JPH08218218A - 光学機能繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 所定の反射，干渉作用を発現する条件を満た
した光学機能繊維を精度良く，かつ，安価に製造できる
ようにする。 【構成】 複数の平行に並んだ第１のスリット形開口１
０１およびそれら複数の第１のスリット形開口１０１に
直交する１本の第２のスリット形開口１０２を有し，か
つ，第１のスリット形開口１０１のスリットの長さをＷ
₃ ，第２のスリット形開口１０２のスリットの幅をＷ₂
としたとき， ３Ｗ₂ ≦Ｗ₃ の関係を満足する紡糸口金を用い，熱可塑性重合体を紡
糸する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は，溶融紡糸法により光
学機能を有する繊維を製造する方法に関し，特に，紫外
線や赤外線を反射したり，あるいは可視光を反射，干
渉，回折，散乱することにより発色する構造を有した光
学機能繊維の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から各種繊維や車の塗装などへ色彩
を付与する方法，あるいは質感向上の方法として，無機
あるいは有機の染料，顔料を用いたり，あるいは光輝材
を分散させる方法が一般的に用いられている。

【０００３】ところが，近年，ユーザーの多嗜好，高級
化の傾向と相間って，見る方向によって色が変わった
り，より彩度の高い色調を有する，優美かつ高級感のあ
る発色構造体が切望されている。

【０００４】このため，染料や顔料などの色素を使わ
ず，反射，干渉，回折あるいは散乱作用で発色する構造
体や，さらに，その作用と染料や顔料とを組み合わせる
ことによってより深く鮮やかに発色する構造体が鋭意研
究・開発されている。

【０００５】例えば，特公昭４３−１４１８５号公報
や，特開平１−１３９８０８号公報では，光学屈折率の
異なる２種類以上の樹脂からなる被覆型の複合繊維を形
成することにより，真珠光沢を発する複合繊維が開示さ
れており，また，分子配向異方性フィルムを偏光フィル
ムでサンドイッチ構造とすることにより，発色する材料
も発表されている（例えば，繊維機械学会誌Ｖｏｌ．４
２，Ｎｏ．２，ｐ．５５，同Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．１
０，ｐ．１６０，いずれも１９８９年）。

【０００６】一方，特開昭５９−２２８０４２号公報，
特公昭６０−２４８４７号公報，特公昭６３−６４５３
５号公報等では，見る方向により色調を変え，鮮やかな
色調効果を有することで有名な南米産モルフォ蝶にヒン
トを得た発色構造体も提案されている。

【０００７】さらに，特開昭６２−１７０５１０号公報
では，繊維表面に一定幅の細隙を設けることにより干渉
色を発する構造体が開示されており，その中で染料や顔
料を用いていないので堅牢性が高く，経時変化のない優
れた構造体であることを明記している。

【０００８】ところが，上記偏光フィルムを用いるもの
では，細い繊維や微少なチップ（小片）を形成すること
が困難であったり，反射する主波長（いわゆるピーク波
長を言う）をコントロールすることが困難であるという
不都合があった。

【０００９】また，特開昭５９−２２８０４２号公報，
特公昭６０−２４８４７号公報，特公昭６３−６４５３
５号公報，さらに特開昭６２−１７０５１０号公報等に
記載されているものでは，その構造体の諸元（形状の厚
さや長さ，構成材料の屈折率等）が曖昧であったり，効
果が不十分なため，そのままでは所望の発色構造体を得
ることが不可能であるという不都合があった。

【００１０】このため，これらを解決するものとして，
本出願人は，先に特開平６−０１７３４９号公報におい
て，従来技術では得られなかった鮮やかで見る方向によ
って色味が変わり，しかも経時変化のない「反射干渉作
用を有する構造体」を提案した。

【００１１】ここで，本出願人が特開平６−０１７３４
９号公報で提案した繊維について説明する。この繊維
は，図５（ａ）〜（ｃ）に示すように，断面形状におい
て紫外線や赤外線波長を反射し，かつ可視光線の波長の
反射，干渉による発色を行なう微細な凸部翼部５０１
と，複数個の上記凸部翼部５０１を接続する芯部５０２
とからなり，断面形状で，複数個の上記凸部翼部５０１
が連なっている方向を縦方向，それと直角方向を横方向
として上記芯部５０２の横方向の幅をＷａ，上記凸部翼
部５０１の横方向の幅をＷｂとした場合に， Ｗｂ≧３Ｗａ を満足し，上記凸部翼部５０１の間は空気層であり，該
空気層の縦方向の厚さをｄａ，上記凸部翼部５０１の縦
方向の厚さをｄｂ，上記凸部翼部５０１を構成する材料
の光学屈折率をｎｂとした場合に， ０．０２μｍ≦ｄａ≦０．４μｍ ０．０２μｍ≦ｄｂ １．２≦ｎｂ≦１．８ を満足し，かつ，上記凸部翼部５０１の縦方向の厚さｄ
ｂのばらつき，すなわち，厚さｄｂにおける基準値から
の製造誤差の最大値が４０％以下とするものである。

【００１２】なお，図５（ｂ），（ｃ）は，それぞれ多
連構造の例を示し，図において，５０３は台座部，５０
４は孔部を示す。

【００１３】さて，このような繊維で得られる具体的な
光学特性を，図５（ａ）に示す構造を用いて説明する。
なお，ここでは可視光領域での発色についてのみ説明す
る。今，凸部翼部５０１を構成する材料の光学屈折率を
ｎｂ＝１．５，凸部翼部５０１の縦方向の厚さをｄｂ＝
０．０８μｍ，空気層の縦方向の厚さをｄａ＝０．１２
μｍとし，凸部翼部５０１の層数Ｎを変えた時の反射ス
ペクトルを，図６に示す。

【００１４】図６から明らかなように，凸部翼部５０１
の層数Ｎの増加と共に反射率は増加し，層数Ｎ＝１０で
は完全反射率となり，波長０．４８μｍで極めて鮮やか
な青色を呈することがわかる。なお，色味の鮮やかさに
対応する反射率の下限値，すなわち，所望の反射ピーク
波長において，反射率０．４以上を得るためには凸部翼
部５０１の層数ＮがＮ＝２以上必要であることもわか
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，このよ
うな反射，干渉作用を発現させるためには，空気層の縦
方向の厚さｄａと凸部翼部５０１の縦方向の厚さｄｂを
極めて薄く，しかも基準値からの製造誤差の最大値が４
０％以下となるように繊維を製造しなければならないた
め，高精度の製造が要求され，必ずしも満足する繊維が
得られないという問題点や，安価に製造することが困難
であるという問題点があった。

【００１６】ここで，基準値からの製造誤差の最大値を
４０％以下にしなければならないのは，特開平６−０１
７３４９号公報に記載してあるように，色味の鮮やかさ
に対応する反射率の下限値，すなわち，反射率０．４以
上を得ることが不可能になるからである。

【００１７】この発明は上記に鑑みてなされたものであ
って，所定の反射，干渉作用を発現する条件を満たした
光学機能繊維を精度良く，かつ，安価に製造できるよう
にすることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに，請求項１に係る光学機能繊維の製造方法は，光の
反射，干渉作用を有する光学機能繊維の製造方法におい
て，複数の平行に並んだ第１のスリット形開口およびそ
れら複数の第１のスリット形開口に直交する１本の第２
のスリット形開口を有し，かつ，前記第１のスリット形
開口のスリットの長さをＷ₃ ，第２のスリット形開口の
スリットの幅をＷ₂ としたとき， ３Ｗ₂ ≦Ｗ₃ の関係を満足する紡糸口金を用い，熱可塑性重合体を紡
糸するものである。

【００１９】また，請求項２に係る光学機能繊維の製造
方法は，前記紡糸口金が，前記第１のスリット形開口の
スリットの長さをＷ₃ ，第２のスリット形開口のスリッ
トの幅をＷ₂ としたとき， ５Ｗ₂ ≦Ｗ₃ の関係を満足するものである。

【００２０】また，請求項３に係る光学機能繊維の製造
方法は，前記第１のスリット形開口が，前記第２のスリ
ット形開口と直交する部分近辺のスリット幅より先端部
のスリット幅の方が大きいものである。

【００２１】また，請求項４に係る光学機能繊維の製造
方法は，前記第１のスリット形開口および第２のスリッ
ト形開口が，それぞれ矩形もしくは長円形であるもので
ある。

【００２２】また，請求項５に係る光学機能繊維の製造
方法は，前記紡糸口金の前記複数の平行に並んだ第１の
スリット形開口のスリット長が，それら複数の第１のス
リット形開口に直交する第２のスリット形開口の一端か
ら他端へ向かうにつれ漸増するものである。

【００２３】また，請求項６に係る光学機能繊維の製造
方法は，前記紡糸口金が，前記複数の平行に並んだ第１
のスリット形開口およびそれら複数の第１のスリット形
開口に直交する１本の第２のスリット形開口を一つの単
位として，これらが複数個連続して設けられているもの
である。

【００２４】また，請求項７に係る光学機能繊維の製造
方法は，前記紡糸口金の前記複数の第１のスリット形開
口が，等幅，等間隔で平行に並べられており，かつ，第
１のスリット形開口のスリットの幅をＷ₁ ，第１のスリ
ット形開口のスリット間の間隔をｄとしたとき， ０．０３ｍｍ≦Ｗ₁ １≦ｄ／Ｗ₁ ≦３０ の関係を満足するものである。

【００２５】また，請求項８に係る光学機能繊維の製造
方法は，前記紡糸口金の前記複数の第１のスリット形開
口が，等幅，等間隔で平行に並べられており，かつ，第
１のスリット形開口のスリットの幅をＷ₁ ，第１のスリ
ット形開口のスリット間の間隔をｄとしたとき， ０．１ｍｍ≦Ｗ₁ ２≦ｄ／Ｗ₁ ≦２０ の関係を満足するものである。

【００２６】また，請求項９に係る光学機能繊維の製造
方法は，前記熱可塑性重合体の紡出時の条件が，剪断速
度をγ，溶融粘度をηとしたとき， ２×１０² ≦γ≦１×１０⁴ ３×１０≦η≦１×１０³ ただし，単位はそれぞれ，１／ｓ，Ｐａ・ｓを満足する
ものである。

【００２７】

【作用】この発明の光学機能繊維の製造方法（請求項
１）は，複数の平行に並んだ第１のスリット形開口およ
びそれら複数の第１のスリット形開口に直交する１本の
第２のスリット形開口を有し，かつ，第１のスリット形
開口のスリットの長さをＷ ₃ ，第２のスリット形開口の
スリットの幅をＷ₂ としたときに，３Ｗ₂ ≦Ｗ₃ の関係
を満足する紡糸口金を用いて，熱可塑性重合体を紡糸す
ることにより，製造された光学機能繊維において，反
射，干渉を発現するために必要な交互積層領域が十分に
確保される。

【００２８】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項２）は，第１のスリット形開口のスリットの長
さをＷ₃ ，第２のスリット形開口のスリットの幅をＷ₂
としたときに，５Ｗ₂ ≦Ｗ₃ の関係を満足する紡糸口金
を用いて，熱可塑性重合体を紡糸することにより，製造
された光学機能繊維において，反射，干渉を発現するた
めに必要な交互積層領域が十分に確保される。

【００２９】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項３）は，第１のスリット形開口のスリット幅
を，第２のスリット形開口と直交する部分近辺より先端
部の方が大きいものとした紡糸口金を用いて，光の反
射，干渉作用を有する光学機能繊維を製造する。

【００３０】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項４）は，第１のスリット形開口および第２のス
リット形開口が，それぞれ矩形もしくは長円形である紡
糸口金を用いて，光の反射，干渉作用を有する光学機能
繊維を製造する。

【００３１】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項５）は，第１のスリット形開口のスリット長
が，第２のスリット形開口の一端から他端へ向かうにつ
れ漸増する紡糸口金を用いて，光の反射，干渉作用を有
する光学機能繊維を製造する。

【００３２】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項６）は，複数の平行に並んだ第１のスリット形
開口およびそれら複数の第１のスリット形開口に直交す
る１本の第２のスリット形開口を一つの単位として，こ
れらが複数個連続して設けられている紡糸口金を用い
て，光の反射，干渉作用を有する光学機能繊維を製造す
る。

【００３３】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項７）は，複数の第１のスリット形開口が，等
幅，等間隔で平行に並べられており，かつ，第１のスリ
ット形開口のスリットの幅をＷ₁ ，第１のスリット形開
口のスリット間の間隔をｄとしたとき，０．０３ｍｍ≦
Ｗ₁ ，１≦ｄ／Ｗ₁ ≦３０の関係を満足する紡糸口金を
用いて，熱可塑性重合体を紡糸することにより，安定し
て光学機能繊維が製造され，かつ，転写率の大きな断面
を有した光学機能繊維が精度良く製造される。

【００３４】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項８）は，複数の第１のスリット形開口が，等
幅，等間隔で平行に並べられており，かつ，第１のスリ
ット形開口のスリットの幅をＷ₁ ，第１のスリット形開
口のスリット間の間隔をｄとしたときに，０．１ｍｍ≦
Ｗ₁ ，２≦ｄ／Ｗ₁ ≦２０の関係を満足する紡糸口金を
用いて，熱可塑性重合体を紡糸することにより，安定し
て光学機能繊維が製造され，かつ，転写率の大きな断面
を有した光学機能繊維が精度良く製造される。

【００３５】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項９）は，熱可塑性重合体の紡出時の条件が，剪
断速度をγ，溶融粘度をηとしたときに，２×１０² ≦
γ≦１×１０⁴ ，３×１０≦η≦１×１０³ （ただし，
単位はそれぞれ，１／ｓ，Ｐａ・ｓ）を満足することに
より，良好な転写性を有する光学機能繊維が製造され
る。

【００３６】

【実施例】以下，この発明の光学機能繊維の製造方法に
ついて，〔この発明で使用する紡糸口金〕，〔熱可塑性
重合体の紡出時の条件〕，〔実施例１〕，〔実施例
２〕，〔実施例３〕，〔実施例４〕の順で図面を参照し
て詳細に説明する。

【００３７】〔この発明で使用する紡糸口金〕光の反
射，干渉作用を有する光学機能繊維を製造するため，我
々は鋭意努力した結果，複数の平行に並んだ第１のスリ
ット形開口と，それら複数の第１のスリット形開口に直
交する１本の第２のスリット形開口とを持つ紡糸口金を
用いて，溶融熱可塑性重合体を紡糸口金から紡糸するこ
とにより，光学機能繊維を製造する方法を開発した。

【００３８】この光学機能繊維の製造方法に使用する紡
糸口金は，具体的には，紡糸口金に開けられた第１のス
リット形開口の複数平行に並んだスリットが等幅，等間
隔であり，第１のスリット形開口のスリット幅をＷ₁ ，
スリット長さをＷ₃ とし，また，該第１のスリット形開
口に直交する１本の第２のスリット形開口のスリット幅
をＷ₂ ，第１のスリット形開口のスリット間の間隔をｄ
としたとき， ３Ｗ₂ ≦Ｗ₃ を満足するものであり，さらには ０．０３ｍｍ≦Ｗ₁ １≦ｄ／Ｗ₁ ≦３０ を満足するものである。

【００３９】以下，図１を参照してさらに詳細に説明す
る。図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）は，
この発明の製造方法に用いられる紡糸口金の断面の一例
を示したものである。

【００４０】同図（ａ）は複数の平行に並んだ第１のス
リット形開口１０１と，それら複数の第１のスリット形
開口１０１に直交する１本の第２のスリット形開口１０
２を持つ紡糸口金を示し，同図（ｂ）は複数の平行に並
んだ第１のスリット形開口１０１と，それら複数の第１
のスリット形開口１０１に直交する１本の第２のスリッ
ト形開口１０２よりなる開口が複数個連続して開いた紡
糸口金で，中央部にそれらを接続する接続開口１０３が
あるものを示す。

【００４１】また，同図（ｃ）は複数の平行に並んだ第
１のスリット形開口１０１のスリット幅が，直交する部
分近辺の幅より先端部の幅の方が大きいもの（テーパ
状）を示し，同図（ｄ）は複数の平行に並んだ第１のス
リット形開口１０１が長円形のものを示し，同図（ｅ）
は複数の平行に並んだ第１のスリット形開口１０１が一
端から他端に向かうに連れて漸増した形状のものを示し
ている。

【００４２】ここで，複数の平行に並んだ第１のスリッ
ト形開口１０１は，矩形であっても長円形であっても構
わないのは勿論である。また，図１では，主に開口数が
６ないし７の紡糸口金断面を示しているが，図６で示し
た光学機能繊維の反射スペクトルからも明らかなよう
に，開口数が２以上であればこの発明が適用できるのは
勿論である。

【００４３】なお，図１において，Ｗ₁ は複数の平行に
並んだ第１のスリット形開口１０１のスリットの幅を示
し，Ｗ₃ は第１のスリット形開口１０１のスリットの長
さを示し，Ｗ₂ は複数の平行に並んだ第１のスリット形
開口１０１に直交する第２のスリット形開口１０２のス
リットの幅を示し，さらに，ｄは複数の平行に並んだ第
１のスリット形開口のスリット間の間隔をｄを示すもの
である。

【００４４】次に，複数の平行に並んだ第１のスリット
形開口１０１のスリットの長さをＷ ₃ ，それら複数の開
口に直交する第２のスリット形開口１０２のスリットの
幅をＷ₂ としたとき，（１）式を満足しなければならな
い理由について述べる。 ３Ｗ₂ ≦Ｗ₃ ‥‥‥‥（１）

【００４５】上記（１）式は，本出願人によって先に出
願された特開平６−０１７３４９号公報にも示すよう
に，得られた光学機能繊維が目的波長の反射，干渉を有
効に発現させるために必要なものである。（１）式が成
立しないということは複数の開口に直交する第２のスリ
ット形開口１０２のスリット幅Ｗ₂ が必然的に大きくな
り，それ故，反射干渉を発現せしめる交互積層領域が十
分確保できないことを意味する。

【００４６】なお，特に好ましくは，（２）式を満足す
べきである。 ５Ｗ₂ ≦Ｗ₃ ‥‥‥‥（２）

【００４７】ここで，（２）式を満足すべきとしたの
は，ポリスチレン（ＰＳ）やポリプロピレン（ＰＰ）等
の熱可塑性樹脂を，例えば，（１）式の条件で，図１
（ａ）に示す紡糸口金のスリット開口から吐出させて，
図５（ａ）で示したような断面繊維を得ようとしても，
バラス効果が大きいため，実際に得られる繊維断面の転
写率が０．６以下となり，（１）式を満足することが困
難になるためである。したがって，バラス効果を考慮し
て，さらに好ましくは上記（２）式を満足するものであ
る。

【００４８】次に，次の（３）式を満足しなけらばなら
ない理由について説明する。 ０．０３ｍｍ≦Ｗ₁ ‥‥‥‥（３） 第１には，スリット形開口を形成する材料（ステンレス
等）の厚さとスリット形開口の幅とのアスペクト比の関
係から，より狭いスリット形開口の加工が本質的に困難
となるためである。また，仮に特殊な放電加工等により
加工が可能であっても，そこから吐出される溶融ポリマ
ーの圧力（吐出圧）が大きくなるため，強度的に弱く，
破壊してしまうためである。

【００４９】第２には，後述するようにスリットの幅Ｗ
₁ が０．０３ｍｍ以下となると，そこから吐出される溶
融ポリマーの剪断速度が極めて大きくなるため，得られ
る繊維の断面形状も大きくくずれてしまう（いわゆる，
転写率が小さくなる）ことによる。

【００５０】なお，この吐出圧力が大きくならないよう
にスリット形開口の断面積を大きくする，すなわち，ス
リットの長さＷ₃ を十分大なる方向とすると，スリット
開口内での圧力分布に不均一性が生じ，やはり適切でな
くなる。

【００５１】このような観点から，スリットの幅Ｗ₁ の
値が０．０３ｍｍ以上であれば，所望の値を設定しても
良いことになる。ただし，Ｗ₁ の値が余り大き過ぎると
断面積が大となり，今度は逆に吐出圧力が小となって，
後述するように適切な剪断速度を与えなくなる。また，
当然のことながら，スリットの幅Ｗ₁ の値が小さい程，
加工コストも高くなる。

【００５２】また，次の（４）式を満足しなければなら
ない理由を図２を参照して説明する。 １≦ｄ／Ｗ₁ ≦３０‥‥‥‥（４）

【００５３】図２は，複数の平行に並んだスリットとス
リットとの間隔ｄと，そのスリットの幅Ｗ₁ との比（ｄ
／Ｗ₁ ）と転写率との関係を示したものである。この比
（ｄ／Ｗ₁ ）が０．５以下の場合は，隣り合うスリット
が近接し過ぎるため，そこから吐出した溶融ポリマー同
志が融着してしまい，例えば，図１（ａ）に示す形状の
紡糸口金を用いた場合，得られる繊維断面は楕円形状と
なり，転写率を議論するレベルにはほど遠い状態となる
（図２中の左側の領域）。

【００５４】なお，この原因は使用するポリマーや紡糸
条件により多少異なるものの，基本的にはポリマーの表
面張力，バラス効果等に基づくと考えられる。

【００５５】この比（ｄ／Ｗ₁ ）が１以上になると，転
写率は０．６以上となり，いわゆる転写性が良好な領域
に入ってくる。

【００５６】ここで，転写率とは，紡糸口金の開口部断
面形状とそこから吐出される繊維断面の断面形状との関
係を表すものであり，この値が大きいほど紡糸口金の形
状に近い（相似的）状態となる。なお，ここで，転写率
（Γ）を（得られた繊維の異形度）／（紡糸口金の異形
度）と定義するものである。

【００５７】すなわち，紡糸口金の開口部の周長をＬ，
開口部の断面積をＳ，そこから吐出される繊維断面の周
長をＬ´，断面式をＳ´とすると，転写率（Γ）は次式
によって求められる。 Γ＝（Ｌ´² ／Ｓ´）／（Ｌ² ／Ｓ）

【００５８】一般に，繊維の反射特性等では，この転写
率（Γ）が０．６以上であれば，実用レベルと見なして
いるので，ここでも０．６を一つの目安とする。したが
って，次の（４ａ）式を満足しなければならない。 １≦ｄ／Ｗ₁ ‥‥‥‥（４ａ）

【００５９】また，その比ｄ／Ｗ₁ が３０以上と大きく
なってしまうと，ポリマー同志の融着は発生しないが，
先に示したようにスリット内での圧力分布の不均一と，
吐出後の冷却固化の不均一のために，湾曲したり，歪ん
だりして転写率の大きな断面は得られなくなる（図２中
の右側の領域）。したがって，次の（４ｂ）式を満足し
なければならない。 ｄ／Ｗ₁ ≦３０‥‥‥‥（４ｂ）

【００６０】すなわち，複数の平行に並んだスリットと
スリットとの間隔ｄと，そのスリットの幅Ｗ₁ との比
（ｄ／Ｗ₁ ）は，上記（４ａ）式および（４ｂ）式よ
り，（４）式を満足しなければならないことになる。

【００６１】なお，反射，干渉をより有効に発現させる
ため，すなわち，大きな転写率を得るため，そこから吐
出される繊維の製造安定性，紡糸口金作製の低コスト
化，さらには使用可能な熱可塑性樹脂の汎用性，紡糸条
件等を考慮すると，より好ましくは，次の（５）式およ
び（６）式を満足することである。 ０．１ｍｍ≦Ｗ₁ ‥‥‥‥‥（５） ２≦ｄ／Ｗ₁ ≦２０‥‥‥‥（６）

【００６２】〔熱可塑性重合体の紡出時の条件〕次に，
この発明の光学機能繊維の製造方法における，望ましい
熱可塑性重合体の紡出時の条件について説明する。望ま
しい熱可塑性重合体の紡出時の条件は，剪断速度をγ，
溶融粘度をηとしたとき，次に（７）式および（８）式
を満足することである。 ２×１０² ≦γ≦１×１０⁴ ‥‥‥‥（７） ３×１０≦η≦１×１０³ ‥‥‥‥‥（８） （単位はそれぞれ，１／ｓ，Ｐａ・ｓである）

【００６３】以下，（７）式および（８）式を満足しな
ければならない理由について説明する。図３は，一例と
して，代表的な熱可塑性重合体である３種類のポリスチ
レン（分子量の異なる３グレード：ＰＳ＃１，ＰＳ＃
２，ＰＳ＃３）の粘度特性（流動曲線）と転写率の良否
を○，×で示したものである。なお，図中には○，×を
基に転写率の良否をハッチングで表してある。また，各
グレードにおける２本の流動曲線の違いは紡糸温度の大
小を表す。

【００６４】さらに，前述したように転写率が０．６以
上であれば実用レベルと判断されるので，この値以上の
ものを転写性が大きい（良好）と見なしてプロットして
ある。

【００６５】さて，図３からも明らかなように，転写性
は剪断速度γが，２×１０² ≦γ≦１×１０⁴ の範囲
で，また，溶融粘度ηが，３×１０≦η≦１×１０³ の
範囲で良好なことがわかる。また，他の熱可塑性重合体
のポリカーボネート（ＰＣ）についても分子量の異なる
２グレード（ＰＣ＃１，ＰＣ＃２）を用いて同様な実験
を行なった結果，図４に示すようにやはり上記条件内で
良好な転写性を示すことがわかった。

【００６６】さらに，ポリプロピレン，ポリエチレンテ
レフタレート等の他の熱可塑性重合体についても詳細な
検討を行なった結果，同条件下で良好な転写性を示すこ
とを我々は見い出したものである。

【００６７】このように，この発明で示した紡糸口金を
用いて種々の熱可塑性重合体を紡出する場合，なぜこの
条件範囲でなければ転写性が大きくならないのか，現時
点では定かではないが，概ね次のように考えることがで
きる。

【００６８】まず，剪断速度γが小（２×１０² ≦γ）
の場合，溶融粘度ηが小（３×１０≦η）であれば，表
面張力の寄与が大きいため，吐出されるポリマーの断面
は必然的に丸くなる方向になり，転写性も小となる。ま
た，溶融粘度ηが大（η≦１×１０³ ）となると，多少
大きな転写性が得られるようになるものの不十分であ
る。

【００６９】一方，剪断速度γが大の場合（γ≦１×１
０⁴ ），溶融粘度ηが小（３×１０≦η）であれば，吐
出量が多くなって冷却固化が不十分となる。また，溶融
粘度ηが大（η≦１×１０³ ）となると，バラス効果等
により口金孔より吐出されるポリマーの断面は変形して
大きな転写性は得られなかったり，あるいは紡出できな
くなる。

【００７０】このような傾向は使用する熱可塑性重合体
の種類により多少異なるものの，ほぼ同様であることを
我々は鋭意検討の結果，見い出したものである。

【００７１】なお，この発明が適用できる熱可塑性重合
体とは，ポリエチレン，ポリプロピレン等のポリオレフ
ィン類，ポリエチレンテレフタレート，ポリテトラメチ
レンテレフタレート等に代表されるポリエステル類，ポ
リスチレン，ポリカーボネート，ポリフッ化エチレン，
ポリアセタール，ポリフェニレンサルファイド等の溶融
熱可塑性重合体であり，また，２種以上の共重合体ポリ
マー，及び混合ポリマーであっても構わない。

【００７２】特に，溶融粘度が大きく，熱活性化エネル
ギーの大きなポリマーであるポリカーボネート等にこの
発明を適用すると，大きな効果が得られる。

【００７３】以下，この発明の実施例を示すが，これに
よりこの発明が限定されるものではない。

【００７４】〔実施例１〕熱可塑性重合体としてポリス
チレン（重量平均分子量：３．１×１０⁵ ）を準備し，
図１（ａ）に示す形状の紡糸口金（Ｗ₁ ＝０．２ｍｍ，
Ｗ₂ ＝０．２ｍｍ，Ｗ₃ ＝４ｍｍ，ｄ＝１．８ｍｍ，ｄ
／Ｗ₁ ＝９）を用いて，紡糸温度２７０℃，剪断速度１
×１０³ （１／ｓ）の条件で高速紡糸した。その際の溶
融粘度は，約１×１０² （Ｐａ・ｓ）である。

【００７５】その後，さらに温度１０５℃で熱延伸を行
ない，最終的に，図５（ａ）に示すような断面形状の近
赤外線反射繊維を得ようとした。得られた繊維につい
て，その断面を電子顕微鏡写真に撮り，Ｗ₁ ´（図５
（ａ）のｄｂに相当），ｄ´（図５（ａ）のｄａに相
当）の寸法比，さらにその周長及び断面積を測定して転
写率を評価した。

【００７６】また，反射スペクトルを顕微分光光度計
（モデルＵ−６０００を改良したもの：日立製作所）を
用い，入射角０°／受光角０°にて評価した。

【００７７】これらの結果を表１に示すが，波長１μｍ
にて反射率６５％の近赤外線反射繊維を得た。すなわ
ち，実施例１の光学機能繊維の製造方法によって，先に
特開平６−０１７３４９号公報で示した「反射，干渉作
用を有する繊維」の条件を満たした光学機能繊維を精度
良く製造することができた。

【００７８】

【表１】

【００７９】〔実施例２〕熱可塑性重合体として，真空
乾燥処理（１２０℃×６Ｈ）したポリカーボネート（重
量平均分子量：２．７７×１０⁵ ）を準備し，図１
（ｂ）に示す形状の紡糸口金（Ｗ₁ ＝０．１ｍｍ，Ｗ₂
＝０．１ｍｍ，Ｗ₃ ＝１ｍｍ，ｄ＝１ｍｍ，ｄ／Ｗ₁ ＝
１０）を用いて，紡糸温度３００℃，剪断速度８×１０
² （１／ｓ）の条件で高速紡糸した。その際の溶融粘度
は約４×１０² （Ｐａ・ｓ）である。

【００８０】その後，さらに温度１７０℃で熱延伸を行
ない，最終的に図５（ｂ）に示すような断面形状の青色
発色繊維を得ようとした。得られた繊維について，その
断面を電子顕微鏡写真に撮り，Ｗ₁ ´（図５のｄｂに相
当），ｄ´（図５のｄａに相当）の寸法比，さらにその
周長及び断面積を測定して転写率を評価した。

【００８１】また，反射スペクトルを顕微分光光度計
（モデルＵ−６０００を改良したもの：日立製作所）を
用い，入射角０°／受光角０°にて評価した。

【００８２】これらの結果を表１に示すが，反射率５９
％の緑色を呈する発色繊維を得た。すなわち，実施例２
の光学機能繊維の製造方法によって，先に特開平６−０
１７３４９号公報で示した「反射，干渉作用を有する繊
維」の条件を満たした光学機能繊維を精度良く製造する
ことができた。

【００８３】〔実施例３〕熱可塑性重合体として真空乾
燥処理（１２０℃×６Ｈ）したポリカーボネート（重量
平均分子量：２．７７×１０⁵ ）を準備し，図１（ａ）
に示す形状の紡糸口金（Ｗ₁ ＝０．１５ｍｍ，Ｗ₂ ＝
０．１５ｍｍ，Ｗ₃ ＝２ｍｍ，ｄ＝１．５ｍｍ，ｄ／Ｗ
₁ ＝１０）を用いて，紡糸温度３００℃，剪断速度８×
１０² （１／ｓ）の条件で紡糸した。その際の溶融粘度
は，約４×１０² （Ｐａ・ｓ）である。

【００８４】その後，さらに温度１７０℃で熱延伸を行
ない，最終的に図５（ａ）に示すような断面形状の赤外
線反射繊維を得ようとした。得られた繊維について，そ
の断面を電子顕微鏡写真に撮り，Ｗ₁ ´（図５のｄｂに
相当），ｄ´（図５のｄａに相当）の寸法比，さらにそ
の周長及び断面積を測定して転写率を評価した。

【００８５】また，反射スペクトルを顕微分光光度計
（モデルＵ−６０００を改良したもの：日立製作所）を
用い，入射角０°／受光角０°にて評価した。

【００８６】これらの結果を表１に示すが，波長５μｍ
にて反射率６２％の赤外線反射繊維を得た。すなわち，
実施例３の光学機能繊維の製造方法によって，先に特開
平６−０１７３４９号公報で示した「反射，干渉作用を
有する繊維」の条件を満たした光学機能繊維を精度良く
製造することができた。

【００８７】〔実施例４〕熱可塑性重合体として，ポリ
プロピレンを準備し，図１（ｃ）に示す形状の紡糸口金
（Ｗ₁ ＝０．１ｍｍ，Ｗ₂ ＝０．１ｍｍ，Ｗ₃ ＝２ｍ
ｍ，ｄ＝２ｍｍ，ｄ／Ｗ₁ ＝２０）を用いて，紡糸温度
２５５℃，剪断速度２×１０³ （１／ｓ）の条件で紡糸
した。その際の溶融粘度は，約７×１０（Ｐａ・ｓ）で
ある。

【００８８】その後，さらに温度１２０℃で熱延伸を行
ない，最終的に図５（ａ）に示すような断面形状の赤外
線反射繊維を得た。得られた繊維について，その断面を
電子顕微鏡写真に撮り，Ｗ₁ ´（図５のｄｂに相当），
ｄ´（図５のｄａに相当）の寸法比，さらにその周長及
び断面積を測定して転写率を評価した。

【００８９】また，反射スペクトルを顕微分光光度計
（モデルＵ−６０００を改良したもの：日立製作所）を
用い，入射角０°／受光角０°にて評価した。

【００９０】これらの結果を表１に示すが，波長５μｍ
にて反射率５２％の赤外線反射繊維を得た。すなわち，
実施例４の光学機能繊維の製造方法によって，先に特開
平６−０１７３４９号公報で示した「反射，干渉作用を
有する繊維」の条件を満たした光学機能繊維を精度良く
製造することができた。

【００９１】なお，比較例として，以下に示す〔比較例
１〕，〔比較例２〕，〔比較例３〕のように光学機能繊
維を製造した。

【００９２】〔比較例１〕熱可塑性重合体としてポリス
チレン（重量平均分子量：３．１×１０⁵ ）を準備し，
実施例１と同様な図１（ａ）に示す形状の紡糸口金（Ｗ
₁ ＝０．２ｍｍ，Ｗ₂ ＝０．２ｍｍ，Ｗ₃ ＝４ｍｍ，ｄ
＝１．８ｍｍ，ｄ／Ｗ₁ ＝９）を用い，紡糸温度２７０
℃で，また，剪断速度は実施例１よりも小さい９×１０
（１／ｓ）の条件で紡糸した。その際の溶融粘度は約５
×１０² （Ｐａ・ｓ）である。

【００９３】その後，さらに温度１０５℃で熱延伸を行
ない，最終的に図５（ａ）に示すような断面形状の近赤
外線反射繊維を得ようとした。得られた繊維について，
その断面を電子顕微鏡写真に撮り，Ｗ₁ ´（図５のｄｂ
に相当），ｄ´（図５のｄａに相当）の寸法比，さらに
その周長及び断面積を測定して転写率を評価した。

【００９４】また，反射スペクトルを顕微分光光度計
（日立製作所製のモデルＵ−６０００を改良したもの）
を用い，入射角０°／受光角０°にて評価した。

【００９５】これらの結果を表１に示すが，波長１．０
μｍにて反射率３０％の近赤外線反射繊維を得るに留ま
った。

【００９６】〔比較例２〕熱可塑性重合体として，真空
乾燥処理（１２０℃×６Ｈ）したポリカーボネート（重
量平均分子量：２．７７×１０⁵ ）を準備し，図１
（ｂ）に示す形状の紡糸口金（Ｗ₁ ＝０．２ｍｍ，Ｗ₂
＝０．２ｍｍ，Ｗ₃ ＝０．５ｍｍ，ｄ＝０．１ｍｍ，ｄ
／Ｗ₁ ＝０．５）を用いて，紡糸温度３００℃，剪断速
度８×１０² （１／ｓ）の条件で高速紡糸した。その際
の溶融粘度は約４×１０² （Ｐａ・ｓ）である。

【００９７】その後，さらに温度１７０℃で熱延伸を行
ない，最終的に図５（ｂ）に示すような断面形状の緑色
発色繊維を得ようとした。得られた繊維について，その
断面を電子顕微鏡写真に撮り，観察したところ，繊維断
面は楕円形状となり，発色するレベルには到らなかっ
た。

【００９８】〔比較例３〕熱可塑性重合体として，真空
乾燥処理（１２０℃×６Ｈ）したポリカーボネート（重
量平均分子量：２．７７×１０⁵ ）を準備し，実施例３
と同様な図１（ａ）に示す形状の紡糸口金（Ｗ₁ ＝０．
３ｍｍ，Ｗ₂ ＝０．１５ｍｍ，Ｗ₃ ＝２ｍｍ，ｄ＝０．
１ｍｍ，ｄ／Ｗ₁ ＝０．３３）を用いて，紡糸温度３１
５℃，剪断速度１×１０² （１／ｓ）の条件で紡糸し
た。その際の溶融粘度は約３×１０²（Ｐａ・ｓ）であ
る。

【００９９】その後，さらに温度１７０℃で熱延伸を行
ない，最終的に図５（ａ）に示すような断面形状の赤外
線反射繊維を得ようとした。得られた繊維について，そ
の断面を電子顕微鏡写真に撮り，観察したところ，比較
例２と同様，繊維断面は楕円形状となり，赤外線を反射
するレベルには到らなかった。

【０１００】前述したように実施例１〜実施例４によれ
ば，転写率の大きな，反射，干渉作用を有する光学機能
繊維を精度良く，かつ，安価に製造することができる。

【０１０１】さらにこのようにして得られた光学機能繊
維を細かく切断してチップ化したものを，各種塗料やコ
ーティング材に含有することにより新規な光輝材として
も使用できるというメリットも生まれる。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように，この発明の光学機
能繊維の製造方法（請求項１）は，複数の平行に並んだ
第１のスリット形開口およびそれら複数の第１のスリッ
ト形開口に直交する１本の第２のスリット形開口を有
し，かつ，第１のスリット形開口のスリットの長さをＷ
₃ ，第２のスリット形開口のスリットの幅をＷ₂ とした
ときに，３Ｗ₂ ≦Ｗ₃ の関係を満足する紡糸口金を用い
て，熱可塑性重合体を紡糸するため，所定の反射，干渉
作用を発現する条件を満たした光学機能繊維を精度良
く，かつ，安価に製造することができる。

【０１０３】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項２）は，第１のスリット形開口のスリットの長
さをＷ₃ ，第２のスリット形開口のスリットの幅をＷ₂
としたときに，５Ｗ₂ ≦Ｗ₃ の関係を満足する紡糸口金
を用いて，熱可塑性重合体を紡糸するため，所定の反
射，干渉作用を発現する条件を満たした光学機能繊維を
精度良く，かつ，安価に製造することができる。

【０１０４】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項３）は，第１のスリット形開口のスリット幅
を，第２のスリット形開口と直交する部分近辺より先端
部の方が大きいものとした紡糸口金を用いて，熱可塑性
重合体を紡糸するため，紡糸口金の形状に一致する光学
機能繊維を製造することができる。

【０１０５】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項４）は，第１のスリット形開口および第２のス
リット形開口が，それぞれ矩形もしくは長円形である紡
糸口金を用いて，熱可塑性重合体を紡糸するため，紡糸
口金の形状に一致する光学機能繊維を製造することがで
きる。

【０１０６】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項５）は，第１のスリット形開口のスリット長
が，第２のスリット形開口の一端から他端へ向かうにつ
れ漸増する紡糸口金を用いて，熱可塑性重合体を紡糸す
るため，紡糸口金の形状に一致する光学機能繊維を製造
することができる。

【０１０７】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項６）は，複数の平行に並んだ第１のスリット形
開口およびそれら複数の第１のスリット形開口に直交す
る１本の第２のスリット形開口を一つの単位として，こ
れらが複数個連続して設けられている紡糸口金を用い
て，熱可塑性重合体を紡糸するため，紡糸口金の形状に
一致する光学機能繊維を製造することができる。

【０１０８】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項７）は，複数の第１のスリット形開口が，等
幅，等間隔で平行に並べられており，かつ，第１のスリ
ット形開口のスリットの幅をＷ₁ ，第１のスリット形開
口のスリット間の間隔をｄとしたとき，０．０３ｍｍ≦
Ｗ₁ ，１≦ｄ／Ｗ₁ ≦３０の関係を満足する紡糸口金を
用いて，熱可塑性重合体を紡糸するため，紡糸口金の破
損が少なくなり，安定して光学機能繊維を製造でき，か
つ，転写率の大きな断面を有した光学機能繊維を精度良
く製造することができる。

【０１０９】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項８）は，複数の第１のスリット形開口が，等
幅，等間隔で平行に並べられており，かつ，第１のスリ
ット形開口のスリットの幅をＷ₁ ，第１のスリット形開
口のスリット間の間隔をｄとしたときに，０．１ｍｍ≦
Ｗ₁ ，２≦ｄ／Ｗ₁ ≦２０の関係を満足する紡糸口金を
用いて，熱可塑性重合体を紡糸するため，紡糸口金の破
損が少なくなり，安定して光学機能繊維を製造でき，か
つ，転写率の大きな断面を有した光学機能繊維を精度良
く製造することができる。

【０１１０】また，この発明の光学機能繊維の製造方法
（請求項９）は，熱可塑性重合体の紡出時の条件が，剪
断速度をγ，溶融粘度をηとしたときに，２×１０² ≦
γ≦１×１０⁴ ，３×１０≦η≦１×１０³ （ただし，
単位はそれぞれ，１／ｓ，Ｐａ・ｓ）を満足するため，
良好な転写性を有する光学機能繊維を製造することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の製造方法によって使用される紡糸口
金の５つの例を示す説明図である。

【図２】スリット形開口のスリットとスリットとの間隔
ｄとスリット幅Ｗ₁ との比（ｄ／Ｗ₁ ）と，得られる繊
維断面の転写率の関係を示す説明図である。

【図３】熱可塑性重合体の粘度特性と転写率との関係を
示す説明図である。

【図４】熱可塑性重合体の粘度特性と転写率との関係を
示す説明図である。

【図５】特開平６−０１７３４９号公報で示した反射，
干渉作用を有する繊維断面の３つの例を示す説明図であ
る。

【図６】図５（ａ）で示した繊維断面の可視光反射特性
例（スペクトル）を示す説明図である。

【符号の説明】

１０１ 第１のスリット形開口 １０２ 第２のスリット形開口 １０３ 接続開口 ５０１ 凸部翼部 ５０２ 芯部 ５０３ 台座部 ５０４ 孔部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 進 東京都中央区日本橋茅場町二丁目６番６号 田中貴金属工業株式会社内 (72)発明者 先原 明男 東京都中央区日本橋茅場町二丁目６番６号 田中貴金属工業株式会社内 (72)発明者 熊沢 金也 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 田畑 洋 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光の反射，干渉作用を有する光学機能繊
   維の製造方法において，複数の平行に並んだ第１のスリ
   ット形開口およびそれら複数の第１のスリット形開口に
   直交する１本の第２のスリット形開口を有し，かつ，前
   記第１のスリット形開口のスリットの長さをＷ₃ ，第２
   のスリット形開口のスリットの幅をＷ ₂ としたとき， ３Ｗ₂ ≦Ｗ₃ の関係を満足する紡糸口金を用い，熱可塑性重合体を紡
   糸することを特徴とする光学機能繊維の製造方法。
2. 【請求項２】 前記紡糸口金は，前記第１のスリット形
   開口のスリットの長さをＷ₃ ，第２のスリット形開口の
   スリットの幅をＷ₂ としたとき， ５Ｗ₂ ≦Ｗ₃ の関係を満足することを特徴とする請求項１記載の光学
   機能繊維の製造方法。
3. 【請求項３】 前記第１のスリット形開口は，前記第２
   のスリット形開口と直交する部分近辺のスリット幅より
   先端部のスリット幅の方が大きいことを特徴とする請求
   項１または２記載の光学機能繊維の製造方法。
4. 【請求項４】 前記第１のスリット形開口および第２の
   スリット形開口は，それぞれ矩形もしくは長円形である
   ことを特徴とする請求項１，２または３記載の光学機能
   繊維の製造方法。
5. 【請求項５】 前記紡糸口金は，前記複数の平行に並ん
   だ第１のスリット形開口のスリット長が，それら複数の
   第１のスリット形開口に直交する第２のスリット形開口
   の一端から他端へ向かうにつれ漸増することを特徴とす
   る請求項１，２，３または４記載の光学機能繊維の製造
   方法。
6. 【請求項６】 前記紡糸口金は，前記複数の平行に並ん
   だ第１のスリット形開口およびそれら複数の第１のスリ
   ット形開口に直交する１本の第２のスリット形開口を一
   つの単位として，これらが複数個連続して設けられてい
   ることを特徴とする請求項１，２，３，４または５記載
   の光学機能繊維の製造方法。
7. 【請求項７】 前記紡糸口金は，前記複数の第１のスリ
   ット形開口が，等幅，等間隔で平行に並べられており，
   かつ，第１のスリット形開口のスリットの幅をＷ₁ ，第
   １のスリット形開口のスリット間の間隔をｄとしたと
   き， ０．０３ｍｍ≦Ｗ₁ １≦ｄ／Ｗ₁ ≦３０ の関係を満足することを特徴とする請求項１，２，３，
   ４，５または６記載の光学機能繊維の製造方法。
8. 【請求項８】 前記紡糸口金は，前記複数の第１のスリ
   ット形開口が，等幅，等間隔で平行に並べられており，
   かつ，第１のスリット形開口のスリットの幅をＷ₁ ，第
   １のスリット形開口のスリット間の間隔をｄとしたと
   き， ０．１ｍｍ≦Ｗ₁ ２≦ｄ／Ｗ₁ ≦２０ の関係を満足することを特徴とする請求項１，２，３，
   ４，５，６または７記載の光学機能繊維の製造方法。
9. 【請求項９】 前記熱可塑性重合体の紡出時の条件は，
   剪断速度をγ，溶融粘度をηとしたとき， ２×１０² ≦γ≦１×１０⁴ ３×１０≦η≦１×１０³ ただし，単位はそれぞれ，１／ｓ，Ｐａ・ｓ を満足することを特徴とする請求項１，２，３，４，
   ５，６，７または８記載の光学機能繊維の製造方法。