(57)【要約】【課題】繊維の側面から効果的に太陽光や人工光をとり入れ、該入射光を効率よく屈曲部や凹凸部およびカット端面部に伝達することが可能な、光学意匠効果を有する繊維を提供すること。【解決手段】芯部が蛍光性物質を含有するポリマー、他方、鞘部が透明ポリマーで主として形成された芯鞘型複合繊維であって、芯部の屈折率ｎ１と鞘部の屈折率ｎ２との関係が、ｎ１−ｎ２≧０．０２である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯部が蛍光性物質を含有するポリマー、他方、鞘部が透明ポリマーで主として形成された芯鞘型複合繊維であって、芯部の屈折率ｎ１と鞘部の屈折率ｎ２との関係が、ｎ１−ｎ２≧０．０２であることを特徴とする光学意匠効果を有する芯鞘型複合繊維。
【請求項２】
芯部に含有する蛍光性物質がハロゲン化ペリレン誘導体からなる集光染料である請求項１記載の芯鞘型複合繊維。
【請求項３】
単糸の長さ方向に直交する断面における芯部の断面積が１×１０−６ｃｍ２以上である請求項１又は２記載の芯鞘型複合繊維。
【請求項４】
単糸の長さ方向に直交する断面が扁平形状であり、最大径Ａ（長軸）と該長軸に直交する最大径の長さＢ（短軸）の比である扁平度Ａ／Ｂが２〜１５である請求項１、２又は３記載の芯鞘型複合繊維。
【請求項５】
鞘部の透明ポリマーがポリメチルメタクリレート又はポリカーボネートである請求項１〜４のいずれか１項に記載の芯鞘型複合繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学意匠効果を有する芯鞘型複合繊維に関するものである。さらに詳しくは、芯鞘型複合繊維の芯部に含まれる蛍光性物質が、天然光・人工光などからの直接光、分散光を吸収し、それを蛍光に変換し、長波長にシフトして再放出される。再放出された光の大部分が、全反射の法則に従って該繊維内を伝わり、主として屈曲部及び／又はカット端面で濃密化され放出される。この際、投射光に対してカット端面に集まる蛍光の比率は、鞘部と芯部の屈折率差に左右されるため、主として屈曲部や凹凸部およびカット端面部が発光する光学意匠効果を有する繊維が得られるのである。
【背景技術】
【０００２】
近年染顔料の開発が進み、屈曲部や凹凸部およびカット端面部が発光する光学意匠効果を有する繊維について、種々の検討がなされている。
このような光学意匠効果を有する繊維の例は、特許文献１〜４等に開示されており、光を一定方向に伝達する機能を持つものが、数多く上布されてきている。
【０００３】
この性能を生かすには光の伝達損失の少ない樹脂、例えば、ポリカーボネートやポリメチルメタクリレート等が好ましいが、この様な樹脂にはガラス質（非晶質）的性格が強く、そのため、繊維状に成形しにくく、また成形しても、折損してしまい実用上問題であった（特許文献１）。
【０００４】
かかる欠点を改善するため、鞘部を蛍光性物質を有するポリカーボネートやポリメチルメタクリレート等の高透明性樹脂、芯部をポリアミド又はポリエステルにより形成させることで、繊維形成性を良化させ、強度を持たせる技術が提案されている（特許文献２、３）。
【０００５】
しかしながら、これら技術は、鞘部に蛍光性物質を含むが、繊維内の全反射による伝達が十分でないため、屈曲部や凹凸部およびカット端面部に若干の蛍光発色があるものの、全体に対してコントラストが少なく、十分な光学意匠効果が得られなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１−８５３０８号公報
【特許文献２】特開平１−２２５９０３号公報
【特許文献３】特開平４−８２９１７号公報
【特許文献４】特開平１１−３０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術を背景になされたもので、その目的は、上記課題を克服し、繊維の側面から効果的に太陽光や人工光をとり入れ、該入射光を効率よく屈曲部や凹凸部およびカット端面部に伝達することが可能な、光学意匠効果を有する繊維を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者等は、このような問題を解決するため鋭意検討した結果、芯部に蛍光物質を含有する着色されたポリマー、鞘部に芯部より低屈折率な透明ポリマーを配した芯鞘型複合繊維とき、芯部に吸収され、蛍光に変換された光が、繊維内を伝わり、主として屈曲部及び／又はカット端面で効率よく発光できることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
即ち、本発明によれば、芯部が蛍光性物質を含有するポリマー、他方、鞘部が透明ポリマーで主として形成された芯鞘型複合繊維であって、芯部の屈折率ｎ１と鞘部の屈折率ｎ２との関係が、ｎ１−ｎ２≧０．０２であることを特徴とする光学意匠効果を有する芯鞘型複合繊維が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、繊維の側面から効果的に太陽光や人工光をとり入れ、該入射光を効率よく屈曲部や凹凸部およびカット端面部に伝達することが可能な、光学意匠効果を有する芯鞘型複合繊維が得られる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の芯鞘型複合繊維の、鞘部の透明ポリマーに用いられるポリマーとしては、光線透過率（ＡＳＴＭＤ１００３試験法）が７０％以上であることが好ましく、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。
【００１２】
本発明においては、蛍光性物質を含有する芯部のポリマーの屈折率ｎ１は鞘部の透明ポリマーの屈折率ｎ２より大きい構成とし、ｎ１−ｎ２≧０．０２が成り立つことが必要である。
【００１３】
通常、芯部に含有される蛍光性物質は、周囲の光線を吸収して蛍光を発生している。繊維の屈曲部や断面において、十分な視認性をもたせるためには、発生した蛍光が蛍光性物質を含有する芯部内で全反射を繰り返して切り口部へ誘導され、そこから濃密化された状態で放出されることが必要である。
【００１４】
即ち、蛍光性物質含有層内で光が全反射するには臨界角を生じなければならないが、臨界角（θｃ）は高い屈折率を持つ媒質から屈折率の低い媒質へ光が進むときだけ生じるもので、次式で表される。
θｃ＝ｓｉｎ−１（ｎ２／ｎ１）（ｎ２＜ｎ１）
ここで、ｎ１は蛍光性物質を含有する芯部のポリマーの屈折率、ｎ２は鞘部の透明ポリマーの屈折率である。
【００１５】
従って蛍光性物質を含有する芯部のポリマーの屈折率を高くし、鞘部の透明ポリマーの屈折率を低くすれば、蛍光性物質を含有する芯部には臨界角が生じ、層内で光は全反射する。即ち、鞘部の透明ポリマーの屈折率ｎ２は蛍光性物質を含有する芯部のポリマーの屈折率ｎ１よりも低くしなければならない。
【００１６】
また、上記の式からもわかるように、効率良く、光を全反射させるには臨界角が小さい方がよく、蛍光性物質を含有する芯部のポリマーの屈折率と鞘部の透明ポリマーの屈折率の差が大きいほど、効率よく蛍光性物質を含有する芯部内で光の全反射が起こり、より切り口の光輝性が高くなるので鮮明になる。このため両層の屈折率の差ｎ１−ｎ２は、０．０２以上であることが必要であり、好ましくは０．０５以上とする。０．０２未満では、効率良く、芯内部で全反射させることができず、十分な効果は得られない。
【００１７】
蛍光性物質としては、通常、可視光ないし紫外光を吸収し、可視光波長の蛍光を発生するもの、好ましくは可視光中の紫、青、緑等の光線を受けてそれよりも長い波長の蛍光を発生するものが用いられる。このような蛍光性物質は従来良く知られており、一般には蛍光染料、集光染料、蛍光顔料、蛍光増白剤、発光性色素等が用いられる。
【００１８】
例えば、ピレン系、アントラセン系、ペリノン系、アントラキノン系、フルオレセイン系、ウラニン系、エオシン系、ローダミン系、スチルベン系、フラビン系、クマリン系、オーラミン系、アクリジン系、ナフタル酸系、ナフタレン系、フェナントリジューム系、インドール系、イミダゾール系、ボロン錯塩系、チオインジコ等の有機系のものが用いられるが、場合によっては無機系のものも用いることができる。
【００１９】
中でも発光効率の良い集光染料を使用することが好ましい。集光染料としては、例えばペリレンおよびその誘導体等が挙げられる。なかでも特に、ハロゲン化ペリレン誘導体が好ましい。集光染料は、蛍光染料の一種であるが、吸収波長域と発光波長域の重なる程度が少なく、染料の自己吸収は殆ど起こらないために蛍光の程度が強くなっている。また、非常に耐候性の良い染料として位置付けられている。この性能のために染料は非常に精製度が高い状態になっている。
【００２０】
集光染料としては、例えば、Ｌｕｍｏｇｅｎ  Ｆ（ＢＡＳＦ社製）、発光性色素ＥＢ−５０１、ＥＧ−３０２、ＥＲ−１０７（共に三井東圧染料社製）等が挙げられる。このような集光染料を使用することにより、光学意匠効果をさらに高めることができる。
【００２１】
また、蛍光性物質の濃度はポリマーに対して０．００１〜１０重量％の範囲が好ましい。このような範囲とすることにより、十分な蛍光が発生し、光輝性の色を得ることができる。また、集光染料を使用する場合には、その発光効率が良好であるために、その添加量を少なくできる利点がある。更に、集光染料を使用する場合には、その性質上、蛍光性物質を含有する芯部には、他の添加物質はできるかぎり混合しない方が発光効率は良好となる。
【００２２】
集光染料を使用する場合の濃度は、０．００１〜０．５重量％である。使用量が０．００１重量％未満では十分な発光効果が得られず逆に使用量を多くすることは何らさしつかえないが、０．５重量％を超える量を使用すると繊維断面と側面の差が小さくなり、繊維の端面もしくは屈曲部の発光はかえって低下する。
【００２３】
上記蛍光性物質のマトリックスポリマーへのブレンドは均一であることが望ましく、マスターチップを希釈する方法、蛍光物質を揮発性有機溶媒に溶解または分散させてマトリックスポリマーのチップを浸漬し、溶媒留去によりディップ表面に均一コートした後、溶媒混練する方法等が好ましい。本発明繊維を得るための溶融紡糸は周知の方法で実施することができる。
【００２４】
上記複合繊維の断面や屈曲部分から明確な輝光を得るには、蛍光性物質を含有する芯部の断面積は１×１０−６ｃｍ２以上であることが好ましい。より好ましくは１×１０−５ｃｍ２以上であり、１×１０−４ｃｍ２以上であることがさらに好ましい。蛍光物質を含有する芯部の断面積が１×１０−６ｃｍ２以下であると、輝光を発していても肉眼では確認できない、もしくは確認するのが困難であり好ましくない。
【００２５】
本発明において、蛍光物質を含有する芯部の断面積とは、複合繊維側面に対して直角に切断し、芯部のみの面積（最小断面積）をいう。断面積の算出法は、丸断面は繊維直径から算出し、偏平断面は厚みと幅を測定して求めるものである。丸断面の場合では、直径１１μｍ以上であることが好ましい。
【００２６】
本繊維の断面形伏は、円形、だ円形、扁平、三角形又はそれ以上の多角形のものなどを用いることができる。なかでも扁平断面が好ましく、外部からの直接光を効率よく吸収することができる。扁平形状は、単糸の長さ方向に直交する断面の最大径Ａ（長軸）と該長軸に直交する最大径の長さＢ（短軸）の比である扁平度Ａ／Ｂが２〜１５の範囲、好ましくは４〜１０の範囲である。扁平度が１５を超えると、製糸性が大きく低下するので好ましくない。
【００２７】
光を発光させる部位としては、繊維のカット端面が発光強度の点で最も大きいが、繊維の屈曲率の大きい部分も充分発光するため、本発明繊維の形態はステープル、フィラメントのどちらでも良く、目的に応じて利用することができる。
【００２８】
本発明繊維の屈曲部の角度は３６０°に近い鋭角であるほど光学効果に優れるが約５℃のわずかな屈曲でも光学効果が認められる。本発明繊維を用いて布帛を形成し、衣服等に使用した場合、微妙な屈曲で発光し光学効果を得ることができる。その際、発光性は、該繊維の布帛中での存在状態により大きく異なる。
【００２９】
すなわち本発明による光学意匠効果を効果的に付与するためには、外部からの直接光や分散光を吸収伝達させる部分と集光された光を発光させる端面もしくは屈曲部が必要である。本発明繊維のカット端面と屈曲部の組み合わせにより、得られる布帛表面の変化や発光度の変化が多様であるほど好ましい光学意匠効果を表現することができる。
【実施例】
【００３０】
次に本発明の実施例及び比較例を詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例中の各測定項目は下記の方法で測定した。
【００３１】
（１）繊維断面形状、扁平度
本発明の複合繊維の単糸を繊維軸方向に１０ｍ毎に１０箇所サンプリングし、おのおの断面顕微鏡写真を撮影した。
本発明の扁平形状の複合繊維については、撮影された全繊維断面について、単糸の長さ方向に直交する断面の最大径Ａ（長軸）と該長軸に直交する最大径の長さＢ（短軸）の比である扁平度Ａ／Ｂを測定し、全測定値の平均値（ｎ＝１０）で表したものである。
【００３２】
（２）芯部の断面積
本発明の蛍光物質を含有する芯部の断面積は、複合繊維側面に対して直角に切断し、断面顕微鏡写真を撮影し、丸断面は繊維直径から算出し、偏平断面は厚みと幅を測定する。
【００３３】
（３）光学意匠効果の評価
本発明の複合繊維のカット断面について、目視により観察し、下記４段階で光学意匠光沢の効果を判定した。
◎；よく発光する
○；発光する
△；やや発光する
×；ほとんど発光しない
【００３４】
実施例１
芯部に、蛍光物質として集光染料（ハロゲン化ペリレン誘導体  ＢＡＳＦ製  Ｌｕｍｏｇｅｎ  Ｆ  Ｒｅｄ  ３０５）を０．０２重量％混入した屈折率１．５８のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、鞘部に光線透過率（ＡＳＴＭＤ１００３試験法）９９％、屈折率１．４９のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いる。芯部と鞘部の屈折率差は０．０９であった。
芯部のポリマーは、あらかじめ１重量％と濃度の高いマスターバッチを作成し、それと同様のポリマーを所定の濃度になるよう混ぜて希釈する。
乾燥ポリマーをそれぞれ芯部２９０℃、鞘部２５０℃に設定したエクストルーダーで別々に溶融し、それぞれをギヤポンプで計量した後パック内へ導入し、パックに取り付けた吐出口金内で原着ＰＥＴが芯部に配される様に合流させ、扁平断面の吐出孔を６ホール有する口金から２８５℃の温度条件で吐出し、紡糸速度１０００ｍ／分で巻き取った。各々の吐出量は芯と鞘の重量比率（芯／鞘）が７０／３０となるように設定した。
巻き取った未延伸糸を予熱温度８０℃、熱セット温度１６０℃、延伸倍率２．０倍の条件で延伸し、６０ｄｔｅｘ／６ｆｉｌｓの芯鞘型複合断面繊維を得た。得られた複合繊維の断面の扁平度は２．６、芯部の断面積は５．１×１０−６ｃｍ２、鞘の厚さは２．９μｍとなった。
得られた複合繊維は赤色を示し、繊維はカット端面部および屈曲部から鮮明な蛍光を発光する極めて光学意匠効果の優れたものであり、光学意匠効果を評価した結果、「◎」であった。
【００３５】
実施例２
芯部に、蛍光物質として集光染料（ハロゲン化ペリレン誘導体  ＢＡＳＦ製  Ｌｕｍｏｇｅｎ  Ｆ  Ｙｅｌｌｏｗ  ０８３）を０．０２重量％混入した屈折率１．６４のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、鞘部に光線透過率（ＡＳＴＭＤ１００３試験法）９９％、屈折率１．５８のポリカーボネート（ＰＣ）を用いる。芯部と鞘部の屈折率差は０．０６であった。
乾燥ポリマーをそれぞれ芯部３１０℃、鞘部２９０℃に設定したエクストルーダーで別々に溶融し、それぞれをギヤポンプで計量した後パック内へ導入し、パックに取り付けた吐出口金内で原着ＰＥＮが芯部に配される様に合流させ、丸断面の吐出孔を６ホール有する口金から３００℃の温度条件で吐出し、紡糸速度１０００ｍ／分で巻き取った。各々の吐出量は芯と鞘の重量比率（芯／鞘）が８０／２０となるように設定した。
巻き取った未延伸糸を予熱温度１１０℃、熱セット温度１６０℃、延伸倍率２．１倍の条件で延伸し、１２０ｄｔｅｘ／６ｆｉｌｓの芯鞘型複合断面繊維を得た。得られた複合繊維の芯部の断面積は１．２×１０−５ｃｍ２、鞘の厚さは２．７μｍとなった。
得られた複合繊維は黄色を示し、繊維はカット端面部および屈曲部から鮮明な蛍光を発光する光学意匠効果の優れたものであり、光学意匠効果を評価した結果、「○」であった。
【００３６】
比較例１
芯部に、蛍光物質として集光染料（ハロゲン化ペリレン誘導体  ＢＡＳＦ製  Ｌｕｍｏｇｅｎ  Ｆ  Ｒｅｄ  ３０５）を０．０５重量％混入した屈折率１．５８のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、鞘部に光線透過率（ＡＳＴＭＤ１００３試験法）９９％、屈折率１．５８のポリカーボネート（ＰＣ）を用いる。芯部と鞘部の屈折率差は０であった。
乾燥ポリマーをそれぞれ芯部２９０℃、鞘部２９０℃に設定したエクストルーダーで別々に溶融し、それぞれをギヤポンプで計量した後パック内へ導入し、パックに取り付けた吐出口金内で原着ＰＥＴが芯部に配される様に合流させ、扁平断面の吐出孔を６ホール有する口金から２９０℃の温度条件で吐出し、紡糸速度１０００ｍ／分で巻き取った。各々の吐出量は芯と鞘の重量比率（芯／鞘）が７０／３０となるように設定した。
巻き取った未延伸糸を予熱温度８０℃、熱セット温度１６０℃、延伸倍率１．９倍の条件で延伸し、６０ｄｔｅｘ／６ｆｉｌｓの芯鞘型複合断面繊維を得た。得られた複合繊維の断面の扁平度は３．２、芯部の断面積は５．１×１０−６ｃｍ２、鞘の厚さは１．９μｍとなった。
得られた複合繊維は赤色を示し、カット端面に若干の蛍光発色があるものの全体に対してコントラストが少なく、光学意匠効果を評価した結果、「△」であり、光学意匠効果の少ないものであった。
【００３７】
比較例２
芯部に、蛍光物質として集光染料（ハロゲン化ペリレン誘導体  ＢＡＳＦ製  Ｌｕｍｏｇｅｎ  Ｆ  Ｙｅｌｌｏｗ  ０８３）を０．０２重量％混入した屈折率１．４９のポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、鞘部に光線透過率（ＡＳＴＭＤ１００３試験法）９９％、屈折率１．５８のポリカーボネート（ＰＣ）を用いる。芯部と鞘部の屈折率差は−０．０９であった。
乾燥ポリマーをそれぞれ芯部２５０℃、鞘部２９０℃に設定したエクストルーダーで別々に溶融し、それぞれをギヤポンプで計量した後パック内へ導入し、パックに取り付けた吐出口金内で原着ＰＭＭＡが芯部に配される様に合流させ、丸断面の吐出孔を２４ホール有する口金から２８５℃の温度条件で吐出し、紡糸速度１０００ｍ／分で巻き取った。各々の吐出量は芯と鞘の重量比率（芯／鞘）が２０／８０となるように設定した。
巻き取った未延伸糸を予熱温度８０℃、熱セット温度１６０℃、延伸倍率２．０倍の条件で延伸し、６０ｄｔｅｘ／２４ｆｉｌｓの芯鞘型複合断面繊維を得た。得られた複合繊維の芯部の断面積は４．２×１０−７ｃｍ２、鞘の厚さは４．５μｍとなった。
得られた複合繊維は黄色を示し、カット端面に蛍光発色があるものの、蛍光物質を含有する芯部の面積が小さく、目視で効果を確認できず、光学意匠効果を評価した結果、「×」であり、光学意匠効果は見られなかった。
【００３８】
比較例３
蛍光物質として集光染料（ハロゲン化ペリレン誘導体  ＢＡＳＦ製  Ｌｕｍｏｇｅｎ  Ｆ  Ｙｅｌｌｏｗ  ０８３）を０．０２重量％混入した光線透過率（ＡＳＴＭＤ１００３試験法）９９％、屈折率１．５８のポリカーボネート（ＰＣ）を用いて、２９０℃に設定したエクストルーダーで溶融し、ギヤポンプで計量した後パック内へ導入し、パックに取り付けた丸断面の吐出孔を６ホール有する口金から２９０℃の温度条件で吐出し、紡糸速度１０００ｍ／分で巻き取った。
巻き取った未延伸糸を予熱温度８０℃、熱セット温度１６０℃、延伸倍率１．９倍の条件で延伸し、６０ｄｔｅｘ／６ｆｉｌｓの芯鞘型複合断面繊維を得た。得られた複合繊維の芯部の断面積は８．３×１０−６ｃｍ２となった。
得られた繊維は黄色を示し、カット端面に若干の蛍光発色があるものの全体に対してコントラストが少なく、光学意匠効果を評価した結果、「△」であり、光学意匠効果の少ないものであった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の芯鞘型複合繊維は、繊維の側面から効果的に太陽光や人工光をとり入れ、該入射光を効率よく屈曲部や凹凸部およびカット端面部に伝達することが可能であるので、充分な光学意匠効果が発現し、その工業価値は極めて大である。