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JPS6037225B2 - 被覆繊維 - Google Patents

被覆繊維

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JPS6037225B2
JPS6037225B2 JP56096504A JP9650481A JPS6037225B2 JP S6037225 B2 JPS6037225 B2 JP S6037225B2 JP 56096504 A JP56096504 A JP 56096504A JP 9650481 A JP9650481 A JP 9650481A JP S6037225 B2 JPS6037225 B2 JP S6037225B2
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JP
Japan
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fiber
recesses
depth
color
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JP56096504A
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研司 畑田
三好 与倉
弘明 小林
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Toray Industries Inc
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Publication date
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Priority to DE8282303213T priority patent/DE3268938D1/de
Priority to EP82303213A priority patent/EP0068775B1/en
Publication of JPS584808A publication Critical patent/JPS584808A/ja
Publication of JPS6037225B2 publication Critical patent/JPS6037225B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光学特性の改良された繊維に関するものである
。
繊維の染色に関しては多くの研究が成されてきたが、い
まだ染料のもつ本来の色を発色する繊維は開発されてい
ない。
特に合成繊維では発色性が悪く、色に深み感がないと言
われている。このため色々な改良技術が提案されている
。
その一つの方法として繊維表面に屈折率の低い樹脂を塗
布またはプラズマ重合、あるいはプラズマグラフト重合
で積層する技術が提案されている。然し該方法では樹脂
を一定の厚さでかつ均一に積層することが困難であった
り、あるいは樹脂が洗濯や着用時の摩擦によって剥離し
たり、厚さが減少し、そのため色の深みに斑が生じるな
どの問題があり、実用化されるに至っていない。また他
の方法として繊維表面に微細な凹凸をつけ、凹部に入射
した光が凹都内へ反射するようにし、繊維の表面反射を
少くして色の深みを出す方法が提案されている。
この方法では表面の凹凸が微細になればなるほど色の深
みを増すが、逆に凹凸が摩擦によって容易に平滑化する
ようになり、色の深み感が低下し斑となる。このため実
用的な摩擦耐久性を有する程度の大きさの凹凸をつける
にとどめざるを得ず、色の深みも天然の繊維に比べて劣
らざるを得ない。本発明者らは合成繊維に天然繊維に優
る色の深みを有し、かつ実用的な耐久性を有する繊維を
関発すべく鋭意研究し、本発明に至ったものであり、そ
の目的とするところは、従釆の繊維では得られない色の
深みのある、色の鮮やかな繊維を提供することにある。
本発明とは、素材繊維表面の少くとも一部に深さ０．０
５ミクロン以上、幅０．０５〜１ミクロンの凹部が繊維
断面の外周１ミクロン当り１〜１の固形成され、かつ該
凹部が該素材繊維の屈折率より０．０３以下の屈折率を
有する有機高分子からなる被覆材で埋められた被覆繊維
である。
本発明に適用される素材繊維はポリエチレンテレフタレ
ートなどのポリエステル繊維、ナイロンなどのポリアミ
ド繊維、ポリアクリロニトリルなどのアクリル繊維、ビ
ニロンなどのポリビニルアルコール系繊維などの合成繊
維、レーヨン、アセテートなどの再生あるいは半合成繊
維、および絹、麻、羊毛などの天然繊維などであり、そ
の形状は糸状のものを指す。
本発明でいう表面に形成された凹部とは上記素材繊維の
表面または織布、紡織布、不織布などを構成する上記素
材繊維、特に表面を構成する上記素材繊維の表面の全部
あるいは一部に形成された凹部を指す。
凹部の幅は繊維の色の深みを発現するうえで光の反射を
より少なくする必要があり光の波長以下であることが好
ましく、好ましい幅の範囲は０．０５〜１ミクロン、よ
り好ましい範囲は０．０８〜０．５ミクロンである。
また凹部の深さは０．０５ミクロン以上であることが好
ましく、より好ましい深さは０．０８ミクロン以上であ
る。素材繊維表面の凹部の数は本発明の被覆繊維の色に
深みを与えるうえでの重要な因子であり、従来の繊維に
優る色の深みを付与するには繊維鞠に垂直に切断した繊
維の断面の外周１ミクロン当り１〜１の固形成されてい
ることが必要であり、より好ましくは２〜ＩＮ固形成さ
れている必要がある。
凹部の形状は特に限定されるものではなく、上記範囲の
深さおよび幅を有する凹部であれば最方体、すし、体あ
るいはその他の色々な形状をしたものでよい。凹部は上
記範囲の大きさのもののみに限定されるものではなく、
上記範囲の大きさの凹部が上記範囲の密度で存在すれば
、それ以外の大きさの凹部が素材繊維表面に形成されて
いてもかまわない。
また凹部は必ずしも素材繊維表面に均一に形成されてい
る必要はなく、無作為に形成されていてもかまわない。
これらの凹部は必ずしも素材繊維の表面全面に形成され
ている必要はなく、素材繊維または素材繊維の構成する
織布、紡織布、不織布の目に見える表面のみに形成され
ていればよい。
素材繊維表面に凹部を形成する方法は特に限定されるも
のではないが、前記に規定したような微細な凹部形成す
る優れた方法として素材繊維表面を低温プラズマでエッ
チングし、凹部を形成する方法が挙げられる。
低温プラズマによるエッチングでは高分子の高次構造に
起因した極めて微細な凹凸が素材繊維表面に形成され、
素材繊維の色の深みが特に著しく改善される。
低温プラズマとは低圧力下のガス雰囲気に高電圧を印加
した際に開始、持続する放電、いわゆるグロー放電を指
すもので、該グロー放電中に高分子基材を置くと、放電
中の電子、イオン、励起原子等が高分子基材表面に作用
し、表面をエッチングするなどして改質する。
これら一般的な低温プラズマ処理に関しては例えば低温
プラズマ化学（穂積啓一郎緑 化学の領域 増刊１１１
号、南江堂出版、１９７６年発行）などに詳細に説明さ
れている。繊維は高分子の高次構造に困って低温プラズ
マによりエッチングされやすい部分とされにくい部分が
存在する。
このため素材繊維を低温プラズマで処理すると、エッチ
ングされやすい部分が選択的にエッチングされ、素材繊
維表面に極めて微細な凹部が形成されるものと思われる
。素材繊維表面に凹部を形成するための低温プラズマ処
理装置は特に限定されるものではないが、内部電極方式
の低温プラズマ処理装置で、かつ電源周波数が１眺ＨＺ
以上の高周波電源を用いることが好ましい。
本発明者らの検討の結果、繊維のエッチングされやすい
部分とエッチングされにくい部分の低温プラズマに対す
る受容性の差はわずかであり、低温プラズマ処理中に繊
維の温度が上昇すると均一にエッチングこれ凹部が形成
されなくなる問題があることが明らかになった。
本発明者らは、素材繊維を接地された冷却ドラムで冷却
しながら、該ドラムに対向して配置された小径の金属円
筒状で、かつ内部が冷媒で冷却された電極群と該冷却ド
ラム間で発生する低温プラズマ処理することによって、
極めて効率よく素材繊維表面に凹部を形成できることを
発見した。エッチングに有効な低温プラズマは０２、含
弗素ガスあるいはこれらの混合ガス、またはこれらに他
のガスを加えた混合ガスが好ましい。
特に０２に徴量の含弗素ガス、日２，日２０，Ｎ２，Ｎ
２０を加えた混合ガスはエッチング速度が早くなり、よ
り好ましいガスである。本発明でいう被覆材とは素材繊
維の屈折率より少くとも０．０３以下、好ましくは０．
０５以下の屈折率を有する高分子樹脂を指すものである
。
これらの樹脂としてはシリコーン樹脂、含フッ素アクリ
ル樹脂、アクリル酸（メタクリル酸）ヱステル樹脂、ビ
ニルェーテル樹脂、オキシアルキレン樹脂、ポリウレタ
ン樹脂、あるいはこれらのモノマ一同志、またはこれら
のモノマーと他のモノマーの共重合樹脂、さらにはこれ
らの樹脂と他の樹脂または低分子物とのブレンド樹脂な
どが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではな
く上記屈折率範囲内にある樹脂であればよい。核樹脂は
熱可塑性あるいは熱硬化性のいずれでも良いが、摩擦耐
久性を向上させる点およびあとで染色する場合の染色時
の摩擦耐久性を向上させる点から熱硬化性であることが
より好ましい。また該樹脂中に潤滑性を有する化合物を
加えると、被覆繊維の摩擦耐久性が著しく向上する。こ
れらの化合物としてはシリコーン樹脂、長鎖脂肪酸、長
鎖脂肪酸アミド、メルカプト基などの官能基を有する長
鎖脂肪酸、あるいはこれらの混合物などが好ましく挙げ
られるが、必ずしもこれらに限られるものではない。さ
らには帯電性防止のための制電材あるいは微小径の無機
粒子などを樹脂中に加えてもよし、。本発明でいう埋め
られてたとは、素材繊維表面に形成された凹部が８０％
以上被覆材で埋められた状態、あるいは凹部が被覆材で
埋められ、かつ該素材繊維表面を該被覆材が一様の厚さ
で、ほぼ均一に覆っている状態を指す。
なお当然のことながら被覆材は必ずしも素材繊維の全表
面を覆う必要はなく、該素材繊維の凹部のある面のみを
覆う状態であってもよい。凹部を埋める程度が８０％よ
り低い場合は、実用上生じると思われる程度の布同士の
摩擦によって被覆繊維表面の凹部が平滑化し、被覆材上
を摩擦によって変形した素材繊維が覆い、色の深みが矢
なわれてしまう。
このことにより素材繊維表面の凹部は８０％以上被覆材
で埋められている必要がある。素材繊維表面の凹部が被
覆材で埋められ、かつ該素材表面を該被覆材が覆ってい
る場合、その覆っている部分の厚さ（以下被覆厚さと略
称する。
）は表面繊維表面に形成された凹部によって発現した色
の深みを維持するうえで重要な因子となり、その被覆厚
さが厚くなると急激に色の深みがうすれていき、表面に
凹部のないときの素材繊維本来の色の深みの程度に低下
する。このため被覆厚さの好ましい範囲すなわち、繊維
の凹部の形成されていない部分の表面から被覆材の表面
までの距離は１ミクロン以下、より好ましくは０．５ミ
クロン以下であることが望ましい。以下、図面に基づい
て本発明の一実施態様をより詳しく説明する。
第１図および第２図は、繊維の断面図で、１は表面に凹
部が形成された素材繊維であり、２は被覆材、いま被覆
材の被覆厚さである。
第１図は素材繊維１の表面に形成された凹部が被覆材２
でほぼ埋められた状態であり、第２図は凹部が埋められ
、さらに素材繊維表面にほぼ一様な厚さの被覆材２で覆
われた状態を示す。ここで第２図の被覆材の被覆厚さＬ
は上記記載の範囲にあることが必要である。なお第１図
、第２図の凹部は素材繊維表面１に比べ拡大されて描か
れており、また凹部が素材繊維１の全表面に形成されて
いること必ずしも意味しているものではない。なお本発
明の被覆繊維の凹部の深さ、幅、個数および形態、被覆
材の被覆厚さ、あるいは被覆繊維の構造については被覆
繊維の表面および断面を通常の電子顕微鏡の手法でもつ
て観察することによって明らかにすることができる。
本発明の被覆繊維のごとく色の深みを発現する表面の凹
部が埋められた場合、向上した色の深みが損こなわれる
ものと推測しがちであるが、驚くべきことにこの一見合
理的な推測に反し、本発明の被覆繊維では素材表面に形
成された凹部によって発現する色の深みが損われること
なく、かつ箸しく耐摩擦性が向上していた。
繊維表面に低屈折率の物質を一定の厚さ積層すると、該
物質が反射防止膜となり、色の深みが向上することが知
られているが、この場合反射率の低下の度合いが波長に
よって異るため、色目（色相）が変化する欠点がある。
然しながら本発明の被覆繊維ではこのような変化もなく
、素材表面の凹部がなんらかの形で色の深み向上に寄与
していることは明らかである。本発明の被覆繊維におい
てこのような優れた光学特性が得られる理由は明確では
ないが、本発明の被覆繊維に入射する光が被覆材表面で
反射する際、光が一波長程度被覆材中へ侵入し、素材繊
維表面の凹部の影響を受けるとも考えられる。
然しいずれの理由であれ、このような優れた光学特性が
得られる現象は本発明の被覆繊維において本発明者らに
よって初めて発見されたものである。本発明者において
素材繊維表面の凹部を埋める方法は、特に限定されるも
のではなく、要は凹部の形成された表面へ樹脂を均一に
塗布できればよく、浸漬法、スプレー法、あるいは塗布
法などが適宜採用できる。通常、繊維を上記のような方
法で樹脂処理した場合、溶媒の気散時に樹脂が繊維の結
節部へ流動し、結節部のみへ多量の樹脂が付着し、風合
を変化させることが一般的である。
この点低温プラズマ処理によって凹部を形成した場合繊
維の表面エネルギーが高くなるため樹脂が極めて均一に
付着し、かつ樹脂と繊維の接着が強く、また色の深みが
著しいなど極めて優れた特長のある被覆繊維が得られる
。これまで説明してきた本発明の被覆繊維は著しい色の
深みを有し、かつ摩擦耐久性を有しているが、第３図お
よび第４図に示す本発明の被覆繊維の断面の概略図のご
とく、被覆材２の表面に被覆材２と異る低摩糠性の被覆
材３を積層することによってさらに摩擦耐久性をあげる
ことができる。
被覆材３の樹脂は特に限定されることがなく、たとえば
潤滑材または通常の繊維の後処理工程において用いられ
る総水材、制電材などの樹脂を用いることができるが、
この樹脂の持つ屈折率は前記記載の範囲内にあることお
よび被覆材２，３の合計厚さＭは前記の被覆厚さＬの範
囲内にあることが望ましい。また樹脂の屈折率および被
覆材の厚さが前記被覆厚さＬの範囲内であれば、被覆材
をさらに多層積層構成としてもよい。本発明は、上述し
たように、表面に形成された凹部を被覆材で埋めてなる
被覆繊維としたので、従来の繊維に比べ著しく色の深み
があり、かつ摩擦により色の深みが低下する従来の改良
繊維に比べ摩擦耐久性にも優れており、繊維のもつ優れ
た特性と従来の繊維にない優れた光学特性とを合せもっ
という優れた効果を奏するものである。
以下実施例にて本発明の被覆繊維についてより詳細に説
明する。なお色の深みの程度を表わす指数Ｌ値はデジタ
ル側色色差計算機ＡＵＤ−ＳＣＨ−２（スガ試験機）を
用い測定した。
色の深みの摩擦堅牢度は学振型染色物摩擦堅牢度試験器
を用い、３００夕の荷重をかけ布同士を３００回摩擦し
た後、目視にて感覚的に５段階で判定した。ほとんど変
化のないものを５級、わずかに変化が見られるが、実用
上問題がないと思われるものを４級、摩擦部分が非摩擦
部分と明らかに区別できるものを３級、摩擦部分の色の
深みの低下がはっきりしているものを２級、摩擦部分の
深みの低下が著しいものを１級とした。実施例 １ ポリエチレンテレフタレートジョーゼット白布を内部電
極方式の低温プラズマ処理装置を用い低温プラズマでエ
ッチングした。
まず該布を接地した冷却ドラム上に貼り、低温プラズマ
処理装置内を真空に排気した後、酸素ガスを導入して、
装置内圧力をｏ．虹ｏｍした。
次いで該冷却ドラムと該冷却ドラムに対向して配列され
、かつ内部を冷却した小径の円筒の電極群との間に周波
数１１皿ＨＺの高電圧を印加し、グロ‐放蟹を開始、持
続させた。冷却ドラムを回転させながら一定時間該布表
面を低温プラズマ（グロー放電）でエッチングした。該
エッチング布の表面に金を蒸着後走査型電子顕微鏡で観
察したところ、幅約０．１ミクロン、長さ０．１〜１ミ
クロンの微細な凹部が一平方ミクロン当り約１２個形成
されていた。
該エッチング布を（ブチルアクリレート）−（グリシジ
ルメタクリレート）−（アクリル酸）共重合物（組成比
６肌ｔ％：２５ｗｔ：１５ｗ％）の固形分ｌｗ％の混合
溶媒液（混合溶媒組成比：ィソフ。
ロピルアルコール：ｎ−ブチルアルコール：トルェン＝
５肌％：２５ｗ％：２５ｗ％）に浸潰し、１２０℃で乾
燥した。次いで該布をノルマルアルキルメルカプタン（
チオアルコール２０、■花王石鹸製）の固形分０．０５
ｗ％の上記混合溶媒液に浸債後１５０℃で乾燥、キュァ
し、本発明の被覆繊維を作製した。該被覆繊維をェポキ
シ樹脂で包埋後オスミック酸で染色し、その断面を電子
顕微鏡で観察したところ、深さ０．１ミク。
ン、幅０．１〜０．５ミクロンの凹部が表面に外周１ミ
クロン当り３〜４個形成され、該凹部は被覆材で埋めつ
くされ、かつ厚さ‐０．１仏の被覆材が被覆繊維（ポリ
エチレンテレフタレート糸）の表面を覆っていた。未処
理布、エッチング布および本発明の被覆繊維布の三布を
常法で黒色に染色し、Ｌ値および摩擦堅牢度を測定した
。
その結果を表１に示す。表１低温プラズマによるエッチ
ングで素材繊維表面に凹部のみを形成したサンプル蛇．
２の布では染色時の布と布との摩擦によって表面の凹部
が平滑になり、色の深みが低下し、このため摩擦を受け
た部分と受けない部分で色の深みに著しい差が見られ、
色斑となっていた。
これに対し本発明の布ではこのようなことがなく、著し
い色の深みと摩擦耐久性を有していた。実施例 ２ 黒色に染色したポリエチレンテレフタレート布を実施例
１で用いた低温プラズマ処理装置で、０．１モル％の広
ガスを混合した０２ガスを用い低温プラズマでエッチン
グした。
該エッチング布を実施例１で用いたアクリル系樹脂液（
但し固形分０．５ｗ％）に浸債処理、乾燥後、さらに実
施例１で用いたノルマルアルキルメルカプタン溶液に浸
債処理、乾燥、キュアして本発明の被覆繊維を作製した
。
該被覆繊維の断面を顕微鏡で観察したところ、素材繊維
表面の凹部は被覆材で埋めつくされ、かつ素材繊維表面
は約８００Ａの被覆厚さで被覆材で覆われていた。
禾処理布、低温プラズマエッチング布、本発明の布のＬ
値および摩擦堅牢度を測定し、表２の結果を得た。
表２ 本発明の被覆繊維布は従来の布に比べ著しい色の深みを
有しており、摩擦堅牢度も優れている。
実施例 ３黒色に染色したポリエステルジョーゼット布
を実施，列１で用いた低温プラズマ処理装置で低温プラ
ズマエッチング処理した。
なお高圧電源として周波数４０雌ＨＺの高圧電源を用い
、プラズマガスとして０．５モル％の窒素ガスを混合し
た酸素ガスを用いた。該エッチング布を反応触媒を加え
た固形分０．７ｗ％のシリコーン樹脂ヱマルジョン（Ｓ
Ｈ−８２４戊■トーレ・シリコーン製）に浸燈後、１５
０００で乾燥、キュアし、本発明の被覆繊維布を作製し
た。
キュア後の樹脂による重量増加は約１％であり、電子顕
微鏡で観察したところ、凹部は埋めつくされ、かつ素材
繊維表面を約８００△の厚さで覆つていた。未処理布、
エッチング布、本発明の布のＬ値および摩擦堅牢度の測
定を行ない、表３の結果を得た。
３ 表１のごとく低温プラズマ処理のみではＬ値は低くなる
が、摩擦堅牢性が全くない。
これに対し本発明の被覆繊維布では色の深みとともに摩
擦堅牢性がが著しく向上していた。比較例 １ 実施例３の低温プラズマ処理布を実施例３で用いたシリ
コーン樹脂ェマルジョンの固形分濃度をかえ、樹脂処理
した。
該処理布のＬ値および摩擦堅牢度を表２に示す。
なお被覆樹脂の厚さは実施例３で得た厚さと布の重量増
加量から計算した。表４ サンプルＮｏ．４の布では摩擦耐久性がほとんど改良さ
れていなかった。
この布の断面を電子顕微鏡で観察したところ、素材繊維
表面の凹部は４０％程度しか樹脂で埋まっていなかった
。また表４のサンプルＮｏ．７のごとく被覆材の厚さが
厚くなるとＬ値の悪化が著しく、素材繊維表面の凹部の
効果が失なわれてしまうことが明らかである。実施例
４ 黒色に染めたポリエステルダブルジョーゼット布を実施
例１で用いた低温プラズマ処理装置で「ＣＦ４−０２混
合ガス（ＣＦ４：０２＝５０モル％：５０モル％）の低
温プラズマでエッチングした。
該処理布を（１，１′，３トリヒドロパーフルオロアク
リレート）−（グリシジルメタクリレート）‐（アクリ
ル酸）共重合物（組成７冊％：２肌％：１肌％）の固形
分ｌｗ％の混合溶媒液（混合溶媒組成比：インプロピル
アルコール：ｎーフチルアルコール：トルエンニ５０Ｗ
％：２５ｗ％：２５ｗ％）に浸潰し、１２０ｏｏで乾燥
した。
次いで該処理布をさらにジメチルアミノェチルメタクリ
レート、メチルメタクリレートの共重合樹脂とシリコー
ン樹脂（ＳＨ−２００■トーレ・シリコーン製）の混合
樹脂の固形分ｌｗ％の混合溶媒液（混合溶媒は上記と同
じ）に浸潰し１５０℃で乾燥、キュアーし、本発明の被
覆繊維布を作成した。本発明の被覆繊維布の断面を観察
したところ、素材繊維表面の凹部は埋められ、かつ素材
繊維表面は約１０００Ａの厚さで樹脂で覆われていた。
未処理布、エッチング布、本発明の布および通常の方法
でドライクリーニングした後の本発明の布のＬ値および
摩擦堅牢性をしらべ表５の結果を得た。表５
【図面の簡単な説明】
第１，２，３，４図は本発明の被覆繊維の断面図である
。 但し図の凹部および被覆材は素材繊維の大きさに比べ拡
大されて描かれており、また凹部が素材繊維の全表面に
形成されていることを必ずしも意味しているものではな
い。１：表面に凹部が形成されている素材繊維、２，３
：被覆材、Ｌ，Ｍ：被覆材の厚さ。 多１図 茅２函

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 素材繊維表面の少くとも一部に深さ０．０５ミクロ
    ン以上、幅０．０５〜１ミクロンの凹部が繊維断面の外
    周１ミクロン当り１〜１０個形成され、かつ該凹部が該
    素材繊維の屈折率より０．０３以下の屈折率を有する有
    機高分子からなる被覆材で埋められてなる被覆繊維。
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