オパールおよびオパール粉体ならびにオパールの製造方法
【課題】遊色効果を有する発色と、十分な輝度とを実現するオパールを提供するとともに、オパールの形状の維持信頼性を向上させること。
【解決手段】シリカ粒子１を主成分とする凝集体からなるとともに、表面の一部に円形状または楕円形状の平面部２aを有する球状のオパール２であって、表面部における前記シリカ粒子１の密度が、内部における前記シリカ粒子１の密度に比べて大きいこと。上記オパール２を５０質量％以上含有すること。製造方法は、シリカ粒子分散液を表面が疎水性の平板上に滴下して液滴にする滴下工程と、前記液滴を乾燥させて前記シリカ粒子１が凝集した乾燥物にする乾燥工程と、前記平板から前記乾燥物を分離する分離工程とを含むこと。
【解決手段】シリカ粒子１を主成分とする凝集体からなるとともに、表面の一部に円形状または楕円形状の平面部２aを有する球状のオパール２であって、表面部における前記シリカ粒子１の密度が、内部における前記シリカ粒子１の密度に比べて大きいこと。上記オパール２を５０質量％以上含有すること。製造方法は、シリカ粒子分散液を表面が疎水性の平板上に滴下して液滴にする滴下工程と、前記液滴を乾燥させて前記シリカ粒子１が凝集した乾燥物にする乾燥工程と、前記平板から前記乾燥物を分離する分離工程とを含むこと。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はオパールおよびオパール粉体ならびにオパールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然のオパールは、シリカのコロイド粒子の集合体であり、バルク状の鉱石として採取される。他方、オパールは人工的にも製造されている。人工オパールは、例えば、図６のような鱗片状、または、図７のような球体を有している。球体のオパールは、例えばインクに含有させて光輝材として用いられている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
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】
【０００４】
しかしながら、鱗片状のオパールは、その平面に対して垂直な方向からでしか、遊色効果を示す発色や高い輝度が視認されない。さらに、このような鱗片状のオパールは割れやすい。
【０００５】
また、球体のオパールは、遊色効果を示すものの、表面で光が散乱してしまうため、十分な輝度が得られない場合が多い。
【０００６】
本発明の目的は高い輝度を呈するとともに、優れた遊色効果を有するオパールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のオパールは、シリカ粒子を主成分とする凝集体からなるとともに、表面の一部に円形状または楕円形状の平面部を有する球状のオパールであって、前記オパールの表面部における前記シリカ粒子の密度が、前記オパールの内部における前記シリカ粒子の密度に比べて大きい。
【０００８】
また、本発明のオパール粉体は、上記オパールを５０質量％以上含有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のオパールの製造方法は、シリカ粒子分散液を表面が疎水性の平板上に滴下して液滴にする滴下工程と、前記液滴を乾燥させて前記シリカ粒子が凝集した乾燥物にする乾燥工程と、前記平板から前記乾燥物を分離する分離工程とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のオパールによれば、オパールの平面部で鏡面反射して高い輝度を呈すとともに、オパールの曲面部（球状部）では遊色効果を呈し、さらに、平面部で透過した光が、オパールの内部に閉じ込められ、曲面部で多重反射し易くなるために、様々な方向に向けて輝度の高い遊色効果を呈する。
【００１１】
また、本発明のオパール粉体によれば、上記オパールを含有しているため、高い輝度と遊色効果とを発揮する。
【００１２】
また、本発明のオパールの製造方法によれば、上記のような表面の一部に円形状または楕円形状の平面部を有する球状のオパールを、効率よく、かつ再現性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態のオパールの断面における端面図である。
【図２】本実施形態のオパールの表面部の拡大写真である。
【図３】本実施形態のオパールにおける光路の模式図であり、（ａ）は曲面部の側、（ｂ）は平面部の側を示したものである。
【図４】本実施形態のオパール粉体の拡大写真である。
【図５】本実施形態のオパールの製造工程中に得られる液滴の断面図である。
【図６】従来の鱗片状オパールの拡大写真である。
【図７】従来の球体オパールの拡大写真である。
【図８】他の実施形態のオパール粉体の拡大写真である。
【図９】他の実施形態のオパールの製造方法を説明するための模式図である。
【図１０】他の実施形態のオパールの製造方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。
【００１５】
（オパール）
本発明の一実施形態のオパールは、シリカ粒子を主成分とする凝集体からなるとともに、表面の一部に円形状または楕円形状の平面部を有する球状のオパールであって、前記オパールの表面部における前記シリカ粒子の密度が、前記オパールの内部における前記シリカ粒子の密度に比べて大きいことを特徴とする。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態のオパール２は、実質的に複数のシリカ粒子１が凝集した凝集体であり、表面部の一部に平面部を有する球状である。すなわちこのオパールの表面部には、平面部２ａと曲面部２ｂとで構成されている。本実施形態のオパールの形状としては、例えば、半球状、超半球状などが挙げられる。ここで超半球状とは、半球状と球状との中間形態をいう。
【００１７】
シリカ粒子１とは、具体的には、シリカのコロイド粒子のことであり、シリカ粒子１の凝集によりオパール２が形成されている。
【００１８】
本実施形態で用いられるシリカ粒子１の平均粒径は、約０．２〜０．４μｍである。
【００１９】
このような範囲の平均粒径にすることによって、曲面部２ｂで遊色効果をより発揮することができる。オパール２を構成するシリカ粒子１の大きさはそれぞれ、ほぼ均一の大きさである。
【００２０】
オパール２の表面部（平面部２ａおよび曲面部２ｂ）には、図２のように、シリカ粒子１が規則的に配列されており、この規則的な配列による光の回折によって遊色効果を呈する。オパール２の表面部におけるシリカ粒子１の配列は、光の回折を発生させるような、ある程度の規則性を有すればよく、一部に脱粒があってもよい。なお、上記配列は、光の回折を発生させ得るものであれば、図２に示した配列以外のものであってもよい。
【００２１】
本発明の一実施形態においては、内部に比べて、表面部ほどシリカ粒子１の配列の規則性が高く、表面部におけるシリカ粒子１の密度が内部より高くなっている。このような構造を有することによって、オパール２に衝撃が加わったとしても、オパール２の凝集体の
内部は表面部に比べて密度が低く、オパール２が複数に割れて崩れるようなクラックが伝播していくことが少なく、各オパール２が超半球状を維持することが容易になる。
【００２２】
表面部および内部のシリカ粒子密度の大小の判定は、当業者が通常行う測定方法により、それぞれの密度を測定した後に比較しても良いし、あるいは、例えば、それぞれの断面をＳＥＭ写真で図２のように撮影し、単位面積当たり（例えば１０μｍ四方）のシリカ粒子１の個数を計測し、その個数から算出した概算密度を比較しても良い。
【００２３】
本実施形態において、平面部２ａの平均径は４０〜２００μｍ程度である。
【００２４】
この範囲であれば、平面部２ａでの反射により輝度の高い光を発生させることができる。図３（ａ）において、平面部２ａの平均径はｒ１で示す。この平面部２ａが楕円状であれば、平均径ｒ１は、平面部２ａの長手方向と短手方向の平均から計算することができる。
【００２５】
平面部２ａの算術表面平均粗さは、１μｍＲａ以下であることが好ましい。これによって、輝度の高い鏡面反射を実現することができ、オパール２の球状体の内部に反射しなかった光をより多く取り込むことができる。
【００２６】
本実施形態において、凝集体の最大直径が１００〜５００μｍであることが好ましい。この範囲であれば、オパール２の遊色効果と輝度を視認するとともに、超半球形状が崩れないように維持することができる。図３において、オパールの最大直径をｒ２で示す。
【００２７】
オパール２の表面部は、例えば、オパール２の表面から５μｍ程度の深さであり、ここを境界にシリカ粒子１の規則的な配列と不規則的な配列とに分かれることが多い。
【００２８】
本実施形態のオパール２は超半球状であるため、図３に示すように、例えば、平面部２ａから入射した光が、オパール２のなす凝集体の内部で多重反射しながら外部に光を出射するので、様々な方向に対して、様々な色の遊色効果を呈することができる。なお、図３に示す矢印の太さは、光の強度に比例させて示している。
【００２９】
本実施形態のオパールによれば、例えば、図４に示されるように、曲面部２ｂでは遊色効果を呈し、平面部２ａではより高い輝度を呈することができる。
【００３０】
さらに、凝集体を構成する複数のシリカ粒子同士は、これらシリカ粒子よりもナトリウムを多く含有するシリカ成分を介して接着している。
【００３１】
例えば図８のように、シリカ粒子１同士がシリカ成分によって、ネック状の部位２０となって接着しているため、従来のシリカ粒子１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。
【００３２】
シリカ粒子１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のシリカ成分は、シリカ中にナトリウムが０．００１〜０．１質量％程度含まれているものである。
【００３３】
シリカ成分は、例えばシリカ微粒子１０として与えられる。
【００３４】
シリカ成分はシリカ粒子１よりも融点が低く、シリカ粒子１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１同士を強固に接着するものである。
【００３５】
好ましくはシリカ粒子１よりも２０〜４０℃程度融点が低いことが好ましい。
【００３６】
そしてこのシリカ成分は、結晶状に整列したシリカ粒子１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１の３重点の間隙３０に、シリカ成分は殆ど存在しない。
【００３７】
本実施形態のオパール２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。
【００３８】
例えば、シリカ成分を含まない空隙率は、１μｍ四方を平面視して、５〜１５％であることが好ましい。
【００３９】
また、シリカ成分で接着する場合、シリカ粒子１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１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。
【００４０】
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２の表面のシリカ粒子１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。
【００４１】
（オパール粉体）
本発明のオパール粉体は、オパールの集合体であって、上記表面の一部に円形状または楕円形状の平面部を有する球状のオパールを５０質量％以上含有する。好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上である。残りは、上記オパール以外の形状のオパールであればよい。上記球状のオパールを５０質量％以上含有することによって、輝度と遊色効果を発揮できる適正な割合のオパール２を有したオパール粉体を提供することができる。
【００４２】
（製造方法）
本発明のオパールの製造方法の一実施形態は、シリカ粒子分散液を表面が疎水性の平板上に滴下して液滴にする滴下工程と、前記液滴を乾燥させて前記シリカ粒子が凝集した乾燥物にする乾燥工程と、前記平板から前記乾燥物を分離する分離工程とを含むことを特徴とする。
【００４３】
この製造方法によれば、上記オパール２の含有量が高くなり、輝度と遊色効果を発揮できる。
【００４４】
また、衝撃やオパール２同士の磨耗により、オパール２が割れて超半球形状が崩れてしまうことを低減できるので、得られるオパールおよびオパール粉体は、輝度と遊色効果を長期間にわたって発揮することができる。
【００４５】
オパールの製造方法の一実施形態を図５を用いて詳細に説明する。
【００４６】
まず滴下工程について説明する。
【００４７】
シリカ粒子１を分散媒４ａに少量ずつ混ぜながら、最終的には重量比でシリカ粒子１に対して分散媒４ａが１〜５倍程度になるようにして所定時間攪拌する。
【００４８】
分散媒４ａは極性を有する液体であれば特に制限されない。例えば水、アルコール、こ
れらの混合物などが挙げられる。特に水のような極性の高い液体が好ましく、アルコールなどの揮発性の高い液体を分散媒４ａに用いることも可能である。
【００４９】
次に、シリカ粒子１の分散液をビュレットに入れて、平板５上に順次滴下して、複数の液滴４を形成させる。
【００５０】
平板５は上記分散液を滴下したときに液滴４となるよう表面が疎水性を有するものが用いられる。例えば、平板５の表面を撥水クリームなどで表面処理したものなどが用いられる。
【００５１】
また上記オパール２の形成は、平板５に滴下して液滴４の接触角αが１００〜１４０°となるような分散媒４ａと平板５との組み合わせが用いられている。例えば、水を分散媒４ａとして用いている場合、シリコーン樹脂で表面処理した平板５を用いることが好ましい。
【００５２】
ビュレットと平板５との距離は、もっとも液滴４が再現性良く形成されやすい位置に合わせればよい。ビュレットの代わりにインクジェットを用いても良い。
【００５３】
平板５については、シリカ粒子分散液が滴下されるタイミングに合わせて、順次スライドされるようにステップモーターなどで移動させればよいが、液滴４に対して振動を発生させないために、ビュレット側を移動させるのが好ましい。
【００５４】
次に、乾燥工程について説明する。
【００５５】
平板５上の液滴４を崩さないように乾燥室へ移動して、シリカ粒子１の分散液の分散媒４ａを少しずつ蒸発させる。
【００５６】
ここでシリカ粒子１の分散液の分散媒４ａは急激に蒸発させるべきものではなく、シリカ粒子１が液滴４内で沈殿するとともに、シリカ粒子１が液滴４の表面において凝集するように、シリカ粒子１の分散液の分散媒４ａが少しずつ蒸発していくのが良い。
【００５７】
次に、分離工程について説明する。
【００５８】
乾燥した液滴４はシリカ粒子１の凝集体として前記平板５上に貼りついた状態にある。
【００５９】
平板５を傾けるだけでこれらの凝集体が剥離する場合もあるが、密着性が高い場合には、リムバーなどで擦り落としても構わない。
【００６０】
あるいは、他の分散媒４ａで洗い落として、濾過して分散媒４ａとシリカ粒子１とを分離しても良い。
【００６１】
これによって、安定した形状のオパール２を再現性良く、かつ、効率的に製造することができる。
【００６２】
さらに、前記シリカ粒子分散液の分散媒として水を用い、表面における水の接触角が１００〜１４０°である前記平板を用いることが好ましい。
【００６３】
ここで接触角αは図５に示されるように、超半球状の液滴４においては、平面に対して鈍角となるものである。
【００６４】
この範囲であれば、液滴４を超半球状にすることが容易になり、オパール２の大きさを大きくすることも容易になる。
【００６５】
平板５の材質には通常ソーダガラスや石英ガラスを用いることができるが、他にも金属などのうちから選択される疎水性（撥水製）を呈する材質も使用可能である。
【００６６】
さらに、前記平板の表面を、シリコーン樹脂およびフッ素樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを用いて表面処理しておくことが好ましい。
【００６７】
これにより、さらに接触角αが大きい液滴４により、本発明の超半球状のオパール２を得ることが容易になる。
【００６８】
さらに本実施形態のオパールの製造方法は、乾燥工程後に、シリカ粒子よりもナトリウムを多く含有するシリカ成分を乾燥物に充填する充填工程、および、シリカ成分が充填された乾燥物を焼成して、溶融したシリカ成分を介してシリカ粒子同士を接着させる接着工程を含む。
【００６９】
接着前のシリカ成分は、図９、図１０に示されるようなシリカ微粒子１０であり、シリカ粒子１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。
【００７０】
なお、一般にシリカ粒子１同士の間隙の幅は、０〜３０ｎｍ程度であれば、溶融したシリカ成分が局所的に集中して接着する点で好ましい。
【００７１】
すなわち、図９のようにオパール２のシリカ粒子１の間隙にシリカ粒子１を含む分散液を添加して、図１０のようにシリカ粒子１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。シリカ粒子１よりもナトリウムの含有量が高いシリカ微粒子１０の融点以上の温度で加熱することが必要である。
【００７２】
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。
【００７３】
このような平均粒径であれば、オパール２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。
【００７４】
具体的には、充填工程において、オパール２をシリカ微粒子１０を分散質とする分散液の中に浸漬する。分散液の分散媒は水の他、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。
【００７５】
分散液中のシリカ微粒子の含有量は３〜１０質量％とすることが好ましい。
【００７６】
シリカ微粒子１０の濃度が濃すぎることにより、オパール２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２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。
【００７７】
さらに本充填工程は、乾燥物をシリカ粒子よりもナトリウムを多く含有するシリカ成分の分散液に浸漬する。
【００７８】
分散液に圧力をかけると、オパール２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２が割れない程度の圧力とする必要がある。
【００７９】
本実施形態のオパール２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２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。
【００８０】
次に、接着工程において、７０℃で乾燥させたオパール２を加熱してシリカ粒子１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。
【００８１】
加熱して溶融したシリカ成分はシリカ粒子１同士が接している部分に集中して付着するが、シリカ成分がシリカ粒子１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】
【００８２】
以下、本発明および比較例に係るオパールのサンプル作製について説明する。
【００８３】
（実施例１）
（サンプル作製）
試料番号１、３〜１８については以下のように作製した。
【００８４】
滴下工程については、０．３μｍのシリカ粒子１を分散媒４ａとなる水に少量ずつ混ぜながら、最終的には重量比でシリカ粒子１の全重量に対して水の全重量が３倍になるように１時間攪拌した。
【００８５】
シリカ粒子１の分散液をビュレットに入れて、平板５上に毎秒１滴ずつ（１滴当たり０．０１ｃｃ、ビュレットと平板５との距離は２０ｍｍ）滴下して、１００粒の液滴４を形成させた。
【００８６】
平板５については、プラスチック、ソーダガラス、ソーダガラスにシリコーン樹脂、フッ素樹脂で表面処理をしたものを使用した。なお、試料番号１については、前記シリカ粒子１の分散液を紙面上に滴下して形成した。
【００８７】
シリカ粒子１の分散液が滴下されるタイミングに合わせて順次スライドされるように、ステップモーターなどで１ｍｍピッチで移動させた。
【００８８】
次に、乾燥工程については、平板５上の液滴４を崩さないように乾燥室（温度４０℃、湿度７０％）へ移動して、シリカ粒子１の分散液の水を１０分間掛けて蒸発させた。
【００８９】
次に、分離工程については、乾燥したシリカ粒子１の凝集体をリムバーで擦り落とした。
【００９０】
試料番号２については、前記シリカ粒子１の分散液をスプレードライして形成した。
【００９１】
なお、オパール２の密度分布については、シリカ粒子１の平均粒径と液滴４の乾燥速度によって制御することができ、また、オパール２の形状は接触角と液滴４の量で制御することができる。
【００９２】
（サンプル評価）
遊色効果の評価方法については、目視で従来の球状のシリカ粒子１と比較対比して、優れていれば○、同等であれば△、劣っていれば×とした。
【００９３】
輝度の評価方法については、目視で従来の板状のシリカ粒子１と比較対比して、優れていれば○、同等であれば△、劣っていれば×とした。
【００９４】
強度の評価については、分離工程後で剥離された１００粒のシリカ粒子１を１粒ずつ観察して、割れているものが１０％未満であれば○、１０％以上３０％未満であれば△、３０％以上であれば×とした。
【００９５】
以下、オパール２を単体での遊色効果、輝度、強度の評価結果を表１に示す。
【００９６】
【表１】
【００９７】
表１について再度見直しかけること。
【００９８】
試料３、４、試料７〜１８において、遊色効果、輝度、強度を満足するものが得られた。
【００９９】
試料１は鱗片状のオパール２であるので、薄いため強度が最も弱かった。
【０１００】
試料２は球状のオパール２であるので、光が散乱して輝度が最も弱かった。
【０１０１】
試料５はオパール２の内部の密度が大きいものであり、表面部は規則配列していないので、全てにおいて劣っていた。
【０１０２】
試料６はオパール２の密度が均一、すなわち、シリコーン粒子１の内部も規則配列しているものであり、クラックが伝播してオパール２が割れる現象が確認された。
【０１０３】
これらの結果から、遊色効果はオパール２の密度分布、凝集体の最大直径ｒ２が作用し、輝度は平面部２ａの平均径ｒ１が作用し、強度はオパール２内部におけるシリカ粒子１の密度分布が作用することがわかる。
【０１０４】
（実施例２）
次に、実施例１に対してさらに、シリカ粒子１よりもナトリウム含有量を多く含むシリカ成分によって、シリカ粒子１同士を接着させたものについて説明する。
【０１０５】
（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４と同様に
作製した。
【０１０６】
さらに、シリカ粒子１よりもナトリウムを多く含むシリカ成分の分散液としては、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。
【０１０７】
そして分散液にオパール２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２にシリカ微粒子１０を１時間充填した。
【０１０８】
そしてオパール２を加熱炉で１６１０〜１６５０℃にて１分間加熱した。
【０１０９】
（サンプル評価）
試料はオパール２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。
【０１１０】
以下、オパール２の耐磨耗性の評価結果を表２に示す。
【０１１１】
【表２】
【０１１２】
（評価結果）
試料１９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。
【０１１３】
試料２０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１９よりは良好な結果であった。
【０１１４】
試料２１〜２３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。
【０１１５】
試料２４では、試料１９よりは良好な結果であった。
【０１１６】
試料２５〜２７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。
【０１１７】
試料２８ではシリカ微粒子１０の平均粒径が大きいが、試料１９よりは良好な結果であった。
【０１１８】
試料２９ではシリカ微粒子１０の濃度が低いが、試料１９よりは良好な結果であった。
【０１１９】
試料３０〜３１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２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。
【０１２０】
試料３２ではシリカ微粒子１０の濃度が高いが、試料１９よりは良好な結果であった。
【０１２１】
試料３３〜３５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３５は過焼成のためシリカ粒子１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】
【０１２２】
１：シリカ粒子
２：オパール（シリカ粒子の凝集体）
２ａ：（表面部における）平面部
２ｂ：（表面部における）曲面部
３オパール粉体（オパールの集合体）
４：液滴
４ａ：分散媒
５平板
６：光路
１０：シリカ微粒子
２０：ネック状の部位
３０：３重点の間隙
ｒ１：平面部の平均径
ｒ２：オパールの外径の最大直径
α：接触角
【技術分野】
【０００１】
本発明はオパールおよびオパール粉体ならびにオパールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
天然のオパールは、シリカのコロイド粒子の集合体であり、バルク状の鉱石として採取される。他方、オパールは人工的にも製造されている。人工オパールは、例えば、図６のような鱗片状、または、図７のような球体を有している。球体のオパールは、例えばインクに含有させて光輝材として用いられている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
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】
【０００４】
しかしながら、鱗片状のオパールは、その平面に対して垂直な方向からでしか、遊色効果を示す発色や高い輝度が視認されない。さらに、このような鱗片状のオパールは割れやすい。
【０００５】
また、球体のオパールは、遊色効果を示すものの、表面で光が散乱してしまうため、十分な輝度が得られない場合が多い。
【０００６】
本発明の目的は高い輝度を呈するとともに、優れた遊色効果を有するオパールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のオパールは、シリカ粒子を主成分とする凝集体からなるとともに、表面の一部に円形状または楕円形状の平面部を有する球状のオパールであって、前記オパールの表面部における前記シリカ粒子の密度が、前記オパールの内部における前記シリカ粒子の密度に比べて大きい。
【０００８】
また、本発明のオパール粉体は、上記オパールを５０質量％以上含有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明のオパールの製造方法は、シリカ粒子分散液を表面が疎水性の平板上に滴下して液滴にする滴下工程と、前記液滴を乾燥させて前記シリカ粒子が凝集した乾燥物にする乾燥工程と、前記平板から前記乾燥物を分離する分離工程とを含む。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のオパールによれば、オパールの平面部で鏡面反射して高い輝度を呈すとともに、オパールの曲面部（球状部）では遊色効果を呈し、さらに、平面部で透過した光が、オパールの内部に閉じ込められ、曲面部で多重反射し易くなるために、様々な方向に向けて輝度の高い遊色効果を呈する。
【００１１】
また、本発明のオパール粉体によれば、上記オパールを含有しているため、高い輝度と遊色効果とを発揮する。
【００１２】
また、本発明のオパールの製造方法によれば、上記のような表面の一部に円形状または楕円形状の平面部を有する球状のオパールを、効率よく、かつ再現性よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態のオパールの断面における端面図である。
【図２】本実施形態のオパールの表面部の拡大写真である。
【図３】本実施形態のオパールにおける光路の模式図であり、（ａ）は曲面部の側、（ｂ）は平面部の側を示したものである。
【図４】本実施形態のオパール粉体の拡大写真である。
【図５】本実施形態のオパールの製造工程中に得られる液滴の断面図である。
【図６】従来の鱗片状オパールの拡大写真である。
【図７】従来の球体オパールの拡大写真である。
【図８】他の実施形態のオパール粉体の拡大写真である。
【図９】他の実施形態のオパールの製造方法を説明するための模式図である。
【図１０】他の実施形態のオパールの製造方法を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を用いて本発明の一実施形態を説明する。
【００１５】
（オパール）
本発明の一実施形態のオパールは、シリカ粒子を主成分とする凝集体からなるとともに、表面の一部に円形状または楕円形状の平面部を有する球状のオパールであって、前記オパールの表面部における前記シリカ粒子の密度が、前記オパールの内部における前記シリカ粒子の密度に比べて大きいことを特徴とする。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態のオパール２は、実質的に複数のシリカ粒子１が凝集した凝集体であり、表面部の一部に平面部を有する球状である。すなわちこのオパールの表面部には、平面部２ａと曲面部２ｂとで構成されている。本実施形態のオパールの形状としては、例えば、半球状、超半球状などが挙げられる。ここで超半球状とは、半球状と球状との中間形態をいう。
【００１７】
シリカ粒子１とは、具体的には、シリカのコロイド粒子のことであり、シリカ粒子１の凝集によりオパール２が形成されている。
【００１８】
本実施形態で用いられるシリカ粒子１の平均粒径は、約０．２〜０．４μｍである。
【００１９】
このような範囲の平均粒径にすることによって、曲面部２ｂで遊色効果をより発揮することができる。オパール２を構成するシリカ粒子１の大きさはそれぞれ、ほぼ均一の大きさである。
【００２０】
オパール２の表面部（平面部２ａおよび曲面部２ｂ）には、図２のように、シリカ粒子１が規則的に配列されており、この規則的な配列による光の回折によって遊色効果を呈する。オパール２の表面部におけるシリカ粒子１の配列は、光の回折を発生させるような、ある程度の規則性を有すればよく、一部に脱粒があってもよい。なお、上記配列は、光の回折を発生させ得るものであれば、図２に示した配列以外のものであってもよい。
【００２１】
本発明の一実施形態においては、内部に比べて、表面部ほどシリカ粒子１の配列の規則性が高く、表面部におけるシリカ粒子１の密度が内部より高くなっている。このような構造を有することによって、オパール２に衝撃が加わったとしても、オパール２の凝集体の
内部は表面部に比べて密度が低く、オパール２が複数に割れて崩れるようなクラックが伝播していくことが少なく、各オパール２が超半球状を維持することが容易になる。
【００２２】
表面部および内部のシリカ粒子密度の大小の判定は、当業者が通常行う測定方法により、それぞれの密度を測定した後に比較しても良いし、あるいは、例えば、それぞれの断面をＳＥＭ写真で図２のように撮影し、単位面積当たり（例えば１０μｍ四方）のシリカ粒子１の個数を計測し、その個数から算出した概算密度を比較しても良い。
【００２３】
本実施形態において、平面部２ａの平均径は４０〜２００μｍ程度である。
【００２４】
この範囲であれば、平面部２ａでの反射により輝度の高い光を発生させることができる。図３（ａ）において、平面部２ａの平均径はｒ１で示す。この平面部２ａが楕円状であれば、平均径ｒ１は、平面部２ａの長手方向と短手方向の平均から計算することができる。
【００２５】
平面部２ａの算術表面平均粗さは、１μｍＲａ以下であることが好ましい。これによって、輝度の高い鏡面反射を実現することができ、オパール２の球状体の内部に反射しなかった光をより多く取り込むことができる。
【００２６】
本実施形態において、凝集体の最大直径が１００〜５００μｍであることが好ましい。この範囲であれば、オパール２の遊色効果と輝度を視認するとともに、超半球形状が崩れないように維持することができる。図３において、オパールの最大直径をｒ２で示す。
【００２７】
オパール２の表面部は、例えば、オパール２の表面から５μｍ程度の深さであり、ここを境界にシリカ粒子１の規則的な配列と不規則的な配列とに分かれることが多い。
【００２８】
本実施形態のオパール２は超半球状であるため、図３に示すように、例えば、平面部２ａから入射した光が、オパール２のなす凝集体の内部で多重反射しながら外部に光を出射するので、様々な方向に対して、様々な色の遊色効果を呈することができる。なお、図３に示す矢印の太さは、光の強度に比例させて示している。
【００２９】
本実施形態のオパールによれば、例えば、図４に示されるように、曲面部２ｂでは遊色効果を呈し、平面部２ａではより高い輝度を呈することができる。
【００３０】
さらに、凝集体を構成する複数のシリカ粒子同士は、これらシリカ粒子よりもナトリウムを多く含有するシリカ成分を介して接着している。
【００３１】
例えば図８のように、シリカ粒子１同士がシリカ成分によって、ネック状の部位２０となって接着しているため、従来のシリカ粒子１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。
【００３２】
シリカ粒子１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のシリカ成分は、シリカ中にナトリウムが０．００１〜０．１質量％程度含まれているものである。
【００３３】
シリカ成分は、例えばシリカ微粒子１０として与えられる。
【００３４】
シリカ成分はシリカ粒子１よりも融点が低く、シリカ粒子１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１同士を強固に接着するものである。
【００３５】
好ましくはシリカ粒子１よりも２０〜４０℃程度融点が低いことが好ましい。
【００３６】
そしてこのシリカ成分は、結晶状に整列したシリカ粒子１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１の３重点の間隙３０に、シリカ成分は殆ど存在しない。
【００３７】
本実施形態のオパール２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。
【００３８】
例えば、シリカ成分を含まない空隙率は、１μｍ四方を平面視して、５〜１５％であることが好ましい。
【００３９】
また、シリカ成分で接着する場合、シリカ粒子１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１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。
【００４０】
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２の表面のシリカ粒子１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。
【００４１】
（オパール粉体）
本発明のオパール粉体は、オパールの集合体であって、上記表面の一部に円形状または楕円形状の平面部を有する球状のオパールを５０質量％以上含有する。好ましくは６０質量％以上、より好ましくは７０質量％以上である。残りは、上記オパール以外の形状のオパールであればよい。上記球状のオパールを５０質量％以上含有することによって、輝度と遊色効果を発揮できる適正な割合のオパール２を有したオパール粉体を提供することができる。
【００４２】
（製造方法）
本発明のオパールの製造方法の一実施形態は、シリカ粒子分散液を表面が疎水性の平板上に滴下して液滴にする滴下工程と、前記液滴を乾燥させて前記シリカ粒子が凝集した乾燥物にする乾燥工程と、前記平板から前記乾燥物を分離する分離工程とを含むことを特徴とする。
【００４３】
この製造方法によれば、上記オパール２の含有量が高くなり、輝度と遊色効果を発揮できる。
【００４４】
また、衝撃やオパール２同士の磨耗により、オパール２が割れて超半球形状が崩れてしまうことを低減できるので、得られるオパールおよびオパール粉体は、輝度と遊色効果を長期間にわたって発揮することができる。
【００４５】
オパールの製造方法の一実施形態を図５を用いて詳細に説明する。
【００４６】
まず滴下工程について説明する。
【００４７】
シリカ粒子１を分散媒４ａに少量ずつ混ぜながら、最終的には重量比でシリカ粒子１に対して分散媒４ａが１〜５倍程度になるようにして所定時間攪拌する。
【００４８】
分散媒４ａは極性を有する液体であれば特に制限されない。例えば水、アルコール、こ
れらの混合物などが挙げられる。特に水のような極性の高い液体が好ましく、アルコールなどの揮発性の高い液体を分散媒４ａに用いることも可能である。
【００４９】
次に、シリカ粒子１の分散液をビュレットに入れて、平板５上に順次滴下して、複数の液滴４を形成させる。
【００５０】
平板５は上記分散液を滴下したときに液滴４となるよう表面が疎水性を有するものが用いられる。例えば、平板５の表面を撥水クリームなどで表面処理したものなどが用いられる。
【００５１】
また上記オパール２の形成は、平板５に滴下して液滴４の接触角αが１００〜１４０°となるような分散媒４ａと平板５との組み合わせが用いられている。例えば、水を分散媒４ａとして用いている場合、シリコーン樹脂で表面処理した平板５を用いることが好ましい。
【００５２】
ビュレットと平板５との距離は、もっとも液滴４が再現性良く形成されやすい位置に合わせればよい。ビュレットの代わりにインクジェットを用いても良い。
【００５３】
平板５については、シリカ粒子分散液が滴下されるタイミングに合わせて、順次スライドされるようにステップモーターなどで移動させればよいが、液滴４に対して振動を発生させないために、ビュレット側を移動させるのが好ましい。
【００５４】
次に、乾燥工程について説明する。
【００５５】
平板５上の液滴４を崩さないように乾燥室へ移動して、シリカ粒子１の分散液の分散媒４ａを少しずつ蒸発させる。
【００５６】
ここでシリカ粒子１の分散液の分散媒４ａは急激に蒸発させるべきものではなく、シリカ粒子１が液滴４内で沈殿するとともに、シリカ粒子１が液滴４の表面において凝集するように、シリカ粒子１の分散液の分散媒４ａが少しずつ蒸発していくのが良い。
【００５７】
次に、分離工程について説明する。
【００５８】
乾燥した液滴４はシリカ粒子１の凝集体として前記平板５上に貼りついた状態にある。
【００５９】
平板５を傾けるだけでこれらの凝集体が剥離する場合もあるが、密着性が高い場合には、リムバーなどで擦り落としても構わない。
【００６０】
あるいは、他の分散媒４ａで洗い落として、濾過して分散媒４ａとシリカ粒子１とを分離しても良い。
【００６１】
これによって、安定した形状のオパール２を再現性良く、かつ、効率的に製造することができる。
【００６２】
さらに、前記シリカ粒子分散液の分散媒として水を用い、表面における水の接触角が１００〜１４０°である前記平板を用いることが好ましい。
【００６３】
ここで接触角αは図５に示されるように、超半球状の液滴４においては、平面に対して鈍角となるものである。
【００６４】
この範囲であれば、液滴４を超半球状にすることが容易になり、オパール２の大きさを大きくすることも容易になる。
【００６５】
平板５の材質には通常ソーダガラスや石英ガラスを用いることができるが、他にも金属などのうちから選択される疎水性（撥水製）を呈する材質も使用可能である。
【００６６】
さらに、前記平板の表面を、シリコーン樹脂およびフッ素樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを用いて表面処理しておくことが好ましい。
【００６７】
これにより、さらに接触角αが大きい液滴４により、本発明の超半球状のオパール２を得ることが容易になる。
【００６８】
さらに本実施形態のオパールの製造方法は、乾燥工程後に、シリカ粒子よりもナトリウムを多く含有するシリカ成分を乾燥物に充填する充填工程、および、シリカ成分が充填された乾燥物を焼成して、溶融したシリカ成分を介してシリカ粒子同士を接着させる接着工程を含む。
【００６９】
接着前のシリカ成分は、図９、図１０に示されるようなシリカ微粒子１０であり、シリカ粒子１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。
【００７０】
なお、一般にシリカ粒子１同士の間隙の幅は、０〜３０ｎｍ程度であれば、溶融したシリカ成分が局所的に集中して接着する点で好ましい。
【００７１】
すなわち、図９のようにオパール２のシリカ粒子１の間隙にシリカ粒子１を含む分散液を添加して、図１０のようにシリカ粒子１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。シリカ粒子１よりもナトリウムの含有量が高いシリカ微粒子１０の融点以上の温度で加熱することが必要である。
【００７２】
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。
【００７３】
このような平均粒径であれば、オパール２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。
【００７４】
具体的には、充填工程において、オパール２をシリカ微粒子１０を分散質とする分散液の中に浸漬する。分散液の分散媒は水の他、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。
【００７５】
分散液中のシリカ微粒子の含有量は３〜１０質量％とすることが好ましい。
【００７６】
シリカ微粒子１０の濃度が濃すぎることにより、オパール２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２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。
【００７７】
さらに本充填工程は、乾燥物をシリカ粒子よりもナトリウムを多く含有するシリカ成分の分散液に浸漬する。
【００７８】
分散液に圧力をかけると、オパール２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２が割れない程度の圧力とする必要がある。
【００７９】
本実施形態のオパール２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２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。
【００８０】
次に、接着工程において、７０℃で乾燥させたオパール２を加熱してシリカ粒子１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。
【００８１】
加熱して溶融したシリカ成分はシリカ粒子１同士が接している部分に集中して付着するが、シリカ成分がシリカ粒子１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】
【００８２】
以下、本発明および比較例に係るオパールのサンプル作製について説明する。
【００８３】
（実施例１）
（サンプル作製）
試料番号１、３〜１８については以下のように作製した。
【００８４】
滴下工程については、０．３μｍのシリカ粒子１を分散媒４ａとなる水に少量ずつ混ぜながら、最終的には重量比でシリカ粒子１の全重量に対して水の全重量が３倍になるように１時間攪拌した。
【００８５】
シリカ粒子１の分散液をビュレットに入れて、平板５上に毎秒１滴ずつ（１滴当たり０．０１ｃｃ、ビュレットと平板５との距離は２０ｍｍ）滴下して、１００粒の液滴４を形成させた。
【００８６】
平板５については、プラスチック、ソーダガラス、ソーダガラスにシリコーン樹脂、フッ素樹脂で表面処理をしたものを使用した。なお、試料番号１については、前記シリカ粒子１の分散液を紙面上に滴下して形成した。
【００８７】
シリカ粒子１の分散液が滴下されるタイミングに合わせて順次スライドされるように、ステップモーターなどで１ｍｍピッチで移動させた。
【００８８】
次に、乾燥工程については、平板５上の液滴４を崩さないように乾燥室（温度４０℃、湿度７０％）へ移動して、シリカ粒子１の分散液の水を１０分間掛けて蒸発させた。
【００８９】
次に、分離工程については、乾燥したシリカ粒子１の凝集体をリムバーで擦り落とした。
【００９０】
試料番号２については、前記シリカ粒子１の分散液をスプレードライして形成した。
【００９１】
なお、オパール２の密度分布については、シリカ粒子１の平均粒径と液滴４の乾燥速度によって制御することができ、また、オパール２の形状は接触角と液滴４の量で制御することができる。
【００９２】
（サンプル評価）
遊色効果の評価方法については、目視で従来の球状のシリカ粒子１と比較対比して、優れていれば○、同等であれば△、劣っていれば×とした。
【００９３】
輝度の評価方法については、目視で従来の板状のシリカ粒子１と比較対比して、優れていれば○、同等であれば△、劣っていれば×とした。
【００９４】
強度の評価については、分離工程後で剥離された１００粒のシリカ粒子１を１粒ずつ観察して、割れているものが１０％未満であれば○、１０％以上３０％未満であれば△、３０％以上であれば×とした。
【００９５】
以下、オパール２を単体での遊色効果、輝度、強度の評価結果を表１に示す。
【００９６】
【表１】
【００９７】
表１について再度見直しかけること。
【００９８】
試料３、４、試料７〜１８において、遊色効果、輝度、強度を満足するものが得られた。
【００９９】
試料１は鱗片状のオパール２であるので、薄いため強度が最も弱かった。
【０１００】
試料２は球状のオパール２であるので、光が散乱して輝度が最も弱かった。
【０１０１】
試料５はオパール２の内部の密度が大きいものであり、表面部は規則配列していないので、全てにおいて劣っていた。
【０１０２】
試料６はオパール２の密度が均一、すなわち、シリコーン粒子１の内部も規則配列しているものであり、クラックが伝播してオパール２が割れる現象が確認された。
【０１０３】
これらの結果から、遊色効果はオパール２の密度分布、凝集体の最大直径ｒ２が作用し、輝度は平面部２ａの平均径ｒ１が作用し、強度はオパール２内部におけるシリカ粒子１の密度分布が作用することがわかる。
【０１０４】
（実施例２）
次に、実施例１に対してさらに、シリカ粒子１よりもナトリウム含有量を多く含むシリカ成分によって、シリカ粒子１同士を接着させたものについて説明する。
【０１０５】
（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４と同様に
作製した。
【０１０６】
さらに、シリカ粒子１よりもナトリウムを多く含むシリカ成分の分散液としては、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。
【０１０７】
そして分散液にオパール２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２にシリカ微粒子１０を１時間充填した。
【０１０８】
そしてオパール２を加熱炉で１６１０〜１６５０℃にて１分間加熱した。
【０１０９】
（サンプル評価）
試料はオパール２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。
【０１１０】
以下、オパール２の耐磨耗性の評価結果を表２に示す。
【０１１１】
【表２】
【０１１２】
（評価結果）
試料１９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。
【０１１３】
試料２０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１９よりは良好な結果であった。
【０１１４】
試料２１〜２３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。
【０１１５】
試料２４では、試料１９よりは良好な結果であった。
【０１１６】
試料２５〜２７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。
【０１１７】
試料２８ではシリカ微粒子１０の平均粒径が大きいが、試料１９よりは良好な結果であった。
【０１１８】
試料２９ではシリカ微粒子１０の濃度が低いが、試料１９よりは良好な結果であった。
【０１１９】
試料３０〜３１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２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。
【０１２０】
試料３２ではシリカ微粒子１０の濃度が高いが、試料１９よりは良好な結果であった。
【０１２１】
試料３３〜３５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３５は過焼成のためシリカ粒子１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】
【０１２２】
１：シリカ粒子
２：オパール（シリカ粒子の凝集体）
２ａ：（表面部における）平面部
２ｂ：（表面部における）曲面部
３オパール粉体（オパールの集合体）
４：液滴
４ａ：分散媒
５平板
６：光路
１０：シリカ微粒子
２０：ネック状の部位
３０：３重点の間隙
ｒ１：平面部の平均径
ｒ２：オパールの外径の最大直径
α：接触角
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカ粒子を主成分とする凝集体からなるとともに、表面の一部に円形状または楕円形状の平面部を有する球状のオパールであって、
表面部における前記シリカ粒子の密度が、内部における前記シリカ粒子の密度に比べて大きいオパール。
【請求項２】
前記シリカ粒子の平均粒径が０．２〜０．４μｍである請求項１に記載のオパール。
【請求項３】
前記平面部の平均径が４０〜２００μｍである請求項１または２に記載のオパール。
【請求項４】
前記凝集体の最大直径が１００〜５００μｍ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】
前記凝集体における前記シリカ粒子同士の少なくとも一部は、これらシリカ粒子よりもナトリウムを多く含有するシリカ成分を介して接着している請求項１〜４のいずれかに記載のオパール。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のオパールを５０質量％以上含有するオパール粉体。
【請求項７】
シリカ粒子分散液を表面が疎水性の平板上に滴下して液滴にする滴下工程と、
前記液滴を乾燥させて前記シリカ粒子が凝集した乾燥物にする乾燥工程と、
前記平板から前記乾燥物を分離する分離工程とを含むオパールの製造方法。
【請求項８】
前記シリカ粒子分散液の分散媒として水を用い、表面における水の接触角が１００〜１４０°である前記平板を用いる請求項７に記載のオパールの製造方法。
【請求項９】
前記平板の表面を、シリコーン樹脂およびフッ素樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを用いて表面処理する請求項７または８に記載のオパールの製造方法。
【請求項１０】
前記乾燥工程後に、
前記シリカ粒子よりもナトリウムを多く含有するシリカ成分を前記乾燥物に充填する充填工程、および、
前記シリカ成分が充填された乾燥物を焼成して、溶融した前記シリカ成分を介して前記シリカ粒子同士を接着させる接着工程
を含む請求項７〜９のいずれかに記載のオパールの製造方法。
【請求項１１】
前記充填工程は、前記乾燥物を前記シリカ粒子よりもナトリウムを多く含有する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７〜１０のいずれかに記載のオパールの製造方法。
【請求項１】
シリカ粒子を主成分とする凝集体からなるとともに、表面の一部に円形状または楕円形状の平面部を有する球状のオパールであって、
表面部における前記シリカ粒子の密度が、内部における前記シリカ粒子の密度に比べて大きいオパール。
【請求項２】
前記シリカ粒子の平均粒径が０．２〜０．４μｍである請求項１に記載のオパール。
【請求項３】
前記平面部の平均径が４０〜２００μｍである請求項１または２に記載のオパール。
【請求項４】
前記凝集体の最大直径が１００〜５００μｍ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】
前記凝集体における前記シリカ粒子同士の少なくとも一部は、これらシリカ粒子よりもナトリウムを多く含有するシリカ成分を介して接着している請求項１〜４のいずれかに記載のオパール。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のオパールを５０質量％以上含有するオパール粉体。
【請求項７】
シリカ粒子分散液を表面が疎水性の平板上に滴下して液滴にする滴下工程と、
前記液滴を乾燥させて前記シリカ粒子が凝集した乾燥物にする乾燥工程と、
前記平板から前記乾燥物を分離する分離工程とを含むオパールの製造方法。
【請求項８】
前記シリカ粒子分散液の分散媒として水を用い、表面における水の接触角が１００〜１４０°である前記平板を用いる請求項７に記載のオパールの製造方法。
【請求項９】
前記平板の表面を、シリコーン樹脂およびフッ素樹脂からなる群より選択される少なくとも１つを用いて表面処理する請求項７または８に記載のオパールの製造方法。
【請求項１０】
前記乾燥工程後に、
前記シリカ粒子よりもナトリウムを多く含有するシリカ成分を前記乾燥物に充填する充填工程、および、
前記シリカ成分が充填された乾燥物を焼成して、溶融した前記シリカ成分を介して前記シリカ粒子同士を接着させる接着工程
を含む請求項７〜９のいずれかに記載のオパールの製造方法。
【請求項１１】
前記充填工程は、前記乾燥物を前記シリカ粒子よりもナトリウムを多く含有する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７〜１０のいずれかに記載のオパールの製造方法。
【図１】
【図３】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図３】
【図５】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２４６３３５（Ｐ２０１１−２４６３３５Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８２９３０（Ｐ２０１０−２８２９３０）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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