(57)【要約】【課題】蓄光材料を合成繊維に付与し、産業的に好適に用いることができる機能性を長期に亘って持続して発揮しうる合成繊維を提供する。【解決手段】熱可塑性合成繊維により構成され、該合成繊維は、繊維軸方向に連続する中空部が形成されてなる中空繊維であり、中空部に蓄光材料が充填され、繊維の両端は溶融固化することにより充填した蓄光材料を中空部に封入している蓄光合成繊維。熱可塑性合成繊維は透明性を有することが好ましく、また、蓄光材料も、透明性を有することが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性合成繊維により構成され、該合成繊維は、繊維軸方向に連続する中空部が形成されてなる中空繊維であり、中空部に蓄光材料が充填され、繊維の両端は溶融固化することにより充填した蓄光材料を中空部に封入していることを特徴とする蓄光合成繊維。
【請求項２】
熱可塑性合成繊維が、透明性を有することを特徴とする請求項１記載の蓄光合成繊維。
【請求項３】
充填されてなる蓄光材料が、透明性を有することを特徴とする請求項１または２記載の蓄光合成繊維。
【請求項４】
充填されてなる蓄光材料が、液体状の形態で封入されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の蓄光合成繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空合成繊維の中空部に蓄光材料が充填されてなる機能性を有する合成繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成繊維は、一般衣料用途をはじめとして、カーテン、カーペット等のインテリア用途、車両内装用途等や土木・建築の資材等、テグスや漁網等の水産用途など、様々な産業用途へ展開されている。また、近年では、汎用性の高い合成繊維に機能性を付与し、高機能性繊維とする研究が盛んに行われている。一般的に繊維へ機能性を付与する方法として、素材への機能性材料の添加や後加工、繊維形状の変化などが挙げられる。
【０００３】
合成繊維として代表的なポリエステル繊維やポリアミド繊維は、溶融紡糸法により作製されるが、溶融させる前の原料に機能剤を添加し、原料の合成高分子と混練させて繊維とすることで、機能性繊維が得られる。この方法で得られる繊維は、繊維を構成する樹脂中に機能性材料を含包しているため、機能性材料の剥落が生じることなく、機能が長期間にわたって持続するという利点がある。しかし、機能性材料は、溶融紡糸の際に、原料と一緒に高温下で溶融させるため、溶融時の熱で機能性材料が変性、若しくは、分解し、目的の機能を失ってしまう可能性もある。また、機能性材料の形態が液体である場合や、親水性の高い材料である場合は、溶融紡糸の際に、ポリエステル樹脂等が加水分解を起こし易く、得られる合成繊維において、実用的十分な物性のものが得られなくなる可能性がある。
【０００４】
一方、合成繊維に機能性を付与する方法としては、機能性材料を溶媒に分散、または、溶解させた液体を、繊維に塗布する方法が挙げられる（例えば、特許文献１）。この方法であれば、耐熱性の高くない機能性材料を用いることが可能である。しかしながら、機能性材料が繊維の表面に存在するため、摩擦や熱、衝撃等の外部からの影響で、容易に機能性材料が剥落し、機能性の持続が短いという問題がある。
【０００５】
このように従来の方法では、液体の機能性材料、中でも耐熱性が低い有機物を含有する機能性液体は、繊維への機能性付与は、産業的に困難であった。
【０００６】
この機能性の一つとして、蓄光性がある。蓄光性合成繊維の用途としては、ドールヘアやかつら等の人工頭髪、玩具、装身具、夜間安全グッズ、蓄光ロープ、カーテン、テグスなどが挙げられる。
【０００７】
従来から、太陽光や蛍光灯の光を吸収して蓄光（励起）し、暗闇で発光することを特徴とする蓄光物質として、硫化亜鉛等が知られている。また、硫化亜鉛よりも輝度、残光性能の優れた蓄光物質としてアルミン酸ストロンチウムが挙げられる。これらの蓄光物質は、塗料やシートに含有され、各種の案内表示や時計の文字盤、アクセサリー等に用いられている。このような蓄光性を発揮するアミノ酸ストロンチウムを樹脂等の基材に配合した蓄光繊維が提案されている（例えば、特許文献２〜５）。しかしながら、これらの技術による蓄光繊維は、暗闇で光ることに主眼がおかれるため、日中または照明下での蓄光性繊維の色は、基材樹脂に配合された蓄光性物質の色に影響されて黄色くくすんだ色もしくは純白色であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１３０６７号公報（特許請求の範囲、段落番号００１５）
【特許文献２】特開平８−１２７９３７号公報
【特許文献３】特開平９−２２８１４９号公報
【特許文献４】特開２０００−９６３４９号公報
【特許文献５】特開２００２−１０５７４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記のような問題点を解決し、蓄光材料を合成繊維に付与し、産業的に好適に用いることができる機能性を長期に亘って持続して発揮しうる合成繊維を提供することを技術的な課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、熱可塑性合成繊維により構成され、該合成繊維は、繊維軸方向に連続する中空部が形成されてなる中空繊維であり、中空部に蓄光材料が充填され、繊維の両端は溶融固化することにより充填した蓄光材料を中空部に封入していることを特徴とする蓄光合成繊維を要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の蓄光合成繊維は、繊維軸方向に少なくとも１つの連続する中空部を有しており、中空部に蓄光材料が充填され、中空繊維の両端を溶融固化させて蓄光材料を中空部に封入している。中空部に蓄光材料を充填する際に、熱がかからないため、耐熱性の低い溶剤系の蓄光塗料を適用することも可能であり、一方、機械的物性は、中空繊維に依るため、大幅な機械的物性の低下も防ぐことが可能である。さらには、蓄光材料は中空部に封入されているため、剥がれ落ちる恐れがなく、長期に亘って機能性が持続する。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の蓄光合成繊維は、熱可塑性合成繊維により構成され、繊維軸方向に連続する中空部が形成されてなる中空繊維であり、中空部には、蓄光材料が充填されている。
【００１３】
中空繊維は、熱可塑性樹脂を溶融紡糸により得られる中空繊維であり、熱可塑性樹脂としては、溶融紡糸が可能なものであれば特に限定されない。紡糸性や物理的特性等からポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂を用いるのが好ましい。
【００１４】
ポリエステル系樹脂としては、分子内にエステル結合を有するものであり、例えば芳香族ポリエステルでは、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート等が挙げられ、また、脂肪族ポリエステルでは、例えばポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン等が挙げられる。
【００１５】
また、繊維の特性を損なわない範囲であれば、前記したポリエステルに他のジカルボン酸成分、ジオール成分あるいはオキシカルボン酸成分等を共重合してもよく、あるいはこれらポリエステルをブレンドして用いてもよい。共重合できる他の成分としては、ジカルボン酸では、例えば、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、無水フタル酸、セバシン酸、アジピン酸、コハク酸等が挙げられ、ジオール成分では、エタンジオール、プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール等が挙げられる。
【００１６】
ポリエステル系樹脂の相対粘度としては、特に限定はされないが、その用途に適したものを選択することが好ましい。特に産業資材用繊維は、相対粘度が１．４以上、より好ましくは１．５以上である。
【００１７】
ポリアミド系樹脂としては、分子内にアミド基を有するもので、例えばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６９、ナイロン４６、ナイロン６１０、ナイロン１０１０、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン６Ｔ、ナイロン９Ｔ、ポリメタキシレンアジパミドやこれら各成分を共重合したものやブレンドしたもの等が挙げられる。
【００１８】
ポリアミド系樹脂の相対粘度としては、特定されず、その用途に適したものを選択すればよい。実用的な強伸度を得るためには、相対粘度が２．０以上、より好ましくは２．３以上であり、特に産業資材用途には相対粘度が２．５以上、より好ましくは３．０以上である。
【００１９】
中空繊維は、透明性を有することが好ましい。中空繊維内に充填する蓄光材料が、照射された光をより効率よく蓄光するためである。中空繊維が、顔料を有していたり、不透明であったりすると、中空繊維の内部に充填された蓄光材料に良好に光が届きにくくなる。また、中空繊維が透明性を有することによって、内部に充填した蓄光材料が発する光を明瞭に視認することができる。したがって、中空繊維は、無色透明であることが好ましい。このように、中空繊維を無色透明とするためには、中空繊維を構成する熱可塑性樹脂であるポリエステル系樹脂やポリアミド系樹脂等が無色透明であればよく、これらの樹脂に、顔料を含有させないことによって着色のない無色の繊維を得ることができ、また、ポリエステル系樹脂やポリアミド系樹脂の透明性を維持するためには、これらの樹脂に酸化チタンを含有させなければよい。
【００２０】
中空繊維の中空部は、後述する蓄光材料を充填する空隙部である。空隙部は、繊維軸方向に断絶することなく連続していればよく、繊維が有する中空部の数は特に限定されない。例えば、中空部は１つ、若しくは２〜４個ほどがよい。
【００２１】
中空繊維の形態は、蓄光材料を中空部に充填する際の加工性を考慮して、一般に１本の繊維で用いることが可能なモノフィラメント糸であることが好ましい。また、中空繊維の外径は１ｍｍ〜５ｍｍが好ましく、２ｍｍ〜４ｍｍがより好ましい。中空繊維の外径と内径の差は０．５ｍｍ以上がよい。０．５ｍｍより小さいと、外部からの応力によって中空繊維が破損しやすく、封入した蓄光材料が漏れ出てしまう恐れがある。また、蓄光材料を充填する際の減圧によって、中空部が潰れてしまう恐れもある。
【００２２】
中空繊維には、充填する蓄光材料の性質を損なわない範囲であれば、必要に応じて、例えば熱安定剤、結晶核剤、耐光剤、耐候剤、酸化防止剤、抗菌剤、香料、可塑剤、界面活性剤、表面改質剤、各種無機及び有機電解質、微粉体、難燃剤等の各種添加剤を添加することができる。
【００２３】
蓄光材料は、中空繊維の中空部に充填可能で、中空繊維の機械的特性等に影響を与えることなく、充填された状態で所望の蓄光性を発現できるものであれば、特に限定されない。なお、用途によっては、蓄光材料は透明性を有することが好ましい。例えば、本発明の繊維をテグスとして用いる場合は、蓄光材料および中空繊維のいずれもが透明であることが好ましく、透明であることによって、魚がテグスの存在を気付きにくいからである。
【００２４】
充填する際の蓄光材料の形態は、固体状（粒子状）であっても、液体状であってもよく、液体状の場合、流動性をやや失っているゾル状態やゲル状体であるゾル体やゲル体のものについても、充填可能な形態であって、充填された状態で目的の機能を発現することができるものであればよい。また、粒子状の蓄光材料を溶媒中に分散させて液体状とした蓄光液を用いることが好ましく、この場合、溶媒は、有機溶媒であっても、水性の溶媒であってもよい。なお、安全性の面から、水性の溶媒が好ましい。蓄光材料が水性の溶媒に分散してなる蓄光液を充填させる場合、中空繊維を構成する熱可塑性樹脂と充填する蓄光材料の組み合わせとしては、（１）疎水性熱可塑性樹脂／水溶性蓄光液の組み合わせ、（２）親水性熱可塑性樹脂／疎水性蓄光液の組み合わせが好ましい。
【００２５】
前記とは逆に、例えば、疎水性熱可塑性樹脂／疎水性の蓄光液という疎水性同士の組合せや、親水性熱可塑性樹脂／水溶性蓄光液の組合せといった親水性同士の組合せの場合、繊維の中空部の壁面と蓄光液の親和性が高いため、蓄光液を充填する際に、中空部の壁面と蓄光液の界面でずり抵抗が生じる。その抵抗により、中空部壁面と中空部中心部での蓄光液の速度分布に差が生じてしまい、蓄光液に気泡が混ざった状態で充填されることとなる。
【００２６】
一方、（１）疎水性熱可塑性樹脂／親水性蓄光液、（２）親水性熱可塑性樹脂／疎水性蓄光液の組合せ、すなわち、水に対する親和性が相反する性能同士の組合せにすることにより、繊維の中空壁面と蓄光液の親和性が低いため、蓄光液を充填する際に、中空壁面と蓄光液との界面でのずり抵抗は比較的小さく、中空部内における蓄光液の速度勾配は比較的均一となり、充填した蓄光液内に気泡は生じにくくなる。疎水性熱可塑性樹脂としては、ポリエステル系樹脂やポリオレフィン系樹脂が挙げられ、親水性熱可塑性樹脂としては、ポリアミド系樹脂が挙げられる。なお、蓄光液が親水性あるいは疎水性であるかについては、充填する際の雰囲気温度における性質であり、一般に、充填は室温で行うため、その室温において親水性か疎水性か判断する。
【００２７】
中空繊維に、蓄光材料であるところの蓄光液を充填させて蓄光繊維を得る方法としては、真空ポンプ等を用いて繊維の一端から中空部を減圧し、中空部内に圧力勾配を付け、圧力勾配により蓄光液を中空部内に導き、充填させる方法が好ましい。なお、蓄光液がゲル化剤を含む場合は、蓄光液が十分な流動状態を維持しうる状態であると充填させやすい。
【００２８】
圧力勾配については、中空繊維の中空部が減圧時の圧力により潰れなければ、特に限定されない。中空部が潰れてしまうと、中空繊維にクラックが生じ易くなり、そのクラックより充填した蓄光液が漏れ出す恐れがある。充填した後は、ヒートカッターを用いて、繊維の両端をヒートカットすることにより、端面を熱融着させて封じることにより、中空部内の蓄光液が端面より流出することを防げる。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明について、実施例に基づき詳細に説明する。
【００３０】
実施例１
相対粘度１．６２のポリエチレンテレフタレート樹脂を、ポリマー温度を２９０℃で孔の外径８．５０ｍｍ、内径７．２５ｍｍの中空モノフィラメント用の紡糸口金から溶融紡糸した。紡糸した繊維を５０℃の水浴中で冷却した後、速度１１ｍ／分で捲き取ることなく、９０℃の温浴中で延伸し、更に巻き取ることなく１８０℃の乾熱雰囲気中で、総延伸倍率が２．５倍となるように延伸し、油剤を付与して捲き取り、外径２．３０ｍｍ、内径１．４０ｍｍのポリエステルの中空モノフィラメントを得た。得られたモノフィラメントは十分な機械的物性を有していた。
この中空モノフィラメントを１０ｍの長さに切り取り、一端を外径８ｍｍ、内径６ｍｍのＰＴＦＥ製チューブの管内に挿入し、中空モノフィラメントの中空部が閉塞しないようにエポキシ系接着剤を用いて中空モノフィラメントの一端をＰＴＦＥ製チューブの管内に固定した。
配管の途中にトラップ管を設けた真空ポンプ（ＩＷＡＫＩ製バキュームポンプ  Ｖ ＰＵＭＰ−１４０）にＰＴＦＥ製チューブを取り付けた。
温度２８℃、気圧１００９．１ｈＰａの環境下の中、透明蓄光塗料（エアテックス社製  商品名「ブラックライトペイント・ＬＵＭＩＮＥルミネ  ＬＭＮ０２ブルー」成分：紫外線照射発光体、アクリル樹脂、アルコール）の中に中空モノフィラメントのもう一端を浸漬させた。中空モノフィラメントのもう一端を蓄光塗料中に浸漬させた状態で真空ポンプを稼働させ、中空モノフィラメント、及び、ＰＴＦＥ製チューブの管内を約−０．００４３ＭＰａ減圧した。
中空モノフィラメント、及び、ＰＴＦＥ製チューブの管内を減圧することで、蓄光塗料が吸い上げられて中空モノフィラメントの中空部に充填され、中空モノフィラメントの全長に蓄光塗料が充填された状態で真空ポンプを停止し、ヒートカッターを用いて中空モノフィラメントを溶融切断し、中空モノフィラメントの中空部に蓄光塗料を封入してなる蓄光合成繊維を得た。
【００３１】
得られた蓄光合成繊維は、透明無着色であり、ブラックライトを当てると青く光った。蓄光材料は、繊維の内部に封入しているため、繊維表面を擦っても剥がれが生じることのない、長期に亘って良好に蓄光性を発揮しうることが期待できる合成繊維であった。