JP4269271B2 - 赤外光反射部材及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、赤外光を選択的に反射することが可能な部材、並びにそのような赤外光反射部材の製造方法に関する。

無塗装で錆のない金属材料表面は、一般に赤外光を高効率に反射する。しかしながら、このような金属材料であっても下地保護や美観付与のために塗装が施されると、表面の塗膜が赤外光を吸収するため、日射等の赤外光を含む光によって温度が上昇しやすくなる。また、無機ガラスや有機ガラスを用いた窓材は、これらの材料に本来的に赤外光を吸収する性質があるため、塗装物と同様に日射等の赤外光を含む光によって温度が上昇しやすい。因みに、日本工業規格（JIS R3106）収載のデータによれば、日射エネルギーのうち赤外光は49％を占める。

そこで、赤外光の吸収による建築物の室内温度上昇を抑制するため、建築物の壁面、屋根、窓ガラス等の表面に加工を施して赤外光を多く反射させることが従来から行われており、このような加工方法として主に塗装、フィルムの貼付が知られている（例えば、特開平１１−３２３１９７号公報、特開平７−１００９９６号公報を参照）。

しかしながら、このような従来の赤外光反射塗装においては、色の選択肢が少なく、高光沢性にしにくいという問題があった。また、従来から使用されているガラス板用フィルムの場合は、可視光の一部を吸収又は反射して着色し、無色透明にできないという問題があった。そのため、上記従来の塗装、フィルムの貼付といった赤外光反射のための加工方法は適用できる範囲が非常に限定されてしまい、色及び光沢性が共に高意匠性であることが要求される部材（例えば、自動車ボデー塗膜）や透明性が要求される部材（例えば、自動車用窓ガラス）等には適用できないという問題があった。
特開平１１−３２３１９７号公報 特開平７−１００９９６号公報

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、被処理部材の可視光に対する性質（色や透明性）を損なうことなく赤外光を選択的に反射することが可能な赤外光反射部材、並びにそのような赤外光反射部材を効率良くかつ確実に製造することが可能な方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、金属からなるターゲットにレーザー光を照射して所定の粒径及び抵抗率を有する導電性微粒子を発生せしめ、非導電性材料からなる被処理部材上に離散的に付着させることにより上記目的が達成可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の赤外光反射部材の製造方法は、金、銀、銅及びニッケルからなる群から選択される少なくとも一種の金属からなるターゲットにパルス幅が１００ピコ秒〜１００ナノ秒でかつ照射強度が１０ ^６ Ｗ/ｃｍ ^２ 〜１０ ^１２ Ｗ/ｃｍ ^２ であるレーザー光を照射して粒径が２〜２５０ｎｍでかつ抵抗率が１０^−３Ωｃｍ以下である導電性微粒子を発生させ、少なくとも表面が抵抗率１０^３Ωｃｍ以上の非導電性材料からなる被処理部材の表面に前記導電性微粒子を離散的に付着せしめることを特徴とする方法である。

また、本発明の赤外光反射部材は、
少なくとも表面が抵抗率１０^３Ωｃｍ以上の非導電性材料からなる被処理部材と、
金、銀、銅及びニッケルからなる群から選択される少なくとも一種の金属からなるターゲットにパルス幅が１００ピコ秒〜１００ナノ秒でかつ照射強度が１０ ^６ Ｗ/ｃｍ ^２ 〜１０ ^１２ Ｗ/ｃｍ ^２ であるレーザー光を照射して発生せしめた粒径が２〜２５０ｎｍでかつ抵抗率が１０^−３Ωｃｍ以下である導電性微粒子であって、前記被処理部材の表面に離散的に付着している前記導電性微粒子と、
からなることを特徴とするものである。

さらに、本発明の赤外光反射部材及びその製造方法においては、前記被処理部材の表面に付着した前記導電性微粒子の間隔の平均値が２００〜１０００ｎｍであることが好ましい。

なお、上記本発明の赤外光反射部材及びその製造方法において、被処理部材の可視光に対する性質（色や透明性）が損なわれることなく赤外光が選択的に反射されるようになる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、本発明の赤外光反射部材においては、金属からなるターゲットにレーザー光が照射されることによって発生した各種飛散粒子が飛散する過程において互いに衝突して合体することによって形成された粒径が２〜２５０ｎｍでかつ抵抗率が１０^−３Ωｃｍ以下である導電性微粒子が被処理部材の表面に離散的に配置して強固に付着している。それに対して、被処理部材の表面は抵抗率が１０^３Ωｃｍ以上の非導電性材料であるため、離散的に配置された導電性微粒子は電磁気的にコントラストの強いパターンを形成し、電磁波である可視光や赤外光と相互作用する。すなわち、これらの光は、その波長が上記導電性微粒子の配置間隔の２倍以上である場合に強く反射される傾向にあり、一方、その波長が上記導電性微粒子の配置間隔の２倍より短い場合には相互作用が小さく透過する傾向にある。本発明の赤外光反射部材においては、前記被処理部材の表面に付着する導電性微粒子の粒径が２〜２５０ｎｍであり、ターゲットにレーザー光を照射して発生せしめた導電性微粒子を離散的に付着せしめた際に導電性微粒子の間隔はある程度統計的分布を持つものの、可視光と赤外光の境界波長（７８０ｎｍ）の２分の１である３９０ｎｍ付近を多く含む分布（好ましくは粒子間隔の平均値が２００〜１０００ｎｍ）とすることができ、それによって赤外光を選択的に効率良く反射すると共に可視光を透過させる特性が得られるようになると本発明者らは推察する。

また、本発明の赤外光反射部材及びその製造方法においては、前記レーザー光がパルス幅が１００ピコ秒〜１００ナノ秒でかつ照射強度が１０^６Ｗ/ｃｍ^２〜１０^１２Ｗ/ｃｍ^２であるパルスレーザー光であることが好ましく、その場合、前記金属からなるターゲットに前記パルスレーザー光を照射して波長５０ｎｍ〜１００ｎｍの真空紫外光及び前記導電性微粒子を発生させ、前記被処理部材の表面に前記真空紫外光を照射しつつ前記導電性微粒子を離散的にかつ強固に付着せしめることが可能となり、前述の赤外光を選択的に反射する効果が長期にわたって達成されることとなる。

さらに、本発明の赤外光反射部材及びその製造方法においては、前記ターゲットがレーザー光照射面に溝が形成されているものであることが好ましく、このようなターゲットに前記レーザー光を照射することによって粒径が２〜２５０ｎｍでかつ抵抗率が１０^−３Ωｃｍ以下である導電性微粒子が効率良く発生して前記被処理部材の表面に離散的に付着する傾向にある。

なお、前記パルスレーザー光の使用により前記導電性微粒子が前記被処理部材の表面に強固に付着して前述の赤外光を選択的に反射する効果が長期にわたって達成されるようになり、また、前記ターゲットの使用により粒径が２〜２５０ｎｍでかつ抵抗率が１０^−３Ωｃｍ以下である導電性微粒子が効率良く発生するようになる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、金属からなるターゲットにパルス幅１００ピコ秒〜１００ナノ秒でかつ照射強度が１０^６Ｗ/ｃｍ^２〜１０^１２Ｗ/ｃｍ^２であるパルスレーザー光が照射されると、ターゲット表面に高温のプラズマが形成され、そのプラズマから波長５０ｎｍ〜１００ｎｍの真空紫外光が発生する。このような真空紫外光は特に炭素（炭素原子）に対する吸収率が高いので、前記被処理部材の表面が炭素原子を含有する材料である場合は、そこに真空紫外光が照射されるとその表面近傍では炭素原子の外殻電子であるｐ電子が励起もしくは電離することにより炭素原子とその炭素原子に結合する原子との間の結合が破壊され、表面近傍が非常に活性化される。一方、上記レーザー光が照射されたターゲット表面からはターゲットを構成する材料に応じて金属を含む原子又はクラスターが高いエネルギーをもって飛散するほか、上記プラズマ内部もしくはプラズマにより加熱されたターゲット表面では、ターゲットを構成する材料が蒸発することにより形成された中性原子、イオン、並びに前記の中性原子およびイオンのうちのいくつかが結合して形成されたクラスタが高いエネルギーをもって数百ｍ／ｓｅｃという高速で飛散する。そして、このような飛散粒子は飛散する過程で衝突を繰り返して粒径が２〜２５０ｎｍでかつ抵抗率が１０^−３Ωｃｍ以下である導電性微粒子となり、被処理部材の表面に到達する。その際、前記被処理部材の表面が炭素原子を含有する材料であり、前記真空紫外光により活性化されている場合は、導電性微粒子は高いエネルギーをもっているため被処理部材の表面との間に化学結合が形成されて強固に付着する。また、前記被処理部材の表面が炭素原子を含有しない材料である場合も、前記導電性微粒子は非常に高速でその表面に衝突するため、やはり強固に付着することとなる。そして、このように導電性微粒子は強固に被処理部材の表面に付着することから、長期にわたって安定的に保持され、前述の赤外光を選択的に反射する効果が長期にわたって得られることとなると本発明者らは推察する。

また、レーザー光照射面が平面であるターゲットを用いると前述のプラズマから飛散する粒子はその発生源から種々の方向に直線運動するため飛散する過程における衝突が起こりにくいのに対して、レーザー光照射面に溝が形成されているターゲットを用いるとプラズマから飛散する粒子の運動方向が様々に変化するため、飛散する過程において互いに衝突して合体する確率が向上し、粒径が２〜２５０ｎｍでかつ抵抗率が１０^−３Ωｃｍ以下である導電性微粒子が効率良く発生することとなると本発明者らは推察する。

なお、ここでいう波長５０ｎｍ〜１００ｎｍの真空紫外光とは、５０ｎｍ〜１００ｎｍの波長領域における少なくとも一部の波長を有する真空紫外光のことをいうが、以下の条件のうちの少なくとも一つの条件を満たしていることが好ましい。
(i)５０ｎｍ〜１００ｎｍの波長領域に少なくとも一つの光強度のピークを有すること、
(ii)５０ｎｍ〜１００ｎｍの波長領域の光の全エネルギーが１００ｎｍ〜１５０ｎｍの波長領域の光の全エネルギーより高いこと、
(iii)５０ｎｍ〜１００ｎｍの波長領域の光の全エネルギーが５０ｎｍ以下の波長領域の光の全エネルギーより高いこと
(iv)５０ｎｍ〜１００ｎｍの波長領域の光のエネルギー密度が被処理部材上で０．１μＪ／ｃｍ^２〜１０ｍＪ／ｃｍ^２（より好ましくは１μＪ／ｃｍ^２〜１００μＪ／ｃｍ^２）であること。なお、被処理部材上における前記エネルギー密度が０．１μＪ／ｃｍ^２より低くなると処理に要する時間が過度に長くなってしまう傾向にあり、他方、１０ｍＪ／ｃｍ^２より高くなると被処理部材が分解されてしまう傾向にある。

前記本発明の赤外光反射部材の製造方法においては、容器内での減圧状態下、及び／又は、容器内若しくは容器外のいずれかでの水素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス及びアルゴンガスからなる群から選択される少なくとも一種のガスを含有するシールドガス雰囲気下において前記被処理部材の表面に前記導電性微粒子を離散的に付着せしめることが好ましい。このように内部が減圧状態となっている容器を用いると、前記真空紫外光が空気中の酸素等の真空紫外光吸収物質に吸収されることなく被処理部材表面に照射されるため被処理部材表面がより効率良く活性化されると共に、導電性微粒子の酸化が十分に防止される傾向にある。また、シールドガス雰囲気下で処理をすると、減圧状態とせずとも前記真空紫外光が真空紫外光吸収物質に吸収されることなく被処理部材表面に照射されるため被処理部材表面がより効率良く活性化されると共に、導電性微粒子の酸化が十分に防止される傾向にある。さらに、後者の場合、前者の場合に比べて真空ポンプや耐圧容器を用いる必要がなくなるため、装置の簡便性及び低コストという点でより好ましい傾向にある。

本発明の赤外光反射部材によれば、被処理部材の可視光に対する性質（色や透明性）を損なうことなく赤外光を選択的に反射することが可能となる。また、本発明の赤外光反射部材の製造方法によれば、このように優れた赤外光反射特性を有する部材を効率良くかつ確実に製造することが可能となる。したがって、本発明によれば、色及び光沢性が共に高意匠性であることが要求される部材（例えば、自動車ボデー塗膜）や透明性が要求される部材（例えば、自動車用窓ガラス）等に対して、それらの色や透明性等の意匠性を維持したままで赤外光を選択的に反射する機能を付与することが可能となる。

以下、本発明の赤外光反射部材並びにその製造方法について、それらの好適な実施形態に即して詳細に説明する。

図１は、本発明に好適な赤外光反射部材の製造装置の好適な一実施形態の基本構成を示す模式図であり、図１に示す赤外光反射部材の製造装置はいわゆるレーザーアブレーション装置１として構成されている。すなわち、図１に示すレーザーアブレーション装置１は、レーザー光源２と、レーザー光源２から発せられたレーザー光Ｌ_１が導入される処理容器３とを備えており、処理容器３の内部にはレーザー光Ｌ_１が照射されるターゲット４と、導電性微粒子ａが離散的に付着される表面近傍領域５を有する被処理部材６とが配置されている。

レーザー光源２は、レーザー光（好ましくは波長が１５０ｎｍ〜１０．７μｍ、パルス幅が１０フェムト秒〜１００ナノ秒、１パルスあたりのエネルギーが０．０１Ｊ〜１００Ｊであるパルスレーザー光）を照射することができるレーザー光発生装置であればよく、特に制限されないが、例えばフェムト秒レーザー装置、エキシマレーザー装置、ＹＡＧレーザー装置によって構成され、中でもパルス幅が１００ピコ秒〜１００ナノ秒であるパルスレーザー光を照射することができるＹＡＧレーザー装置によって構成されることが好ましい。そして、レーザー光源２は、処理容器３の内部に配置されているターゲット４に向かってレーザー光Ｌ_１を照射する位置に配置されている。また、図示はしていないが、レーザー光Ｌ_１をターゲット４に照射した際にターゲット４の表面から導電性微粒子ａが効率的に発生するように、レーザー光Ｌ_１の光路の途中にレンズ、鏡等を適宜配置してレーザー光のエネルギー密度や照射角度を調整してもよい。特に、集光レンズ（図示せず）を処理容器３の内部又は外部に配置して、ターゲット４に照射されるレーザー光Ｌ_１の照射強度が１０^６Ｗ/ｃｍ^２〜１０^１２Ｗ/ｃｍ^２となるようにすることが好ましく、１０^８Ｗ/ｃｍ^２〜１０^１１Ｗ/ｃｍ^２となるようにすることがより好ましい。

処理容器３は、少なくともターゲット４と被処理部材６とを内部に収容するための容器（例えばステンレス製の容器）であり、レーザー光Ｌ_１を容器３内に配置されたターゲット４の表面に導入するための窓９（例えば石英製の窓）を備えている。また、処理容器３には真空ポンプ（図示せず）が接続されており、容器３の内部を所定圧力の減圧状態に維持することが可能となっている。このように内部が減圧状態となる容器３を用いると、真空紫外光Ｌ_２が空気中の酸素等の真空紫外光吸収物質に吸収されることなく被処理部材６の表面に照射されるため被処理部材６の表面がより効率良く活性化されると共に、導電性微粒子ａの酸化が十分に防止される。なお、容器３の内部を減圧状態に維持する際の圧力としては、１Ｔｏｒｒ以下の圧力が好ましく、１×１０^−３Ｔｏｒｒ以下の圧力がより好ましい。また、酸素分圧及び／又は窒素分圧が１Ｔｏｒｒ以下の圧力となるようにすることが好ましい。

ターゲット４は、ターゲット４から飛散して被処理部材６の表面近傍領域５に付着する導電性微粒子ａの抵抗率が１０^−３Ωｃｍ以下となる金属であればよく、特に制限されない。なお、導電性微粒子ａの抵抗率が１０^−３Ωｃｍを超えてしまうと、後述する非導電性材料との電磁気的なコントラストが小さくなってしまい、赤外光の反射率が十分に向上しない。このような金属材料としては、各種の遷移元素金属、典型元素金属、半金属（メタロイド）、又はそれらの合金を用いることができ、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｚｒ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｗ、Ｂｅ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｈｆそれらを主成分とする合金等が挙げられ、中でもＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｇｅが好ましい。なお、ここでいう金属材料は、例えば、シリコン、ゲルマニウム、炭化珪素、砒化ガリウム、ＩｎＰ、ＺｎＴｅ等の半導体であってもよい。また、２種類以上の金属材料をターゲット４上に並置して用いてもよく、それによって高濃度の電荷キャリアを含む不定比化合物を形成することができる。このように２種類以上の金属材料を含むターゲット４を用いる場合は、いずれの組成部分にも１回以上レーザー光が照射されるようにターゲット４を回転させる機構等を備えることが好ましく、各金属材料の面積比等は所望の組成に応じて適宜選択される。

ターゲット４の形状等は特に制限されず、板状、ロッド状等に成形された前記ターゲット材料からなるバルク材や、前記ターゲット材料をテープ上に塗布、蒸着等によって形成したテープ状ターゲット等を用いることができる。但し、ターゲット４のレーザー光照射面には、例えば図１及び図２に示すような溝４１が形成されていることが好ましい。このような溝４１の底面及び／又は側面を含む領域にレーザー光Ｌ_１が照射されると、プラズマＰから飛散する粒子の運動方向が様々に変化するため飛散する過程において飛散粒子が互いに衝突して合体する確率が向上し、粒径が２〜２５０ｎｍでかつ抵抗率が１０^−３Ωｃｍ以下である導電性微粒子が効率良く発生する傾向にある。このような溝４１の大きさとしては、幅が０．１〜１０ｍｍ程度、深さが０．０１〜５ｍｍ程度であることが好ましい。溝４１の幅が上記下限未満では適切な大きさのプラズマが形成されず、所望の粒子が得られない傾向にあり、他方、上記上限を超えると飛散粒子の衝突が少なくなって十分な大きさの粒子が得られない傾向にある。また、溝４１の深さが上記下限未満では飛散粒子の衝突が少なくなって十分な大きさの粒子が得られない傾向にあり、他方、上記上限を超えると飛散粒子の衝突が多くなり過ぎて粒子が大きくなり過ぎる傾向にある。なお、溝４１の断面形状はＵ字形でもＶ字形でもよく、複数の溝が略平行に設けられていても、或いは複数の溝が交差するように設けられていてもよい。

被処理部材６は、その少なくとも表面近傍領域５が抵抗率１０^３Ωｃｍ以上の非導電性材料からなるものであればよく、具体的には得られる赤外光反射部材の用途等によって適宜決定される。このような非導電性材料としては、各種の塗膜、樹脂成形体、無機ガラス、有機ガラス、或いはこれらの複合物等が挙げられ、中でも炭素原子を含有する材料である塗膜、樹脂成形体、有機ガラス等が好ましい。なお、非導電性材料の抵抗率が１０^３Ωｃｍ未満では、その表面に離散的に付着する導電性微粒子との電磁気的なコントラストが小さくなってしまい、赤外光の反射率が十分に向上しない。

このような塗膜を構成する塗料は特に制限されず、合成樹脂塗料（合成樹脂ワニス、合成樹脂エナメル、乳化重合塗料等）、油性塗料（ボイル油、油ペイント、油ワニス、エナメルペイント等）、酒精塗料（天然樹脂ワニス、合成樹脂ワニス等）、セルロース塗料（クリヤーラッカー、ラッカーエナメル等）、漆系塗料（漆、カシューワニス等）、ゴム系塗料（塩化ゴム塗料、環化ゴム塗料、合成ゴム塗料等）等が挙げられ、中でもいわゆる上塗塗料である合成樹脂塗料が好ましい。

また、このような樹脂成形体を構成する樹脂も特に制限されず、オレフィン系樹脂｛ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリペンテン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、水添ポリブタジエン、水添ポリイソプレン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、エチレン−ブテン−ジエン共重合体、ポリメチルペンテン等｝、ブチルゴム、ポリエステル、ポリカーボーネート、ポリアセタール、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルサルホン、ポリエーテルケトン、ポリフタルアミド、ポリエーテルニトリル、ポリベンズイミダゾール、ポリカルボジイミド、アクリル樹脂｛ポリメチル（メタ）アクリレート、ポリ（メタ）アクリルアミド等｝、アクリルゴム、フッ素樹脂｛ポリ４フッ素化エチレン等｝、フッ素ゴム、液晶ポリマー、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フェノール樹脂、ポリシラン、シリコーン樹脂（ポリシロキサン等）、シリコーンゴム、ウレタン樹脂、スチレン樹脂｛ポリスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−水添ブタジエン共重合体等｝、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の重合体（単独重合体又は共重合体）、並びにそれらの積層体等が挙げられる。

被処理部材６は、上述の通りその少なくとも表面近傍領域５が前記非導電性材料からなるものであればよく、表面近傍領域５以外の部分は、前記非導電性材料と同じ材料からなるものであっても、或いは前記非導電性材料と異なる材料（例えば、金属）からなるものであってもよい。また、被処理部材６の形状や厚さは特に制限されず、得られる赤外光反射部材の用途等によってフィルム状、板状、チューブ状、ボトル状、タンク状、その他各種形状の成形体、積層体、複合部材等が適宜選択される。

上述の被処理部材６とターゲット４との位置的関係は特に限定されず、被処理部材６の表面近傍領域５にターゲット４の表面から発生した粒径が２〜２５０ｎｍでかつ抵抗率が１０^−３Ωｃｍ以下である導電性微粒子ａが効率良くかつ離散的に付着するようにターゲット４に対して被処理部材６が適宜配置され、図１においてはターゲット４の法線に対する角度Θが４５°となる位置に被処理部材６が配置されている。また、ターゲット４にはターゲット駆動装置（例えばターゲット回転台、図示せず）が接続され、レーザー光Ｌ_１の照射位置にターゲットの新鮮な面（レーザー光未照射面）が順次繰り出されるようになっている。さらに、被処理部材６にも被処理部材駆動装置（例えば被処理部材回転台、図示せず）が接続され、被処理部材６の表面により均一に導電性微粒子ａが付着するようになっていてもよい。

以上、本発明に好適な赤外光反射部材の製造装置の一実施形態について説明したが、本発明に好適な装置は上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、例えば、上記実施形態では処理容器３が真空ポンプ（図示せず）に接続されているが、水素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス及びアルゴンガスからなる群から選択される少なくとも一種のシールドガスを導入するためのガスボンベ（図示せず）に接続されていてもよく、その場合は容器３の内部を所定のシールドガス雰囲気に維持することが可能となる。このように内部がシールドガス雰囲気となっている容器３を用いると、容器３内を減圧状態とせずとも真空紫外光Ｌ_２が真空紫外光吸収物質に吸収されることなく被処理部材６の表面に照射されるため被処理部材６の表面がより効率良く活性化されると共に、導電性微粒子ａの酸化が十分に防止される。また、処理容器３に真空ポンプ（図示せず）及びガスボンベ（図示せず）の双方を接続し、容器３の内部を所定のシールドガス雰囲気にすると共に所定の圧力条件に維持することが好適である。このような条件としては、例えばヘリウムガス雰囲気で大気圧以下の圧力が好ましく、５００Ｔｏｒｒ以下の圧力がより好ましい。また、酸素分圧及び／又は窒素分圧が１Ｔｏｒｒ以下の圧力となるようにすることが好ましい。

また、上記実施形態ではレーザー光源２が処理容器３の外部に配置されているが、処理容器３の内部に配置されていてもよく、その場合はレーザー光Ｌ_１を容器３内に導入するための窓９は不要となる。

更に、上記実施形態ではターゲット４の法線に対する角度Θが４５°となる位置に被処理部材６が配置されているが、このような位置関係に限定されるものではなく、ターゲット４の法線に対する角度Θが１０°〜６０°程度の範囲となる位置に被処理部材６が配置されていてもよい。また、例えば被処理部材６としてレーザー光Ｌ_１を透過可能なものを用い、被処理部材６をレーザー光源２とターゲット４との間にターゲット４に対して対向配置せしめ、被処理部材６を透過したレーザー光Ｌ_１がターゲット４に照射されるようにしてもよい。

また、ターゲット４としてレーザー光Ｌ_１を透過可能なものを用い、ターゲット４をレーザー光源２と被処理部材６との間に配置せしめ、ターゲット４の裏面（透明フィルム側）から表面（ターゲット材料側）に透過したレーザー光Ｌ_１によってターゲット４の表面（ターゲット材料側）から導電性微粒子ａ（或いは導電性微粒子ａ及び真空紫外光Ｌ_２）が発生し、それらが被処理部材６の表面に供給されるようにしてもよい。このような構成にすると、比較的大型の被処理部材に対して導電性微粒子ａと付着せしめることがより容易になる傾向にある。また、このような構成に用いるターゲットとしては、レーザー光に対して透明なフィルム（例えばＰＥＴフィルム）上に前述のターゲット材料を蒸着、貼着等により積層したテープ状ターゲットが好ましい。

次に、本発明の赤外光反射部材の製造方法の好適な一実施形態、並びにそれによって得られる本発明の赤外光反射部材の好適な一実施形態について、図１を参照しつつ説明する。

本発明の赤外光反射部材の製造方法においては、前述の金属からなるターゲット４にレーザー光Ｌ_１（好ましくは波長が１５０ｎｍ〜１０．７μｍ、パルス幅が１０フェムト秒〜１００ナノ秒、１パルスあたりのエネルギーが０．０１Ｊ〜１００Ｊであるパルスレーザー光）がレーザー光源２から照射される。すると、ターゲット４の表面に高温のプラズマＰが形成され、レーザー光Ｌ_１が照射されたターゲット４の表面からは金属を含む原子又はクラスターが高いエネルギーをもって飛散するほか、上記プラズマＰ内部もしくはプラズマＰにより加熱されたターゲット４の表面からは、ターゲットを構成する材料が蒸発することにより形成された中性原子、イオン、並びに前記の中性原子及びイオンのうちのいくつかが結合して担持されたクラスタが高いエネルギーをもって飛散する。そして、このようにレーザー光Ｌ_１の照射によりターゲット４の表面から発生した各種飛散粒子（アブレータ）ａは、飛散する過程において互いに衝突して合体し、粒径が２〜２５０ｎｍでかつ抵抗率が１０^−３Ωｃｍ以下である導電性微粒子が発生する。

また、ターゲット４としてそのレーザー光照射面に溝４１が形成されているものを用いると、プラズマＰから飛散する粒子の運動方向が様々に変化するため、各種飛散粒子ａが飛散する過程において互いに衝突して合体する確率が向上し、粒径が２〜２５０ｎｍでかつ抵抗率が１０^−３Ωｃｍ以下である導電性微粒子が効率良く発生する。そして、このようにして発生した導電性微粒子ａは高いエネルギーをもって分散した状態で被処理部材６上に到達するため、被処理部材６の表面に離散的に配置して強固に付着することとなる。

なお、レーザー光Ｌ_１の波長が前記下限未満では光路中の気体に吸収されてターゲットに十分なエネルギーを供給できない傾向にあり、他方、上記上限を超えるとターゲットの吸収するエネルギーが不足してプラズマが形成されない傾向にある。また、レーザー光Ｌ_１のパルス幅が前記下限ではごく短時間にレーザーのエネルギーが集中するため導電性微粒子ａの運動エネルギーが過大となり、導電性微粒子ａが被処理部材６上に到達したときに被処理部材６が破壊されてしまう傾向にあり、他方、上記上限を超えるとエネルギーが時間的に集中しないために十分大きなエネルギーをもった導電性微粒子ａが発生しなくなる傾向にある。また、レーザー光Ｌ_１の１パルスあたりのエネルギーが前記下限未満では飛散粒子数が不十分となる傾向にあり、他方、上記上限を超えると飛散粒子の大きさが大きくなり過ぎる傾向にある。

更に、ターゲット４に照射されるレーザー光Ｌ_１を、パルス幅が１００ピコ秒〜１００ナノ秒でかつ照射強度が１０^６Ｗ/ｃｍ^２〜１０^１２Ｗ/ｃｍ^２であるパルスレーザー光Ｌ_１とすることが特に好ましい。このような条件を満たすパルスレーザー光Ｌ_１がターゲット４に照射されると、ターゲット４の表面に形成された高温のプラズマＰから波長５０ｎｍ〜１００ｎｍの真空紫外光Ｌ_２が発生すると共に前記飛散粒子がより高いエネルギーをもって飛散し、飛散する過程において互いに衝突して合体して前記導電性微粒子ａが発生する。そして、被処理部材６上にこの真空紫外光Ｌ_２が照射されると、被処理部材６の表面近傍領域５が炭素原子を含有する材料である場合は真空紫外光Ｌ_２により活性化され、そこに高いエネルギーをもって到達した導電性微粒子ａは被処理部材６の表面との間に化学結合が形成されて強固に付着する。また、被処理部材６の表面近傍領域５が炭素原子を含有しない材料である場合も、導電性微粒子ａは非常に高速でその表面に衝突するため、やはり強固に付着することとなる。そして、このように導電性微粒子ａは強固に被処理部材６の表面に付着することから、長期にわたって安定的に保持され、赤外光を選択的に反射する効果がより長期にわたって得られることとなる。

なお、パルスレーザー光Ｌ_１のパルス幅が１００ピコ秒未満では短時間にレーザーのエネルギーが集中してターゲットに照射されるため波長５０ｎｍ未満の光が発生するようになり、他方、１００ナノ秒を超えるとレーザーのエネルギーが時間的に十分集中して照射されないため発生する光の波長が１００ｎｍを超えてしまう。また、発生する光Ｌ_２の波長が５０ｎｍ未満の場合並びに１００ｎｍ超の場合はいずれも、被処理部材の表面の活性化の度合いや導電性微粒子ａの運動エネルギーが低下して被処理部材６に対する導電性微粒子ａの密着性が低下し易くなる傾向にある。さらに、パルスレーザー光Ｌ_１の照射強度が１０^６Ｗ/ｃｍ^２未満では波長５０ｎｍ〜１００ｎｍの真空紫外光Ｌ_２が十分に発生しない傾向にあり、他方、１０^１２Ｗ/ｃｍ^２を超えるとターゲットに照射されたときに発生する電磁波の主たる波長域が５０ｎｍ以下の波長域になるため、波長５０ｎｍ〜１００ｎｍの真空紫外光Ｌ_２の光量が減少してしまう傾向にある。

このようにして被処理部材６の表面に離散的に付着して担持される導電性微粒子ａは、粒径が２〜２５０ｎｍのものであり、１０〜５０ｎｍのものであることがより好ましい。導電性微粒子ａの粒径が前記下限未満では、赤外光の反射率が低下して本発明の効果が十分に奏されず、他方、前記上限を超えると、導電性微粒子ａが個々に可視光を散乱して外観に影響を及ぼしてしまう。なお、被処理部材６の表面に付着している全ての導電性微粒子ａの粒径が前記粒径範囲に入っている必要はなく、前記粒径範囲に含まれない導電性微粒子ａが存在してもその量が少なければ得られる赤外光反射部材の外観や赤外光反射機能に大きな問題は生じないので実用上特に問題はない。したがって、被処理部材６の表面に付着している全導電性微粒子ａのうちの７０％以上が前記粒径範囲に含まれていることが好ましい。

また、被処理部材６の表面に離散的に付着して担持された導電性微粒子ａの間隔（隣接する導電性微粒子ａ同士の間の距離）の平均値が２００〜１０００ｎｍであることが好ましく、３００〜５００ｎｍであることがより好ましい。導電性微粒子ａの間隔の平均値が前記下限未満では、可視光に対する反射率が上昇してしまい赤外光反射部材の外観に影響がでやすくなる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、赤外光の反射率が低下して本発明の効果が十分に奏されなくなる傾向にある。

さらに、被処理部材６の表面に離散的に付着して担持された導電性微粒子ａの材質は基本的に前述のターゲット４に用いた金属と同様の金属であるが、一旦飛散粒子となった原子又はクラスターにより再構成されたものであるためターゲット４に用いた材料と全く同一の組成である必要はない。但し、導電性微粒子ａの抵抗率は１０^−３Ωｃｍ以下であることが必要である。導電性微粒子ａの抵抗率が１０^−３Ωｃｍを超えてしまうと、被処理部材６の少なくとも表面近傍領域５を構成する非導電性材料との電磁気的なコントラストが小さくなってしまい、赤外光の反射率が十分に向上しない。

なお、上述の本発明の赤外光反射部材の製造方法においては、被処理部材６の表面に導電性微粒子ａを離散的に付着させる際に被処理部材６を高温に加熱する必要はなく、その温度は特に制限されないが、一般的には室温〜５０℃程度であればよい。また、被処理部材６の表面に導電性微粒子ａを離散的に付着させるのに要する時間（レーザー光照射時間）も特に制限されず、担持された導電性微粒子ａの量や間隔が所望の範囲となるように適宜決定される。

また、本発明の赤外光反射部材においては、前述の処理（導電性微粒子の付着）を施した表面に更に赤外光を透過させる材料（例えば、透明塗料）を更に被覆せしめてもよい。このようにしても赤外光を選択的に反射させる機能は保持され、同時に処理面が保護されてより長期にわたって赤外光反射機能や外観が維持されることとなる。また、いわゆる仕上げ塗装の前工程として前述の本発明の処理（導電性微粒子の付着）を施し、塗膜の内部に赤外光反射機能を持たせることも可能である。

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
レーザー光源２としてＹＡＧレーザー装置（スペクトラフィジックス社製、商品名：ＰＲＯ−２９０）、処理容器３として石英窓付の真空容器（ステンレス鋼製、容量３０リットル）、ターゲット４として図２に示すように直径４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの金属銅製円盤４の片面に直径３０ｍｍ、幅１ｍｍ、深さ１ｍｍの溝４１を形成したもの、被処理部材６として下記塗装板、をそれぞれ用いて図１に示す赤外光反射部材の製造装置を作製した。なお、被処理部材６はターゲット４の法線に対する角度Θが３０°となる位置に配置し、被処理部材６とターゲット４との間の距離（中心間の距離）は６０ｍｍとした。また、被処理部材６として用いた塗装板は、自動車ボデーと同じ塗装工程、すなわち鋼板に通常の電着塗装及び中塗り塗装を施した後に黒ソリッド色上塗り塗装（関西ペイント社製、ＴＭ１３）を塗膜の厚さが３５μｍとなるように施した塗装板を用いた。

次に、作製された装置を用い、容器３の内部を圧力が１０^−２Ｔｏｒｒの真空度とし、ターゲット４を３ｒｐｍ、被処理部材６を２００ｒｐｍで回転させた状態で、レーザー光源２から波長５３２ｎｍ、パルス幅７ナノ秒、エネルギー１Ｊ/パルス、周波数１０Ｈｚ、照射強度４×１０^９Ｗ／ｃｍ^２（４ＧＷ／ｃｍ^２）のパルスレーザー光Ｌ_１をターゲット４の溝４１の底部に１０分間照射した。容器３内部が真空状態のためパルスレーザー光Ｌ_１は減衰することなくターゲット４に到達し、ターゲット４の表面には高温のプラズマＰが形成され、波長が５０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲にある真空紫外光Ｌ_２が発生し、同時に、ターゲット４の表面から銅の中性原子、イオン、及びこれら中性原子、イオンのうちのいくつかが結合して形成されたクラスタ等の粒径が発生し、飛散する過程で粒子同士が衝突して導電性微粒子ａが形成された。さらに、被処理部材６の表面にはプラズマＰから発生した真空紫外光Ｌ_２が照射されて十分に活性化され、そこに導電性微粒子ａが高いエネルギーをもって高速で到達して離散的にかつ強固に付着した。なお、被処理部材６の温度は約２５℃であった。

（比較例１）
ターゲット４として、溝４１を設けていないレーザー照射面が平らな金属銅製円盤（直径４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして導電性微粒子ａが付着した被処理部材６を得た。

（比較例２）
被処理部材６として用いた塗装板をそのまま用いた。

［被処理部材の表面の観察］
実施例１及び比較例１において得られた導電性微粒子ａが付着した被処理部材６の表面を走査型電子顕微鏡で観察した。得られた写真を図３（実施例１）及び図４（比較例１）にそれぞれに示す。

図３から明らかな通り、実施例１において得られた被処理部材６の表面には粒径が５〜１００ｎｍの銅微粒子が付着しており、平均粒径は約３０ｎｍであった。また、被処理部材６の表面に付着した銅微粒子の間隔は２００〜１０００ｎｍであり、またその粒子間隔の平均値は約４００ｎｍであって、前述の可視光と赤外光の境界波長（７８０ｎｍ）の２分の１波長に相当する３９０ｎｍ付近の粒子間隔を含む分布であることが確認された。

なお、図３の視野内には粒径が約４００ｎｍの比較的大きな粒子が認められるが、このような大きな粒子は数が少ない（約０．１％）ため、処理後の被処理部材６の外観には影響がなかった。また、画像の全体にわたって約１００〜２００ｎｍの黒い斑点状の模様が認められるが、これは塗膜中のカーボンブラック顔料であって、前記の処理によって被処理部材６の表面に付着した物が微粒子に限られており、均一な膜を構成していないことが確認された。

一方、比較例１において得られた被処理部材６の表面には、図４に示すように粒径が１０ｎｍ以上の粒子がほとんど認められず、また均一な膜を構成してしまっているため、図３で認められたようなカーボンブラック顔料が観察されなかった。

［可視光及び赤外光の反射率の測定］
実施例１及び比較例１において得られた導電性微粒子ａが付着した被処理部材６、並びに比較例２の塗装板の表面における可視光と赤外光の反射率（分光反射率）を日立社製分光光度計３３０型を用いて測定した。なお、２１０〜２５００ｎｍの各波長における５度正反射率及び拡散反射率（積分球による）を測定し、これらを合計して評価した。また、各波長の反射率に基づいて、日本工業規格（ＪＩＳ Ｒ３１０６）に記載の方法に準拠して可視光（波長４００〜７８０ｎｍ）及び赤外光（波長７８０〜２５００ｎｍ）の日射反射率を算出した。得られた結果を図５及び表１に示す。

実施例１及び比較例１において得られた被処理部材６の塗膜はいずれも、目視では処理前と同様に光沢のある黒色の外観を示していたが、実施例１において得られた被処理部材６の塗膜の反射率は、可視光領域ではいずれの波長に対しても約４０％以下であり、赤外光領域ではいずれの波長に対しても約４０〜８０％であった。したがって、実施例１において得られた被処理部材６においては赤外光が選択的に反射されることが確認された。一方、比較例１において得られた被処理部材６の塗膜の反射率は、可視光、赤外光のいずれの波長に対しても約１５〜２０％であり、赤外光は選択的に反射されないことが確認された。

また、実施例１において得られた被処理部材６の塗膜の日射反射率は、可視光に対しては２８％であるのに対し、赤外光に対しては５７％と可視光に対する値の２倍以上となった。一方、比較例１において得られた被処理部材６の日射反射率は、可視光に対しては１６％、赤外光に対しては１８％であって同程度であった。

以上説明したように、本発明の赤外光反射部材によれば、被処理部材の可視光に対する性質（色や透明性）を損なうことなく赤外光を選択的に反射することが可能となる。また、本発明の赤外光反射部材の製造方法によれば、このように優れた赤外光反射特性を有する部材を効率良くかつ確実に製造することが可能となる。したがって、本発明によれば、色及び光沢性が共に高意匠性であることが要求される部材（例えば、自動車ボデー塗膜）や透明性が要求される部材（例えば、自動車用窓ガラス）等に対して、それらの色や透明性等の意匠性を維持したままで赤外光を選択的に反射する機能を付与することが可能となる。

さらに、本発明の赤外光反射部材の製造方法を例えば自動車のボデー塗膜に適用すると、外観にはなんら変化なしに日射中の赤外光を反射し、熱として吸収するエネルギーを減少させることが可能となるので、日射下に放置した場合の車室内温度の上昇や、運転中のエアコン動力を低減することができ、ひいては自動車の燃料消費を低減させることが可能となる。このように自動車の燃料消費を低減することは経済的な利点のみでなく、地球環境を温暖化させる原因とされる二酸化炭素の排出量を低減する点においても重要な利点である。また、本発明の赤外光反射部材の製造方法を屋外建築物の外壁や窓などに適用すると、日射吸収による室内温度の上昇を緩和することが可能となる。また、本発明の赤外光反射部材の製造方法を適用することによって放射冷却が妨げられるので、車両や建築物における暖房の効率を高めること、ひいては二酸化炭素排出量の低減に寄与する点においても本発明は有用である。

本発明に好適な赤外光反射部材の製造装置の好適な一実施形態の基本構成を示す模式図である。 本発明に好適なターゲットの斜視図である。 実施例１において得られた被処理部材（赤外光反射部材）の表面の走査型電子顕微鏡写真である。 比較例１において得られた被処理部材の表面の走査型電子顕微鏡写真である。 実施例１及び比較例１において得られた被処理部材、並びに比較例２の塗装板の表面における可視光と赤外光の分光反射率の測定結果を示すグラフである。

符号の説明

１…赤外光反射部材の製造装置、２…レーザー光源、３…処理容器、４…ターゲット、５…表面近傍領域、６…被処理部材、７…窓、４１…溝、Ｌ_１…パルスレーザー光、Ｌ_２…真空紫外光、ａ…導電性微粒子、Ｐ…プラズマ。

Claims (7)

1. 金、銀、銅及びニッケルからなる群から選択される少なくとも一種の金属からなるターゲットにパルス幅が１００ピコ秒〜１００ナノ秒でかつ照射強度が１０ ^６ Ｗ/ｃｍ ^２ 〜１０ ^１２ Ｗ/ｃｍ ^２ であるレーザー光を照射して粒径が２〜２５０ｎｍでかつ抵抗率が１０^−３Ωｃｍ以下である導電性微粒子を発生させ、少なくとも表面が抵抗率１０^３Ωｃｍ以上の非導電性材料からなる被処理部材の表面に前記導電性微粒子を離散的に付着せしめることを特徴とする赤外光反射部材の製造方法。
2. 前記金属からなりかつレーザー光照射面に溝が形成されているターゲットにパルス幅が１００ピコ秒〜１００ナノ秒でかつ照射強度が１０^６Ｗ/ｃｍ^２〜１０^１２Ｗ/ｃｍ^２であるパルスレーザー光を照射して波長５０ｎｍ〜１００ｎｍの真空紫外光及び前記導電性微粒子を発生させ、前記被処理部材の表面に前記真空紫外光を照射しつつ前記導電性微粒子を離散的に付着せしめることを特徴とする請求項１記載の赤外光反射部材の製造方法。
3. 前記被処理部材の表面に付着した前記導電性微粒子の間隔の平均値が２００〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の赤外光反射部材の製造方法。
4. 減圧状態、及び／又は、水素ガス、ヘリウムガス、ネオンガス及びアルゴンガスからなる群から選択される少なくとも一種のガスを含有するシールドガス雰囲気下において前記被処理部材の表面に前記導電性微粒子を離散的に付着させることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の赤外光反射部材の製造方法。
5. 少なくとも表面が抵抗率１０^３Ωｃｍ以上の非導電性材料からなる被処理部材と、
   金、銀、銅及びニッケルからなる群から選択される少なくとも一種の金属からなるターゲットにパルス幅が１００ピコ秒〜１００ナノ秒でかつ照射強度が１０ ^６ Ｗ/ｃｍ ^２ 〜１０ ^１２ Ｗ/ｃｍ ^２ であるレーザー光を照射して発生せしめた粒径が２〜２５０ｎｍでかつ抵抗率が１０^−３Ωｃｍ以下である導電性微粒子であって、前記被処理部材の表面に離散的に付着している前記導電性微粒子と、
   からなることを特徴とする赤外光反射部材。
6. 前記導電性微粒子が、前記金属からなりかつレーザー光照射面に溝が形成されているターゲットにパルス幅が１００ピコ秒〜１００ナノ秒でかつ照射強度が１０^６Ｗ/ｃｍ^２〜１０^１２Ｗ/ｃｍ^２であるパルスレーザー光を照射して発生せしめたものであることを特徴とする請求項５記載の赤外光反射部材。
7. 前記被処理部材の表面に付着した前記導電性微粒子の間隔の平均値が２００〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項５又は６記載の赤外光反射部材。