JPH07331532A - 反射干渉作用を有する発色構造体 - Google Patents

反射干渉作用を有する発色構造体

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JPH07331532A
JPH07331532A JP12541294A JP12541294A JPH07331532A JP H07331532 A JPH07331532 A JP H07331532A JP 12541294 A JP12541294 A JP 12541294A JP 12541294 A JP12541294 A JP 12541294A JP H07331532 A JPH07331532 A JP H07331532A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】鮮やかで独特の質感を呈する高級感のある発色
構造体を提供する。 【構成】光学屈折率の異なる2種類の物質の交互積層か
らなる層状構造を有し、自然光の反射、干渉作用による
可視光領域の波長の光を発現する発色構造体であって、
発色構造体の一部に、反射、干渉光以外の迷光を吸収除
去する迷光除去体を設ける。 【効果】鮮やかで、かつ深みのある色味を呈し、また明
度も格段にアップして、魅了的で独特の色彩を発現する
発色構造体が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自然光の反射、干渉作用
による新規な発色構造体に関し、さらに詳しくは、織物
や塗装などに用いられる発色用の繊維やチップ(小片)
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の色
彩の付与、あるいは質感向上の方法として、無機あるい
は有機の顔料を用いたり、あるいは光輝材を分散させる
方法が一般的である。しかしながら、近年、ユーザの嗜
好の多様化、高級化の傾向とあいまって、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持つ、優美
かつ高級感のある発色構造体が切望されてきた。この目
的のため、染料や顔料などの色素を使わず、自然光の反
射、干渉作用で発色するか、あるいは上記反射、干渉作
用と、種々の染料や顔料とを組み合わせることによっ
て、より深く鮮やかな発色をする発色構造体が鋭意研究
されてきた。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を、また、偏
光フィルムを分子配向異方性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(例えば、繊維機械学
会誌Vol 42,No.2,p.55、同Vol 42,No.
10,p.160、いずれも1989年)等が発表され
ている。一方、特開昭59‐228042号公報、特公
昭60‐24847号公報、特公昭63‐64535号
公報等では、見る方向により色調が変わり、鮮やかな色
彩と独特の質感を持つ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。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を示
し、その構造体の中では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発色構造体である
と記載されている。しかし、偏光フィルムを用いるもの
では、細い繊維や微小なチップ(小片)を形成すること
が困難であったり、また、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もすこぶる困
難であった。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、厚
さや長さ、構成材料の屈折率等)が瞹味であったり、発
色の効果が不十分であるため、そのままでは所望の発色
構造体を得ることは極めて難しいという問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術における
問題点に鑑み、本発明者らは先に特願平4‐17292
6号、特願平5‐176768号等において、従来技術
では得られなかった鮮やかな色調を呈し、しかも経時変
化のない新規な発色構造体を提案した。しかしながら、
このような発色構造体に入射した自然光は、理想的には
多層薄膜干渉に基づいた反射スペクトル、すなわち、干
渉色を発現するが、実際にはその構造の不完全性(物質
層の厚さや使用材料の結晶化度のばらつき等)、屈折率
の波長依存性(材料分散性)や吸収率の波長依存性等に
より、その一部は透過したり、屈折したり、散乱した
り、いわゆる、「迷光」として作用する。このことは、
多層薄膜干渉に基づく反射スペクトルに、上記の迷光に
基づく反射成分が重畳されることを意味する。具体的に
は、反射スペクトルのベースライン(バックグランド)
が高く(持ち上がったり)なったり、ショルダーやテイ
ルを生じせしめたりして、そのシャープさを損ねるた
め、鮮やかさの点では十分満足のいくものではなかっ
た。本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたもの
であり、本発明者らの先行発明をさらに改良、発展さ
せ、鮮やかで独特の質感を呈する高級感のある発色構造
体を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するため、本発明においては、特許請求の範囲に記載の
ように構成するものである。すなわち、請求項1記載の
発明においては、光学屈折率の異なる2種の物質の交互
積層からなる層状構造を有し、自然光の反射、干渉作用
によって可視光領域の波長の光を発色する発色構造体
と、該反射、干渉作用を有する発色構造体に入射した自
然光が所望の波長の光のみを反射し、それ以外の波長の
光(いわゆる、迷光)を除去する迷光除去体を、上記発
色構造体の一部に設けることにより、鮮やかで独特の質
感を呈する発色構造体を実現するものである。そして、
本発明の発色構造体の一部に設ける迷光除去体は、例え
ば、図5に示す可視光領域での平均透過率と干渉色の明
度から、請求項2において規定するように、可視光領域
での平均透過率が50%以下であることが好ましく、特
に、より鮮やかで独特の質感を呈する発色構造体を実現
するうえで、請求項3に規定したように、平均透過率は
30%以下とすることが、より望ましい。さらに、本発
明は請求項4記載のように、繊維状または糸状に加工し
た自然光の反射、干渉作用による可視光領域の波長の光
を発色する発色構造体と、上記反射、干渉光以外の透
過、散乱または屈折する迷光を吸収除去する繊維状また
は糸状に加工した迷光除去体を用いて、これらを縦糸も
しくは横糸として交互織りして種々の織物状に加工した
発色構造体とすことも可能であり、交互織りした両方の
発色構造体、または迷光除去体との組合せ構造を任意に
調整することにより、反射、干渉色の明度や鮮やかさ、
そして色味に大きな特徴が生じ、従来にない独特の深み
のある色と質感を発現することができる。特に、請求項
5に規定するように、光の入射方向に対して干渉色を発
現する構造体を整列しやすい平織とすることが好まし
い。
【0005】
【作用】以下、図面等に基づいて、さらに詳しく本発明
の反射、干渉作用を有する発色構造体の構成ならびに作
用、効果について説明する。本発明の発色構造体におい
て、図1、図2、図3および図4は、本発明の請求項1
記載の発色構造体の断面構造の一例を示す模式図であ
り、図1および図2は、物質層1と物質層2(物質層1
と屈折率の異なる物質)が共に充填されているもの、図
3および図4は、物質層1および物質層2のいずれか一
方が空隙(空気)層である場合を示す。なお、物質層2
は、物質層1と屈折率が異なる物質からなる層である。
本発明の発色構造体に用いられる物質層1、2として、
例えば、低屈折率物質として、空気、ポリプロピレン
(PP)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等が挙げ
られ、高屈折率物質として、例えば、ポリエチレンテレ
フタレート(PET)、ポリフェニレンサルフアイド
(PPS)等が挙げられる。
【0006】さらに、上記物質層として、上記の他に、
ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリスチレン、
ナイロン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポ
リカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエーテ
ルエーテルケトン、ポリパラフェニレンテレフタルアド
等の高分子材料の中から、目的、用途に応じて適宜選択
し使用することができる。ここで、自然光の反射、干渉
作用による可視光領域の波長の干渉色を発現する発色構
造体3とは、光学屈折率の異なる2種の物質の交互積層
からなる層状構造を有するもので、多層薄膜干渉理論に
より所望の干渉色を発現するものである。このような発
色構造体としては、例えば、本発明者らが先に提案した
発色構造体(特願平4‐172926号、特願平5‐1
76768号)等が挙げられる。また、迷光を除去する
迷光除去体4とは、干渉光以外の透過光、屈折光、散乱
光等(迷光と言う)を除去するための層状の迷光除去体
4であり、具体的には種々の迷光を吸収する層状の迷光
除去体4からなるものである。干渉色を発現する発色構
造体3中の迷光除去体4の位置は、本来の干渉作用に基
づく発色を妨げなければ、どの位置にあっても構わない
が、入射光の一部が透過、屈折、散乱して迷光となるこ
とを防ぐ意味からも、発色構造体3の最下部層に位置す
ることが望ましい。また、光干渉作用を有する発色構造
体自体が対称形に近いものであれば、どちらから光が入
射しても干渉光を発現するので、図2(a)、(b)、
(c)や図4(a)、(b)等に示すごとく、発色構造
体3の中央部に迷光除去体4を位置させてもよい。この
場合、発色構造体3が撚れていたり、捩れていても十分
に干渉光を発し、しかも迷光も吸収することができる。
また、迷光除去体4としては、迷光として作用する種々
の波長の光を広範囲に吸収し得る物質層であることが望
ましく、その観点からは暗色系、黒色系のものが好まし
い。このような迷光除去体4としては、ポリイミド等の
着色高分子樹脂、高分子樹脂中に、暗色系、黒色系の有
機および無機色素(例えば、メラニン、アニリンブラッ
ク、カーボンブラック等)を適量含有させたもの、セラ
ミックス等を塗布、張り合わせたもの、さらには塗料等
を塗布したものなどが挙げられる。上述したように、本
発明の請求項1記載の発色構造体は、自然光の反射、干
渉作用によって発色する構造体の一部に迷光を十分に吸
収し得る迷光除去体を設けることにより、鮮やかで深み
のある色味を呈し、明度も格段に向上した発色構造体が
得られる。ところで、上記迷光を十分吸収しうる迷光除
去体4の厚さ、および発色構造体3の中に含有させる数
量等は、構成材料の種類により一義的には決定できない
が、迷光除去体4の光線透過率という尺度を用いると、
ある程度、限定することが可能である。したがって、こ
こでは迷光除去体4における可視光領域での平均透過率
T(%)と、干渉色の明るさの指標である明度Y(%)
との関係を基にして説明する。図5は、比較的高い明度
Yを示す緑色系の一例を示したもので、迷光除去体4に
おける平均透過率Tが60%以上では、発色構造体から
発せられる干渉色の明度Yは40%以下となり、迷光除
去体4を設けない場合(図5において、平均透過率T=
0%)と比べても大差はないことが判る。しかし、迷光
除去体4における平均透過率Tが50%以下になると、
干渉色の明度Yは40%を越え、平均透過率Tの低下と
共に明度Yも増加し、平均透過率Tが20%程度になる
と、明度Yも70%にも達する。ここで、迷光除去体4
における可視光領域での平均透過率T(%)とは、波長
380〜780nmにおける透過率の平均値を示すもの
である。ここで示した緑色系においては、迷光除去体4
の平均透過率Tを約50%以下とすることによって迷光
を吸収除去する効果は顕著となるが、この値は色相によ
って多少異なる。しかしながら、いずれにしても、本発
明の請求項2で規定しているように、迷光除去体4の平
均透過率Tを50%以下、さらに請求項3で規定してい
るごとく、望ましくは30%以下とすることにより構造
体から発せられる迷光の大部分を吸収除去することがで
き、したがって干渉色の明度をいっそう向上させること
ができる。迷光除去体4の平均透過率Tを低くすると、
なぜ、迷光を吸収除去する効果が顕著になるのか、その
理由は定かでないが、迷光の本質の大部分が最下部層ま
で透過してきた光の透過、散乱、反射に基づいているの
かもしれない。なお、明度(Y値)はCIE(国際照明
委員会)表色系のXYZ値によるものである。
【0007】本発明の発色構造体を用いて、さらに本発
明の請求項4に記載のように、繊維状または糸状の発色
構造体と迷光除去体とを交互織りして織物状の発色構造
体とすることも可能である。すなわち、縦糸束と横糸束
とが交互織りされた織物状の発色構造体であって、一方
の糸束に本発明の発色構造体を、他方の糸束には迷光を
吸収除去する迷光除去体を配したもの、あるいは発色構
造体の一部に迷光除去体を設けた本発明の発色構造体同
志を配したもの等が挙げられる。このような交互織りし
た発色構造体において、交互織りした両方の発色構造
体、または迷光除去体との組合せ構造を任意に調整する
ことにより、反射、干渉色の明度や鮮やかさ、そして色
味に大きな特徴が生じるため、従来にない、独特の深み
のある色と質感を発現することができる。図6(a)
は、織物状の発色構造体の一例(平織)を拡大して示す
模式図で、縦糸束に干渉色を発現する発色構造体3を、
横糸束に迷光を除去する構造体である迷光除去体4を配
して交互織りしたものである。もちろん、上記とは逆の
構成であっても構わないし、また、縦糸束および横糸束
を構成する糸の本数は何本であってもよく任意に選定す
ることができる。なお、交互織りされた織物としては、
ここで例示した平織以外に、斜文織(綾織)、朱子織、
搦み織(綟子織)等が挙げられ、いずれの場合でも本発
明に適応可能であるが、請求項5で規定しているよう
に、光の入射方向に対して干渉色を発現する発色構造体
3を整列しやすい平織とすることが好ましく、反射、干
渉色の明度や鮮やかさを一段と向上させることができ
る。さて、このような交互織りされた構造の発色構造体
(例えば、織物)においては、縦糸束と横糸束が交錯す
る点、すなわち干渉色を発現する発色構造体と迷光を除
去する迷光除去体との交錯点8は、入射光に対して2種
類存在することになる。すなわち、(1)干渉色を発現
する発色構造体3が上部に、そして、迷光除去体4が下
部に位置する場合、(2)迷光除去体4が上部に、そし
て、干渉色を発現する発色構造体3が下部に位置してい
る場合である。図6(b)に、上記(1)の場合の交錯
点8の状態を模式的に示す。この場合、入射光の大部分
は多層薄膜構造からなる発色構造体3より干渉光を発現
する。一方、発色構造体3を透過したり、散乱した光
(迷光)は、迷光除去体4で吸収し除去される。そのた
め、発色構造体3より発現される干渉光は余分な迷光を
含んでいないため、明るく、鮮やかな色味を呈すること
になる。反射スペクトル的には、迷光に基づくショルダ
ーやテイル、そして、主ピーク以外の反射ピーク等が重
畳されないため、シャープな形状をとり、そのためベー
スラインも下がることになる。他方、上記(2)の場合
には、図6(c)に示すように、入射光に対し、迷光除
去体4が上部に位置するため、入射光のほとんどがここ
で吸収され、この吸収に基づく発色(暗色系、黒色系)
が主となる。したがって、当然のことながら、干渉色は
発現しないことになる。このような交互織りした発色構
造体においては、交互織りした両方の発色構造体、また
は迷光除去体との組合せ構造を任意に調整することによ
り、反射、干渉色の明度や鮮やかさ、そして色味に大き
な差異と特徴が生じるため、従来にない、独特の深みの
ある色と質感を発現することが可能となる。
【0008】
【実施例】以下に、本発明の実施例を挙げ図面を用いて
さらに詳細に説明するが、これにより本発明の技術的範
囲が限定されるものではない。 〔実施例1〕図3(b)に示すように、高屈折率(n=
1.6)のポリエチレンテレフタレート(PET)から
なる物質層5と、低屈折率(n=1.0)の空隙(空
気)層6とからなる交互積層状の干渉発色部である発色
構造体3、そして、発色構造体3を保持し、かつ、カー
ボンブラックを所定量含有(可視光領域での平均透過率
Tは10%とする)した迷光除去体4の役目を担う台座
からなる反射、干渉作用を有する異形断面繊維の異形断
面体7を作製した。なお、PET層の厚さは0.08μ
m、空気層の厚さは0.14μmとし、交互積層数は6
層とし、台座上には5本の異形断面体を配置したものと
した。作製はまず、ポリスチレン(PS)を海部、PE
Tを島部とした海島複合繊維を作製し、その後、海部を
溶剤(メチルエチルケトン:MEK)除去することによ
り最終繊維を得た。紡糸条件は紡糸(ノズル)温度:2
80℃、フィラメント数:1本で、極細化と延伸処理を
兼ね、巻取速度:7000m/minにて行った。なお、
冷却固化は自然冷却とした。得られた異形断面繊維の反
射スペクトルを顕微分光光度計(モデルU‐6000:
日立製作所)を用い、入射0°/受光0°にて評価し
た。その結果、図7に示すような波長460nmにピー
クを持つシャープで高反射率のスペクトルが得られた。
また、明度(Y値)も約70%と高い値を示し。鮮やか
で深みのある独特の青色を示した。なお、反射率の測定
は標準白色板を基準としている。
【0009】〔実施例2〕低屈折率(n=1.41)の
ポリフッ化ビニリデン(PVDF)と高屈折率(n=
1.82)のポリフェニレンサルファイド(PPS)と
の交互積層からなる干渉発色部である発色構造体3と、
その最下部層にアニリンブラックを含有した迷光除去体
4とからなる反射干渉作用を有する交互積層型のテープ
状繊維を作製した〔図1(a)参照〕。ここで、干渉発
色部のPVDF層及び、PPS層の厚さをそれぞれ0.
1μm、0.08μm、交互積層数を7層とし、また、
迷光除去層の可視光領域での平均透過率は30%になる
よう分散量を調整した。なお、複合紡糸は以下の条件で
行った。紡糸(ノズル)温度:350℃、フィラメント
数:1本、巻取速度:250m/minで、冷却固化は自
然冷却とした。得られた交互積層型テープ状繊維の反射
スペクトルを顕微分光光度計(モデルU‐6000:日
立製作所)を用い、入射0°/受光0°にて評価した。
その結果、図8に示すように、波長480nmにピーク
を持つシャープで高反射率のスペクトルが得られた。ま
た、明度(Y値)も約55%と高い値を示した。なお、
反射率の測定は標準白色板を基準としている。
【0010】〔比較例1〕迷光除去体を設けない以外は
実施例2と全く同様の異形断面繊維を作製した。得られ
た異形断面繊維の反射スペクトルを顕微分光光度計(モ
デルU‐6000:日立製作所)を用い、入射0°/受
光0°にて評価した。その結果、図5に比較例1として
示すように、波長470nm付近で高反射率を示すもの
の、ブロードで、しかもベースラインの高い反射スペク
トルとなった。また、その際の明度(Y値)は約38%
に留まった。
【0011】〔比較例2〕迷光除去体を設けない以外は
実施例1と全く同様の交互積層型テープ状繊維を作製し
た。得られた交互積層型テープ状繊維の反射スペクトル
を顕微分光光度計(モデルU‐6000:日立製作所)
を用い、入射0°/受光0°にて評価した。その結果、
実施例2と同様に波長480nm付近でピークを持つも
のの、長波長側でベースラインが高くなる反射スペクト
ルとなった(図8参照)。また、その際の明度(Y値)
は約40%に留まった。
【0012】〔実施例3〕干渉発色部及び迷光除去部の
構造体として、図1(c)に示すような偏平断面の繊維
をそれぞれ作製した。なお、干渉発色部の発色構造体3
は高屈折率(n=1.68)のポリエチレンテレフタレ
ート(PET)と低屈折率(n=1.48)のポリプレ
ピレン(PP)の交互積層(層数:9)とし、また、迷
光を吸収除去する迷光除去体4はポリエチレンテレフタ
レートにカーボンブラックを含有させて平均透過率20
%となるように調整した。その後、両偏平繊維を用い
て、図6(a)に示すような平織繊維を作製した。得ら
れた繊維は鮮やかな青色と暗黒色を示し、また、局所的
には見る方向によって色味、深みの異なる独特な色合と
なった。なお、反射率の測定は標準白色板を基準として
いる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1
記載の発色構造体によれば、自然光の反射、干渉作用に
よって発色する構造体の一部に、上記の反射、干渉光以
外の透過、屈折または散乱する迷光を十分に吸収し除去
する迷光除去体を設けているので、鮮やかで、かつ深み
のある色味を呈し、また明度も格段にアップして、魅了
的で独特の色彩を発現する発色構造体が得られる。そし
て、図5に示す迷光除去体における可視光領域での平均
透過率Tと干渉色の明度Yの関係から請求項2または請
求項3に規定しているごとく、迷光除去体の平均透過率
が50%以下とすることにより所望の明度が得られ、さ
らに平均透過率を30%以下とすることにより構造体か
ら発せられる迷光の大部分を吸収除去することができ、
干渉色の明度をいっそう向上させることができる。さら
に、請求項4に記載のように、繊維状または糸状の発色
構造体と迷光除去体とを交互織りして織物状の発色構造
体となし、交互織りした発色構造体と迷光除去体との組
合せ構造を任意に調整することにより、反射、干渉色の
明度や鮮やかさ、そして色味に大きな差異が生じるた
め、従来にない、独特の深みのある色と質感のある発色
構造体を実現することができる。そして、請求項5に規
定しているように、織物構造を平織とすることにより、
自然光の入射方向に対して干渉色を発現する構造体の整
列と調整が行い易くなり、所望の反射、干渉色の明度お
よび鮮やかさを有する発色構造体を容易に実現すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例2、3で例示した発色構造体の
断面構造を示す模式図。
【図2】本発明の実施例2で例示した発色構造体の断面
構造を示す模式図。
【図3】本発明の実施例1で例示した発色構造体の断面
構造を示す模式図。
【図4】本発明の実施例1で例示した発色構造体の断面
構造を示す模式図。
【図5】本発明の迷光除去体における可視光領域での平
均透過率Tと干渉色の明度Yとの関係の一例を示すグラ
フ。
【図6】本発明の実施例3で例示した織物構造の発色構
造体を示す模式図。
【図7】本発明の実施例1および比較例1で例示した発
色構造体の反射スペクトルを示すグラフ。
【図8】本発明の実施例2および比較例2で例示した発
色構造体の反射スペクトルを示すグラフ。
【符号の説明】
1…物質層1 2…物質層2(物質層1とは屈折率の
異なる物質層) 3…干渉色を発現する発色構造体(発色構造体) 4…迷光を吸収除去する迷光除去体(迷光除去体) 5…物質層 6…空隙(空気)層 7…異形断面体 8…発色構造体と迷光除去体との交錯
点

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光学屈折率の異なる2種類の物質の交互積
    層からなる層状構造を有し、自然光の反射、干渉作用に
    よる可視光領域の波長の光を発色する発色構造体であっ
    て、該発色構造体の一部に、上記反射、干渉光以外に、
    透過、屈折または散乱する迷光を除去する迷光除去体を
    設けたことを特徴とする反射干渉作用を有する発色構造
    体。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の発色構造体において、迷
    光除去体の可視光領域での平均透過率が50%以下であ
    ることを特徴とする反射干渉作用を有する発色構造体。
  3. 【請求項3】請求項1に記載の発色構造体において、迷
    光除去体の可視光領域での平均透過率が30%以下であ
    ることを特徴とする反射干渉作用を有する発色構造体。
  4. 【請求項4】光学屈折率の異なる2種類の物質の交互積
    層からなる層状構造を有し、自然光の反射、干渉作用に
    よる可視光領域の波長の光を発色する繊維状または糸状
    に成形した発色構造体と、 上記反射、干渉光以外の透過、散乱または屈折する迷光
    を吸収除去する繊維状または糸状に成形した迷光除去体
    とを、縦糸もしくは横糸となし、交互織して織物状とし
    たことを特徴とする反射干渉作用を有する発色構造体。
  5. 【請求項5】請求項4に記載の発色構造体において、交
    互織した平織の織物状としたことを特徴とする反射干渉
    作用を有する発色構造体。
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