS P 8115 (1994) load per fineness is 0.04 g / dtex, bending fatigue at a bending angle of 135 °
  • the number of reciprocal bendings up to the number of breaks is 100 or more. This is because when the number of reciprocal bendings is 100 times or more, the bending fatigue property of the illuminating fiber is further improved, and the mechanical properties (strength) in the fiber structure such as the woven or knitted fabric using the illuminating fiber are improved. is there.
  • the illuminating fiber of the present invention is a fiber having a fiber diameter of 95 ⁇ m or less as described above, a desired twisting process should be performed when a woven fabric or a knitted fabric is produced using a multifilament of this illuminating fiber.
  • this multifilament can be twisted from the viewpoint of facilitating processing into woven fabrics and knitted fabrics.
  • the maximum number of twists that can be twisted without breaking the filament is preferably 400 times / m or more, more preferably 800 times / m or more.
  • the illuminated fiber of the present invention is obtained by heating and melting a clad resin and a core resin in separate melting systems and sending them to a spinneret by an ordinary extrusion spinning device, and immediately before the spinneret, both components are mixed in a desired core-clad type. It is manufactured by winding a yarn obtained by merging and extruding in accordance with a composite shape. If necessary, it is possible to carry out stretching and then heat treatment.
  • a so-called POY or FOY stretching method in which the material is drawn at a speed of 1000 m / min or less and, if necessary, wound and then stretched, or a spin draw method in which stretching is performed without winding, or the like is adopted. ..
  • a method is preferred in which the product is collected at 300 to 2000 m / min, more preferably 600 to 1500 m / min and used as it is as a product.
  • the draw ratio varies depending on the spinning speed and is not uniquely specified, but it is preferable to adopt a draw ratio of about 50 to 85% of the draw ratio.
  • the heat treatment temperature is preferably set higher within the range where fluff does not occur.
  • the shear rate is 10 2 s -1 order in the flow dividing plate distributed to the nozzle holes, and 10 3 s -1 order in the nozzle extruded by merging with the polymer as the sheath component.
  • the melt viscosity of the core resin and the clad resin has an effect. That is, when the shear rate at 260 ° C. is 1216 s ⁇ 1 , the melt viscosity of the core resin and the clad resin is 300 Pa ⁇ s or less, and the shear rate at 260 ° C. is 10 to 500 s ⁇ 1 , the melt viscosity of the core resin is The ratio (a / b) of a to the melt viscosity b of the clad resin is preferably in the range of 0.1 to 8.0.
  • the ratio (a / b) is more preferably 0.3 to 6.0, further preferably 0.5 to 4.0, particularly preferably 0.5 to 2.0.
  • the illumination fiber of the present invention obtained as described above can be used as various fiber structures (fiber aggregates).
  • the fibrous structure means not only a woven and knitted fabric consisting of the illuminated fiber alone of the present invention, but also a woven and knitted fabric partially using the illuminated fiber of the present invention (for example, other natural fibers, chemical fibers, synthetic fibers, etc. It may be a woven or knitted fabric mixed with fibers, or a mixed spun yarn, a woven or knitted fabric used as a mixed fiber, a drawing yarn, a braid and the like.
  • examples of applications of the fiber structure using the illuminating fiber of the present invention at least in part include indoor and outdoor lighting equipment such as fluorescent lamps and LED lighting, interior materials and seats for automobiles, interiors such as curtains and sofas. , Clothing such as dresses, skirts, and jackets, medical treatments such as phototherapy, and pressure-sensitive sensors.
  • Example 1 ⁇ Measurement of melt viscosity> Polyvinylidene fluoride (made by ARKEMA, trade name: Kynar710, refractive index: clad resin) using a Toyo Seiki Co., Ltd. capillograph "1C PMD-C" at a shear rate of 1216 s -1 at 260 ° C. 1.42) and the core resin polymethylmethacrylate (manufactured by Kuraray Co., Ltd., trade name: Parapet GH-1000S, refractive index: 1.49) and the melt viscosity ratio of the core resin and the clad resin are measured.
  • the numerical aperture was calculated from the refractive indexes of the clad resin and the core resin using the above-mentioned formula (1). The above results are shown in Table 1.
  • thermogravimetric analyzer manufactured by Rigaku Corporation, trade name: TG-DTA Thermoanalyzer Thermoplus 2
  • the core resin and the clad resin are melt-extruded so that a spinning temperature of 260 ° C. and a composite weight ratio (core component / clad component) of 20/80 are obtained.
  • a spinning temperature 260 ° C.
  • a composite weight ratio (core component / clad component) 20/80 are obtained.
  • After merging at the nozzle part it was discharged using a nozzle with a nozzle hole diameter of 0.3 mm ⁇ and a 24-hole, and wound up at a speed of 750 m / min, so that the fiber diameter was 46 ⁇ m, the single yarn fineness was 20 dtex, and the clad thickness was 2 ⁇ m. I got the illuminated fiber.
  • ⁇ Bending fatigue evaluation> A load of 200 g (that is, a load of 0.04 g / dtex per fineness) is applied to the fiber obtained by bundling the produced illumination fiber at 5000 dtex, and the fiber is supported by a mandrel with a diameter of 20 mm, and the other fibers are centered at the support point. The end was continuously bent at an angle of 135 °, and the number of reciprocal bendings until the fiber was completely broken was measured. The above results are shown in Table 1.
  • ⁇ Twistability evaluation> Prepare the prepared illuminating fiber multifilament (filament number: 24), and prepare the illuminating fiber (length: M-1 manufactured by Daiei Kagaku Seiki Seisakusho Co., Ltd.) : 50 cm), a load of 0.025 g / dtex was applied, the fibers were twisted by S twist, and the number of twists until the multifilament was broken was measured.
  • the above results are shown in Table 1.
  • the measured twist number (50 cm unit) is doubled and shown as the twist number per 1 m unit.
  • Example 2 By spinning at a speed of 375 m / min, spinnability evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that an illuminated fiber having a fiber diameter of 65 ⁇ m, a single yarn fineness of 40 dtex, and a clad thickness of 2.5 ⁇ m was obtained. Flexibility evaluation, bending fatigue evaluation, twistability evaluation, workability evaluation, and side illumination of the illuminated fiber were measured. The above results are shown in Table 1.
  • Example 3 By spinning at a speed of 273 m / min, a spinnability evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that an illuminated fiber having a fiber diameter of 80 ⁇ m, a single yarn fineness of 55 dtex, and a clad thickness of 2.8 ⁇ m was obtained. Flexibility evaluation, bending fatigue evaluation, twistability evaluation, workability evaluation, and side illumination of the illuminated fiber were measured. The above results are shown in Table 1.
  • Example 4 Spinnability evaluation, flexibility evaluation, bending fatigue were performed in the same manner as in Example 1 except that the illuminated fiber was obtained by using PMMA having a melt viscosity of 20 Pa ⁇ s and a 1% weight loss temperature of 270 ° C. for the core resin. The evaluation of the property, the evaluation of the twistability, the evaluation of the processability, and the measurement of the side illuminance of the illuminated fiber were performed. The above results are shown in Table 1.
  • Example 5 Spinnability evaluation and flexibility evaluation were carried out in the same manner as in Example 1 except that the illumination fiber was obtained using a PMMA copolymer having a melt viscosity of 40 Pa ⁇ s and a 1% weight loss temperature of 250 ° C. as the core resin. The bending fatigue evaluation, twisting property evaluation, workability evaluation, and side illumination of the illuminating fiber were measured. The above results are shown in Table 1.
  • Example 6 By spinning at a speed of 195 m / min, a spinnability evaluation was conducted in the same manner as in Example 1 except that an illuminated fiber having a fiber diameter of 90 ⁇ m, a single yarn fineness of 77 dtex, and a clad thickness of 4.0 ⁇ m was obtained. Flexibility evaluation, bending fatigue evaluation, twistability evaluation, workability evaluation, and side illumination of the illuminated fiber were measured. The above results are shown in Table 1.
  • Example 7 By using PMMA having a melt viscosity of 250 Pa ⁇ s and a 1% weight loss temperature of 336 ° C. as the core resin and winding at a speed of 273 m / min, the fiber diameter is 80 ⁇ m, the single yarn fineness is 55 dtex, and the clad thickness is 2 In the same manner as in Example 1 except that an illuminated fiber having a diameter of 0.8 ⁇ m was obtained, spinnability evaluation, flexibility evaluation, flex fatigue evaluation, twistability evaluation, workability evaluation, and side illumination of the illuminated fiber were measured. went. The above results are shown in Table 1.
  • Example 1 By spinning at a speed of 164 m / min, a spinnability evaluation was performed in the same manner as in Example 1 except that an illuminated fiber having a fiber diameter of 100 ⁇ m, a single yarn fineness of 91.5 dtex, and a clad thickness of 3 ⁇ m was obtained. Flexibility evaluation, bending fatigue evaluation, twistability evaluation, workability evaluation, and side illumination of the illuminated fiber were measured. The above results are shown in Table 1.
  • Example 2 By spinning at a speed of 70 m / min, spinnability evaluation and flexibility were performed in the same manner as in Example 1 except that an illuminated fiber having a fiber diameter of 150 ⁇ m, a single yarn fineness of 214 dtex, and a clad thickness of 4 ⁇ m was obtained. Evaluation, bending fatigue resistance evaluation, twistability evaluation, workability evaluation, and side illumination of the illuminating fiber were measured. The above results are shown in Table 1.
  • Example 3 The same core resin as in Example 1 was melt-extruded alone to obtain an illuminated fiber having a fiber diameter of 48 ⁇ m and a single yarn fineness of 20 dtex. Flexural fatigue evaluation, twistability evaluation, workability evaluation, and side illumination of the illuminated fiber were measured. The above results are shown in Table 1.
  • the illuminated fibers of Examples 1 to 7 have an extremely large number of reciprocating bendings until breakage and are excellent in bending fatigue, as compared with Comparative Examples 1 and 2.
  • the present invention is particularly suitable for the illumination fiber used in the fiber structure.

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Abstract

コアとクラッドを有し、繊維側面から照光する照光繊維であって、コアに用いられる樹脂がポリメチルメタクリレート、ポリメチルメタクリレート共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリオルガノシロキサン、及びノルボルネンからなる群より選択される少なくとも1種であり、クラッドに用いられる樹脂がフッ素系樹脂であり、繊維径が95μm以下である。

Description

照光繊維
 本発明は、照光繊維に関する。
 従来、コアとクラッドを有する光ファイバを照明用途に利用した光ファイバライトガイドが知られている。このライトガイドは、1本以上の照光プラスチック光ファイバを束状にし、これに被覆層を形成したものであり、ライトガイドの一端から入射した光がコア内を伝搬するとともに、ライトガイドの長手方向の一部(側面)のクラッドから漏光させることにより、線状発光体として機能するものである。
 例えば、コア、クラッドの2層を有するプラスチック光ファイバにおいて、照光プラスチック光ファイバの総円周長と、照光プラスチック光ファイバの断面積とが特定の関係を満たすことにより、効率的に照光プラスチック光ファイバの側面発光が得られ、かつ側面発光を有する長手方向の長さを向上させた照光プラスチック光ファイバライトガイドが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2017-211472号公報
 しかし、上記特許文献1に記載の照光プラスチック光ファイバにおいては、線状発光体への加工は可能であるが、光ファイバが柔軟性に乏しく、硬く脆いため、織編物等の繊維構造体への加工が困難になるだけでなく、得られる織編物等の繊維構造体の屈曲性が乏しいという問題があった。
 そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、照光性を保持しつつ、柔軟性に優れ、織編物等の繊維構造体への加工性に優れた照光繊維を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するために、本発明の照光繊維は、コアとクラッドを有し、繊維側面から照光する照光繊維であって、コアに用いられる樹脂がポリメチルメタクリレート、ポリメチルメタクリレート共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリオルガノシロキサン、及びノルボルネンからなる群より選択される少なくとも1種であり、クラッドに用いられる樹脂がフッ素系樹脂であり、繊維径が95μm以下であることを特徴とする。
 本発明によれば、柔軟性と加工性に優れた照光繊維を提供することが可能になる。
 本発明の照光繊維は、コア(内層)とクラッド(外層)からなる2層構造を有し、径方向の断面形状として略円形状を有する。
 コアに用いる樹脂(以下、「コア樹脂」と記載する場合がある。)としては、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリメチルメタクリレート共重合体(メチルメタクリレートを主成分とする共重合体)、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリオルガノシロキサン(シリコーン)、及びノルボルネン等を挙げることができる。このうち、ポリメチルメタクリレートまたはポリメチルメタクリレート共重合体は、屈折率、屈曲疲労性、耐熱性の観点において好ましい。さらに、透明性の観点から、ポリメチルメタクリレートが特に好ましい。
 これらの材料は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用するようにしてもよい。また、コア樹脂には、可塑剤、染料、顔料、無機粒子、及び光拡散材等の添加剤が含まれていてもよい。
 なお、繊維径の小さい繊維を採取するには、溶融粘度を十分に減少させる必要があるため、260℃程度の高温での熱成形が必要となる。そのため、上述のコア樹脂においては、高温成形に耐え得る耐熱性が必要であることから、熱重量分析における1%重量減少温度が260℃以上であることが好ましい。1%重量減少温度が260℃未満の場合は、樹脂の劣化が発生し、コア樹脂中に不純物が混入して、照光性能が低下する場合がある。1%重量減少温度は280℃以上であることがより好ましく、300℃以上であることがさらに好ましい。
 なお、ここで言う「1%重量減少温度」とは、JIS K 7120「プラスチックの熱重量測定方法」の規定に準拠して熱重量測定を行ったときの質量減少率が1%となった時の温度のことを言う。
 クラッドに用いる樹脂(以下、「クラッド樹脂」と記載する場合がある。)は、低屈折率であるフッ素系樹脂である。このフッ素系樹脂としては、結晶性のフッ素系樹脂やその共重合体が使用でき、例えば、ポリフッ化ビニリデン(ポリビニリデンフルオライド)(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリビニルフルオライド(PVF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、トリフルオロ酢酸エチル(EFA)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、クロロトリフルオエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体(ECTFE)等が挙げられる。また、ポリフッ化ビニリデンの共重合体であるポリ(フッ化ビニリデン/ヘキサフルオロプロピレン)共重合体(PVDF-HFP)、ポリ(フッ化ビニリデン/トリフルオロエチレン)等を使用してもよい。このうち、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデン共重合体は、溶融成形性、屈折率の観点において好ましい。
 これらの材料は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用するようにしてもよい。また、クラッド樹脂には可塑剤、染料、顔料、無機粒子、光拡散材等の添加剤が含まれていてもよい。
 また、長光路における照光性を確保するとの観点から、コア樹脂の屈折率がクラッド樹脂の屈折率よりも大きくなるように設定され、コア及びクラッドの屈折率に関しては、下記式(1)で示される開口数を0.40以上0.65以下とすることが好ましい。なお、開口数とは、光がコア内で全反射する最大の入射角度の大きさを表すものである。
 [数1]
 開口数={(コア樹脂の屈折率)-(クラッド樹脂の屈折率)1/2   (1)
 また、クラッド層の厚みは、2.0~15.0μmであることが好ましい。2.0μm以上の場合は、コアとクラッドとの界面で光を全反射でき、2.5μm以上であることがより好ましい。また、15.0μm以下の場合は、クラッド内での吸収が抑えられ、側面発光を有する長手方向における長さを向上させることができ、10.0μm以下であることがより好ましく、7.5μm以下であることがさらに好ましい。
 また、本発明の照光繊維の繊維径(直径)は95μm以下(即ち、単糸繊度78dtex以下)である。照光繊維の繊維径を95μm以下に設定することにより、照光繊維の柔軟性が向上するため、取扱性が向上する。従って、織編物等の繊維構造体への加工性が向上するため、屈曲性に優れた繊維構造体を提供することが可能になる。
 なお、照光繊維の繊維径は、90μm以下(単糸繊度77dtex以下)が好ましく、80μm以下(単糸繊度55dtex以下)がより好ましく、70μm以下(単糸繊度42dtex以下)がさらに好ましく、50μm以下(単糸繊度24dtex以下)が特に好ましい。また、照光繊維の繊維径の下限については、特に限定されないが、取扱性の観点から、10μm以上(単糸繊度0.86dtex以上)であることが好ましい。
 また、本発明の照光繊維の総繊度としては、特に限定はないが、50~10000dtexであることが好ましく、80~5000dtexがより好ましく、100~2000dtexがさらに好ましく、200~1000dtexが特に好ましい。また、フィラメント数としては、特に限定はないが、2~1000本であることが好ましく、5~500本がより好ましい。
 また、本発明の照光繊維においては、JIS P 8115(1994)に規定されたMIT試験機法における屈曲疲労性試験(繊度当たりの荷重が0.04g/dtex、屈曲角度が135°での屈曲疲労試験)において、破断回数までの往復折り曲げ回数(往復折り曲げによる耐折性回数)が100回以上であることが好ましい。これは、往復折り曲げ回数が100回以上の場合は、照光繊維の屈曲疲労性が更に向上するため、照光繊維を使用した織編物等の繊維構造体における機械的特性(強度)が向上するためである。
 また、本発明の照光繊維は、上述のごとく、95μm以下の繊維径を有する繊維であるため、この照光繊維によるマルチフィラメントを用いて織物や編物を製造する際に、所望の撚り加工を行うことができる。
 ここで、このマルチフィラメントにおいては、織物や編物への加工を容易にさせるとの観点から、撚り加工できることが肝要である。特に、フィラメントを破断させずに撚ることができる最大の撚り数が400回/m以上であることが好ましく、800回/m以上であることがより好ましい。
 本発明の照光繊維は、クラッド樹脂とコア樹脂とを別々の溶融系で加熱溶融しておき、それぞれ通常の押出紡糸装置により紡糸口金まで送り、紡糸口金直前で両成分を所望のコアクラッド型の複合形状に合わせて合流させ、押し出して得られる糸条を巻取ることにより製造される。なお、必要に応じて延伸、ついで熱処理することも可能である。
 具体的には、1000m/分以下の速度で引取り、必要に応じてこれを巻き取った後に延伸する、いわゆるPOYやFOY延伸法、または巻き取ることなく延伸するスピンドロー法などが採用される。なお、300~2000m/分、より好ましくは600~1500m/分で引き取り、そのまま製品として用いる方法が好ましい。
 また、延伸する場合は、一段延伸でも二段延伸でもよい。また延伸倍率は紡糸速度により様々に変化するため、一義的に特定されるものではないが、破断に至る倍率の50~85%程度の延伸倍率を採用することが好ましい。また、熱処理温度としては毛羽が発生しない範囲で高めに設定することが好ましい。
 また、剪断速度がノズル孔に分配される分流板では、10-1オーダー、さらには鞘成分であるポリマーと合流して押し出されるノズルでは、10-1オーダーにも達する。
 そこで、本発明では、かかる点を検討した結果、コア樹脂とクラッド樹脂の溶融粘度が影響することを見出した。即ち、260℃における剪断速度が1216s-1において、コア樹脂及びクラッド樹脂の溶融粘度が300Pa・s以下であり、かつ260℃における剪断速度が10~500s-1の領域において、コア樹脂の溶融粘度aとクラッド樹脂の溶融粘度bとの比(a/b)が0.1~8.0の範囲にあることが好ましい。コア樹脂とクラッド樹脂の溶融粘度比が、この範囲にある場合、断面均整度が優れる繊維が得られ、長手方向の照光性能を向上させることできる。なお、この比(a/b)は、0.3~6.0がより好ましく、0.5~4.0がさらに好ましく、0.5~2.0が特に好ましい。
 以上のようにして得られる本発明の照光繊維は、各種繊維構造体(繊維集合体)として用いることができる。ここで繊維構造体とは、本発明の照光繊維単独よりなる織編物はもちろんのこと、本発明の照光繊維を一部に用いた織編物(例えば、天然繊維、化学繊維、合成繊維など他の繊維との交編織布、あるいは混紡糸、混繊糸として用いた織編物)、引き揃え糸、組物などであってもよい。
 さらに、本発明の照光繊維を少なくとも一部に用いた繊維構造体の用途の一例としては、蛍光灯やLED照明などの屋内外の照明器具、自動車の内装材やシート、カーテン、ソファーなどのインテリア、ドレス、スカート、ジャケットなどの衣料、光線治療などのメディカル、及び感圧センサー等が挙げられる。
 以下に、本発明を実施例に基づいて説明する。なお、本発明は、これらの実施例に限定されるものではなく、これらの実施例を本発明の趣旨に基づいて変形、変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。
 (実施例1)
 <溶融粘度の測定>
 株式会社東洋精機製キャピログラフ「1C PMD-C」を用いて、260℃における剪断速度が1216s-1の条件下で、クラッド樹脂であるポリフッ化ビニリデン(ARKEMA社製、商品名:Kynar710、屈折率:1.42)とコア樹脂であるポリメチルメタクリレート(株式会社クラレ製、商品名:パラペットGH-1000S、屈折率:1.49)の溶融粘度を測定するとともに、コア樹脂とクラッド樹脂の溶融粘度比を算出した。また、クラッド樹脂とコア樹脂の屈折率から、上述の式(1)を用いて、開口数を算出した。以上の結果を表1に示す。
 <1%重量減少温度の測定>
 熱重量分析装置(株式会社リガク製、商品名:TG-DTA熱分析装置サーモプラス2)を用いて、加熱過程におけるポリメチルメタクリレートの重量変化を窒素雰囲気下で測定した。
 より具体的には、試料重量が約10mg、昇温速度が10℃/minの条件で測定を行い、測定開始時の試料重量に対して重量が1%減少した温度を1%重量減少温度とした。以上の結果を表1に示す。
 <照光繊維の作製>
 まず、上述のポリフッ化ビニリデン共重合体とポリメチルメタクリレートを複合紡糸機に供給した。
 次に、別々の溶融押出機を用いて、コア樹脂およびクラッド樹脂の溶融押し出しを行い、紡糸温度260℃、複合重量比率(コア成分/クラッド成分)が20/80のコアクラッド型となるようにノズル部で合流させた後、ノズル口径0.3mmφ、24ホールのノズルを用いて吐出させ、750m/分の速度で巻き取ることにより、繊維径が46μm、単糸繊度が20dtex、クラッド厚みが2μmの照光繊維を得た。
 <紡糸性評価>
 紡糸性を、以下の評価基準に従って評価した。以上の結果を表1に示す。
 24時間での紡糸の際に、断糸することなく、連続した繊維が採取できた:◎
 24時間での紡糸の際に、1~5回の断糸があった:○
 24時間での紡糸の際に、6回以上の断糸があった:×
 <照光繊維の側面照度の測定>
 光源として白色LED(光束:135lm、指向特性:120°)を使用し、分光放射計(株式会社トプコンテクノハウス製、商品名:SR-3A)を用いて、光源から20cm、及び30cm離れた位置でそれぞれ発光輝度を測定した。そして、下記式(2)を用いて、側面輝度保持率を算出した。以上の結果を表1に示す。
 [数2]
 側面輝度保持率[%]=(測定位置の発光輝度)/(10cm離れた位置での発光輝度)×100   (2)
 <柔軟性評価>
 台座の一端に斜面(傾斜角:45°)を有するカンチレバー試験機を用いて、柔軟性の評価を行った。より具体的には、試験片として、作製した照光繊維から長さ150mmのフィラメントを取り出し、この試験片を、一定速度で斜面方向に台座の上を滑らせ、フィラメントが曲がってフィラメントの端部が斜面に接地する瞬間の移動距離を測定した。なお、本指標は、フィラメントの柔軟性が高い場合においては、フィラメントの自重で垂れ下がりやすく、より短い移動距離で斜面に接地することから、移動距離の値が小さいほど、高い柔軟性を示す指標である。以上の結果を表1に示す。
 <屈曲疲労性評価>
 作製した照光繊維を5000dtexに集束させた繊維に対して200gの荷重(即ち、繊度あたり0.04g/dtexの荷重)をかけて、直径20mmのマンドレルで支持し、支持点を中心に繊維の他端を、角度135°で連続的に屈曲させ、繊維が完全に破断するまでの往復折り曲げ回数を計測した。以上の結果を表1に示す。
 <撚糸性評価>
 作製した照光繊維マルチフィラメント(フィラメント数:24本)を用意し、検撚機(大栄化学精器製作所製、商品名:手動検尺器M-1)を用いて、作製した照光繊維(長さ:50cm)に対して0.025g/dtexの荷重をかけて、S撚りで加撚し、マルチフィラメントが破断するまでの撚り数を計測した。以上の結果を表1に示す。なお、表においては、計測した撚り数(50cm単位)を倍にして、1m単位における撚り数で示している。
 <加工性評価>
 丸善産業株式会社製の糸試験編み機(型式:MR-1)を用いて、繊維の総繊度を480dtex、ゲージ数:200、巻出し速度:40rpm/分で作製したときの編地作製における工程通過性を、以下の評価基準に従って測定し、加工性を評価した。以上の結果を表1に示す。
 1mの編地作製までの単糸切れもしくはループの発生箇所が0回:○
 1mの編地作製までの単糸切れもしくはループの発生箇所が1回以上:×
 (実施例2)
 375m/分の速度で巻き取ることにより、繊維径が65μm、単糸繊度が40dtex、クラッド厚みが2.5μmの照光繊維を得たこと以外は、実施例1と同様にして、紡糸性評価、柔軟性評価、屈曲疲労性評価、撚糸性評価、加工性評価、及び照光繊維の側面照度の測定を行った。以上の結果を表1に示す。
 (実施例3)
 273m/分の速度で巻き取ることにより、繊維径が80μm、単糸繊度が55dtex、クラッド厚みが2.8μmの照光繊維を得たこと以外は、実施例1と同様にして、紡糸性評価、柔軟性評価、屈曲疲労性評価、撚糸性評価、加工性評価、及び照光繊維の側面照度の測定を行った。以上の結果を表1に示す。
 (実施例4)
 コアの樹脂に溶融粘度20Pa・s、1%重量減少温度が270℃のPMMAを用いて照光繊維を得たこと以外は、実施例1と同様にして、紡糸性評価、柔軟性評価、屈曲疲労性評価、撚糸性評価、加工性評価、及び照光繊維の側面照度の測定を行った。以上の結果を表1に示す。
 (実施例5)
 コアの樹脂に溶融粘度40Pa・s、1%重量減少温度が250℃のPMMA共重合体を用いて照光繊維を得たこと以外は、実施例1と同様にして、紡糸性評価、柔軟性評価、屈曲疲労性評価、撚糸性評価、加工性評価、及び照光繊維の側面照度の測定を行った。以上の結果を表1に示す。
 (実施例6)
 195m/分の速度で巻き取ることにより、繊維径が90μm、単糸繊度が77dtex、クラッド厚みが4.0μmの照光繊維を得たこと以外は、実施例1と同様にして、紡糸性評価、柔軟性評価、屈曲疲労性評価、撚糸性評価、加工性評価、及び照光繊維の側面照度の測定を行った。以上の結果を表1に示す。
 (実施例7)
 コアの樹脂に溶融粘度250Pa・s、1%重量減少温度が336℃のPMMAを用いて、273m/分の速度で巻き取ることにより、繊維径が80μm、単糸繊度が55dtex、クラッド厚みが2.8μmの照光繊維を得たこと以外は、実施例1と同様にして、紡糸性評価、柔軟性評価、屈曲疲労性評価、撚糸性評価、加工性評価、及び照光繊維の側面照度の測定を行った。以上の結果を表1に示す。
 (比較例1)
 164m/分の速度で巻き取ることにより、繊維径が100μm、単糸繊度が91.5dtex、クラッド厚みが3μmの照光繊維を得たこと以外は、実施例1と同様にして、紡糸性評価、柔軟性評価、屈曲疲労性評価、撚糸性評価、加工性評価、及び照光繊維の側面照度の測定を行った。以上の結果を表1に示す。
 (比較例2)
 70m/分の速度で巻き取ることにより、繊維径が150μm、単糸繊度が214dtex、クラッド厚みが4μmの照光繊維を得たこと以外は、実施例1と同様にして、紡糸性評価、柔軟性評価、屈曲疲労性評価、撚糸性評価、加工性評価、及び照光繊維の側面照度の測定を行った。以上の結果を表1に示す。
 (比較例3)
 実施例1と同じコア樹脂を単独で溶融押し出しを行い、繊維径が48μm、単糸繊度が20dtexの照光繊維を得たこと以外は実施例1と同様にして、紡糸性評価、柔軟性評価、屈曲疲労性評価、撚糸性評価、加工性評価、及び照光繊維の側面照度の測定を行った。以上の結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、繊維径が95μm以下である実施例1~7の照光繊維においては、比較例1~2に比し、フィラメントの端部が斜面に接地する瞬間の移動距離が短く、柔軟性に優れていることが分かる。
 また、実施例1~7の照光繊維においては、比較例1~2に比し、破断までの往復折り曲げ回数が非常に多く、屈曲疲労性に優れていることが分かる。
 また、実施例1~7の照光繊維においては、比較例1~2に比し、マルチフィラメントが破断するまでの撚り数が非常に多く、加工性に優れていることが分かる。
 また、実施例1~7の照光繊維においては、比較例3に比し、照光性能を有していることが分かる。
 以上に説明したように、本発明は、特に、繊維構造体に使用される照光繊維に適している。

Claims (6)

  1.  コアとクラッドを有し、繊維側面から照光する照光繊維であって、
     前記コアに用いられる樹脂がポリメチルメタクリレート、ポリメチルメタクリレート共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリオルガノシロキサン、及びノルボルネンからなる群より選択される少なくとも1種であり、
     前記クラッドに用いられる樹脂がフッ素系樹脂であり、
     繊維径が95μm以下であることを特徴とする照光繊維。
  2.  繊度あたりの荷重が0.04g/dtex、屈曲角度が135°である屈曲疲労試験における破断回数までの往復折り曲げ回数が100回以上であることを特徴とする請求項1に記載の照光繊維。
  3.  マルチフィラメントであって、破断せずに撚ることができる最大の撚り数が400回/m以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の照光繊維。
  4.  260℃での剪断速度1216s-1における、前記コアに用いられる樹脂及び前記クラッドに用いられる樹脂の溶融粘度が300Pa・s以下であり、260℃での剪断速度10~500s-1の領域において、コアの溶融粘度aとクラッドの溶融粘度bとの比(a/b)が0.1~8.0の範囲にあることを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の照光繊維。
  5.  前記コアに用いられる樹脂の1%重量減少温度が260℃以上であることを特徴とする請求項1~請求項4のいずれか1項に記載の照光繊維。
  6.  請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の照光繊維を少なくとも一部に用いた繊維構造体。
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