オパールおよびその製造方法
【課題】 一般的なオパールは、撥水性基板と微粒子を含む液滴とが接触して形成された平滑な面と、表面張力によりドーム上に形成された凸曲面とを有するものであり、凸曲面側は遊色効果があるものの輝度が低い場合があった。
【解決手段】 複数のシリカ粒子からなる、２つの主面を有する板状のオパールであって、前記２つの主面を含む２つの第１層領域におけるシリカ粒子密度は、前記２つの第１層領域間に介在した第２層領域におけるシリカ粒子密度よりも高いこと。
【解決手段】 複数のシリカ粒子からなる、２つの主面を有する板状のオパールであって、前記２つの主面を含む２つの第１層領域におけるシリカ粒子密度は、前記２つの第１層領域間に介在した第２層領域におけるシリカ粒子密度よりも高いこと。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オパールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オパールには天然で採掘されるもの以外に、シリカ粒子から人工的に作製されるものがあり、例えば、シリカ粒子を含有する分散液をガラス容器中に静置して、時間をかけて沈殿させることによって、人工的にオパールを作製することが知られている（例えば図９の従来のオパール１１を参照）。
【０００３】
特許文献１には、ガラスなどの撥水性基板の面上に、シリカなどの微粒子を含む液体を滴下し、凝集させて基板にオパール調の模様を付着させたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３９６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のようなオパール付着物を基板から削りとった粉体は、シリカ粒子を含む液滴と撥水性基板とが接触して形成された平滑な面と、液滴の表面張力によりドーム上に形成された凸曲面とを有している。この平滑面および凸曲面側はともに遊色効果を有するが、凸曲面では輝度が低くなる場合があった。
【０００６】
このようなオパールを例えば粉体として化粧品のラメなどに使用する場合、より吸着面積の広い平滑面側が肌に付着しやすい傾向にあるため凸曲面側が表面側となり、全体として輝度が低く見える場合があった。
【０００７】
本発明の目的は、良好な遊色効果を有し、輝度のムラが少ないオパールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のオパールは、複数のシリカ粒子からなる、２つの主面を有する板状のオパールであって、前記２つの主面を含む２つの第１層領域におけるシリカ粒子密度は、前記２つの第１層領域間に介在した第２層領域におけるシリカ粒子密度よりも高い。
【０００９】
また、本発明のオパールの製造方法は、基板上にシリカ粒子を含む分散液を配置する第１工程、配置された前記分散液上に、挟持部材を配置し、前記分散液を、前記基板と前記挟持部材とで挟む第２工程、および前記基板と前記挟持部材とで挟まれた前記分散液から分散媒を除去してオパールを得る第３工程を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のオパールによれば、表面でのブラッグ回折が発生し易い、両面において安定した遊色効果を有し、また輝度のムラを抑制することができる。
【００１１】
また本発明のオパールの製造方法によれば、オパールを再現性良く安定して大量生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態におけるオパールの断面模式図である。
【図２】本実施形態におけるオパールの図面代用写真である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は本実施形態におけるオパールの拡大ＳＥＭ写真である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は本実施形態におけるオパールの拡大ＳＥＭ写真である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は本実施形態におけるオパールの拡大ＳＥＭ写真である。
【図６】本実施形態におけるオパールの製造方法の第１工程を説明する模式図であり、（ａ）は滴下前、（ｂ）は滴下後の状態を示す。
【図７】本実施形態におけるオパールの製造方法の第２工程を説明する模式図であり、（ａ）はガラス基板での挟持前、（ｂ）はガラス基板での挟持中の状態を示す。
【図８】本実施形態におけるオパールの製造方法の第３工程を説明する模式図である。（ａ）は分散媒を除去している状態、（ｂ）は分散媒を除去後の状態を示す。
【図９】従来品におけるオパールの拡大ＳＥＭ写真である。
【図１０】他の実施形態におけるオパールの拡大ＳＥＭ写真である。
【図１１】他の実施形態におけるオパールの製造方法の第３工程を説明する模式図である。
【図１２】他の実施形態におけるオパールの製造方法の第３工程において分散媒を除去した状態を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（オパール）
以下、本発明のオパールの一実施形態について図を用いて説明する。
【００１４】
本実施形態によれば、複数のシリカ粒子からなる、２つの主面を有する板状のオパールであって、２つの主面を含む２つの第１層領域におけるシリカ粒子密度は、２つの第１層領域間に介在した第２層領域におけるシリカ粒子密度よりも高い。
【００１５】
本実施形態におけるオパール１は図１に示すように、複数のシリカ粒子２からなり、２つの主面（１ａおよび１ｂ）を有した略板状である。具体的には、図２に示すような種々の形状を形成している。オパール１の平均の厚さが１０μｍ〜３０μｍ程度である。なお、平均の厚さの測定については、任意のオパール１の断面を顕微鏡で観察して測定することができる。
【００１６】
本明細書において、主面とは、板状のオパール１において、対向する２つの大きな面のことである。主面１ａおよび１ｂの大きさは、長軸が約２ｍｍ以下である。主面１ａおよび１ｂは第１層領域６ａに含まれており、この第１層領域６ａの平均の厚みが１０μｍ以上である。平均の厚みを１０μｍ以上とすることによって、オパール１は一定以上の強度を有することができる。これらの主面１ａおよび１ｂは互いに同じ大きさであることが好ましい。
【００１７】
さらに、第１層領域６ａはシリカ粒子２の単粒子層が３〜５層積層されたシリカ粒子層からなることが好ましい。
【００１８】
これにより、主面１ａおよび１ｂでのブラッグ回折が確保され遊色効果が良好になるとともに、第１層領域６ａと第２層領域６ｂとの界面での反射などにより輝度がさらに良好になる。
【００１９】
さらに、２つの主面１ａおよび１ｂは略平行である。
【００２０】
これにより、遊色効果にムラのないオパール１を得ることができ、さらには、オパール
１の厚みの薄い部分に応力集中することによるワレの発生を低減することができる。
【００２１】
２つの主面１ａおよび１ｂには、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、シリカ粒子２がほぼ規則正しく配列されている。シリカ粒子２は、一部が脱粒していてもよい。
【００２２】
シリカ粒子２は、当業者が通常用いる方法により、調整できるものであれば良く、特に制限されない。例えば以下の方法により調整することができる。まず、コロイダルシリカ１００ｇとメタノール１００ｇとを混合し、得られた混合物を遠心分離機にて１００００ｒｐｍ、１時間程度で遠心分離する。さらに、上澄みだけを取り除きメタノールを補充した後、再び遠心分離機で遠心分離する工程を数回繰り返すことにより得ることができる。
【００２３】
シリカ粒子２の大きさについては特に制限されない。本実施形態においては、平均粒径が２００〜３００μｍのものが用いられる。シリカ粒子２の平均粒径がこの範囲であればブラッグ回折により最も遊色効果を呈する点で有利である。また、これらのシリカ粒子２の大きさはそれぞれほぼ同等となるように形成されている。
【００２４】
本実施形態においては、上述のように、第１層領域６ａにおいて、複数のシリカ粒子２がほぼ規則正しく配列されているが、さらに、図４（ａ）、（ｂ）および図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１層領域６ａの間にある第２層領域６ｂにおいてもほぼ規則正しく配列されている。
【００２５】
図４および図５において、第１層領域６ａにおけるシリカ粒子２の密度は、第２層領域６ｂにおけるシリカ粒子２の密度に比べて大きい。すなわち第１層領域６ａにおけるシリカ粒子２の規則配列性が第２層領域６ｂにおけるシリカ粒子２の規則配列性に比べて高いといえる。
【００２６】
これによって、第１層領域６ａにおいてブラッグ回折が発生し易いので、安定した遊色効果と輝度とを有することができる。なお、本実施形態においては、図４および図５に示すように、第１層領域６ａにおけるシリカ粒子２の密度は、約６．４×１０−２１ｇ／μｍ３以上であり、例えば、主面１ａおよび１ｂからの深さが１〜２μｍ程度保持されていることがわかる。また、第２層領域６ｂにおけるシリカ粒子２の密度は、約４．１〜５．２×１０−２１ｇ／μｍ３であり、厚みは、約１０〜３０μｍである。
【００２７】
シリカ粒子２の密度は、例えば、オパール１の断面におけるシリカ粒子２の単位面積当たりの数を計測することによって測定することができる。具体的には、ＳＥＭの２次電子像でオパール１の断面を３０００〜１００００倍に拡大しておき、１μｍ四方におけるシリカ粒子２の個数を数える。そしてシリカ粒子２の重量に換算して密度を算出すればよい。
【００２８】
本実施形態のように、第１層領域６ａにおけるシリカ粒子２の密度と、第２層領域６ｂにおけるシリカ粒子２の密度とを比較する場合は、例えば、単位面積当たりのシリカ粒子２の数で直接比較してもよい。例えば、主面１ａおよび１ｂにおけるシリカ粒子２の単位面積当たりの数の測定方法は、ＳＥＭの２次電子像でオパール１の第１層領域６ａ、第２層領域６ｂを１００００倍に拡大して、１μｍ四方におけるシリカ粒子２の個数を数えればよい。
【００２９】
この場合、第１層領域６ａ、第２層領域６ｂにおけるシリカ粒子２の密度（単位面積あたりのシリカ粒子２の個数）は、１６個／μｍ２以上であることが、ブラッグ回折による遊色効果を強調することができるので好ましい。
【００３０】
さらに本実施形態によれば、第２層領域６ｂにおけるシリカ粒子２の単位面積当たりの数が、１３個／μｍ２以上である。
【００３１】
これにより、第２層領域６ｂにおける機械的強度を確保することができる。通常、第２層領域６ｂの密度（単位面積当たりのシリカ粒子２の個数）は、約１３〜１４個／μｍ２である。
【００３２】
さらに本実施形態によれば、主面１ａおよび１ｂの平面度は１０μｍ以下であることが好ましい。これによって、主面１ａおよび１ｂにおいて乱反射が抑制されるので、さらに輝度が高いオパール１とすることができる。
【００３３】
本明細書において、平面度は、例えば、オプチカルフラットによる測定方法が用いられる。基準原器（オプチカルフラット）に、完全に平坦面出しをしたワーク（オパール）を接触させて、そこに、短波長光源を当てることにより、光学的に干渉縞を発生させ、その干渉縞により平面度を測定する。つまり、ワークと光学基準原器（オプチカルフラット）との比較測定となる。面粗度が鏡面まで出ていることが前提となる。
【００３４】
また例えば、前記短波長光源の代わりにレーザービームを使用し、オプチカルフラットに反射させて、干渉縞を発生させ、それをデジタル処理、又は手動により解析させるものである。
【００３５】
また例えば、３点ゲージによる測定の場合、ミクロンオーダーであれば、３点ゲ-ジ比較測定でも可能である。
【００３６】
さらに本実施形態によれば、主面１ａおよび１ｂの算術平均表面粗さＲａが０．１μｍ以下である。
【００３７】
これによって、主面１ａおよび１ｂにおいてさらに乱反射が抑制されるので、さらに輝度が高いものとするオパール１とすることができる。
【００３８】
算術平均表面粗さの測定方法については、任意の粉体の主面１ａおよび１ｂを原子間力顕微鏡で測定することで確認することができる。
【００３９】
さらに本実施形態によれば、シリカ粒子同士は、少なくとも一部分がシリカ粒子２よりもナトリウムを多く含有したシリカ成分を介して接着している。
【００４０】
例えば図１０のように、シリカ粒子２同士がシリカ成分からなるネック状の部位２０によって接着しているため、従来のシリカ粒子２同士が直接融着しているものよりも強度が高くなっている。シリカ粒子２におけるナトリウムの含有量は０．００１質量％未満であるのに対して、このネック状の部位２０、すなわちシリカ成分中には、ナトリウムが０．００１〜０．１質量％程度含まれているものである。
【００４１】
ネック状の部位２０は、図１１に示すように、例えばシリカ微粒子１０として与えられる。すなわち、シリカ成分（シリカ微粒子１０）はシリカ粒子２よりも融点が低く、シリカ粒子２よりも先に溶融してガラス状の接着剤となって、シリカ粒子２同士を強固に接着するものである。好ましくはシリカ粒子２よりも２０〜４０℃程度融点が低いことが好ましい。そしてこのシリカ微粒子１０は、結晶状に整列したシリカ粒子２同士が接している部分の近傍に集中して存在するものであるため、シリカ粒子２の３重点の間隙３０に、シリカ微粒子１０は殆ど存在しない。
【００４２】
本実施形態のオパール１が良好な遊色効果を得るために、空隙の屈折率は空気と同様に０に維持されることが必要であり、これにより光のブラッグ回折を殆ど妨げることがないので、遊色効果を良好に呈することができる。
【００４３】
例えば、シリカ微粒子１０の溶融物（シリカ成分）を含まない部分は空隙であり、その空隙率は１μｍ四方を平面視して、５〜１５％であることが好ましい。
【００４４】
また、シリカ成分（シリカ微粒子１０）で接着する場合、シリカ粒子２同士を直接融着させる必要がないので、高温で焼成し過ぎる必要がなく、シリカ粒子２自体の球形状や、結晶状の整列状態が崩れることがなく、光を良好にブラッグ回折させ、遊色効果を良好に呈することができる。
【００４５】
このようなシリカ成分の存在は、ＳＥＭ分析におけるマススペクトルなどを用いて、オパール１の表面のシリカ粒子２とネック状の部位２０とをピンポイントで表面分析して比較することにより確認出来る。
【００４６】
以上のようなオパール１を樹脂やインク、塗料に混ぜることによって、輝度が高くかつ遊色性のある光輝材として、化粧品、螺鈿細工、壁紙、包装紙、広告体等の用途に使用することができる。
【００４７】
（オパールの製造方法）
次に、本発明の板状のオパールの製造方法について図６〜図８を用いて説明する。
【００４８】
さらに本実施形態によれば、基板上にシリカ粒子を含む分散液を配置する第１工程、配置された分散液上に、挟持部材を配置し、分散液を、基板と挟持部材とで挟む第２工程、および基板と挟持部材とで挟まれた分散液から分散媒を除去してオパールを得る第３工程を含む。
【００４９】
本実施形態は、基板３ａ上にシリカ粒子２を含む分散液４を配置する第１工程、配置された分散液４上に挟持部材３ｂを置き、この分散液４を基板３ａと挟持部材３ｂで挟持する第２工程、ならびに基板３ａと挟持部材３ｂとで挟持された分散液４から分散媒４ａを除去する第３工程を含む。
【００５０】
これによって上述のような板状のオパール１を得ることができる。
【００５１】
基板３ａの材質についてはガラス、金属、セラミックなどが、分散媒４ａをぬれ性よく配置するのに都合がよいが、表面が平滑であれば他でもよく、基板３の平面度や表面粗さはオパール１の表面性状にそのまま反映される。
【００５２】
シリカ粒子を含む分散液４に用いられる分散媒４ａとしては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、クロロホルム、エーテル、ベンゼン、アセトン、グリセリンなどの有機溶媒の他、水などが挙げられる。
【００５３】
分散液４中のシリカ粒子２の濃度は、使用する基板３に応じて適宜調製される。例えば、シリカ粒子２の分散およびコロイド粒子形成のし易さの点から、シリカ粒子濃度が２０質量％〜５０質量％となるように調製される。
【００５４】
次に、上記分散液４を基板３上に配置する。図６（ａ）で示されるように、表面が平滑な基板３ａに分散液４を滴下することによって行われ、図６（ｂ）のように基板３ａの表面上には分散液４が配置された状態になっている。分散液４の液滴を基板３ａ上に配置す
る方法は滴下に限らず、ディスペンサーを使うことができる。
【００５５】
さらに、本実施形態における第１工程においては、基板３ａを分散液４に浸漬させて配置させてもよい。これによって分散液４を速やかに均等な大きさで基板３ａ上に配置することができる。
【００５６】
挟持部材３ｂとしては、ガラスなどの基板３ａと同じ素材を用いてもよいし、あるいは異なる材質のものを用いてもよい。また分散液４を基板３ａと挟持できるものであればよく、板状、あるいはロールなどが挙げられる。例えば、基板３ａ上に滴下された分散液４を、板状の部材３ｂで挟む、あるいは分散液４が滴下された基板３ａを、ロール状の部材３ｂの間に通過させることによって、分散液４が平滑化される。
【００５７】
ここで分散液４は均一に配置されている必要はないが、分散液４が撥水などによりはじかれて配置する量が減ることがないことが望ましい。よって、基板３ａは分散液４とのぬれ性がよいことが望ましい。
【００５８】
本実施形態は、第２工程において、基板３ａと挟持部材３ｂとの間にスペーサー５を介して一定の間隔を維持する。
【００５９】
スペーサー５はジルコニアなどの応力に対して耐久性のあるセラミックが好ましいが、アルミナなどの他のセラミックでも構わない。スペーサー５の配置は液滴の滴下や分散媒４ａの除去の邪魔にならないように配置すればよく、例えば、基板３ａの両端に設けられてもよい。これによってオパール１の厚さを制御することができる。
【００６０】
図７（ａ）のように、基板３ａにまず所定の厚さのスペーサー５を配置して、さらに図７（ｂ）のように、挟持部材３ｂを被せることにより、基板３と挟持部材３ｂとの間において一定の間隔を維持させることにより、分散液４が局所的に集まりシリカ粒子２の凝集が始まる。
【００６１】
スペーサー５の厚さは目的とするオパール１の厚みと同じ厚みであることが好ましい。
【００６２】
また、スペーサー５で間隔を維持させることで、両者の基板３ａが張り付いてしまうことを防ぐことができる。
【００６３】
なお、本実施形態においては、２つの基板３ａで分散液を挟持しているが、また、ロール３ｂで挟み込み平滑面を出す方法でも同様の効果を得ることができる。
【００６４】
本実施形態は、前記第３工程において、真空加熱によって分散媒４ａを除去する。具体的には、乾燥させて分散媒４ａを除去する。これによって速やかにオパールの凝集体を作製することができる。なお、これらの第３工程における乾燥は、例えば、第２工程における挟持工程と同時に行ってもよい。
【００６５】
図８（ａ）のように、真空加熱することによって、スペーサー５によってできた隙間から、分散媒４ａが蒸発していくことができるので、効果的にシリカ粒子２の凝集が促進されるというものである。
【００６６】
この工程は、好ましくは真空オーブン中で実施されるものであり、真空度は分散媒４ａが沸騰しない程度の真空度であればよく、加熱温度についても分散媒４ａが沸騰しない程度の温度であればよい。
【００６７】
これは急激に乾燥させようとして沸騰すると、オパール本来のシリカ粒子２の規則配列が壊れてしまい易いからである。
【００６８】
そして図８（ｂ）のように挟持部材３ｂを外すと、厚みが揃った特定の大きさのオパール粉末１が多数得られる。
【００６９】
さらに本実施形態によれば、第３工程の後に、オパールに対してシリカ粒子よりもナトリウムを多く含有したシリカ成分を充填する第４工程と、シリカ成分を加熱して溶融してから冷却することによって、シリカ粒子同士を少なくとも一部分でシリカ成分を介して接着する第５工程とを含む。
【００７０】
接着前のシリカ成分は、図１１、図１２に示されるようなシリカ微粒子１０であり、シリカ粒子２同士の間隙よりも小さいため、間隙に充填され易くなっている。なお、一般にシリカ粒子２同士の間隙の幅は、０〜３０ｎｍ程度であれば、溶融したシリカ微粒子１０が局所的に集中して接着する点で好ましい。すなわち、図１１のようにオパール１のシリカ粒子２の間隙にシリカ微粒子１０を含む分散液を添加して、図１２のようにシリカ粒子２の間隙にシリカ微粒子１０を介在させ、これを溶融して接着する。
【００７１】
シリカ微粒子の平均粒径は１〜１００ｎｍ程度であることが好ましい。このような平均粒径であれば、オパール１の表面でシリカ微粒子１０が詰まって含浸していかなくなることを低減でき、また、シリカ微粒子１０からナトリウムが遊離して融点が高くなってしまうことを低減することができる。具体的には、第４工程において、オパール１をシリカ微粒子１０を分散質とする分散液４の中に浸漬する。分散液４の分散媒４ａは水の他、アルコールのような有機溶媒、あるいはそれらの混合物を使用し、さらにグリセリンのような保湿成分を添加しても構わない。
【００７２】
分散液４中のシリカ微粒子１０の含有量は３〜１０質量％とすることが好ましい。これにより、シリカ微粒子１０の濃度が濃すぎることにより、オパール１の表面でシリカ微粒子１０が詰まってしまい、含浸していかなくなることを低減できる。またこれにより、シリカ微粒子１０が薄すぎることにより、シリカ微粒子１０がオパール１に十分充填されなくなり、融点が高くなってしまうことを低減することができる。
【００７３】
さらに本実施形態によれば、第４工程は、オパールをシリカ成分の分散液に浸漬することによって行なう。
【００７４】
ここで分散液４に圧力をかければ、オパール１へのシリカ微粒子１０の充填が短時間で済むので好ましいが、オパール１が割れない程度の圧力とする必要がある。
【００７５】
本実施形態のオパール１は球状なので、鱗片状のオパールよりも強い圧力をかけることができ、例えば、５〜１０気圧程度であれば、オパール１にダメージを与えず効率的に含浸させることができるので好ましい。
【００７６】
次に、第５工程において、７０℃で乾燥させたオパール１を加熱してシリカ粒子２同士を接着させるために、加熱炉で１６００〜１６５０℃の温度で１〜３０分程度加熱する。
【００７７】
加熱して溶融したシリカ成分はシリカ粒子２同士が接している部分に集中して付着する。これはシリカ成分が、シリカ粒子２の間に毛細管現象と同様の作用で吸着し、これがそのまま固化することによりネック状の部位２０が形成されると考えられる。
【実施例】
【００７８】
（実施例１）
（試料作製）
基板３としては、表面を浄化し、平面度、算術平均表面粗さを表１の条件で調整したガラス基板を用いた（試料１〜１５）。分散液４は、水を分散媒４ａとしてシリカ粒子２の濃度が３０質量％に成るように調合されたものを用いた。
【００７９】
表面が平滑なガラス基板３上にシリカ粒子２を含む分散液４を配置する第１工程としては、ガラス基板３に分散液４を滴下することによって行った。
【００８０】
滴下された分散液４を他のガラス基板３で挟持する第２工程としては、ガラス基板３間にジルコニア製のスペーサー５を縁側に沿って配置することにより一定の間隔を維持させ、スペーサー５の厚さは５μｍとして試料を作成した。
【００８１】
挟持された分散液４から分散媒４ａを除去する第３工程としては、真空加熱によって行われ、真空オーブン中で施されるものであり、真空度は１０００Ｐａ以下、加熱温度８０℃で行いオパール１を得た。
【００８２】
（試料評価）
得られたオパール１の断面における第１層領域６ａと第２層領域６ｂのシリカ粒子２の個数を電子顕微鏡および原子間力顕微鏡により観察した。
【００８３】
得られたオパールの輝度のムラの評価については、任意の評価者１０人を選出して、目視により輝度ムラがあると感じた人が０人の時は◎、１人のときは○、２〜５人のときは△、５人以上のときは×として判定した。
【００８４】
得られたオパールの強度の評価については、オパール１００ｇから任意の１ｍｍｇについて平均面積を測定し、その後このオパール１００ｇをビニル袋に入れて１分間で６０ストローク振る試験を行い、再びこのオパール１００ｇから任意の１ｍｍｇについて平均面積を測定して、試験前後の面積の差で評価した。この試験前後での平均面積が変わらないときは◎、１０％減のときは○、２０〜５０％減のときは△、５０％以上のときは×として判定した。以下、結果を表１に示す。
【００８５】
【表１】
【００８６】
（輝度ムラの評価結果）
試料１〜３より、オパール１の断面における第１層領域６ａと第２層領域６ｂとのシリカ粒子２の個数に差がない場合は、第１層領域６ａでのシリカ粒子２の密度が低いことにより、ブラッグ回折が起きづらくなって輝度が低くなり、また、第１層領域６ａでのシリカ粒子２の密度が低いことにより、強度が劣化していくことがわかった。
【００８７】
試料４〜８より、オパール１の平面度が小さい程、輝度のムラは少ないことがわかった。
【００８８】
試料９〜１１より、オパール１の主面１ａおよび１ｂの表面粗さに差がない程、輝度のムラは少ないことがわかった。
【００８９】
（強度の評価結果）
試料１２〜１５より、厚さが大きい程強度が大きくなることがわかった。
【００９０】
試料１２ではオパール１の一粒あたりの平均面積が２５％減となったため△としているが、実質使用可能な範囲ではあった。
【００９１】
（実施例２）
次に、実施例１に対してさらに、シリカ粒子２よりもナトリウム含有量を多く含むシリカ微粒子（シリカ成分）１０によって、シリカ粒子２同士を接着させたものについて説明する。
【００９２】
（サンプル作製）
本実施例２に係るオパールのサンプル作製については、実施例１の試料番号１２と同様に作製した。
【００９３】
さらに、シリカ粒子２よりもナトリウムを多く含むシリカ微粒子１０の分散液としては、ナトリウム含有量は０〜０．１質量％、平均粒径は０．５〜２００ｎｍの範囲で条件を変えたシリカ微粒子１０を用いた。シリカ微粒子１０は２〜２０質量％の範囲で条件を変え、分散媒としては水を用いた。
【００９４】
そして分散液にオパール１を浸漬して、さらに分散液を撹拌することによって、オパール１にシリカ微粒子１０を１時間充填した。
【００９５】
そしてオパール１を加熱炉で１６１０〜１６５０℃にて１分間加熱した。
【００９６】
（サンプル評価）
試料はオパール１の紛体を回転ドラム内で６０ｒｐｍで１分間回転させて、その前後での重量変化を比較する摩耗試験を行い、質量変化率が０．１質量％以下の場合◎、０．１〜０．４質量％の場合○、０．５質量％以上の場合△とした。
【００９７】
以下、オパール１の耐磨耗性の評価結果を表２に示す。
【００９８】
【表２】
【００９９】
（評価結果）
試料１６ではシリカ微粒子１０のナトリウム含有量が０質量％のため、融点がシリカ粒子２と変わらないことにより、焼成温度が高くなったが使用可能な範囲である。
【０１００】
試料１７ではシリカ微粒子１０のナトリウム含有量が０．０００５質量％であり、試料１６よりは良好な結果であった。
【０１０１】
試料１８〜２０の結果から、シリカ微粒子１０のナトリウム含有量が少なくとも０．００１質量％以上であれば、シリカ微粒子１０の融点が十分低くなり十分な効果が得られることがわかった。
【０１０２】
試料２１では、試料１６よりは良好な結果であった。
【０１０３】
試料２２〜２４の結果から、シリカ微粒子１０の平均粒径が１〜１００μｍであれば、ナトリウムがシリカ微粒子１０の溶融中に遊離することが低減され、シリカ微粒子１０の融点が十分低くなり、十分な結果が得られることがわかった。
【０１０４】
試料２５ではシリカ微粒子１０の平均粒径が大きいが、試料１６よりは良好な結果であった。
【０１０５】
試料２６ではシリカ微粒子１０の濃度が低いが、試料１６よりは良好な結果であった。
【０１０６】
試料２７〜２８の結果から、シリカ微粒子１０の濃度が３〜１０質量％であれば、シリカ微粒子１０がオパール１に十分充填されるので、シリカ微粒子１０の融点が十分低くなり、十分な結果が得られることがわかった。
【０１０７】
試料２９ではシリカ微粒子１０の濃度が高いが、試料１６よりは良好な結果であった。
【０１０８】
試料３０〜３２の結果からは、シリカ微粒子１の融点に近い焼成温度であるほど良好な結果が得られることがわかる。ここで試料３２は過焼成のためシリカ粒子２自体が脆くな
り多少の磨耗が確認されたが使用可能な範囲であった。
【符号の説明】
【０１０９】
１：オパール
１ａ：主面
１ｂ：主面
２：シリカ粒子
３：基板
４：分散液
４ａ：分散媒
５：スペーサー
６ａ：第１層領域
６ｂ：第２層領域
１０：シリカ微粒子
１１：従来のオパール
２０：ネック状の部位
３０：３充填
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オパールおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オパールには天然で採掘されるもの以外に、シリカ粒子から人工的に作製されるものがあり、例えば、シリカ粒子を含有する分散液をガラス容器中に静置して、時間をかけて沈殿させることによって、人工的にオパールを作製することが知られている（例えば図９の従来のオパール１１を参照）。
【０００３】
特許文献１には、ガラスなどの撥水性基板の面上に、シリカなどの微粒子を含む液体を滴下し、凝集させて基板にオパール調の模様を付着させたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２３９６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のようなオパール付着物を基板から削りとった粉体は、シリカ粒子を含む液滴と撥水性基板とが接触して形成された平滑な面と、液滴の表面張力によりドーム上に形成された凸曲面とを有している。この平滑面および凸曲面側はともに遊色効果を有するが、凸曲面では輝度が低くなる場合があった。
【０００６】
このようなオパールを例えば粉体として化粧品のラメなどに使用する場合、より吸着面積の広い平滑面側が肌に付着しやすい傾向にあるため凸曲面側が表面側となり、全体として輝度が低く見える場合があった。
【０００７】
本発明の目的は、良好な遊色効果を有し、輝度のムラが少ないオパールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のオパールは、複数のシリカ粒子からなる、２つの主面を有する板状のオパールであって、前記２つの主面を含む２つの第１層領域におけるシリカ粒子密度は、前記２つの第１層領域間に介在した第２層領域におけるシリカ粒子密度よりも高い。
【０００９】
また、本発明のオパールの製造方法は、基板上にシリカ粒子を含む分散液を配置する第１工程、配置された前記分散液上に、挟持部材を配置し、前記分散液を、前記基板と前記挟持部材とで挟む第２工程、および前記基板と前記挟持部材とで挟まれた前記分散液から分散媒を除去してオパールを得る第３工程を含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のオパールによれば、表面でのブラッグ回折が発生し易い、両面において安定した遊色効果を有し、また輝度のムラを抑制することができる。
【００１１】
また本発明のオパールの製造方法によれば、オパールを再現性良く安定して大量生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態におけるオパールの断面模式図である。
【図２】本実施形態におけるオパールの図面代用写真である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は本実施形態におけるオパールの拡大ＳＥＭ写真である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は本実施形態におけるオパールの拡大ＳＥＭ写真である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は本実施形態におけるオパールの拡大ＳＥＭ写真である。
【図６】本実施形態におけるオパールの製造方法の第１工程を説明する模式図であり、（ａ）は滴下前、（ｂ）は滴下後の状態を示す。
【図７】本実施形態におけるオパールの製造方法の第２工程を説明する模式図であり、（ａ）はガラス基板での挟持前、（ｂ）はガラス基板での挟持中の状態を示す。
【図８】本実施形態におけるオパールの製造方法の第３工程を説明する模式図である。（ａ）は分散媒を除去している状態、（ｂ）は分散媒を除去後の状態を示す。
【図９】従来品におけるオパールの拡大ＳＥＭ写真である。
【図１０】他の実施形態におけるオパールの拡大ＳＥＭ写真である。
【図１１】他の実施形態におけるオパールの製造方法の第３工程を説明する模式図である。
【図１２】他の実施形態におけるオパールの製造方法の第３工程において分散媒を除去した状態を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（オパール）
以下、本発明のオパールの一実施形態について図を用いて説明する。
【００１４】
本実施形態によれば、複数のシリカ粒子からなる、２つの主面を有する板状のオパールであって、２つの主面を含む２つの第１層領域におけるシリカ粒子密度は、２つの第１層領域間に介在した第２層領域におけるシリカ粒子密度よりも高い。
【００１５】
本実施形態におけるオパール１は図１に示すように、複数のシリカ粒子２からなり、２つの主面（１ａおよび１ｂ）を有した略板状である。具体的には、図２に示すような種々の形状を形成している。オパール１の平均の厚さが１０μｍ〜３０μｍ程度である。なお、平均の厚さの測定については、任意のオパール１の断面を顕微鏡で観察して測定することができる。
【００１６】
本明細書において、主面とは、板状のオパール１において、対向する２つの大きな面のことである。主面１ａおよび１ｂの大きさは、長軸が約２ｍｍ以下である。主面１ａおよび１ｂは第１層領域６ａに含まれており、この第１層領域６ａの平均の厚みが１０μｍ以上である。平均の厚みを１０μｍ以上とすることによって、オパール１は一定以上の強度を有することができる。これらの主面１ａおよび１ｂは互いに同じ大きさであることが好ましい。
【００１７】
さらに、第１層領域６ａはシリカ粒子２の単粒子層が３〜５層積層されたシリカ粒子層からなることが好ましい。
【００１８】
これにより、主面１ａおよび１ｂでのブラッグ回折が確保され遊色効果が良好になるとともに、第１層領域６ａと第２層領域６ｂとの界面での反射などにより輝度がさらに良好になる。
【００１９】
さらに、２つの主面１ａおよび１ｂは略平行である。
【００２０】
これにより、遊色効果にムラのないオパール１を得ることができ、さらには、オパール
１の厚みの薄い部分に応力集中することによるワレの発生を低減することができる。
【００２１】
２つの主面１ａおよび１ｂには、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、シリカ粒子２がほぼ規則正しく配列されている。シリカ粒子２は、一部が脱粒していてもよい。
【００２２】
シリカ粒子２は、当業者が通常用いる方法により、調整できるものであれば良く、特に制限されない。例えば以下の方法により調整することができる。まず、コロイダルシリカ１００ｇとメタノール１００ｇとを混合し、得られた混合物を遠心分離機にて１００００ｒｐｍ、１時間程度で遠心分離する。さらに、上澄みだけを取り除きメタノールを補充した後、再び遠心分離機で遠心分離する工程を数回繰り返すことにより得ることができる。
【００２３】
シリカ粒子２の大きさについては特に制限されない。本実施形態においては、平均粒径が２００〜３００μｍのものが用いられる。シリカ粒子２の平均粒径がこの範囲であればブラッグ回折により最も遊色効果を呈する点で有利である。また、これらのシリカ粒子２の大きさはそれぞれほぼ同等となるように形成されている。
【００２４】
本実施形態においては、上述のように、第１層領域６ａにおいて、複数のシリカ粒子２がほぼ規則正しく配列されているが、さらに、図４（ａ）、（ｂ）および図５（ａ）、（ｂ）に示すように、第１層領域６ａの間にある第２層領域６ｂにおいてもほぼ規則正しく配列されている。
【００２５】
図４および図５において、第１層領域６ａにおけるシリカ粒子２の密度は、第２層領域６ｂにおけるシリカ粒子２の密度に比べて大きい。すなわち第１層領域６ａにおけるシリカ粒子２の規則配列性が第２層領域６ｂにおけるシリカ粒子２の規則配列性に比べて高いといえる。
【００２６】
これによって、第１層領域６ａにおいてブラッグ回折が発生し易いので、安定した遊色効果と輝度とを有することができる。なお、本実施形態においては、図４および図５に示すように、第１層領域６ａにおけるシリカ粒子２の密度は、約６．４×１０−２１ｇ／μｍ３以上であり、例えば、主面１ａおよび１ｂからの深さが１〜２μｍ程度保持されていることがわかる。また、第２層領域６ｂにおけるシリカ粒子２の密度は、約４．１〜５．２×１０−２１ｇ／μｍ３であり、厚みは、約１０〜３０μｍである。
【００２７】
シリカ粒子２の密度は、例えば、オパール１の断面におけるシリカ粒子２の単位面積当たりの数を計測することによって測定することができる。具体的には、ＳＥＭの２次電子像でオパール１の断面を３０００〜１００００倍に拡大しておき、１μｍ四方におけるシリカ粒子２の個数を数える。そしてシリカ粒子２の重量に換算して密度を算出すればよい。
【００２８】
本実施形態のように、第１層領域６ａにおけるシリカ粒子２の密度と、第２層領域６ｂにおけるシリカ粒子２の密度とを比較する場合は、例えば、単位面積当たりのシリカ粒子２の数で直接比較してもよい。例えば、主面１ａおよび１ｂにおけるシリカ粒子２の単位面積当たりの数の測定方法は、ＳＥＭの２次電子像でオパール１の第１層領域６ａ、第２層領域６ｂを１００００倍に拡大して、１μｍ四方におけるシリカ粒子２の個数を数えればよい。
【００２９】
この場合、第１層領域６ａ、第２層領域６ｂにおけるシリカ粒子２の密度（単位面積あたりのシリカ粒子２の個数）は、１６個／μｍ２以上であることが、ブラッグ回折による遊色効果を強調することができるので好ましい。
【００３０】
さらに本実施形態によれば、第２層領域６ｂにおけるシリカ粒子２の単位面積当たりの数が、１３個／μｍ２以上である。
【００３１】
これにより、第２層領域６ｂにおける機械的強度を確保することができる。通常、第２層領域６ｂの密度（単位面積当たりのシリカ粒子２の個数）は、約１３〜１４個／μｍ２である。
【００３２】
さらに本実施形態によれば、主面１ａおよび１ｂの平面度は１０μｍ以下であることが好ましい。これによって、主面１ａおよび１ｂにおいて乱反射が抑制されるので、さらに輝度が高いオパール１とすることができる。
【００３３】
本明細書において、平面度は、例えば、オプチカルフラットによる測定方法が用いられる。基準原器（オプチカルフラット）に、完全に平坦面出しをしたワーク（オパール）を接触させて、そこに、短波長光源を当てることにより、光学的に干渉縞を発生させ、その干渉縞により平面度を測定する。つまり、ワークと光学基準原器（オプチカルフラット）との比較測定となる。面粗度が鏡面まで出ていることが前提となる。
【００３４】
また例えば、前記短波長光源の代わりにレーザービームを使用し、オプチカルフラットに反射させて、干渉縞を発生させ、それをデジタル処理、又は手動により解析させるものである。
【００３５】
また例えば、３点ゲージによる測定の場合、ミクロンオーダーであれば、３点ゲ-ジ比較測定でも可能である。
【００３６】
さらに本実施形態によれば、主面１ａおよび１ｂの算術平均表面粗さＲａが０．１μｍ以下である。
【００３７】
これによって、主面１ａおよび１ｂにおいてさらに乱反射が抑制されるので、さらに輝度が高いものとするオパール１とすることができる。
【００３８】
算術平均表面粗さの測定方法については、任意の粉体の主面１ａおよび１ｂを原子間力顕微鏡で測定することで確認することができる。
【００３９】
さらに本実施形態によれば、シリカ粒子同士は、少なくとも一部分がシリカ粒子２よりもナトリウムを多く含有したシリカ成分を介して接着している。
【００４０】
例えば図１０のように、シリカ粒子２同士がシリカ成分からなるネック状の部位２０によって接着しているため、従来のシリカ粒子２同士が直接融着しているものよりも強度が高くなっている。シリカ粒子２におけるナトリウムの含有量は０．００１質量％未満であるのに対して、このネック状の部位２０、すなわちシリカ成分中には、ナトリウムが０．００１〜０．１質量％程度含まれているものである。
【００４１】
ネック状の部位２０は、図１１に示すように、例えばシリカ微粒子１０として与えられる。すなわち、シリカ成分（シリカ微粒子１０）はシリカ粒子２よりも融点が低く、シリカ粒子２よりも先に溶融してガラス状の接着剤となって、シリカ粒子２同士を強固に接着するものである。好ましくはシリカ粒子２よりも２０〜４０℃程度融点が低いことが好ましい。そしてこのシリカ微粒子１０は、結晶状に整列したシリカ粒子２同士が接している部分の近傍に集中して存在するものであるため、シリカ粒子２の３重点の間隙３０に、シリカ微粒子１０は殆ど存在しない。
【００４２】
本実施形態のオパール１が良好な遊色効果を得るために、空隙の屈折率は空気と同様に０に維持されることが必要であり、これにより光のブラッグ回折を殆ど妨げることがないので、遊色効果を良好に呈することができる。
【００４３】
例えば、シリカ微粒子１０の溶融物（シリカ成分）を含まない部分は空隙であり、その空隙率は１μｍ四方を平面視して、５〜１５％であることが好ましい。
【００４４】
また、シリカ成分（シリカ微粒子１０）で接着する場合、シリカ粒子２同士を直接融着させる必要がないので、高温で焼成し過ぎる必要がなく、シリカ粒子２自体の球形状や、結晶状の整列状態が崩れることがなく、光を良好にブラッグ回折させ、遊色効果を良好に呈することができる。
【００４５】
このようなシリカ成分の存在は、ＳＥＭ分析におけるマススペクトルなどを用いて、オパール１の表面のシリカ粒子２とネック状の部位２０とをピンポイントで表面分析して比較することにより確認出来る。
【００４６】
以上のようなオパール１を樹脂やインク、塗料に混ぜることによって、輝度が高くかつ遊色性のある光輝材として、化粧品、螺鈿細工、壁紙、包装紙、広告体等の用途に使用することができる。
【００４７】
（オパールの製造方法）
次に、本発明の板状のオパールの製造方法について図６〜図８を用いて説明する。
【００４８】
さらに本実施形態によれば、基板上にシリカ粒子を含む分散液を配置する第１工程、配置された分散液上に、挟持部材を配置し、分散液を、基板と挟持部材とで挟む第２工程、および基板と挟持部材とで挟まれた分散液から分散媒を除去してオパールを得る第３工程を含む。
【００４９】
本実施形態は、基板３ａ上にシリカ粒子２を含む分散液４を配置する第１工程、配置された分散液４上に挟持部材３ｂを置き、この分散液４を基板３ａと挟持部材３ｂで挟持する第２工程、ならびに基板３ａと挟持部材３ｂとで挟持された分散液４から分散媒４ａを除去する第３工程を含む。
【００５０】
これによって上述のような板状のオパール１を得ることができる。
【００５１】
基板３ａの材質についてはガラス、金属、セラミックなどが、分散媒４ａをぬれ性よく配置するのに都合がよいが、表面が平滑であれば他でもよく、基板３の平面度や表面粗さはオパール１の表面性状にそのまま反映される。
【００５２】
シリカ粒子を含む分散液４に用いられる分散媒４ａとしては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、クロロホルム、エーテル、ベンゼン、アセトン、グリセリンなどの有機溶媒の他、水などが挙げられる。
【００５３】
分散液４中のシリカ粒子２の濃度は、使用する基板３に応じて適宜調製される。例えば、シリカ粒子２の分散およびコロイド粒子形成のし易さの点から、シリカ粒子濃度が２０質量％〜５０質量％となるように調製される。
【００５４】
次に、上記分散液４を基板３上に配置する。図６（ａ）で示されるように、表面が平滑な基板３ａに分散液４を滴下することによって行われ、図６（ｂ）のように基板３ａの表面上には分散液４が配置された状態になっている。分散液４の液滴を基板３ａ上に配置す
る方法は滴下に限らず、ディスペンサーを使うことができる。
【００５５】
さらに、本実施形態における第１工程においては、基板３ａを分散液４に浸漬させて配置させてもよい。これによって分散液４を速やかに均等な大きさで基板３ａ上に配置することができる。
【００５６】
挟持部材３ｂとしては、ガラスなどの基板３ａと同じ素材を用いてもよいし、あるいは異なる材質のものを用いてもよい。また分散液４を基板３ａと挟持できるものであればよく、板状、あるいはロールなどが挙げられる。例えば、基板３ａ上に滴下された分散液４を、板状の部材３ｂで挟む、あるいは分散液４が滴下された基板３ａを、ロール状の部材３ｂの間に通過させることによって、分散液４が平滑化される。
【００５７】
ここで分散液４は均一に配置されている必要はないが、分散液４が撥水などによりはじかれて配置する量が減ることがないことが望ましい。よって、基板３ａは分散液４とのぬれ性がよいことが望ましい。
【００５８】
本実施形態は、第２工程において、基板３ａと挟持部材３ｂとの間にスペーサー５を介して一定の間隔を維持する。
【００５９】
スペーサー５はジルコニアなどの応力に対して耐久性のあるセラミックが好ましいが、アルミナなどの他のセラミックでも構わない。スペーサー５の配置は液滴の滴下や分散媒４ａの除去の邪魔にならないように配置すればよく、例えば、基板３ａの両端に設けられてもよい。これによってオパール１の厚さを制御することができる。
【００６０】
図７（ａ）のように、基板３ａにまず所定の厚さのスペーサー５を配置して、さらに図７（ｂ）のように、挟持部材３ｂを被せることにより、基板３と挟持部材３ｂとの間において一定の間隔を維持させることにより、分散液４が局所的に集まりシリカ粒子２の凝集が始まる。
【００６１】
スペーサー５の厚さは目的とするオパール１の厚みと同じ厚みであることが好ましい。
【００６２】
また、スペーサー５で間隔を維持させることで、両者の基板３ａが張り付いてしまうことを防ぐことができる。
【００６３】
なお、本実施形態においては、２つの基板３ａで分散液を挟持しているが、また、ロール３ｂで挟み込み平滑面を出す方法でも同様の効果を得ることができる。
【００６４】
本実施形態は、前記第３工程において、真空加熱によって分散媒４ａを除去する。具体的には、乾燥させて分散媒４ａを除去する。これによって速やかにオパールの凝集体を作製することができる。なお、これらの第３工程における乾燥は、例えば、第２工程における挟持工程と同時に行ってもよい。
【００６５】
図８（ａ）のように、真空加熱することによって、スペーサー５によってできた隙間から、分散媒４ａが蒸発していくことができるので、効果的にシリカ粒子２の凝集が促進されるというものである。
【００６６】
この工程は、好ましくは真空オーブン中で実施されるものであり、真空度は分散媒４ａが沸騰しない程度の真空度であればよく、加熱温度についても分散媒４ａが沸騰しない程度の温度であればよい。
【００６７】
これは急激に乾燥させようとして沸騰すると、オパール本来のシリカ粒子２の規則配列が壊れてしまい易いからである。
【００６８】
そして図８（ｂ）のように挟持部材３ｂを外すと、厚みが揃った特定の大きさのオパール粉末１が多数得られる。
【００６９】
さらに本実施形態によれば、第３工程の後に、オパールに対してシリカ粒子よりもナトリウムを多く含有したシリカ成分を充填する第４工程と、シリカ成分を加熱して溶融してから冷却することによって、シリカ粒子同士を少なくとも一部分でシリカ成分を介して接着する第５工程とを含む。
【００７０】
接着前のシリカ成分は、図１１、図１２に示されるようなシリカ微粒子１０であり、シリカ粒子２同士の間隙よりも小さいため、間隙に充填され易くなっている。なお、一般にシリカ粒子２同士の間隙の幅は、０〜３０ｎｍ程度であれば、溶融したシリカ微粒子１０が局所的に集中して接着する点で好ましい。すなわち、図１１のようにオパール１のシリカ粒子２の間隙にシリカ微粒子１０を含む分散液を添加して、図１２のようにシリカ粒子２の間隙にシリカ微粒子１０を介在させ、これを溶融して接着する。
【００７１】
シリカ微粒子の平均粒径は１〜１００ｎｍ程度であることが好ましい。このような平均粒径であれば、オパール１の表面でシリカ微粒子１０が詰まって含浸していかなくなることを低減でき、また、シリカ微粒子１０からナトリウムが遊離して融点が高くなってしまうことを低減することができる。具体的には、第４工程において、オパール１をシリカ微粒子１０を分散質とする分散液４の中に浸漬する。分散液４の分散媒４ａは水の他、アルコールのような有機溶媒、あるいはそれらの混合物を使用し、さらにグリセリンのような保湿成分を添加しても構わない。
【００７２】
分散液４中のシリカ微粒子１０の含有量は３〜１０質量％とすることが好ましい。これにより、シリカ微粒子１０の濃度が濃すぎることにより、オパール１の表面でシリカ微粒子１０が詰まってしまい、含浸していかなくなることを低減できる。またこれにより、シリカ微粒子１０が薄すぎることにより、シリカ微粒子１０がオパール１に十分充填されなくなり、融点が高くなってしまうことを低減することができる。
【００７３】
さらに本実施形態によれば、第４工程は、オパールをシリカ成分の分散液に浸漬することによって行なう。
【００７４】
ここで分散液４に圧力をかければ、オパール１へのシリカ微粒子１０の充填が短時間で済むので好ましいが、オパール１が割れない程度の圧力とする必要がある。
【００７５】
本実施形態のオパール１は球状なので、鱗片状のオパールよりも強い圧力をかけることができ、例えば、５〜１０気圧程度であれば、オパール１にダメージを与えず効率的に含浸させることができるので好ましい。
【００７６】
次に、第５工程において、７０℃で乾燥させたオパール１を加熱してシリカ粒子２同士を接着させるために、加熱炉で１６００〜１６５０℃の温度で１〜３０分程度加熱する。
【００７７】
加熱して溶融したシリカ成分はシリカ粒子２同士が接している部分に集中して付着する。これはシリカ成分が、シリカ粒子２の間に毛細管現象と同様の作用で吸着し、これがそのまま固化することによりネック状の部位２０が形成されると考えられる。
【実施例】
【００７８】
（実施例１）
（試料作製）
基板３としては、表面を浄化し、平面度、算術平均表面粗さを表１の条件で調整したガラス基板を用いた（試料１〜１５）。分散液４は、水を分散媒４ａとしてシリカ粒子２の濃度が３０質量％に成るように調合されたものを用いた。
【００７９】
表面が平滑なガラス基板３上にシリカ粒子２を含む分散液４を配置する第１工程としては、ガラス基板３に分散液４を滴下することによって行った。
【００８０】
滴下された分散液４を他のガラス基板３で挟持する第２工程としては、ガラス基板３間にジルコニア製のスペーサー５を縁側に沿って配置することにより一定の間隔を維持させ、スペーサー５の厚さは５μｍとして試料を作成した。
【００８１】
挟持された分散液４から分散媒４ａを除去する第３工程としては、真空加熱によって行われ、真空オーブン中で施されるものであり、真空度は１０００Ｐａ以下、加熱温度８０℃で行いオパール１を得た。
【００８２】
（試料評価）
得られたオパール１の断面における第１層領域６ａと第２層領域６ｂのシリカ粒子２の個数を電子顕微鏡および原子間力顕微鏡により観察した。
【００８３】
得られたオパールの輝度のムラの評価については、任意の評価者１０人を選出して、目視により輝度ムラがあると感じた人が０人の時は◎、１人のときは○、２〜５人のときは△、５人以上のときは×として判定した。
【００８４】
得られたオパールの強度の評価については、オパール１００ｇから任意の１ｍｍｇについて平均面積を測定し、その後このオパール１００ｇをビニル袋に入れて１分間で６０ストローク振る試験を行い、再びこのオパール１００ｇから任意の１ｍｍｇについて平均面積を測定して、試験前後の面積の差で評価した。この試験前後での平均面積が変わらないときは◎、１０％減のときは○、２０〜５０％減のときは△、５０％以上のときは×として判定した。以下、結果を表１に示す。
【００８５】
【表１】
【００８６】
（輝度ムラの評価結果）
試料１〜３より、オパール１の断面における第１層領域６ａと第２層領域６ｂとのシリカ粒子２の個数に差がない場合は、第１層領域６ａでのシリカ粒子２の密度が低いことにより、ブラッグ回折が起きづらくなって輝度が低くなり、また、第１層領域６ａでのシリカ粒子２の密度が低いことにより、強度が劣化していくことがわかった。
【００８７】
試料４〜８より、オパール１の平面度が小さい程、輝度のムラは少ないことがわかった。
【００８８】
試料９〜１１より、オパール１の主面１ａおよび１ｂの表面粗さに差がない程、輝度のムラは少ないことがわかった。
【００８９】
（強度の評価結果）
試料１２〜１５より、厚さが大きい程強度が大きくなることがわかった。
【００９０】
試料１２ではオパール１の一粒あたりの平均面積が２５％減となったため△としているが、実質使用可能な範囲ではあった。
【００９１】
（実施例２）
次に、実施例１に対してさらに、シリカ粒子２よりもナトリウム含有量を多く含むシリカ微粒子（シリカ成分）１０によって、シリカ粒子２同士を接着させたものについて説明する。
【００９２】
（サンプル作製）
本実施例２に係るオパールのサンプル作製については、実施例１の試料番号１２と同様に作製した。
【００９３】
さらに、シリカ粒子２よりもナトリウムを多く含むシリカ微粒子１０の分散液としては、ナトリウム含有量は０〜０．１質量％、平均粒径は０．５〜２００ｎｍの範囲で条件を変えたシリカ微粒子１０を用いた。シリカ微粒子１０は２〜２０質量％の範囲で条件を変え、分散媒としては水を用いた。
【００９４】
そして分散液にオパール１を浸漬して、さらに分散液を撹拌することによって、オパール１にシリカ微粒子１０を１時間充填した。
【００９５】
そしてオパール１を加熱炉で１６１０〜１６５０℃にて１分間加熱した。
【００９６】
（サンプル評価）
試料はオパール１の紛体を回転ドラム内で６０ｒｐｍで１分間回転させて、その前後での重量変化を比較する摩耗試験を行い、質量変化率が０．１質量％以下の場合◎、０．１〜０．４質量％の場合○、０．５質量％以上の場合△とした。
【００９７】
以下、オパール１の耐磨耗性の評価結果を表２に示す。
【００９８】
【表２】
【００９９】
（評価結果）
試料１６ではシリカ微粒子１０のナトリウム含有量が０質量％のため、融点がシリカ粒子２と変わらないことにより、焼成温度が高くなったが使用可能な範囲である。
【０１００】
試料１７ではシリカ微粒子１０のナトリウム含有量が０．０００５質量％であり、試料１６よりは良好な結果であった。
【０１０１】
試料１８〜２０の結果から、シリカ微粒子１０のナトリウム含有量が少なくとも０．００１質量％以上であれば、シリカ微粒子１０の融点が十分低くなり十分な効果が得られることがわかった。
【０１０２】
試料２１では、試料１６よりは良好な結果であった。
【０１０３】
試料２２〜２４の結果から、シリカ微粒子１０の平均粒径が１〜１００μｍであれば、ナトリウムがシリカ微粒子１０の溶融中に遊離することが低減され、シリカ微粒子１０の融点が十分低くなり、十分な結果が得られることがわかった。
【０１０４】
試料２５ではシリカ微粒子１０の平均粒径が大きいが、試料１６よりは良好な結果であった。
【０１０５】
試料２６ではシリカ微粒子１０の濃度が低いが、試料１６よりは良好な結果であった。
【０１０６】
試料２７〜２８の結果から、シリカ微粒子１０の濃度が３〜１０質量％であれば、シリカ微粒子１０がオパール１に十分充填されるので、シリカ微粒子１０の融点が十分低くなり、十分な結果が得られることがわかった。
【０１０７】
試料２９ではシリカ微粒子１０の濃度が高いが、試料１６よりは良好な結果であった。
【０１０８】
試料３０〜３２の結果からは、シリカ微粒子１の融点に近い焼成温度であるほど良好な結果が得られることがわかる。ここで試料３２は過焼成のためシリカ粒子２自体が脆くな
り多少の磨耗が確認されたが使用可能な範囲であった。
【符号の説明】
【０１０９】
１：オパール
１ａ：主面
１ｂ：主面
２：シリカ粒子
３：基板
４：分散液
４ａ：分散媒
５：スペーサー
６ａ：第１層領域
６ｂ：第２層領域
１０：シリカ微粒子
１１：従来のオパール
２０：ネック状の部位
３０：３充填
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリカ粒子からなる、２つの主面を有する板状のオパールであって、
前記２つの主面を含む２つの第１層領域におけるシリカ粒子密度は、前記２つの第１層領域間に介在した第２層領域におけるシリカ粒子密度よりも高いオパール。
【請求項２】
前記第１層領域は前記シリカ粒子の単粒子層が３〜５層積層されたシリカ粒子層からなる請求項１に記載のオパール。
【請求項３】
前記２つの主面は略平行である請求項１または２に記載のオパール。
【請求項４】
前記主面の平面度は１０μｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載のオパール。
【請求項５】
前記主面の算術平均表面粗さＲａは１μｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載のオパール。
【請求項６】
前記第１層領域における前記シリカ粒子の単位面積当たりの数が、１６個／μｍ２以上である請求項１〜５のいずれかに記載のオパール。
【請求項７】
前記第２層領域における前記シリカ粒子の単位面積当たりの数が、１３個／μｍ２以上である請求項１〜６のいずれかに記載のオパール。
【請求項８】
前記シリカ粒子同士は、少なくとも一部分が前記シリカ粒子よりもナトリウムを多く含有したシリカ成分を介して接着している請求項１〜７のいずれかに記載のオパール。
【請求項９】
基板上にシリカ粒子を含む分散液を配置する第１工程、
配置された前記分散液上に、挟持部材を配置し、前記分散液を、前記基板と前記挟持部材とで挟む第２工程、および
前記基板と前記挟持部材とで挟まれた前記分散液から分散媒を除去してオパールを得る第３工程を含むオパールの製造方法。
【請求項１０】
前記第１工程において、前記基板を前記分散液に浸漬することによって前記分散液の配置を行なう請求項９に記載のオパールの製造方法。
【請求項１１】
前記第２工程において、前記基板と前記挟持部材との間にスペーサーを介して一定の間隔を維持する請求項９または１０に記載のオパールの製造方法。
【請求項１２】
前記第３工程において、真空加熱によって前記分散媒を除去する請求項９〜１１のいずれかに記載のオパールの製造方法。
【請求項１３】
前記第３工程の後に、前記オパールに対して前記シリカ粒子よりもナトリウムを多く含有したシリカ成分を充填する第４工程と、
前記シリカ成分を加熱して溶融してから冷却することによって、前記シリカ粒子同士を少なくとも一部分で前記シリカ成分を介して接着する第５工程とを含む
請求項９〜１２のいずれかに記載のオパールの製造方法。
【請求項１４】
前記第４工程は、前記オパールを前記シリカ成分の分散液に浸漬することによって行なう請求項１３に記載のオパールの製造方法。
【請求項１】
複数のシリカ粒子からなる、２つの主面を有する板状のオパールであって、
前記２つの主面を含む２つの第１層領域におけるシリカ粒子密度は、前記２つの第１層領域間に介在した第２層領域におけるシリカ粒子密度よりも高いオパール。
【請求項２】
前記第１層領域は前記シリカ粒子の単粒子層が３〜５層積層されたシリカ粒子層からなる請求項１に記載のオパール。
【請求項３】
前記２つの主面は略平行である請求項１または２に記載のオパール。
【請求項４】
前記主面の平面度は１０μｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載のオパール。
【請求項５】
前記主面の算術平均表面粗さＲａは１μｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載のオパール。
【請求項６】
前記第１層領域における前記シリカ粒子の単位面積当たりの数が、１６個／μｍ２以上である請求項１〜５のいずれかに記載のオパール。
【請求項７】
前記第２層領域における前記シリカ粒子の単位面積当たりの数が、１３個／μｍ２以上である請求項１〜６のいずれかに記載のオパール。
【請求項８】
前記シリカ粒子同士は、少なくとも一部分が前記シリカ粒子よりもナトリウムを多く含有したシリカ成分を介して接着している請求項１〜７のいずれかに記載のオパール。
【請求項９】
基板上にシリカ粒子を含む分散液を配置する第１工程、
配置された前記分散液上に、挟持部材を配置し、前記分散液を、前記基板と前記挟持部材とで挟む第２工程、および
前記基板と前記挟持部材とで挟まれた前記分散液から分散媒を除去してオパールを得る第３工程を含むオパールの製造方法。
【請求項１０】
前記第１工程において、前記基板を前記分散液に浸漬することによって前記分散液の配置を行なう請求項９に記載のオパールの製造方法。
【請求項１１】
前記第２工程において、前記基板と前記挟持部材との間にスペーサーを介して一定の間隔を維持する請求項９または１０に記載のオパールの製造方法。
【請求項１２】
前記第３工程において、真空加熱によって前記分散媒を除去する請求項９〜１１のいずれかに記載のオパールの製造方法。
【請求項１３】
前記第３工程の後に、前記オパールに対して前記シリカ粒子よりもナトリウムを多く含有したシリカ成分を充填する第４工程と、
前記シリカ成分を加熱して溶融してから冷却することによって、前記シリカ粒子同士を少なくとも一部分で前記シリカ成分を介して接着する第５工程とを含む
請求項９〜１２のいずれかに記載のオパールの製造方法。
【請求項１４】
前記第４工程は、前記オパールを前記シリカ成分の分散液に浸漬することによって行なう請求項１３に記載のオパールの製造方法。
【図１】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２５６４８（Ｐ２０１２−２５６４８Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１００４１０（Ｐ２０１１−１００４１０）
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２８日（２０１１．４．２８）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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