光反射材料
【課題】赤外線遮蔽効果を有する遮熱塗料、紫外線遮蔽効果を有する、紫外線遮蔽効果または遮熱効果を有する化粧料、紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果または遮熱効果を有するフィルム、または紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果または遮熱効果を有する不織布、または織編物を提供することを課題としている。
【解決手段】複数の細孔多孔構造を有し、酸化ケイ素系の殻から構成される中空粒子からなり、紫外から赤外光までの波長範囲の光を平均９０％以上で反射する特徴を有する光反射材料を含む遮熱塗料、化粧料、フィルム、不織布、または織編物。
【解決手段】複数の細孔多孔構造を有し、酸化ケイ素系の殻から構成される中空粒子からなり、紫外から赤外光までの波長範囲の光を平均９０％以上で反射する特徴を有する光反射材料を含む遮熱塗料、化粧料、フィルム、不織布、または織編物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のマクロ細孔多孔構造を有し、酸化ケイ素系の殻から構成される中空粒子からなる光反射材料で、
（i）紫外から近赤外光までの波長範囲の光を平均９０％以上で反射し、または
（ii）ＵＶ−Ａ領域及びＵＶ−Ｂ領域の紫外光を９０％以上反射し、または
（iii）可視光線を９５％以上反射し、または
（vi）８００ｎｍ〜２１００ｎｍまでの近赤外光を８０％以上反射する
特徴を有する光反射材料と、当該光反射材料を含む
（v）紫外線遮蔽効果を有する遮熱塗料組成物
（vi）紫外線遮蔽効果を及び遮熱効果を有する化粧料
紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有するフィルム、織編物、または不織布に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中空状微粒子が高い割合で光を反射することはすでに指摘されており、太陽光を反射させて室内温度上昇を抑制する遮熱塗料組成物の多くで、材料成分として用いられている。光は屈折率の異なる媒体に入射されることにより進行の向きが変わる。光が、距離が微細なレベルで屈折率の異なる媒体に続けて入射されると、光は複雑な屈折を起こして乱反射することになり、結果として多くの光が反射されることとなる。中空状の微粒子に入射する光の場合、空気から中空粒子の殻部分で一度屈折し、次いで中空部に光が到達する際に再び屈折するという挙動を取ることとなり、結果として乱発射が起きやすくなり、反射性能が向上するものと考えられる。
【０００３】
しかしながら、多くの遮熱塗料組成物等により高反射性能を付与するには、更なる機能化が中空粒子に求められる。光の波長域と類似のサイズで構造が変化する材料は、光を操作できることが知られている。例えば、光の波長を類似のサイズの数百ｎｍレベルでの粒子を規則正しく配列させると、フォトニック材料となることが知られている。今回の発明は、上述の良好な遮熱性能が期待できる中空粒子の殻部分に、さらにナノメーターサイズの構造を付与することで光機能を増大されることである。
【０００４】
すなわち、ミクロンサイズ（１〜１００μｍ）のシリカ中空粒子にある殻部分にナノからミクロンサイズの細孔多孔構造穴５０ｎｍ〜５μｍ）を有する材料は、そこに注がれた光を中空粒子全体としてだけではなく、殻部分の細孔多孔構造をも用いて光を複雑に屈折させることができ、当該粒子を通り抜けることができなくなる。その結果、光のほとんどはこの乱反射を通じて、この粒子により反射されることとなる。特許文献１に記載された粒子は、上記の機能を十分に兼ね備えており、当該粒子の光反射性能を調べた結果、極めて良好な光反射性能を有することを見いだし、今回の発明となった。
【０００５】
本材料はすでに、特許公開されているが（特許文献１）、明細書中等に一切、光の反射性能や特性について記載されてはいない。本特許は、当該特許で合成することができるシリカ中空粒子の光反射に関連する性能を請求するものである。
【０００６】
光を反射する材料は、近赤外光を反射することによる遮熱や、可視光を反射することにより外部から内部が見えづらくしたり、衣服等の透けを減少させたりする等の効果をもたらす、有用な技術である。特に近赤外光を高い割合で反射させる遮熱効果は、地球温暖化、ヒートアイランドや道路路面の温度上昇等に対しての有効な対策となり得る。このような高反射材料の多くに中空粒子が用いられ、この粒子を含んだ塗料を利用することでコー
ティング行っている例は多い。例えば、特開２００５−０２３２７７、特開２００４−０１０９０３、特開２００２−１６６５０５、特開平１１−３２３１９７、特開２００７−２３８６４０、特開２００６−２９８９６７、特開２００６−０４５４４７等をあげることができる。しかしながら、これら材料の光の反射率は十分に高いとは言えず、塗料化した場合の赤外線透過率は多くのもので６０〜７０％程度である。
【０００７】
既に高い光反射特性を有する遮熱塗料組成物が存在するが、近赤外光から赤外光の反射性能は概ね高いが、特に波長４００ｎｍ以下の紫外線領域の光を反射する性能は低い（３５０ｎｍの紫外線の反射率は１０％以下）。このように、紫外光領域も含めた光を高効率で反射できる、安価な光反射材料が求められている。
【特許文献１】特開２００７−２３０７９４
【特許文献２】特開２００５−０２３２７７
【特許文献３】特開２００４−０１０９０３
【特許文献４】特開２００２−１６６５０５
【特許文献５】特開平１１−３２３１９７
【特許文献６】特開２００７−２３８６４０
【特許文献７】特開２００６−２９８９６７
【特許文献８】特開２００６−０４５４７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、太陽光の９０％以上の反射性能、詳しくは紫外光９０％以上、可視光９５％以上、２１００ｎｍまでの近赤外光を８０％以上反射する機能を有する遮紫外線効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有する光反射材料から構成される、塗料、化粧料、フィルム、織編物、または不織布提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
項１ 複数のマクロ細孔多孔構造を有し、酸化ケイ素系の殻から構成される中空粒子からなり、紫外から赤外光までの波長範囲の光を平均９０％以上で反射する特徴を有する光反射材料。
項２ ＵＶ−Ａ領域及びＵＶ−Ｂ領域の紫外光を９０％以上反射する特徴を有する、項１に記載の光反射材料。
項３ 可視光線を９５％以上反射する特徴を有する、請求項１に記載の光反射材料。
項４ ８００ｎｍ〜２１００ｎｍまでの近赤外光を８０％以上反射する特徴を有する、項１に記載の光反射材料。
項５ 項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果を有する遮熱塗料組成物。
項６ 項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、または遮熱効果を有する化粧料。
項７ 項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有するフィルム。
項８ 項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有する織編物。
項９ 項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有する不織布。
【発明の効果】
【００１０】
この発明におけるその他の用語や概念は、発明の実施形態の説明や実施例において詳しく規定する。また、この発明を実施するために使用する様々な技術は、特にその出典を明示した技術を除いては、公知の文献等に基づいて当業者であれば容易かつ確実に実施可能
である。
【００１１】
本発明における「複数のマクロ細孔多孔構造を有し、酸化ケイ素系の殻から構成される中空粒子」とは、特開２００７-２３０７９４「特異な殻を持つ中空シリカおよびその製
造方法」に基づき作成されたものであるがこれに限らない。
【００１２】
本発明における「マクロ細孔多孔構造」とは、中空粒子表面の複雑な構造をあらわし、５０ｎｍ〜５μｍの大きさの孔または穴を有する構造である。細孔多孔構造は、貫通していてもよく、貫通していなくてもよい。よって単なる窪みでも構わない。
【００１３】
本発明における「紫外光から近赤外光までの波長範囲の光を発する」光源として、電気の利用による重水素ランプ、タングステンランプ、蛍光灯、または白熱灯などがあげられる。ほかにアーク放電によるレーザー、ハロゲンランプまたはＬＥＤなどがあげられる。さらに、燃焼による材木、油、ろうそく、またはガスの燃焼によって発する光があげられる。
【００１４】
本発明における「ＵＶ−Ａ」とは、３２０〜３８０ｎｍの波長の紫外光で、強い作用を起こさない代わりに、肌の奥（深部）まで浸透して紅斑を伴った黒化現象を起こす。またタンパクを変性させる能力を持ち、コラーゲンなどのタンパク質から構成される皮膚や毛髪に損傷を与え、肌の老化や髪質の劣化等の主原因になると言われている。また、ＵＶ−Ｂによって産生されるメラニンを酸化し、いわゆる「黒くなる日焼け」を生じる原因となる。さらに物品等の色褪せを引き起こし、意匠的な見栄えを損なう原因にもなる。
【００１５】
本発明における「ＵＶ−Ｂ」とは、２８０〜３２０ｎｍの波長の紫外光で、ＤＮＡを構成する塩基のチミンが持つ構造に影響を与え、チミンダイマーという変異を引き起こし、皮膚ガンに関与する。また、サンバーンといういわゆる「赤くなる日焼け」を引き起こして皮膚表面の細胞を損傷させて炎症を引き起こし、皮膚ガンやシミに関与する。さらには白内障、雪目、または翼状片の原因にもなると考えられている。
【００１６】
近年ＵＶカット製品と称して、紫外線を遮蔽する製品が求められており、化粧料、衣料、衣服、フィルム、ガラス、メガネ、サングラス、ゴーグル、コンタクトレンズ、帽子、傘、ネット、カーテン、スクリーン、またはブラインドなどがあげられる。そのほかに、フォトリソグラフィーに用いるフォトマスク
、水質処理設備での紫外線を用いた殺菌効果の向上、または光重合反応の制御においても、紫外線遮蔽製品が求められている。上記のメガネ、サングラス、ゴーグル、またはコンタクトレンズなどの製品は、白内障等の眼科疾患の予防等を期待され、紫外線遮蔽製品としての需要が考えられる。
【００１７】
本発明における「可視光線」とはおよそ３６０〜８３０ｎｍの波長の光で、これらの波長は上記太陽光が有する光の波長に含まれる。また、太陽光以外で、可視光線を発する光源は、ハロゲンランプ、ネオンランプ、キセノンランプ、水銀ランプ、重水素ランプ、またはタングステンランプなどがあげられる。
【００１８】
本発明における「近赤外光」とは、およそ０．７〜２．５μｍの可視光（赤）に近い波長を持つ光で、可視光線に近い性質を有する。さらに、近赤外線は電気極性を持つ分子に運動エネルギーを与えて運動を活発化し、エネルギーを得た分子は加速して他の分子と衝突することで熱が発生する。ゆえに、近赤外光を発する光源は熱源とされ、それらは上記の光源が該当する。
【００１９】
本発明における「遮熱塗料組成物」は一般に、前述の光反射材成分と共にその他の成分
を充填又は混練し、常法により製造することができる。このような成分としては、造膜助剤、樹脂やエマルジョン樹脂等のビヒクル、可塑剤、顔料、分散剤、消泡剤等がある。本発明の遮熱塗料組成物の具体例としては、例えば、上記の低熱伝導体、構造助剤及びシランカップリング剤と、更にビヒクル及び顔料を必須成分とするものが挙げられる。
【００２０】
造膜助剤としては、例えばブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ベンジルアセテート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート、エチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル（商品名：２−エチルヘキシル グリコール（ＥＨＧ））、トリエチ
レングリコールモノｎ−ブチルエーテル（商品名：ブチルトリグリコール（ＢＴＧ））、ジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル（商品名：２−エチルヘキシルジグリコール（ＥＨＤＧ））等が挙げられる。
【００２１】
本発明の遮熱塗料組成物に用いることのできるビヒクルとしては、例えば、合成樹脂等の樹脂や、水系エマルジョン樹脂等のエマルジョン樹脂が挙げられる。合成樹脂としては、例えば、アルキド樹脂、アミノアルキド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等の合成樹脂がある。また水系エマルジョン樹脂としては、例えばシリコンアクリルエマルジョン、アクリルエマルジョン、ウレタンエマルジョン、ウレタンアクリルエマルジョン等があり、中でもシリコンアクリルエマルションが好ましい。更に、合成樹脂は、機械安定性が良く、ガラス転移温度（以下、Ｔｇと略す）が０〜７０℃のものが好ましい。ガラス転移温度が０℃未満では、付着性は良いが塗膜が柔軟すぎて、耐摩耗性、耐汚染性、乾燥性、塗膜強度が劣る傾向がある。７０℃を超えると、過剰の造膜助剤の添加が必要となったり、塗料の粘度の著しい上昇や、塗膜の柔軟性の低下によるクラックが発生したり、更には塗膜の耐水性が低下するおそれがある。そのため合成樹脂のＴｇは１０〜３０℃がより好ましい。合成樹脂の重量平均分子量は１００，０００〜２００，０００が好ましい。重量平均分子量が１００，０００未満のものを使用すると、塗膜強度が弱すぎて、塗膜がちぎれるように剥離する、もしくは耐汚染性が劣る傾向がある。また２００，０００を超えると、塗膜強度、耐汚染性は問題ないが、粘度が高くなる傾向がある。
【００２２】
可塑剤としては、フタル酸ジオクチル等のフタル酸エステル、リン酸トリエチルエステル、リン酸トリブチルエステル等のリン酸エステル、ポリエチレングリコール等のグリコール類、ベンジルアルコール、アセチルクエン酸系可塑剤、エポキシ系可塑剤、トリメット系可塑剤等が挙げられる。
【００２３】
顔料としては、特に制限なく、公知のものを使用することができるが、反射や遮熱効果の観点からは、白色顔料や黄色顔料が好ましく用いられる。白色顔料としては、例えば二酸化チタン、亜鉛華、リトポン、鉛白等があり、黄色顔料としては、例えば黄鉛、耐熱黄鉛、有機系黄色顔料等が挙げられる。また、必要に応じ 蓄光顔料、蛍光顔料、夜光顔料
等を単独、併用しても良い。
【００２４】
本発明に使用しうる分散剤、消泡剤としては、特に制限はなく、塗料に通常用いられるものから適宜選択して使用することができる。
【００２５】
本発明の遮熱塗料組成物を用いる塗料の製造方法は特に制限はないが、顔料を用いる場合、まず、顔料を分散させる必要がある。この方法としては、ビヒクルとして合成樹脂を用いた場合には、通常、合成樹脂及び顔料を有機溶剤と混合し、この混合物を三本ロール、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、ニーダー等の各種分散、混錬装置を用いて混練する方法がある。なお、ビヒクルとして水系エマルション樹脂等のエマルション樹脂を用いる場合には、有機溶剤を用いずに分散させることもできるし、必要に応じて有機溶剤を
添加して分散させてもよい。
【００２６】
この時用いる有機溶剤としては特に制限はなく、例えば、ケトン系、アルコール系、芳香族系等が挙げられる。具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、エチレングリコール、プロピレングリコール、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ-ブチルアルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン、乳酸エ
チル、酢酸エチル等が挙げられる。これらは単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。
【００２７】
ただし、有機溶剤の選定は、顔料、分散剤等、他の材料との組み合わせにおいて適切に決められるものであり、場合によっては、ある有機溶剤を用いると本発明の特徴である遮熱性能が特定の範囲からはずれることになれば、その有機溶剤はその系には使用できないことは自明である。したがって、用いる有機溶剤に制限はないが、その系に適した有機溶剤を選定しなければならない。
【００２８】
また、顔料分散の際、ポリカルボン酸のアルキルアミン塩、アルキルアンモニウム塩、アルキルロールアンモニウム塩、アクリル系共重合物のアンモニウム塩、ポリカルボン酸ナトリウム塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アミノアルコール塩、ポリアミノアマイド系カルボン酸塩、ポリアミノアマイド系の極性酸エステル塩等の分散剤を用いると顔料の分散性や分散安定性が良好になり好ましい。
【００２９】
上記のようにして本発明の遮熱塗料組成物を調製し、構築物表面に塗布した後、乾燥させて塗膜を形成することにより、塗装構築物を得ることができる。遮熱塗料組成物の塗布方法としては、ハケ塗り、スプレー塗布、ロールコータ塗布が好ましいが、塗布する対象物により、静電塗装、カーテン塗装、浸漬方法等も適用可能である。さらに塗布後、乾燥させて塗膜化させる方法については、自然乾燥、焼き付け等の方法を用いることができ、塗料性状等によって適宜選択される。
【００３０】
本発明の遮熱塗料組成物を表面に塗布、乾燥して塗膜を形成する構築物としては、特に制限はないが、例えば、建築構造物や道路等の交通建造物に用いられる。建築構造物の場合、屋根、屋上、または外壁などの塗装に好適である。道路等の交通建造物の場合、その材料となるコンクリート、鉄骨またはアスファルトなどの塗装に好適である。また、本発明の遮熱塗料組成物を用いて構築物に塗膜を形成する際には、例えば、建築構造物を構築するアルミ板、亜鉛メッキ鋼板、アルミ亜鉛メッキ鋼板、鉄板、ブリキ板、スレート板、コンクリート等やそれらに何らかの処理をした基材に下地処理、例えばプライマー等の塗布をしてから塗装するのが好ましい。以上の方法により本発明の遮熱塗料組成物及びそれらを塗膜形成した構築物が得られる。
【００３１】
本発明における「遮熱塗料」は、建築構造物のみならず、空間内が太陽光によって温度上昇しないように車、電車車両、または船舶なども用いることも可能である。
【００３２】
さらに、本発明において使用する光反射材料は、赤外線のみならず紫外線をも、平均で９０％以上反射する能力を有することから、紫外線が原因で生じる物品の色褪せを防ぐことができ、意匠面からも優れた遮熱塗料を提供するものである。また、上記塗料の作製過程に用いる有機化合物の分解または劣化を防ぎ、塗料の品質保持に良い影響を与えることが期待される。さらに、上空から宇宙にかけては、雲や空気中の塵などが少ないことから、特にＵＶ−Ｃなどの短い波長の紫外線の量は多い。したがって本発明における遮熱塗料は、航空機や宇宙船などへの使用が可能である。
【００３３】
本発明の別の実施態様において、本発明に従う遮熱塗料はコーティング剤を含み得る。
【００３４】
本発明における光反射材料を含む「化粧料」は、前述の光反射材料以外に、通常化粧料に用いられる成分、例えば、可塑剤、界面活性剤、美白剤、保湿剤、酸化防止剤、油性成分、その他の紫外線吸収剤、界面活性剤、増粘剤、アルコール類、粉末成分、色剤、水性成分、水、各種皮膚栄養剤等を必要に応じて適宜配合して常法により製造することができる。具体的には次のような配合成分が挙げられる。
可塑剤
レシチン、ポリソルベート、ジメチコーンコポリオール、グリコール、クエン酸エステル、グリセリン、ジメチコーン、及び「国際化粧料成分の辞書及びハンドブック」、第４巻、（第９版、２００２年）、他の類似する成分、より詳細には、２９２７ページに開示されている可塑剤を含む。
界面活性剤
Ｐｏｌｙｓｏｒｂａｔｅ−２０，Ｌａｕｒｅｔｈ−７，Ｌａｕｒｅｔｈ−４，ＳＥＰＰＩＣから入手可能なＳｅｐｉｇｅｌ（商標）３０５、及び「国際化粧料成分の辞書及びハンドブック」、第４巻、（第９版、２００２年）に開示されている他の類似する成分、より詳細には、２９６２〜２９７１に開示されている乳化剤を含む。有機シリコーン乳化剤は、Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手可能なセチルジメチコーンコ
ポリオールポリグリセリル−４−イソステアレート−ヘキシルラウレート（ＡＢＩＬ（商標）ＷＥ０９）セチルジメチコーンコポリオール（ＡＢＩＬ（商標）ＥＭ９０），（ＡＢＩＬ（商標）ＥＭ９７），ラウリルメチコーンコポリオール（５２００），シクロメチコン（及び）ＧＥシリコーン社から入手可能なジメチコーンコポリオール（ＤＣ５２２５Ｃ及びＤＣ３２２５Ｃ）、シクロペンタシロキサン＆ジメチコーンコポリオール（ＧＥＳＦ１５２８）又は当業者に公知である任意の他の配合物を含む。
脂分
スクワレン、流動パラフィン、牛脂、モクロウ、ミツロウ、キャンデリラロウ、カルナバロウ、鯨ロウ、ラノリン、シクロメチコン、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサンなどの油分。
高級アルコール
カプリルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、コレステロール、フィトステロールなどの高級アルコール。
高級脂肪酸
カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸、ラノリン脂肪酸、リノール酸、リノレン酸などの高級脂肪酸。
保湿剤
ポリエチレングリコール、グリセリン、ソルビトール、キシリトール、マルチトール、ムコ多糖、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、キトサンなどの保湿剤。
増粘剤
メチルセルロース、エチルセルロース、アラビアガム、ポリビニルアルコールなどの増粘剤。
有機溶剤
エタノール、１，３−ブチレングリコールなどの有機溶剤。
酸化防止剤
ブチルヒドロキシトルエン、トコフェロール、フィチン酸などの酸化防止剤。
抗菌防腐剤
安息香酸、サリチル酸、ソルビン酸、パラオキシ安息香酸エステル（エチルパラベン、ブチルパラベンなど）、ヘキサクロロフェンなどの抗菌防腐剤。
アミノ酸
グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、セリン、トレオニン、フェニルアラニン、チロシン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、タウリン、アルギニン、ヒスチジンなどのアミノ酸と塩酸塩。
有機酸
アシルサルコシン酸（例えばラウロイルサルコシンナトリウム）、グルタチオン、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、乳酸などの有機酸。
ビタミン類
ビタミンＡ及びその誘導体、ビタミンＢ６塩酸塩、ビタミンＢ６トリパルミテート、ビタミンＢ６ジオクタノエート、ビタミンＢ２及びその誘導体、ビタミンＢ１２、ビタミンＢ１５及びその誘導体などのビタミンＢ類、アスコルビン酸、アスコルビン酸リン酸エステル（塩）、アスコルビン酸ジパルミテートなどのビ タミンＣ類、α−トコフェロール
、β−トコフェロール、γ−トコフェロール、ビタミンＥアセテート、ビタミンＥニコチネートなどのビタミンＥ類、ビタミンＤ類、ビタミンＨ、パントテン酸、パンテチンなどのビタミン類。
各種薬剤
ニコチン酸アミド、ニコチン酸ベンジル、γ−オリザノール、アラントイン、グリチルリチン酸（塩）、グリチルレチン酸及びその誘導体、ヒノキチオール、ム シジン、ビサ
ボロール、ユーカリプトール、チモール、イノシトール、サポニン類（サイコサポニン、ニンジンサポニン、ヘチマサポニン、ムクロジサポニンな ど）、パントテニルエチルエ
ーテル、エチニルエストラジオール、トラネキサム酸、セファランチン、プラセンタエキスなどの各種薬剤。
金属封鎖剤
ギシギシ、クララ、コウホネ、オレンジ、セージ、タイム、ノコギリソウ、ゼニアオイ、センキュウ、センブリ、トウキ、トウヒ、バーチ、スギナ、ヘチマ、マ ロニエ、ユキ
ノシタ、アルニカ、ユリ、ヨモギ、シャクヤク、アロエ、クチナシ、サワラなどの有機溶剤、アルコール、多価アルコール、水、水性アルコールなどで抽出した天然エキス。
【００３５】
エデト酸二ナトリウム、エデト酸三ナトリウム、クエン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、グルコン酸等の金属封鎖剤。
【００３６】
香料、スクラブ剤、精製水など。
【００３７】
化粧料に含まれる粒子は、その肌触りなどの問題から、酸化チタン等の粒子を用いることは望ましくない。一方で、シリカによって作成された微粒子は、化粧料に使用したときの肌触りに不快感は少なく、日焼け止め化粧料として有効であり、現在主流の微粒子酸化亜鉛および酸化チタンの欠点である使用感と光触媒活性の問題点を解消できる。
【００３８】
本発明の光反射材を含む化粧料は、例えば、軟膏、クリーム、乳液、ローション等の製品形態が挙げられる。またその剤型も特に限定されない。本発明の一つの実施態様において、本発明に従う組成物はサンスクリーンや整髪料も含まれる。
【００３９】
別の実施態様において、本発明に従う組成物は、本発明に従う製品がキットであるとき、すなわちトップコート及び／又はベースコートはサンスクリーンを含まれる。本発明に従う製品がキットである場合の一つの好ましい実施態様において、サンスクリーンは好ましくはトップコートに含まれる。
【００４０】
本発明における「フィルム」とは、前述の光反射材料と高分子材料などを用いて常法により製造することができる。樹脂成分として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂やこれらの混合物、及び共重合体などがあげられる。共重合体は、エチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリアセタール等があげられる。
【００４１】
また、あらかじめ作製された支持フィルムの表面に、前述の光反射材料を含む膜を積層させる方法によって製造することも可能である。
【００４２】
本発明における「フィルム」が使用される構築物としては特に制限はないが、光反射材料を含むことから、本発明における遮熱塗料と同様に、例えば、屋根、屋上、外壁または窓ガラスなどの建築構造物、または道路等の交通建造物に好適に用いられる。
【００４３】
本発明における「フィルム」は、太陽光の全領域の光を反射する特性を有することから、遮熱性、紫外線遮蔽性、もしくは内部隠蔽性を兼ね備えたカーテンやブラインド、スクリーンなどに使用される。さらに、室内において、外部から侵入する太陽光や、室内の蛍光灯などの光源より発せられる紫外線から、物品の色褪せ防ぐために家具や家電製品、美術品やそれらを収納するものなどに使用される。また本発明における「遮熱塗料」と同様に、自動車、電車車両、船舶、航空機または宇宙船等にも利用される。
【００４４】
本発明における「織編物」とは、一般に前述の光反射材成分と共に、その他の成分を用いて、常法により製造することができる。
【００４５】
本発明における「不織布」とは一般に、前述の光反射材成分と共に、その他の成分を用いて、常法により製造することができる。
【００４６】
本発明において製造された紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有する織編物もしくは不織布はＵＶカット素材として使用され、衣服、帽子、靴、傘、スクリーン、またはテントなどに使用される。また内部隠蔽効果を有することから、いわゆる「透け」を防止する「非光透過性」を有し、薄い衣服において下着などが透けることを防ぐ働きを有する。さらに遮熱効果から、清涼感を与えることができる。そのほか、赤外線などによる透視もしくは盗撮などの犯罪を防ぐことのできる物品を提供することができる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
実施例１
［サンプル１の合成］
特開２００７-２３０７９４「特異な殻を持つ中空シリカおよびその製造方法」に基づ
き、シリカ粒子を合成した。
【００４８】
水ガラス３号（２９．８８ｇ、ケイ素含有量１４４ｍｍｏｌ）、ポリメタクリル酸ナトリウム水溶液（１３．３ｇ、ポリマー４ｇ；アルドリッチ社製Ｍｗ〜９５００；３０％水溶液）を加えて全体積を３６ｍｌとした内部水溶液、ｔｗｅｅｎ８０（１．０１ｇ：モル数は混合物につき不明）とＳｐａｎ８０（０．５０ｇ：モル数は混合物につき不明）をｎ−ヘキサンに溶かし全体積を７２ｍｌとした油相溶液、炭酸水素アンモニウム（３９．８ｇ、５０４ｍｍｏｌ）を水に溶解させ全体積を２５０ｍｌとした外部水溶液を用いて、サンプル１を合成した。
実施例２
［サンプル２の合成］
特開２００７−２３０７９４「特異な殻を持つ中空シリカおよびその製造方法」に基づき、ポリメタクリル酸ナトリウム水溶液等の添加物無しで、特開昭６３-２７０３０６や
特開昭６１−２２７９１３で記載されているシリカ粒子を、比較対照サンプルとして合成した。
【００４９】
水ガラス３号（２９．８８ｇ、ケイ素含有量１４４ｍｍｏｌ）を加えて全体積を３６ｍ
ｌとした内部水溶液、ｔｗｅｅｎ８０（１．０１ｇ：モル数は混合物につき不明）とＳｐａｎ８０（０．５０ｇ：モル数は混合物につき不明）をｎ−ヘキサンに溶かし全体積を７２ｍｌとした油相溶液、炭酸水素アンモニウム（３９．８ｇ、５０４ｍｍｏｌ）を水に溶解させ全体積を２５０ｍｌとした外部水溶液を用いて、サンプル２を合成した。
実施例３：サンプル３の合成
特開２００７−２３０７９４「特異な殻を持つ中空シリカおよびその製造方法」に基づき、シリカ粒子を合成した。
【００５０】
水ガラス３号（２９．８８ｇ、ケイ素含有量１４４ｍｍｏｌ）、塩化ナトリウム６ｇを加えて全体積を３６ｍｌとした内部水溶液、ｔｗｅｅｎ８０（１．０１ｇ：モル数は混合物につき不明）とＳｐａｎ８０（０．５０ｇ：モル数は混合物につき不明）をｎ−ヘキサンに溶かし全体積を７２ｍｌとした油相溶液、炭酸水素アンモニウム（３９．８ｇ、５０４ｍｍｏｌ）を水に溶解させ全体積を２５０ｍｌとした外部水溶液を用いて、サンプル３を合成した。得られたマクロ孔殻シリカ・マイクロカプセルの電子顕微鏡像を図３に示す。電子顕微鏡像図より、実施例１および２と同様に中空球状体であることも確認され、中空マイクロカプセルの殻は数百ｎｍ程度の微粒子により構成され、その微粒子間にマクロ孔が形成されていることもわかった。
実施例４
［粒子の紫外可視光反射特性］
日本分光社製、紫外可視分光光度計Ｖ−５５０、積分球ユニットＩＳＶ−４６９を用いて、粒子を粉末試料用ホルダーに充填して、粒子サンプルの紫外可視光（波長２００〜８００ｎｍ）反射特性を反射率（％Ｒ）として測定した。図１には、サンプル１とサンプル２の結果を、図２には、サンプル２とサンプル３の結果を示す。
実施例５
［粒子の近赤外光反射特性］
日本分光社製、紫外可視分光光度計Ｖ−６７０、積分球ユニットＩＳＮ−７２３を用いて、粒子を粉末試料用ホルダーに充填して、粒子サンプルの近赤外光（波長８００〜２１００ｎｍ）反射特性を反射率（％Ｒ）として測定した。図３に、サンプル１−３の結果を示す。なお、１４００、１９００ｎｍ近傍に観測される低い反射率は、シリカやシリカへの吸着水による近赤外光の吸収によるものであり、近赤外光を透過しているものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本特許で示した性能の応用は、種々想定されるが、例えば以下のような応用が考えられる。
家屋、ビル、工場や倉庫等の一般建築の塗料中の光反射剤として用いられ、太陽光の注ぎ込みに伴う室内温度上昇を抑制する遮熱塗料、および道路や自動車等の車体への遮熱コーティングをあげることができる。また、可視光の高い反射性能を用いて、外部から室内の様子を見えづらくする内部隠蔽性フィルムや関連する商品。可視光の高反射材料、衣服や他の生活関連物の「透け」を防止するために用いることもできる。さらに紫外光を反射できるため、化粧品や他の分野でのＵＶカット関連商品への応用も可能と思われる。その他、ディスプレイや照明等の光関連分野での利用も想定される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、「サンプル１、サンプル２の紫外可視光に対する反射率（％Ｒ）」を示す図である。
【図２】図２は、「サンプル２、サンプル３の紫外可視光に対する反射率（％Ｒ）」を示す図である。
【図３】図３は、サンプル３の電子顕微鏡像図である。
【図４】図４は、「サンプル１〜３の近赤外光に対する反射率（％Ｒ）」を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のマクロ細孔多孔構造を有し、酸化ケイ素系の殻から構成される中空粒子からなる光反射材料で、
（i）紫外から近赤外光までの波長範囲の光を平均９０％以上で反射し、または
（ii）ＵＶ−Ａ領域及びＵＶ−Ｂ領域の紫外光を９０％以上反射し、または
（iii）可視光線を９５％以上反射し、または
（vi）８００ｎｍ〜２１００ｎｍまでの近赤外光を８０％以上反射する
特徴を有する光反射材料と、当該光反射材料を含む
（v）紫外線遮蔽効果を有する遮熱塗料組成物
（vi）紫外線遮蔽効果を及び遮熱効果を有する化粧料
紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有するフィルム、織編物、または不織布に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中空状微粒子が高い割合で光を反射することはすでに指摘されており、太陽光を反射させて室内温度上昇を抑制する遮熱塗料組成物の多くで、材料成分として用いられている。光は屈折率の異なる媒体に入射されることにより進行の向きが変わる。光が、距離が微細なレベルで屈折率の異なる媒体に続けて入射されると、光は複雑な屈折を起こして乱反射することになり、結果として多くの光が反射されることとなる。中空状の微粒子に入射する光の場合、空気から中空粒子の殻部分で一度屈折し、次いで中空部に光が到達する際に再び屈折するという挙動を取ることとなり、結果として乱発射が起きやすくなり、反射性能が向上するものと考えられる。
【０００３】
しかしながら、多くの遮熱塗料組成物等により高反射性能を付与するには、更なる機能化が中空粒子に求められる。光の波長域と類似のサイズで構造が変化する材料は、光を操作できることが知られている。例えば、光の波長を類似のサイズの数百ｎｍレベルでの粒子を規則正しく配列させると、フォトニック材料となることが知られている。今回の発明は、上述の良好な遮熱性能が期待できる中空粒子の殻部分に、さらにナノメーターサイズの構造を付与することで光機能を増大されることである。
【０００４】
すなわち、ミクロンサイズ（１〜１００μｍ）のシリカ中空粒子にある殻部分にナノからミクロンサイズの細孔多孔構造穴５０ｎｍ〜５μｍ）を有する材料は、そこに注がれた光を中空粒子全体としてだけではなく、殻部分の細孔多孔構造をも用いて光を複雑に屈折させることができ、当該粒子を通り抜けることができなくなる。その結果、光のほとんどはこの乱反射を通じて、この粒子により反射されることとなる。特許文献１に記載された粒子は、上記の機能を十分に兼ね備えており、当該粒子の光反射性能を調べた結果、極めて良好な光反射性能を有することを見いだし、今回の発明となった。
【０００５】
本材料はすでに、特許公開されているが（特許文献１）、明細書中等に一切、光の反射性能や特性について記載されてはいない。本特許は、当該特許で合成することができるシリカ中空粒子の光反射に関連する性能を請求するものである。
【０００６】
光を反射する材料は、近赤外光を反射することによる遮熱や、可視光を反射することにより外部から内部が見えづらくしたり、衣服等の透けを減少させたりする等の効果をもたらす、有用な技術である。特に近赤外光を高い割合で反射させる遮熱効果は、地球温暖化、ヒートアイランドや道路路面の温度上昇等に対しての有効な対策となり得る。このような高反射材料の多くに中空粒子が用いられ、この粒子を含んだ塗料を利用することでコー
ティング行っている例は多い。例えば、特開２００５−０２３２７７、特開２００４−０１０９０３、特開２００２−１６６５０５、特開平１１−３２３１９７、特開２００７−２３８６４０、特開２００６−２９８９６７、特開２００６−０４５４４７等をあげることができる。しかしながら、これら材料の光の反射率は十分に高いとは言えず、塗料化した場合の赤外線透過率は多くのもので６０〜７０％程度である。
【０００７】
既に高い光反射特性を有する遮熱塗料組成物が存在するが、近赤外光から赤外光の反射性能は概ね高いが、特に波長４００ｎｍ以下の紫外線領域の光を反射する性能は低い（３５０ｎｍの紫外線の反射率は１０％以下）。このように、紫外光領域も含めた光を高効率で反射できる、安価な光反射材料が求められている。
【特許文献１】特開２００７−２３０７９４
【特許文献２】特開２００５−０２３２７７
【特許文献３】特開２００４−０１０９０３
【特許文献４】特開２００２−１６６５０５
【特許文献５】特開平１１−３２３１９７
【特許文献６】特開２００７−２３８６４０
【特許文献７】特開２００６−２９８９６７
【特許文献８】特開２００６−０４５４７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、太陽光の９０％以上の反射性能、詳しくは紫外光９０％以上、可視光９５％以上、２１００ｎｍまでの近赤外光を８０％以上反射する機能を有する遮紫外線効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有する光反射材料から構成される、塗料、化粧料、フィルム、織編物、または不織布提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
項１ 複数のマクロ細孔多孔構造を有し、酸化ケイ素系の殻から構成される中空粒子からなり、紫外から赤外光までの波長範囲の光を平均９０％以上で反射する特徴を有する光反射材料。
項２ ＵＶ−Ａ領域及びＵＶ−Ｂ領域の紫外光を９０％以上反射する特徴を有する、項１に記載の光反射材料。
項３ 可視光線を９５％以上反射する特徴を有する、請求項１に記載の光反射材料。
項４ ８００ｎｍ〜２１００ｎｍまでの近赤外光を８０％以上反射する特徴を有する、項１に記載の光反射材料。
項５ 項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果を有する遮熱塗料組成物。
項６ 項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、または遮熱効果を有する化粧料。
項７ 項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有するフィルム。
項８ 項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有する織編物。
項９ 項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有する不織布。
【発明の効果】
【００１０】
この発明におけるその他の用語や概念は、発明の実施形態の説明や実施例において詳しく規定する。また、この発明を実施するために使用する様々な技術は、特にその出典を明示した技術を除いては、公知の文献等に基づいて当業者であれば容易かつ確実に実施可能
である。
【００１１】
本発明における「複数のマクロ細孔多孔構造を有し、酸化ケイ素系の殻から構成される中空粒子」とは、特開２００７-２３０７９４「特異な殻を持つ中空シリカおよびその製
造方法」に基づき作成されたものであるがこれに限らない。
【００１２】
本発明における「マクロ細孔多孔構造」とは、中空粒子表面の複雑な構造をあらわし、５０ｎｍ〜５μｍの大きさの孔または穴を有する構造である。細孔多孔構造は、貫通していてもよく、貫通していなくてもよい。よって単なる窪みでも構わない。
【００１３】
本発明における「紫外光から近赤外光までの波長範囲の光を発する」光源として、電気の利用による重水素ランプ、タングステンランプ、蛍光灯、または白熱灯などがあげられる。ほかにアーク放電によるレーザー、ハロゲンランプまたはＬＥＤなどがあげられる。さらに、燃焼による材木、油、ろうそく、またはガスの燃焼によって発する光があげられる。
【００１４】
本発明における「ＵＶ−Ａ」とは、３２０〜３８０ｎｍの波長の紫外光で、強い作用を起こさない代わりに、肌の奥（深部）まで浸透して紅斑を伴った黒化現象を起こす。またタンパクを変性させる能力を持ち、コラーゲンなどのタンパク質から構成される皮膚や毛髪に損傷を与え、肌の老化や髪質の劣化等の主原因になると言われている。また、ＵＶ−Ｂによって産生されるメラニンを酸化し、いわゆる「黒くなる日焼け」を生じる原因となる。さらに物品等の色褪せを引き起こし、意匠的な見栄えを損なう原因にもなる。
【００１５】
本発明における「ＵＶ−Ｂ」とは、２８０〜３２０ｎｍの波長の紫外光で、ＤＮＡを構成する塩基のチミンが持つ構造に影響を与え、チミンダイマーという変異を引き起こし、皮膚ガンに関与する。また、サンバーンといういわゆる「赤くなる日焼け」を引き起こして皮膚表面の細胞を損傷させて炎症を引き起こし、皮膚ガンやシミに関与する。さらには白内障、雪目、または翼状片の原因にもなると考えられている。
【００１６】
近年ＵＶカット製品と称して、紫外線を遮蔽する製品が求められており、化粧料、衣料、衣服、フィルム、ガラス、メガネ、サングラス、ゴーグル、コンタクトレンズ、帽子、傘、ネット、カーテン、スクリーン、またはブラインドなどがあげられる。そのほかに、フォトリソグラフィーに用いるフォトマスク
、水質処理設備での紫外線を用いた殺菌効果の向上、または光重合反応の制御においても、紫外線遮蔽製品が求められている。上記のメガネ、サングラス、ゴーグル、またはコンタクトレンズなどの製品は、白内障等の眼科疾患の予防等を期待され、紫外線遮蔽製品としての需要が考えられる。
【００１７】
本発明における「可視光線」とはおよそ３６０〜８３０ｎｍの波長の光で、これらの波長は上記太陽光が有する光の波長に含まれる。また、太陽光以外で、可視光線を発する光源は、ハロゲンランプ、ネオンランプ、キセノンランプ、水銀ランプ、重水素ランプ、またはタングステンランプなどがあげられる。
【００１８】
本発明における「近赤外光」とは、およそ０．７〜２．５μｍの可視光（赤）に近い波長を持つ光で、可視光線に近い性質を有する。さらに、近赤外線は電気極性を持つ分子に運動エネルギーを与えて運動を活発化し、エネルギーを得た分子は加速して他の分子と衝突することで熱が発生する。ゆえに、近赤外光を発する光源は熱源とされ、それらは上記の光源が該当する。
【００１９】
本発明における「遮熱塗料組成物」は一般に、前述の光反射材成分と共にその他の成分
を充填又は混練し、常法により製造することができる。このような成分としては、造膜助剤、樹脂やエマルジョン樹脂等のビヒクル、可塑剤、顔料、分散剤、消泡剤等がある。本発明の遮熱塗料組成物の具体例としては、例えば、上記の低熱伝導体、構造助剤及びシランカップリング剤と、更にビヒクル及び顔料を必須成分とするものが挙げられる。
【００２０】
造膜助剤としては、例えばブチルカルビトールアセテート、ブチルカルビトール、ブチルセロソルブ、ブチルセロソルブアセテート、ベンジルアセテート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート、エチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル（商品名：２−エチルヘキシル グリコール（ＥＨＧ））、トリエチ
レングリコールモノｎ−ブチルエーテル（商品名：ブチルトリグリコール（ＢＴＧ））、ジエチレングリコールモノ２−エチルヘキシルエーテル（商品名：２−エチルヘキシルジグリコール（ＥＨＤＧ））等が挙げられる。
【００２１】
本発明の遮熱塗料組成物に用いることのできるビヒクルとしては、例えば、合成樹脂等の樹脂や、水系エマルジョン樹脂等のエマルジョン樹脂が挙げられる。合成樹脂としては、例えば、アルキド樹脂、アミノアルキド樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等の合成樹脂がある。また水系エマルジョン樹脂としては、例えばシリコンアクリルエマルジョン、アクリルエマルジョン、ウレタンエマルジョン、ウレタンアクリルエマルジョン等があり、中でもシリコンアクリルエマルションが好ましい。更に、合成樹脂は、機械安定性が良く、ガラス転移温度（以下、Ｔｇと略す）が０〜７０℃のものが好ましい。ガラス転移温度が０℃未満では、付着性は良いが塗膜が柔軟すぎて、耐摩耗性、耐汚染性、乾燥性、塗膜強度が劣る傾向がある。７０℃を超えると、過剰の造膜助剤の添加が必要となったり、塗料の粘度の著しい上昇や、塗膜の柔軟性の低下によるクラックが発生したり、更には塗膜の耐水性が低下するおそれがある。そのため合成樹脂のＴｇは１０〜３０℃がより好ましい。合成樹脂の重量平均分子量は１００，０００〜２００，０００が好ましい。重量平均分子量が１００，０００未満のものを使用すると、塗膜強度が弱すぎて、塗膜がちぎれるように剥離する、もしくは耐汚染性が劣る傾向がある。また２００，０００を超えると、塗膜強度、耐汚染性は問題ないが、粘度が高くなる傾向がある。
【００２２】
可塑剤としては、フタル酸ジオクチル等のフタル酸エステル、リン酸トリエチルエステル、リン酸トリブチルエステル等のリン酸エステル、ポリエチレングリコール等のグリコール類、ベンジルアルコール、アセチルクエン酸系可塑剤、エポキシ系可塑剤、トリメット系可塑剤等が挙げられる。
【００２３】
顔料としては、特に制限なく、公知のものを使用することができるが、反射や遮熱効果の観点からは、白色顔料や黄色顔料が好ましく用いられる。白色顔料としては、例えば二酸化チタン、亜鉛華、リトポン、鉛白等があり、黄色顔料としては、例えば黄鉛、耐熱黄鉛、有機系黄色顔料等が挙げられる。また、必要に応じ 蓄光顔料、蛍光顔料、夜光顔料
等を単独、併用しても良い。
【００２４】
本発明に使用しうる分散剤、消泡剤としては、特に制限はなく、塗料に通常用いられるものから適宜選択して使用することができる。
【００２５】
本発明の遮熱塗料組成物を用いる塗料の製造方法は特に制限はないが、顔料を用いる場合、まず、顔料を分散させる必要がある。この方法としては、ビヒクルとして合成樹脂を用いた場合には、通常、合成樹脂及び顔料を有機溶剤と混合し、この混合物を三本ロール、ボールミル、サンドミル、ビーズミル、ニーダー等の各種分散、混錬装置を用いて混練する方法がある。なお、ビヒクルとして水系エマルション樹脂等のエマルション樹脂を用いる場合には、有機溶剤を用いずに分散させることもできるし、必要に応じて有機溶剤を
添加して分散させてもよい。
【００２６】
この時用いる有機溶剤としては特に制限はなく、例えば、ケトン系、アルコール系、芳香族系等が挙げられる。具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサン、エチレングリコール、プロピレングリコール、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ-ブチルアルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン、乳酸エ
チル、酢酸エチル等が挙げられる。これらは単独で用いても、２種類以上を併用してもよい。
【００２７】
ただし、有機溶剤の選定は、顔料、分散剤等、他の材料との組み合わせにおいて適切に決められるものであり、場合によっては、ある有機溶剤を用いると本発明の特徴である遮熱性能が特定の範囲からはずれることになれば、その有機溶剤はその系には使用できないことは自明である。したがって、用いる有機溶剤に制限はないが、その系に適した有機溶剤を選定しなければならない。
【００２８】
また、顔料分散の際、ポリカルボン酸のアルキルアミン塩、アルキルアンモニウム塩、アルキルロールアンモニウム塩、アクリル系共重合物のアンモニウム塩、ポリカルボン酸ナトリウム塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アミノアルコール塩、ポリアミノアマイド系カルボン酸塩、ポリアミノアマイド系の極性酸エステル塩等の分散剤を用いると顔料の分散性や分散安定性が良好になり好ましい。
【００２９】
上記のようにして本発明の遮熱塗料組成物を調製し、構築物表面に塗布した後、乾燥させて塗膜を形成することにより、塗装構築物を得ることができる。遮熱塗料組成物の塗布方法としては、ハケ塗り、スプレー塗布、ロールコータ塗布が好ましいが、塗布する対象物により、静電塗装、カーテン塗装、浸漬方法等も適用可能である。さらに塗布後、乾燥させて塗膜化させる方法については、自然乾燥、焼き付け等の方法を用いることができ、塗料性状等によって適宜選択される。
【００３０】
本発明の遮熱塗料組成物を表面に塗布、乾燥して塗膜を形成する構築物としては、特に制限はないが、例えば、建築構造物や道路等の交通建造物に用いられる。建築構造物の場合、屋根、屋上、または外壁などの塗装に好適である。道路等の交通建造物の場合、その材料となるコンクリート、鉄骨またはアスファルトなどの塗装に好適である。また、本発明の遮熱塗料組成物を用いて構築物に塗膜を形成する際には、例えば、建築構造物を構築するアルミ板、亜鉛メッキ鋼板、アルミ亜鉛メッキ鋼板、鉄板、ブリキ板、スレート板、コンクリート等やそれらに何らかの処理をした基材に下地処理、例えばプライマー等の塗布をしてから塗装するのが好ましい。以上の方法により本発明の遮熱塗料組成物及びそれらを塗膜形成した構築物が得られる。
【００３１】
本発明における「遮熱塗料」は、建築構造物のみならず、空間内が太陽光によって温度上昇しないように車、電車車両、または船舶なども用いることも可能である。
【００３２】
さらに、本発明において使用する光反射材料は、赤外線のみならず紫外線をも、平均で９０％以上反射する能力を有することから、紫外線が原因で生じる物品の色褪せを防ぐことができ、意匠面からも優れた遮熱塗料を提供するものである。また、上記塗料の作製過程に用いる有機化合物の分解または劣化を防ぎ、塗料の品質保持に良い影響を与えることが期待される。さらに、上空から宇宙にかけては、雲や空気中の塵などが少ないことから、特にＵＶ−Ｃなどの短い波長の紫外線の量は多い。したがって本発明における遮熱塗料は、航空機や宇宙船などへの使用が可能である。
【００３３】
本発明の別の実施態様において、本発明に従う遮熱塗料はコーティング剤を含み得る。
【００３４】
本発明における光反射材料を含む「化粧料」は、前述の光反射材料以外に、通常化粧料に用いられる成分、例えば、可塑剤、界面活性剤、美白剤、保湿剤、酸化防止剤、油性成分、その他の紫外線吸収剤、界面活性剤、増粘剤、アルコール類、粉末成分、色剤、水性成分、水、各種皮膚栄養剤等を必要に応じて適宜配合して常法により製造することができる。具体的には次のような配合成分が挙げられる。
可塑剤
レシチン、ポリソルベート、ジメチコーンコポリオール、グリコール、クエン酸エステル、グリセリン、ジメチコーン、及び「国際化粧料成分の辞書及びハンドブック」、第４巻、（第９版、２００２年）、他の類似する成分、より詳細には、２９２７ページに開示されている可塑剤を含む。
界面活性剤
Ｐｏｌｙｓｏｒｂａｔｅ−２０，Ｌａｕｒｅｔｈ−７，Ｌａｕｒｅｔｈ−４，ＳＥＰＰＩＣから入手可能なＳｅｐｉｇｅｌ（商標）３０５、及び「国際化粧料成分の辞書及びハンドブック」、第４巻、（第９版、２００２年）に開示されている他の類似する成分、より詳細には、２９６２〜２９７１に開示されている乳化剤を含む。有機シリコーン乳化剤は、Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手可能なセチルジメチコーンコ
ポリオールポリグリセリル−４−イソステアレート−ヘキシルラウレート（ＡＢＩＬ（商標）ＷＥ０９）セチルジメチコーンコポリオール（ＡＢＩＬ（商標）ＥＭ９０），（ＡＢＩＬ（商標）ＥＭ９７），ラウリルメチコーンコポリオール（５２００），シクロメチコン（及び）ＧＥシリコーン社から入手可能なジメチコーンコポリオール（ＤＣ５２２５Ｃ及びＤＣ３２２５Ｃ）、シクロペンタシロキサン＆ジメチコーンコポリオール（ＧＥＳＦ１５２８）又は当業者に公知である任意の他の配合物を含む。
脂分
スクワレン、流動パラフィン、牛脂、モクロウ、ミツロウ、キャンデリラロウ、カルナバロウ、鯨ロウ、ラノリン、シクロメチコン、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサンなどの油分。
高級アルコール
カプリルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチルアルコール、コレステロール、フィトステロールなどの高級アルコール。
高級脂肪酸
カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸、ラノリン脂肪酸、リノール酸、リノレン酸などの高級脂肪酸。
保湿剤
ポリエチレングリコール、グリセリン、ソルビトール、キシリトール、マルチトール、ムコ多糖、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、キトサンなどの保湿剤。
増粘剤
メチルセルロース、エチルセルロース、アラビアガム、ポリビニルアルコールなどの増粘剤。
有機溶剤
エタノール、１，３−ブチレングリコールなどの有機溶剤。
酸化防止剤
ブチルヒドロキシトルエン、トコフェロール、フィチン酸などの酸化防止剤。
抗菌防腐剤
安息香酸、サリチル酸、ソルビン酸、パラオキシ安息香酸エステル（エチルパラベン、ブチルパラベンなど）、ヘキサクロロフェンなどの抗菌防腐剤。
アミノ酸
グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、セリン、トレオニン、フェニルアラニン、チロシン、アスパラギン酸、アスパラギン、グルタミン、タウリン、アルギニン、ヒスチジンなどのアミノ酸と塩酸塩。
有機酸
アシルサルコシン酸（例えばラウロイルサルコシンナトリウム）、グルタチオン、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、乳酸などの有機酸。
ビタミン類
ビタミンＡ及びその誘導体、ビタミンＢ６塩酸塩、ビタミンＢ６トリパルミテート、ビタミンＢ６ジオクタノエート、ビタミンＢ２及びその誘導体、ビタミンＢ１２、ビタミンＢ１５及びその誘導体などのビタミンＢ類、アスコルビン酸、アスコルビン酸リン酸エステル（塩）、アスコルビン酸ジパルミテートなどのビ タミンＣ類、α−トコフェロール
、β−トコフェロール、γ−トコフェロール、ビタミンＥアセテート、ビタミンＥニコチネートなどのビタミンＥ類、ビタミンＤ類、ビタミンＨ、パントテン酸、パンテチンなどのビタミン類。
各種薬剤
ニコチン酸アミド、ニコチン酸ベンジル、γ−オリザノール、アラントイン、グリチルリチン酸（塩）、グリチルレチン酸及びその誘導体、ヒノキチオール、ム シジン、ビサ
ボロール、ユーカリプトール、チモール、イノシトール、サポニン類（サイコサポニン、ニンジンサポニン、ヘチマサポニン、ムクロジサポニンな ど）、パントテニルエチルエ
ーテル、エチニルエストラジオール、トラネキサム酸、セファランチン、プラセンタエキスなどの各種薬剤。
金属封鎖剤
ギシギシ、クララ、コウホネ、オレンジ、セージ、タイム、ノコギリソウ、ゼニアオイ、センキュウ、センブリ、トウキ、トウヒ、バーチ、スギナ、ヘチマ、マ ロニエ、ユキ
ノシタ、アルニカ、ユリ、ヨモギ、シャクヤク、アロエ、クチナシ、サワラなどの有機溶剤、アルコール、多価アルコール、水、水性アルコールなどで抽出した天然エキス。
【００３５】
エデト酸二ナトリウム、エデト酸三ナトリウム、クエン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、グルコン酸等の金属封鎖剤。
【００３６】
香料、スクラブ剤、精製水など。
【００３７】
化粧料に含まれる粒子は、その肌触りなどの問題から、酸化チタン等の粒子を用いることは望ましくない。一方で、シリカによって作成された微粒子は、化粧料に使用したときの肌触りに不快感は少なく、日焼け止め化粧料として有効であり、現在主流の微粒子酸化亜鉛および酸化チタンの欠点である使用感と光触媒活性の問題点を解消できる。
【００３８】
本発明の光反射材を含む化粧料は、例えば、軟膏、クリーム、乳液、ローション等の製品形態が挙げられる。またその剤型も特に限定されない。本発明の一つの実施態様において、本発明に従う組成物はサンスクリーンや整髪料も含まれる。
【００３９】
別の実施態様において、本発明に従う組成物は、本発明に従う製品がキットであるとき、すなわちトップコート及び／又はベースコートはサンスクリーンを含まれる。本発明に従う製品がキットである場合の一つの好ましい実施態様において、サンスクリーンは好ましくはトップコートに含まれる。
【００４０】
本発明における「フィルム」とは、前述の光反射材料と高分子材料などを用いて常法により製造することができる。樹脂成分として、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリエステル、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、シリコーン樹脂やこれらの混合物、及び共重合体などがあげられる。共重合体は、エチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリアセタール等があげられる。
【００４１】
また、あらかじめ作製された支持フィルムの表面に、前述の光反射材料を含む膜を積層させる方法によって製造することも可能である。
【００４２】
本発明における「フィルム」が使用される構築物としては特に制限はないが、光反射材料を含むことから、本発明における遮熱塗料と同様に、例えば、屋根、屋上、外壁または窓ガラスなどの建築構造物、または道路等の交通建造物に好適に用いられる。
【００４３】
本発明における「フィルム」は、太陽光の全領域の光を反射する特性を有することから、遮熱性、紫外線遮蔽性、もしくは内部隠蔽性を兼ね備えたカーテンやブラインド、スクリーンなどに使用される。さらに、室内において、外部から侵入する太陽光や、室内の蛍光灯などの光源より発せられる紫外線から、物品の色褪せ防ぐために家具や家電製品、美術品やそれらを収納するものなどに使用される。また本発明における「遮熱塗料」と同様に、自動車、電車車両、船舶、航空機または宇宙船等にも利用される。
【００４４】
本発明における「織編物」とは、一般に前述の光反射材成分と共に、その他の成分を用いて、常法により製造することができる。
【００４５】
本発明における「不織布」とは一般に、前述の光反射材成分と共に、その他の成分を用いて、常法により製造することができる。
【００４６】
本発明において製造された紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有する織編物もしくは不織布はＵＶカット素材として使用され、衣服、帽子、靴、傘、スクリーン、またはテントなどに使用される。また内部隠蔽効果を有することから、いわゆる「透け」を防止する「非光透過性」を有し、薄い衣服において下着などが透けることを防ぐ働きを有する。さらに遮熱効果から、清涼感を与えることができる。そのほか、赤外線などによる透視もしくは盗撮などの犯罪を防ぐことのできる物品を提供することができる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
実施例１
［サンプル１の合成］
特開２００７-２３０７９４「特異な殻を持つ中空シリカおよびその製造方法」に基づ
き、シリカ粒子を合成した。
【００４８】
水ガラス３号（２９．８８ｇ、ケイ素含有量１４４ｍｍｏｌ）、ポリメタクリル酸ナトリウム水溶液（１３．３ｇ、ポリマー４ｇ；アルドリッチ社製Ｍｗ〜９５００；３０％水溶液）を加えて全体積を３６ｍｌとした内部水溶液、ｔｗｅｅｎ８０（１．０１ｇ：モル数は混合物につき不明）とＳｐａｎ８０（０．５０ｇ：モル数は混合物につき不明）をｎ−ヘキサンに溶かし全体積を７２ｍｌとした油相溶液、炭酸水素アンモニウム（３９．８ｇ、５０４ｍｍｏｌ）を水に溶解させ全体積を２５０ｍｌとした外部水溶液を用いて、サンプル１を合成した。
実施例２
［サンプル２の合成］
特開２００７−２３０７９４「特異な殻を持つ中空シリカおよびその製造方法」に基づき、ポリメタクリル酸ナトリウム水溶液等の添加物無しで、特開昭６３-２７０３０６や
特開昭６１−２２７９１３で記載されているシリカ粒子を、比較対照サンプルとして合成した。
【００４９】
水ガラス３号（２９．８８ｇ、ケイ素含有量１４４ｍｍｏｌ）を加えて全体積を３６ｍ
ｌとした内部水溶液、ｔｗｅｅｎ８０（１．０１ｇ：モル数は混合物につき不明）とＳｐａｎ８０（０．５０ｇ：モル数は混合物につき不明）をｎ−ヘキサンに溶かし全体積を７２ｍｌとした油相溶液、炭酸水素アンモニウム（３９．８ｇ、５０４ｍｍｏｌ）を水に溶解させ全体積を２５０ｍｌとした外部水溶液を用いて、サンプル２を合成した。
実施例３：サンプル３の合成
特開２００７−２３０７９４「特異な殻を持つ中空シリカおよびその製造方法」に基づき、シリカ粒子を合成した。
【００５０】
水ガラス３号（２９．８８ｇ、ケイ素含有量１４４ｍｍｏｌ）、塩化ナトリウム６ｇを加えて全体積を３６ｍｌとした内部水溶液、ｔｗｅｅｎ８０（１．０１ｇ：モル数は混合物につき不明）とＳｐａｎ８０（０．５０ｇ：モル数は混合物につき不明）をｎ−ヘキサンに溶かし全体積を７２ｍｌとした油相溶液、炭酸水素アンモニウム（３９．８ｇ、５０４ｍｍｏｌ）を水に溶解させ全体積を２５０ｍｌとした外部水溶液を用いて、サンプル３を合成した。得られたマクロ孔殻シリカ・マイクロカプセルの電子顕微鏡像を図３に示す。電子顕微鏡像図より、実施例１および２と同様に中空球状体であることも確認され、中空マイクロカプセルの殻は数百ｎｍ程度の微粒子により構成され、その微粒子間にマクロ孔が形成されていることもわかった。
実施例４
［粒子の紫外可視光反射特性］
日本分光社製、紫外可視分光光度計Ｖ−５５０、積分球ユニットＩＳＶ−４６９を用いて、粒子を粉末試料用ホルダーに充填して、粒子サンプルの紫外可視光（波長２００〜８００ｎｍ）反射特性を反射率（％Ｒ）として測定した。図１には、サンプル１とサンプル２の結果を、図２には、サンプル２とサンプル３の結果を示す。
実施例５
［粒子の近赤外光反射特性］
日本分光社製、紫外可視分光光度計Ｖ−６７０、積分球ユニットＩＳＮ−７２３を用いて、粒子を粉末試料用ホルダーに充填して、粒子サンプルの近赤外光（波長８００〜２１００ｎｍ）反射特性を反射率（％Ｒ）として測定した。図３に、サンプル１−３の結果を示す。なお、１４００、１９００ｎｍ近傍に観測される低い反射率は、シリカやシリカへの吸着水による近赤外光の吸収によるものであり、近赤外光を透過しているものではない。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本特許で示した性能の応用は、種々想定されるが、例えば以下のような応用が考えられる。
家屋、ビル、工場や倉庫等の一般建築の塗料中の光反射剤として用いられ、太陽光の注ぎ込みに伴う室内温度上昇を抑制する遮熱塗料、および道路や自動車等の車体への遮熱コーティングをあげることができる。また、可視光の高い反射性能を用いて、外部から室内の様子を見えづらくする内部隠蔽性フィルムや関連する商品。可視光の高反射材料、衣服や他の生活関連物の「透け」を防止するために用いることもできる。さらに紫外光を反射できるため、化粧品や他の分野でのＵＶカット関連商品への応用も可能と思われる。その他、ディスプレイや照明等の光関連分野での利用も想定される。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１は、「サンプル１、サンプル２の紫外可視光に対する反射率（％Ｒ）」を示す図である。
【図２】図２は、「サンプル２、サンプル３の紫外可視光に対する反射率（％Ｒ）」を示す図である。
【図３】図３は、サンプル３の電子顕微鏡像図である。
【図４】図４は、「サンプル１〜３の近赤外光に対する反射率（％Ｒ）」を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマクロ細孔多孔構造を有し、酸化ケイ素系の殻から構成される中空粒子からなり、紫外から赤外光までの波長範囲の光を平均９０％以上で反射する特徴を有する光反射材料。
【請求項２】
ＵＶ−Ａ領域及びＵＶ−Ｂ領域の紫外光を９０％以上反射する特徴を有する、請求項１に記載の光反射材料。
【請求項３】
可視光線を９５％以上反射する特徴を有する、請求項１に記載の光反射材料。
【請求項４】
８００ｎｍ〜２１００ｎｍまでの近赤外光を８０％以上反射する特徴を有する、請求項１に記載の光反射材料。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の遮熱効果を有する光反射材料
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果を有する遮熱塗料組成物。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、または遮熱効果を有する化粧料。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有するフィルム。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有する織編物。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有する不織布。
【請求項１】
複数のマクロ細孔多孔構造を有し、酸化ケイ素系の殻から構成される中空粒子からなり、紫外から赤外光までの波長範囲の光を平均９０％以上で反射する特徴を有する光反射材料。
【請求項２】
ＵＶ−Ａ領域及びＵＶ−Ｂ領域の紫外光を９０％以上反射する特徴を有する、請求項１に記載の光反射材料。
【請求項３】
可視光線を９５％以上反射する特徴を有する、請求項１に記載の光反射材料。
【請求項４】
８００ｎｍ〜２１００ｎｍまでの近赤外光を８０％以上反射する特徴を有する、請求項１に記載の光反射材料。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の遮熱効果を有する光反射材料
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果を有する遮熱塗料組成物。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、または遮熱効果を有する化粧料。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有するフィルム。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有する織編物。
【請求項１０】
請求項１〜４のいずれかに記載の光反射材料を含む、紫外線遮蔽効果、内部隠蔽効果、または遮熱効果を有する不織布。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−５３２００（Ｐ２０１０−５３２００Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１７６１４（Ｐ２００８−２１７６１４）
【出願日】平成２０年８月２７日（２００８．８．２７）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２７日（２００８．８．２７）
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
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