JP4664139B2 - メラニンを含有する機能性フィルムおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、メラニンを含有する機能性フィルムおよびその製造方法に関し、詳しくは、機能性フィルムに含有されるメラニンの変動を改善した、紫外線から目を保護する性能に優れたメラニンを含有する機能性フィルムおよびその製造方法に関する。

メラニンは広く動植物界に存在し、紫外線を吸収することにより、目や皮膚の酸化を防止することが知られている。そこで、このメラニンの性質を利用して、紫外線から目を保護することができる、メラニンを含有する機能性フィルムの開発が期待されている。

従来から、メラニンは、カテコール等のメラニン前駆体を水溶液中で酸化することで得られることが知られている（下記特許文献１，２）。また、生成するメラニンは、非晶質で不均質性の高い三次元ポリマーとなり、その構造を特定できないこと、及びこの生成物の不均質さは、メラニン前駆体および反応中間体の活性点の数によることが知られている（下記非特許文献１）。
特表平８−５００３７１号公報 特表２００２−５３３５１６号公報 エス．モベーリ（Ｓ．Ｍｏｂｅｌｌｉ）他、「第１２回国際顔料細胞会議」、１９８３年、６９−７７頁。

しかしながら、前記特許文献において得られるメラニンは再現性のない生成物である。このため、このメラニンを用いて、再現性があり性能が良好なメラニンを含有する機能性フィルムを製造することは困難であった。さらに、メラニンは保存中にも変質するため、再現性をいっそう悪化させる原因となっていた。

したがって、このような不均質なメラニンを用いても、メラニンを含有する機能性フィルムを再現性よく製造することが課題となっていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、メラニンを含有する機能性フィルムおよびその製造方法、詳しくは、機能性フィルムに含有されるメラニンの変動を改善した、紫外線から目を保護する性能に優れたメラニンを含有する機能性フィルムおよびその製造方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために、フィルムに対するメラニン処理の条件等について鋭意研究を進めたところ、フィルムに対するメラニン処理の条件を規定・管理し、さらにメラニン処理の後段に無機塩含有の水処理工程を設けることによりメラニンの変動を補正できることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の機能性フィルムの製造方法は、メラニンを含有する機能性フィルムの製造方法であって、
少なくともメラニンを含有するアルカリ水溶液でフィルムを処理する工程と、
前記アルカリ水溶液で処理後のフィルムを、無機塩を含有する水溶液で処理する工程とを少なくとも含むことを特徴とする。

前記アルカリ水溶液のメラニン濃度は０．１〜６ｇ／Ｌであることが好ましく、前記アルカリ水溶液のｐＨは７〜１０であることが好ましく、前記アルカリ水溶液はアンモニアアルカリであることが好ましく、また、前記アルカリ水溶液の温度は１０〜６０℃であることが好ましい。また、前記無機塩の水溶液中の濃度は、１〜２０ｇ／Ｌであることが好ましい。

前記無機塩はアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩であることが好ましく、前記アルカリ金属塩としては、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、燐酸ナトリウム、および燐酸カリウムの中から選択される少なくともいずれか１つであることが好ましく、前記アルカリ土類金属塩としては、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、燐酸カルシウム、および燐酸マグネシウムの中から選択される少なくともいずれか１つであることが好ましい。

前記フィルムはポリビニルアルコール系樹脂から形成されてなることが好ましい。

前記アルカリ水溶液はさらに２色性色素を含有することが好ましい。また、２色性色素を前記フィルムに含有させる工程をさらに含むこともできる。
前記フィルムを、さらに金属化合物およびホウ酸により処理する工程を含むことが好ましい。

本発明の機能性フィルムは、上述の機能性フィルムの製造方法により製造された機能性フィルムであり、本発明の光学製品は前記機能性フィルムを含む。このような光学製品としては、偏光レンズ、偏光板、サングラス、ゴーグル、自動車のガラス、窓ガラス、サンバイザーの中からから選択されるいずれかであることが好ましい。

また、本発明の機能性フィルムは、メラニンを含有する機能性フィルムであって、フィルム厚みが１０〜１００μｍであり、メラニン含有率が０．１〜１．５重量％であり、ＵＶＡカット率が７０％以上でＵＶＢカット率が８０％以上であることを特徴とする。
前記機能性フィルムは、偏光性を有し、前記ＵＶＡカット率が８０％以上でＵＶＢカット率が８５％以上であり、さらに偏光度が９０％以上、可視光透過率が３５％以下である特性を有することが好ましい。

本発明にかかる機能性フィルムは、含有されるメラニンの変動が改善され、紫外線から目を保護する性能に優れた光学製品を提供することができる。

以下に、本発明の実施形態について説明する。
本発明にかかる機能性フィルムの製造方法は、メラニンを含有する機能性フィルムの製造方法であり、少なくともメラニンを含有するアルカリ水溶液でフィルムを処理する工程と、前記アルカリ水溶液で処理後のフィルムを、無機塩を含有する水溶液で処理する工程とを少なくとも含むことを特徴とする。無機塩を含有する水溶液で処理することにより、本発明にかかる機能性フィルムは、メラニンの変動を改善した、紫外線から目を保護する性能に優れている。ここで、機能性フィルムとは、特に光特性に関する機能を有するフィルムのことをいい、この光特性としては、偏光特性、調光特性、遮光特性などの様々な光特性を挙げることができる。

前記機能性フィルムの製造方法において、前記無機塩を含有する水溶液による処理は不均質なメラニンによる染色ムラを防止することにより、機能性フィルムに含有されるメラニンの変動を改善することができる。すなわち、メラニンによる処理の後に無機塩を含有する水溶液の処理を行うことにより、不均質なメラニンによる染色ムラによる筋状の色ムラの発生を抑えることができる。

本発明に用いられるフィルムとは、厚さの大小にかかわらず、フィルム、シートおよび基板などの形状を有する材のことをいう。前記フィルムとしては、透明で親水性基を有する樹脂ならば、特に限定されず様々な樹脂を用いることができる。具体的には、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂、セルロース系樹脂、（メタ）アクリル酸系樹脂などを挙げることができる。これらの中でも、ポリビニルアルコール系樹脂が、染色性などの点から好ましい。

前記ポリビニルアルコール系樹脂としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルホルマール、ポリビニルアセタール、ケン化ポリ（エチレン−酢酸ビニル）共重合体等を挙げることができる。これらの中でも、ポリビニルアルコールが染色性が良好で、高い光特性を発現できる点から好ましい。

本発明に用いられるフィルムとしては、未処理のポリビニルアルコール系樹脂などのフィルムを用いることもでき、さらに２色性色素を含有し、さらに金属化合物およびホウ酸により処理されているポリビニルアルコール系樹脂などのフィルムを用いることもできる。これらの製造方法は、特公第２６６３４４０号公報に例示される。これらの処理は水溶液で行われており、続いてメラニン処理および無機塩含有の水処理を行えるので有利である。

本発明に用いられるメラニンとしては、天然または人工的に合成した各種のメラニンを用いることができる。具体的には、例えば、ユーメラニン、フェオメラニン、アロメラニンおよびそれらの誘導体を挙げることができる。

前記アルカリ水溶液でフィルムを処理する工程において、メラニン処理槽のメラニン濃度はフィルムの偏光度および紫外線吸収能の点から０．１から６ｇ／Ｌが好ましい。さらに好ましくは０．５から２ｇ／Ｌである。メラニン濃度が０．１ｇ／Ｌ未満ではその紫外線吸収効果が不十分となり、６ｇ／Ｌを超えると得られる機能性フィルムの偏光度が低下する。

前記アルカリ水溶液でフィルムを処理する工程において、メラニン処理槽のＰＨは７から１０が好ましい。さらに好ましくは７．５から９である。ＰＨが７未満ではメラニンが析出する可能性があり、１０を超えると偏光フィルムが硬化する。

前記アルカリ水溶液でフィルムを処理する工程において、メラニン処理槽のＰＨは、機能性フィルムの硬化を防ぐ点から、水酸化アンモニウムにより管理することが好ましい。

前記アルカリ水溶液でフィルムを処理する工程において、メラニン処理槽の温度は１０から６０℃が好ましい。さらに好ましくは２５から４５℃である。温度が１０℃未満ではメラニンの処理速度が遅くなり、６０℃を超えると偏光フィルムの強度が低下する。

前記無機塩を含有する水溶液で処理する工程において、メラニン処理後の水処理槽には１から２０ｇ／Ｌの無機塩を含有させるのが好ましい。さらに好ましくは３から１２ｇ／Ｌである。前記無機塩の濃度が２０ｇ／Ｌを超えると染色ムラを防止する効果が弱くなり筋状の色ムラが残存するようになる。１ｇ／Ｌ未満ではメラニンのもつ紫外線吸収能が弱まり、ＵＶＡカット率およびＵＶＢカット率が低下する。

この無機塩の濃度は、メラニンの特性に応じて増減するのが好ましい。メラニンの特性は、その希釈液の２８０から３１５ｎｍ（ＵＶＢ領域）における透過率、および３１５から４００ｎｍ（ＵＶＡ領域）における透過率の大小により評価される。メラニンの特性が強い場合は、無機塩の濃度を標準より低下させ、メラニンの特性が弱い場合は、無機塩の濃度を標準より増加させるのが好ましい。メラニン自身が不均質でその構造が特定できないため、メラニンの特性に応じてどの程度無機塩の濃度を調整すべきかを数値化するのは困難である。あらかじめ小スケールの試験にて確認し、調整することが好ましい。

前記無機塩としてはアルカリ金属塩およびアルカリ土類金属塩が好ましい。このアルカリ金属塩としては、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、燐酸ナトリウム、燐酸カリウムのいずれか１種以上を挙げることができる。また、アルカリ土類金属塩としては、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、燐酸カルシウム、および燐酸マグネシウムを挙げることができる。

前記無機塩を含有する水溶液で処理する工程において、反応温度としては１０〜６０℃が好ましく、２５〜４５℃がさらに好ましい。１０℃未満では、無機塩を含有する水溶液による処理速度が遅くなり、６０℃を超えると機能性フィルムの強度が低下する。

これらメラニンを含有する偏光フィルムには、紫外吸収効果をさらに高める点から、必要に応じてＵＶ吸収剤を共存させることも可能である。

本発明の機能性フィルムは、上述の機能性フィルムの製造方法により製造された機能性フィルムであり、本発明の光学製品は前記機能性フィルムを含む。このような光学製品としては、偏光レンズ、偏光板、サングラス、ゴーグル、自動車のガラス、窓ガラス、サンバイザーの中からから選択されるいずれかであることが好ましい。

また、本発明の機能性フィルムはメラニンを含有する機能性フィルムであって、フィルム厚みが１０〜１００μｍであり、メラニン含有率が０．１〜１．５重量％であり、ＵＶＡカット率が７０％以上でＵＶＢカット率が８０％以上であることを特徴とする。
前記機能性フィルムは偏光性を有し、前記ＵＶＡカット率が８０％以上でＵＶＢカット率が８５％以上であり、さらに偏光度が９０％以上、可視光透過率が３５％以下である特性を有することが好ましい。
本発明の機能性フィルムの製造方法により製造された機能性フィルムは、以上のような特性を有し、含有されるメラニンの変動が改善され、紫外線から目を保護する性能に優れた光学製品を提供することができる。

以下、実施例および比較例により、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら制限を受けるものではない。

以下に評価方法について説明する。
（Ａ）外観は目視観察により評価した。
（Ｂ）透過率は分光光度計Ｖ−５５０（日本分光株式会社製）により測定した。
（Ｃ）偏光度（Ｐ：％）は以下の数式により求めた。

上記数式において、平行位透過率（Ｈ_０）は、偏光板２枚を、その分子配向軸が平行になるように重ね合わせたときの光透過率、および直交位透過率（Ｈ_９０）は、偏光板２枚を、その分子配向軸が直交になるように重ね合わせたときの光透過率を示す。

＜実施例１＞
米国特許第４，６９８，３７４号公報の実施例３に従って、ＤＯＰＡに替えてカテコールを原料として反応を行い、得られた水溶性メラニンの水溶液の濃縮物を、アンモニア水でＰＨ８．３とした水溶液に、１．２ｇ／Ｌの濃度となるように溶解させた。偏光フィルムを、たるみが生じないよう緊張させた状態で、３０℃に調整した該メラニン水溶液に３分間浸漬させた。緊張状態を保ったまま偏光フィルムを取り出し、続いて硫酸ナトリウム８ｇ／Ｌを含む水溶液に３分間浸漬した。緊張状態を保ったまま、偏光フィルムを取り出し乾燥した。

前記偏光フィルムは、日本国特許 第２６６３４４０号記載の製造方法に従って、製造した。具体的には、ポリビニルアルコール（クラレ株式会社製、商品名：クラレビニロン＃７５０）をクロランチンファストレッド（Ｃ．Ｉ．２８１６０）０．２５ｇ／Ｌ、クリソフェニン（Ｃ．Ｉ．２４８９５）０．１８ｇ／Ｌ、ソロフェニルブルー４ＧＬ（Ｃ．Ｉ．３４２００）１．０ｇ／Ｌ及び硫酸ナトリウム１０ｇ／Ｌを含む水溶液中で３５℃で３分間染色した後、溶液中で４倍に延伸した。ついでこの染色フィルムを酢酸ニッケル２．５ｇ／Ｌおよびほう酸６．６ｇ／Ｌを含む水溶液中３５℃で３分浸漬した。ついでそのフィルムを緊張状態が保持された状態で室温で３分乾燥を行った後、７０℃で３分間加熱処理し、偏光フィルムを得た。ただし、ポリカーボネートとのラミネートは行わずに本実験に用いた。

得られた本発明にかかる機能性フィルムの外観は良好で、偏光度は９７．３％、単板での可視領域、ＵＶＡ領域およびＵＶＢ領域の透過率は、それぞれ１９．４％、１０．３％および８．０％であった。

＜実施例２および３＞
実施例１と同じ条件で、本発明にかかる機能性フィルムをさらに２回作成した（実施例２および３）。先の結果と合わせて表１に結果を示すが、いずれも良好な再現性であった。

＜比較例１＞
実施例１において、メラニン処理に続く、硫酸ナトリウム含有水での処理を行わなかった以外は、実施例１と同様に処理した。得られた偏光フィルムの外観検査では、若干の筋状の色むらが見られた。偏光度は、９４．２％、単板での可視領域、ＵＶＡ領域およびＵＶＢ領域の透過率は、それぞれ２３．１％、８．８％および７．０％であった。

＜比較例２および３＞
比較例１と同じ条件で、偏光フィルムをさらに２回作成した（比較例２および３）。先の結果と合わせて表２に結果を示すが、再現性が得られなかった。

以上のように、本発明にかかる機能性フィルムは、含有されるメラニンの変動が改善され、特に、紫外線から目を保護する性能に優れた光学製品に有用である。

Claims (18)

1. メラニンを含有する機能性フィルムの製造方法であって、
   少なくともメラニンを含有するアルカリ水溶液でフィルムを処理する工程と、
   前記アルカリ水溶液で処理後のフィルムを、無機塩を含有する水溶液で処理する工程とを少なくとも含むことを特徴とする機能性フィルムの製造方法。
2. 前記アルカリ水溶液のメラニン濃度が０．１〜６ｇ／Ｌであることを特徴とする請求項１に記載の機能性フィルムの製造方法。
3. 前記アルカリ水溶液のｐＨが７〜１０であることを特徴とする請求項１または２に記載の機能性フィルムの製造方法。
4. 前記アルカリ水溶液がアンモニアアルカリであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の機能性フィルムの製造方法。
5. 前記アルカリ水溶液の温度が１０〜６０℃であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の機能性フィルムの製造方法。
6. 前記無機塩の水溶液中の濃度が１〜２０ｇ／Ｌであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の機能性フィルムの製造方法。
7. 前記無機塩がアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩であることを特徴とする請求項６に記載の機能性フィルムの製造方法。
8. 前記アルカリ金属塩が、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、燐酸ナトリウム、および燐酸カリウムの中から選択される少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項７に記載の機能性フィルムの製造方法。
9. 前記アルカリ土類金属塩が、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、燐酸カルシウム、および燐酸マグネシウムの中から選択される少なくともいずれか１つであることを特徴とする請求項７に記載の機能性フィルムの製造方法。
10. 前記フィルムがポリビニルアルコール系樹脂から形成されてなることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の機能性フィルムの製造方法。
11. 前記アルカリ水溶液がさらに２色性色素を含有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の機能性フィルムの製造方法。
12. ２色性色素を前記フィルムに含有させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の機能性フィルムの製造方法。
13. 前記フィルムを、さらに金属化合物およびホウ酸により処理する工程を含むことを請求項１から１２のいずれか１項に記載の機能性フィルムの製造方法。
14. 請求項１から１３のいずれか１項に記載の機能性フィルムの製造方法により製造された機能性フィルム。
15. 請求項１４に記載の機能性フィルムを含む光学製品。
16. 偏光レンズ、偏光板、サングラス、ゴーグル、自動車のガラス、窓ガラス、サンバイザーの中からから選択されるいずれかである請求項１５に記載の光学製品。
17. メラニンを含有する機能性フィルムであって、フィルム厚みが１０〜１００μｍであり、メラニン含有率が０．１〜１．５重量％であり、ＵＶＡカット率が７０％以上でＵＶＢカット率が８０％以上であることを特徴とする機能性フィルム。
18. 前記機能性フィルムが偏光性を有し、前記ＵＶＡカット率が８０％以上でＵＶＢカット率が８５％以上であり、さらに偏光度が９０％以上、可視光透過率が３５％以下である特性を有することを特徴とする請求項１７に記載の機能性フィルム。