(57)【要約】【課題】例えば可視光線領域において、顔料や染料などの色素を用いることなく、鮮やかな色味を発現するのみならず、細い繊維状や微小な光輝材用チップ（小片）への加工が容易であって、しかも製造コストの安価な光反射機能構造体を提供する。【解決手段】光透過性及びらせん周期構造を有する、例えば液晶系高分子材料からなる繊維状構造体において、らせん周期構造におけるらせん軸を繊維軸に対して所定角度に傾けることにより、次式により与えられる特定波長λＭの光を選択的に反射し、これ以外の光を透過する機能を発現させる。λＭ＝ｎＰｃｏｓθ（０°≦θ＜９０°）（式中のｎは当該構造体の平均屈折率、Ｐはらせん周期構造のピッチ、θはらせん軸の繊維軸に対する法線からの角度を示す）【選択図】      図１
2004190157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光線、赤外線及び紫外線の反射特性のうちの少なくともいずれかの光学機能を有する繊維状の構造体であって、
該構造体が光透過性を有すると共に、らせん周期構造を持ち、当該らせん周期構造のらせん軸が繊維軸に対して所定の角度をもって傾いていることを特徴とする光反射機能構造体。
【請求項２】
上記構造体の平均屈折率をｎ、らせん周期構造のピッチをＰとしたとき、らせん軸の繊維軸に対する法線からの角度をθとすると、最大反射光強度を与える波長λＭが、
λＭ＝ｎＰｃｏｓθ（但し、０°≦θ＜９０°）
なる関係を満たす構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の光反射機能構造体。
【請求項３】
異なる波長の光を出射する複数のブロックの繰り返し構造を繊維軸方向に有し、各ブロックにおけるらせん周期構造のピッチＰが互いに相違していることを特徴とする請求項１又は２に記載の光反射機能構造体。
【請求項４】
異なる波長の光を出射する複数のブロックの繰り返し構造を繊維軸方向に有し、各ブロックのらせん周期構造におけるらせん軸の繊維軸に対する法線からの角度θが互いに相違していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の光反射機能構造体。
【請求項５】
主な構成材料が液晶系高分子材料であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つの項に記載の光反射機能構造体。
【請求項６】
上記液晶系高分子材料がコレステリック系液晶高分子であることを特徴とする請求項５に記載の光反射機能構造体。
【請求項７】
繊維軸方向と直交方向に磁界を印加しながら液晶系高分子材料を繊維状化し、液晶系高分子材料におけるらせん周期構造のらせん軸が繊維軸に対して所定の角度をもって傾くように配向制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の光反射機能構造体の製造方法。
【請求項８】
紡糸口金から吐出されたのち、磁界を通過した高分子繊維を強制的に固化させて、高分子繊維におけるらせん周期構造のらせん軸配向を制御することを特徴とする請求項７記載の光反射機能構造体の製造方法。
【請求項９】
紡糸口金の直下位置に配設された磁界印加手段と、該磁界印加手段の下方に配設され、上記紡糸口金から吐出される高分子繊維のらせん周期状構造を固化させる強制固化手段を備えたことを特徴とする請求項５又は６に記載の光反射機能構造体の製造装置。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光反射機能構造体を所定の長さに切断して成ることを特徴とする光反射機能構造体チップ。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光反射機能構造体を所定の寸法に粉砕してなることを特徴とする光反射機能構造体粉末。
【請求項１２】
請求項１０に記載の光反射機能構造体チップを含有することを特徴とする塗料、フィルム構造体、プラスチック成形体、不織布及び壁紙から成る群より選ばれる物品。
【請求項１３】
請求項１１に記載の光反射機能構造体粉末を含有することを特徴とする塗料、フィルム構造体、プラスチック成形体、不織布及び壁紙から成る群より選ばれる物品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の反射作用により、可視光線、赤外線及び紫外線領域の少なくともいずれかの波長域の光を反射する光学機能構造体に係わり、さらに詳しくは、顔料や染料を必要とせず、例えば、可視光線領域において、特定波長の光を選択的に反射して発色する繊維状の光反射機能構造体と、その製造方法及び製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
光エネルギーは、一般に我々の視覚で認知できる可視光線（波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）、それより短い波長域の紫外線（波長２９０ｎｍ〜３８０ｎｍ）、可視光線より長い波長域の赤外線（波長７８０ｎｍ以上）に区分される。このうち可視光線域は、我々の視知覚と密接に関与しており、この光の下で各種物体の色を感知している。一般に、物体の色はその物体が光の一部を吸収することにより生じる。この原理を利用した着色が従来から用いられてきたもので、具体的には顔料や染料などの色素を用いた方法である。現在の我々の身の回りのほとんどの着色及び発色はこの方法に基づいている。
【０００３】
ところが、これらによる着色は各種顔料や染料が必要であるばかりでなく、これらを混練する工程や廃液処理等も必要になり、工程及び環境上も問題視されてきている。また、品質的にも、物体表面に溶出して質感低下を引き起こしたり、紫外線等に基づく退色によって初期品質が保持できず、意匠性や商品性を損ねたりするといった欠点も少なからず指摘されている。
【０００４】
このような問題点を解決するため、顔料や染料などのいわゆる色素を用いることなく、光の干渉、回折などの物理作用を用いた発色手段（広義には、「構造性発色」と称する）が知られている。これは、物体表面やその内部に存在する規則的な微細構造体と光との相互作用によって発色するものであり、既にいくつかの公知技術がある。
【０００５】
例えば、屈折率の異なる２種類のポリマー物質を交互に何十層と積層した構造とすることにより発色する材料も報告されている（例えば、特許文献１参照）。この原理は、屈折率の異なる交互積層界面で生じるフレネル反射が重なって干渉を起こし、その結果として反射率の波長依存性や反射率そのものの増強や減少を生じるもので、特定波長で特定位相差をもって重なり合うときに現れる発色である（発色波長λ１＝２（ｎａｄａ＋ｎｂｄｂ）：発色波長λ１は互いの光学的厚みが等しいとき、すなわち、ｎａｄａ＝ｎｂｄｂのとき、最大となる）。また、当該特許文献１には、少なくとも第１と第２のポリマー物質の屈折率が互いに少なくとも０．０３異なり、しかも１００ｎｍ程度の厚さで積層させたフィルム状の反射性ポリマー物体が開示されている。
【０００６】
さらに、屈折率の異なる２種類の高分子物質からなる交互積層構造を有する繊維状の発色構造体が開示されている（特許文献２参照）。この発色繊維は、非染色の発色繊維であり、高級感のある輝きと見る方向によって色味が変わる特徴を有し、しかもこの繊維と組合せる繊維の色によってはその複合効果によって、干渉効果特有の質感を呈するものである。
【０００７】
一方、回折・干渉作用を利用した構造体としては、繊維表面に一定幅の細溝を設けることによって回折・干渉色を発する構造体が提案されている（例えば、特許文献３参照）。この原理は、平面あるいは凹面上に多数の所定寸法の溝（溝の深さや溝同士の間隔など）を規則的に形成させたもの（いわゆる、回折格子のごとく）に光を入射させると、光路差ΔＬが生じ、この光路差が波長λの整数倍のとき、反射光が強め合って明るくなるもの（光路差ΔＬ＝ｍλ：但し、ｍは回折次数で、ｍ＝０，１，２・・・）で、実際には、ある入射角で入った入射光に対し、ある回折角で波長λの発色を与えるものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開平４−２９５８０４号公報
【特許文献２】
特許第３０３６３０５号公報
【特許文献３】
特開平８−２３４００７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載された、第１と第２の屈折率の異なるポリマーからなる反射性ポリマー物体においては、鮮やかな色味（高反射率を発現させる）を得るためには、両ポリマーの屈折率の差や比の大きなものを選択するか、積層数を極めて多くする必要があった。一般にポリマーの組合せにおいては、現実的に屈折率差や比を大きく取ることがほどんど不可能（ポリマーの屈折率ｎは、概ね１．４から１．７の範囲に限定されている）であり、それ故、積層数を大とせざるを得ないが、このことは反射性ポリマー物体において厚みが大となることを意味し、細い繊維や微小な光輝材用チップ（小片）を得るには不向きであった。
【００１０】
また、上記特許文献２に開示された繊維状の発色構造体においても、形状自体は繊維状であるものの、やはり積層数が多いため、厚みが大となってしまって、風合いのある細い繊維や、微小な光輝材用チップ（小片）にするには不向きであった。
【００１１】
さらに、特許文献３に記載されたような、回折・干渉作用を利用して発色する構造体においても、細い繊維化や、微小な光輝材用チップ（小片）化が困難であるばかりでなく、色味についてもＣＤ盤のごとくレインボー色に見えるため、商品としては低品位のものとなっていた。また、製造上の面からも、例えば、薄膜状のものでは特殊な成膜装置（蒸着装置やプラズマ重合装置など）や複雑な条件調整、さらには後処理等が必要になり、実用性に乏しいといった問題もあり、このような問題点の解消が従来の発色構造体における課題となっていた。
【００１２】
本発明は、例えば可視光領域において、顔料や染料などの色素を用いることなく、構造に基づいて発色する（構造性発色）構造体における上記課題に着目してなされたものであって、鮮やかな色味を発現するだけでなく、細い繊維状や微小な光輝材用チップ（小片）への形態加工が可能であって、しかも製造コストの安価な光反射機能構造体を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の光反射機能構造体は、可視光線、赤外線及び紫外線の反射特性のうちの少なくともいずれかの光学機能を有する繊維状の構造体であって、光透過性を有すると共に、らせん周期構造を持ち、このらせん周期構造のらせん軸が繊維軸に対して所定の角度をもって傾いている構成としたことを特徴としている。
【００１４】
本発明の光反射機能構造体の製造方法においては、液晶系高分子材料を繊維状化するに際して、繊維軸方向と直交する方向に磁界を印加し、もって液晶系高分子材料におけるらせん周期構造のらせん軸が繊維軸に対して所定の角度をもって傾くように配向制御するようにしており、本発明の光反射機能構造体の製造装置は、紡糸口金の直下位置に配設された磁界印加手段と、この磁界印加手段の下方に配設され、上記紡糸口金から吐出される高分子繊維のらせん周期状構造を固化させる強制固化手段を備えた構成としたことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明の光反射機能構造体は、所定の長さに切断して微小な光反射機能構造体チップとしたり、所定の寸法に粉砕して光反射機能構造体粉末とすることができ、このようなチップや粉末を光輝材として使用し、塗料やフィルム構造体、プラスチック等の各種成形体、不織布や壁紙等に広く適用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
【００１７】
図１（ａ）は、本発明の光反射機能構造体の形態を示す概念図であって、繊維状をなす当該光反射機能構造体の長手方向を繊維軸方向とすると、当該構造体が光透過性を有し、かつらせん周期構造１を持ち、そのらせん周期構造１のらせん軸２が、繊維軸に対して所定の角度をもって傾いているような基本構造を有している。
【００１８】
また、図１（ｂ）は、上記らせん周期構造１の概念図であって、このらせん周期構造１とは、図に示すように、らせん軸２をｚ軸方向にとれば、当該構造体を構成する、例えば液晶系高分子の分子面（ラメラ：詳細には分子配向ベクトルと称する）がｚ軸に対して、少しずつ回転するようにずれて積層形成されているものであり、このらせん状の周期性の最小単位が１ピッチとなっている。
なお、図１（ｂ）においては、１／２ピッチの中にこの分子面（ラメラ）が図示する便宜上、４枚配置しているように記載されているが、実際の液晶系高分子材料では、この１／２ピッチの間にラメラが数百層からなっているものである。そして、このらせん周期構造１が繊維軸に対し、規則配置された構造となっている。
【００１９】
図２は、本発明の光反射機能構造体の別の形態を示したものであり、繊維軸に対する法線とらせん周期構造１のらせん軸２とが角度θをなして配置しているものを示している。なお、図１（ａ）及び図２のいずれの形態においても、説明の便宜上、らせんピッチＰとして１ピッチ分のみを示したが、実際にはこのピッチを最小単位として繰り返している構造を有している。
【００２０】
次に、本発明の光反射機能構造体の構造を図１（ａ）及び図２に示したような構成とすることにより、繊維軸に向かって光が入射した場合、選択的に反射光が発せられる理由について説明する。
該構造体の平均屈折率をｎ、らせん周期構造のピッチをＰとしたとき、その周期構造のらせん軸が繊維軸に対してある角度をなし、かつ繊維軸に対する法線からの角度をθとする場合（一つのＢｒａｇｇ要素と見なす）を考える。今、この構造体に光が入射するとし、Ｂｒａｇｇの反射の考え方を適用して、最大反射光強度を与える光の波長λＭと、該構造体内のらせんピッチＰとの関係を求めると、
λＭ＝ｎＰｃｏｓθ（但し、０°≦θ＜９０°）  ・・・  （１）
なる関係が得られる。なお、これは、Ｂｒａｇｇ要素のらせんピッチＰが基本的に変化しないと仮定したものである。従って、当該光反射機能構造体に入射した光は、このらせん周期構造の秩序性により、（１）式の関係に基づいて特定波長λＭの光を選択的に反射し、他の波長の光を透過することになる。それ故、可視光線領域においては特定波長λＭの光を選択的に反射する発色機能を、また、紫外線や赤外線領域においてもそれぞれの波長の光を反射する機能を発現させることができる。
【００２１】
図３は、（１）式の関係を、光透過性の高分子材料（平均屈折率ｎ＝１．５８）であるコレステリック液晶形成性ポリペプチド類のポリ（γ−ベンジル−Ｄ−グルタメート−ＣＯ−γーアルキル−Ｄ−グルタメート）の定数に基づいてグラフ化したものである。但し、らせんピッチＰの値については、代表的な値である０．３４６μｍを採用している。
この図から明らかなように、らせん周期構造のらせん軸と繊維軸とのなす角度θが０°→３０°→６０°と変化するに従い、最大反射ピーク波長λＭは、０．５５μｍ（緑色）→０．４９μｍ（緑青色）→０．３２μｍ  （無色）へとシフトし、色味が変化していくことがわかる。言い換えると、当該光反射機能構造体において、らせん周期構造のらせん軸と繊維軸に対する法線とのなす角度θが一定に秩序性をもって分子配向しているとき、我々がこの構造体を目視により観察すると、例えば、可視光線領域下では、見る角度によって色味が変化すると言う特異性を発揮するということを意味する。
【００２２】
また、本発明の光反射機能構造体におけるらせん周期構造の配置状態は、らせん周期構造のらせん軸が、繊維軸に対してある角度をもって傾いているように構成されていることが望ましい。以下、この理由について説明する。
【００２３】
本発明の光反射機能構造体において、光学機能を発現させるためのらせん周期構造のらせん軸の配置の仕方は、▲１▼繊維軸に対してある角度をもって配置している場合（図４（ａ）参照）と、▲２▼繊維軸に対して平行の場合（図４（ｂ）参照）の２通りが存在する。
▲１▼の場合、該構造体が繊維軸方向に連続長尺のいわゆる繊維形態であっても、あるいはこれを所定の長さに切断した微小なチップ（小片）や粉末体であっても、繊維軸に対向するように光が入射するような方向に配置・配列してさえいれば、（１）式に基づいて所望の波長λＭの反射光を効率良く得ることができる。これらの典型的な適用例が、後述するように当該構造体を繊維とし、編織物したものである。あるいはまた、これを所定の長さに切断した微小なチップ（小片）や粉末体を光輝材として塗料に含有させ、これを塗装した商品群である。
【００２４】
一方、▲２▼の場合、このらせん軸が繊維軸に平行に配置しているため、繊維軸に対向するように光が入射した場合、所望の波長の反射光を得ることができず、断面方向から光が入射した場合にのみ反射光を発現できるに留まる。このように、▲２▼の場合、微小な断面方向への光入射の際に限って光学機能を発現することになり、光学機能（光反射）効率は非常に悪く、しかも上述のような繊維や光輝材などへの適用には不向きである。
【００２５】
次に、光反射機能構造体の具体的な構造例として、光透過性の高分子材料（平均屈折率ｎ＝１．５９）であるコレステリック液晶形成性ポリペプチド類のポリ（γ−ベンジル−Ｌ−グルタメート−ＣＯ−γーアルキル−Ｌ−グルタメート）を例に取り上げて説明する。
例えば、青色発色（λＭ＝０．４７μｍ）の構造体を得るために、らせん周期構造として図１（ａ）に記載されたように、らせん軸２が繊維軸に対する法線と平行（らせん軸と繊維軸に対する法線とのなす角度θ＝０°、すなわちらせん軸と繊維軸のなす角度は９０°）で配置している形態を考える。この場合、青色発色させるためには、（１）式に基づき、らせん周期ピッチＰを０．２９７μｍに固定するように制御する必要がある。これらの形態と寸法等の制御については、種々の検討の結果、後述するように繊維軸方向と直交方向に磁界を印加する方法により、作製できることを見出している。
【００２６】
また、本発明で言うところの光透過性とは、可視光線、赤外線、紫外線の波長域において、実質的に光透過性を有しさえすれば、分子構造に基づく着色があっても、あるいは顔料や染料などの色素によって人工的に着色されていても差し支えない。すなわち、本発明に係わるらせん周期構造に基づく可視光線領域での構造性発色に加え、このような人工的着色（物体色）機能との相乗効果（複合効果）により、今までにない独特な色味と質感を与えることも可能となる。しかも、従来の干渉型発色繊維や回折型発色繊維作製の際に問題であった、屈折率差の大きな高分子材料選択や、多層薄膜構造や細い溝を形成するという精密制御の困難性が解消されると共に、さらに反射機能を向上させるための層数や回折溝数の増大に起因する繊維径の大径化という問題も軽減され、極細化することができるというメリットも生まれる。
また、本発明によるらせん周期構造に基づく紫外線反射や赤外線反射機能とこのような人工的な着色機能との相乗効果により、マルチ機能を有する細い繊維や微小な光輝材用チップ（小片）化も可能となる。
【００２７】
このような光学機能が発現可能な構成材料としては、光透過性を有すると共に、らせん周期構造を有するものであれば、特に限定されることはなく、例えば公知の液晶系高分子材料が適用できる。しかしながら、光学機能発現に寄与するらせんピッチの選択性やそのピッチの固定のためには、コレステリック系液晶高分子材料であることが望ましい。
例えば、ヒドロキシアルキルセルロースのアシル誘導体、コレステリック液晶形成性ポリペプチド類、コレステリック液晶形成性の芳香族ポリエステル類、ポリカーボネート類、芳香族ポリエステルイミド類、芳香族ポリアミド類などの主鎖型高分子液晶形成性化合物、またはポリメタアクリレート系、ポリマロネート系、ポリシロキサン系の側鎖型高分子液晶形成性化合物が挙げられる。ヒドロキシアルキルセルロースのアシル誘導体に使用されるヒドロキシアルキルセルロースとしては、例えば、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシブチル化ヒドロキシプロピルセルロースのアシル誘導体等が用いられる。
なお、これらの液晶系高分子材料は熱硬化性タイプにかぎらず、紫外線や電子線で硬化するタイプであっても構わない。
【００２８】
次に、本発明の光反射機能構造体の他の好適形態として、当該構造体が繊維軸方向において、異なる波長の光を出射する複数のブロックの繰返し構造となっており、その各ブロックにおけるらせん周期構造のピッチＰが各々異なるように構成することができる。
図５（ａ）は、繊維軸方向に、ブロックＡ／ブロックＢ／ブロックＡ／・・・の繰返し構造を有する構造体の例を示し、この場合、各ブロックにおけるらせん周期構造のらせん軸と繊維軸に対する法線とのなす角度θはθ＝０°（らせん軸が法線に平行）であって、各々のらせん周期構造のピッチＰが異なっている（ブロックＡ：ピッチＰ１、ブロックＢ：ピッチＰ２）ものを例示している。この場合、例えばブロックＡからは青色発色（λＢ）するようにらせんピッチを制御し、ブロックＢからは、緑色発色（λＧ）するようにらせんピッチを制御するようになすことができる。
【００２９】
また、図５（ｂ）は、らせん周期構造のらせんピッチは同一であるが、らせん軸と繊維軸に対する法線とのなす角度θが、ブロックＡとブロックＢとで異なるように構成された例を示している。
【００３０】
このように、繊維軸方向に、異なる波長の光を出射するように構成することにより、例えば可視光線領域においては、色味が微妙に変化する新規な発色構造体を提供することができる。従来の構造発色体（回折型や干渉型発色体など）でこのような機能発現を狙おうとすると、少なくとも屈折率の異なる２種類の高分子材料の組合せを選択する必要があるばかりでなく、積層厚や回折溝の精密制御を行う必要もあり、実用的にはかなりの困難が予測される。
【００３１】
次に、本発明の光反射機能構造体における断面形状について説明する。
断面構造は特に限定されず、図６に示すように、円形、扁平、矩形、四角形、三角形や五角形、六角形等の多角形、さらに星形等の公知の形状が適用できる。しかしながら、繊維や塗装用を含めた各種光輝材として使用する場合には、光の反射面をできるだけ均一に、しかも広く確保する観点から、繊維断面のアスペクト比（繊維断面における横方向の長さ／縦方向の長さ）の大きくとれる矩形あるいは扁平状断面を採用することがより好ましい。
【００３２】
以下、本発明の光反射機能構造体の製造方法について説明する。
図７は、本発明の光反射機能構造体の製造に用いる装置の一例を示す概略図であって、真空ポンプに連結されたホッパーを備えたエクストルーダ、ギアポンプ及び紡糸口金を備えた溶融紡糸装置に、吐出されてきた、例えば液晶系高分子材料の分子らせん周期構造を配向制御するため、上記紡糸口金の直下位置に磁界印加装置（磁界印加手段）を設け、さらにその下にその配向を強制的に固定させるための強制固化手段としての強制冷却風発生装置を設けた装置を用いることができる。
なお、図７においては、強制固化手段として、冷却風を強制的に吹き付ける強制冷却風発生装置を例示したが、特にこれに限定される訳ではなく、使用する液晶系高分子材料の固化点に応じて、適宜選択することができる。例えば、水冷式とする事や、ドライアイスや液体窒素など他の冷媒を用いることもできる。また、液晶高分子材料が紫外線によって固化するタイプのものであれば紫外線ランプ、電子線により固化するタイプのものであれば電子線照射装置を用いて固化させるようにしても構わない。この際、強制的に固化させるための条件としては、熱的に固化させるものであれば、温度・温度分布・保持時間等が、また、紫外線や電子線で固化するものであれば、照射波長・エネルギー・照射時間等を適宜設定することが必要である。
【００３３】
本発明者らは種々検討を重ねた結果として、磁界印加手段の下部にこのような強制固化手段を配設することにより、液晶高分子材料のらせん周期構造の配向が、溶融粘度や磁場の大きさ、磁場の保持時間などによって制御できることを見出した。例えば、液晶高分子が熱硬化タイプのものであって、紡糸口金温度を一定、すなわち、液晶高分子の溶融粘度を一定とした場合、磁場の大きさや磁場を保持する時間を変え、その直後にこれを固定（一般には冷却固定）させることにより、らせん周期構造（らせんピッチＰや、らせん軸と繊維軸に対する法線とのなす角度θ等）を制御することができるものである。
【００３４】
例えば、前述した光透過性の高分子材料（平均屈折率ｎ＝１．５９）であるコレステリック液晶形成性ポリペプチド類のポリ（γ−ベンジル−Ｌ−グルタメート−ＣＯ−γーアルキル−Ｌ−グルタメート）の場合、溶融粘度に関与する条件として、紡糸温度を３０５℃、巻取り速度を５０ｍ／ｍｉｎ（保持時間ｔに換算すると、約２秒）と一定とし、磁場の大きさＢのみを０〜１０ｋＧの範囲で変化させると、磁場Ｂ＝０ｋＧの場合には、繊維軸に対する法線とらせん周期構造のらせん軸とのなす角度θは約９０°（らせん軸が繊維軸とほぼ平行な状態になっている）で、発色も確認できなかった。これに対し、磁場の強さＢを２ｋＧ→３ｋＧと増加させて行くに従って、上記角度θが低角度にシフトして行き、Ｂ＝５ｋＧ程度でほぼθ＝０°となり、目視でも鮮やかな緑発色を確認できるようになる。一方、磁場の強さＢを５ｋＧ→７ｋＧ→１０ｋＧとさらに増加させて行くと、その角度θは、再びθ＝９０°に向かって変化していき、らせん周期構造が法線の反対側にずれて行くことが確認された。
【００３５】
このように、磁場の大きさＢや磁場保持時間ｔを変化させることにより、液晶高分子材料内のらせん周期構造を制御することができ、所望の光学反射機能を得ることができる。
なお、磁場の保持時間ｔは液晶高分子材料の種類や磁場の大きさＢなどによって一概に決定することはできないが、概ね１０−１〜１０２ｓｅｃ．程度と考えられる。この保持時間ｔが短すぎると、磁場によるらせん周期構造の追従が不可能になり、らせん周期構造が何ら動かないことになってしまう。したがって、所望の光学機能を発現できなくなる。それ故、らせん周期構造を制御するための磁場の大きさＢと、それを保持固定させるための磁場保持時間ｔの設定が重要となる。
また、液晶高分子内のらせん周期のらせん軸と繊維軸に対する法線とのなす角度θやピッチＰは、偏光顕微鏡を用いたリターディション線の観測から、あるいは広角Ｘ線回折図から概略換算することができる。
【００３６】
本発明の光反射機能構造体においては、当該構造体を数百本から数十万本というオーダーで束ねた状態として、機械的にカッター等で切断し、微小なチップ材（小片）とすることも可能である。例えば、当該構造体を数十万本程度集合させたものを適切な含浸液（水や糊、パラフィン等）やひもなどで固定して集合束とし、その後、集合束の定速送り出し機構を備えた自動カッター（シャーリング）等を用いて、連続的に数ｍｍから数十μｍ程度の長さに切断する。そして、分級（ふるい）処理を施し、所望の寸法のチップ材を得ることができる。
なお、チッピングの方法論等については、例えば、繊維機械学会編「繊維工学（ＩＩ）繊維の構造、構造体及び物性」の第１１６頁や、同学会編「繊維工学（ＩＩＩ）繊維の製造、構造体及び物性」の第２２３〜２２５５頁に記載されている。
【００３７】
あるいは、当該光反射機能構造体を上記のごとく束ねた後、フリージング処理し、各種方法によって粉砕及び分級（ふるい）処理を施して、所定の寸法の粉末体とすることも可能である。これらはいずれも従来にない優れた色材、光輝材として各種分野に幅広く適用できるものである。
【００３８】
すなわち、このような微小なチップ材（小片）や粉末体を色材、光輝材として、光透過性を有する塗料に用いることにより、自動車や家電、建築材、玩具、スポーツ用品、高級化粧品容器などの様々な内外装面に塗布することが可能となる。図８は、このチップ材を光輝材として塗料に用い、塗膜化した状態を模式的に示したものである。
【００３９】
上記のように、本発明の光反射機能構造体は、液晶分子などのらせん周期構造を利用した光学機能構造体であって、従来の干渉型や回折・散乱型発色繊維が、屈折率の異なる２種類の高分子材料などを用い、しかも積層厚や回折溝などの数や厚さ、深さを精密に制御する必要があるのに対して、当該構造体は、例えば、上記したように１種類の液晶高分子材料のみからなり、しかも分子のらせん周期構造のみによって光学機能を発現させることができ、しかも、らせん周期構造のみによって光学機能を発現することから、分子レベルの厚さが確保できれば十分であり、繊維状形態においても極細化が可能である。したがって、風合いのある繊維や塗装用光輝材として使用する上でも、厚さが極めて薄くなり、通常の塗膜のベースコート層内に十分に収まるというメリットが生まれる。
【００４０】
さらに、上記のチップ材（小片）や粉末体は、フィルムや各種プラスチック成形体中に光輝材として添加・分散させたり、不織布や紙に混ぜ込んで壁紙や障子紙などにすることもできる。このような適用品においては、本発明の光反射機能構造体の特異な光学機能発現による偽造防止のための機能を発揮させることもできる。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、これら実施例によって本発明が限定されるものではない。
【００４２】
（実施例Ａ）
光透過性を有する液晶性高分子材料として、平均屈折率ｎ＝１．５９のポリ（γ−ベンジル−Ｌ−グルタメート−ＣＯ−γーアルキル−Ｌ−グルタメート）を選択し、下記条件により、矩形断面の光反射機能構造体を得るべく溶融紡糸を行った。
【００４３】
通常の溶融紡糸装置に、公知の紡糸口金（０．１ｍｍ×０．８ｍｍの矩形型の最終吐出孔を１個有する）を取付けると共に、図７に示したように、紡糸口金の直下位置に磁場強度の可変可能な磁界印加装置（磁場印加部の長さＬ＝０．３ｍ）と、さらにその下部位置に強制冷却風を吹き付けるための強制冷却風発生装置を設置して光反射機能構造体のフィラメントを製造した。
なお、製造条件については、紡糸温度を３０５℃、磁場の強さＢを０〜１０ｋＧの範囲で適宜変化させ（条件Ｎｏ．１〜６）、強制冷却風を１ｃｍ／ｍｉｎ．、巻取り速度を５０ｍ／ｍｉｎ．とした。
【００４４】
条件Ｎｏ．１〜６の条件によって製造した各々の光反射機能構造体の色味を目視により観察したところ、無色から鮮やかな青色、そして無色へと変化することが確認された。また、顕微分光光度計（日立製作所製Ｕ−６５００）により、当該構造体の反射スペクトルを測定し、反射ピーク波長λＭを求めた。
一方、らせん周期構造のピッチＰを算出するため、偏光顕微鏡に直交ニコルを装着して、各構造体からのリターディション線を観察した。その結果、明暗の縞模様が明瞭に観察され、その明暗の間隔Δを算出したところ、Δ＝０．１４９μｍとなっていた。このことから、これら構造体のらせんピッチＰは、Ｐ＝２Δ＝０．２９８μｍと見積られた。また、磁場の強さの変化によるらせん軸の傾き（繊維軸に対する法線とのなす角度θ）を上記データからコンピュータを用いて算出したところ、（１）式をほぼ満足していることが確認された。そして、実測した反射ピーク波長λＭとも良い一致を示した。これらの結果を表１に示す。
【００４５】
（実施例Ｂ）
光透過性を有する液晶性高分子材料として、平均屈折率ｎ＝１．５８のポリ（γ−ベンジル−Ｄ−グルタメート−ＣＯ−γーアルキル−Ｄ−グルタメート）を選択し、上記実施例Ａと同様の溶融紡糸装置を使用し、同様の条件（但し、紡糸温度は３０９℃）により、実施例Ａと同一の口金を使用して扁平断面の光反射機能構造体を目的に紡糸を行った。
【００４６】
磁場の強さを変化させて（条件Ｎｏ．１〜６）得られた各構造体の色味を目視により観察したところ、無色から鮮やかな緑色、そして無色へと変化する個とが確認された。また、上記の顕微分光光度計により、これら構造体の反射スペクトルを測定し、反射ピーク波長λＭを求めた。
一方、らせん周期構造のピッチＰを算出するため、上記同様に各構造体からのリターディション線を観察した結果、明暗の縞模様が明瞭に観察され、その明暗の間隔Δを算出したところ、Δ＝０．１７３μｍとなっていた。このことから、これら構造体のらせんピッチＰは、Ｐ＝２Δ＝０．３４６μｍと見積られた。また、磁場の強さの変化によるらせん軸の傾きθを上記データからコンピュータを用いて算出したところ、（１）式をほぼ満足していることが確認でき、実測した反射ピーク波長λＭとも良い一致を示した。これらの結果を表１に併せて示す。
【００４７】
（実施例Ｃ）
透過性を有する液晶性高分子材料として、平均屈折率ｎ＝１．５８のコレステリック液晶形成性ポリエステルを選択し、上記実施例Ａと同様の溶融紡糸装置を使用し、同様の条件（但し、紡糸温度は２９２℃）により、矩形断面の光反射機能構造体を目的に紡糸を行った。
【００４８】
磁場の強さを同様に変化させて（条件Ｎｏ．１〜６）得られた各構造体の色味を目視により観察したところ、狙いどおり近赤外線領域に反射ピークを持つため、磁場の強さＢが０．５ｋＧであるＮｏ．２の条件のものの他は、可視領域で色味は観測されなかった。そこで、分光光度計（日立製作所製Ｕ−４０００を改良し、光を微小領域に照射できるようにしたもので、波長０．２１μｍ〜２．１μｍまで測定可）により、これら構造体の反射スペクトルを測定し、反射ピーク波長λＭを求めた。
一方、らせん周期構造のピッチＰを算出するため、上記同様に各構造体からのリターディション線を観察した結果、明暗の縞模様が明瞭に観察され、その明暗の間隔Δを算出したところ、Δ＝０．３４９μｍとなっていた。このことから、これら構造体のらせんピッチＰは、Ｐ＝２Δ＝０．６９８μｍと見積られた。また、磁場の強さの変化によるらせん軸の傾きθを上記データからコンピュータを用いて算出したところ、１）式をほぼ満足していることが確認でき、実測した反射ピーク波長λＭとも良い一致を示した。これらの結果を表１に併せて示す。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、光透過性と共に、らせん周期構造を持ち、該らせん周期構造のらせん軸が繊維軸に対して所定の角度をもって傾いている構成としたことから、顔料や色素を用いることなく、λＭ＝ｎＰｃｏｓθ（式中のｎは当該構造体の平均屈折率、Ｐはらせん周期構造のピッチ、θはらせん軸の繊維軸に対する法線からの角度（０°≦θ＜９０°）を示す）で算出される特定波長λＭの光を選択的に反射して、他の波長の光を透過する機能を発現する光反射機能構造体を得ることができる。また、当該光反射機能構造体は、分子のらせん構造のみによって上記のような光学機能を発揮し、基本的に１種類の材料から成るものであるからして、極細繊維や微小チップ及び粉末体に比較的容易にかつ安価に加工することができ、光輝材として塗料やプラスチック成形体、さらには不織布や紙などにも適用することもでき、当該構造体の光学機能に基づく意匠性を種々の物品に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）  本発明による光反射機能構造体の構造（繊維軸に対する法線とらせん軸とが平行の場合）を示す概念図である。
（ｂ）  本発明の光反射機能構造体におけるらせん周期構造について説明する図である。
【図２】本発明による光反射機能構造体の構造（繊維軸に対する法線とらせん軸のなす角度が約３０°の場合）を示す概念図である。
【図３】本発明による光反射機能構造体の反射ピーク波長に及ぼす繊維軸に対する法線とらせん軸のなす角度の影響を示すグラフである。
【図４】（ａ）  光反射機能構造体における光反射機能構造体のらせん軸が繊維軸に対する法線に対して所定の角度をもって配置されている場合の説明図である。
（ｂ）  光反射機能構造体における光反射機能構造体のらせん軸が繊維軸と平行に配置されている場合の説明図である。
【図５】（ａ）  本発明の実施形態としてらせん周期構造のピッチが異なる複数のブロックから成る繰り返し構造を備えた例を示す斜視図である。
（ｂ）  同じく実施形態としてらせん周期構造のらせん軸と法線との角度が異なる複数のブロックから成る繰り返し構造を備えた例を示す斜視図である。
【図６】（ａ）ないし（ｇ）は本発明の光反射機能構造体の形状例を示すそれぞれ断面図である。
【図７】本発明による光反射機能構造体の製造装置の一例を示す概略図である。
【図８】本発明の光反射機能構造体をチッピングしてなる小片を塗装用光輝材として含有する塗膜の構造を示す模式図である。
【符号の説明】
１  らせん周期構造
２  らせん軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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